主要岩溶水环境问题

岩溶水资源调查与规划~

由于岩溶水循环及赋存条件的复杂和多变性。因此，必须通过水文地质调查研究，查明岩溶流域及水文地质单元的水文地质条件，岩溶水循环过程及富集规律，岩溶水源地类型，开发技术条件及脆弱性，评价岩溶水资源。按岩溶流域编制岩溶水开发利用规划，纳入整个流域水资源开发规划中，在规划的指导下进行岩溶水开发工程建设，使各个水源地能够联合调度，合理开采，相互调节，避免相互过度干扰，降低开发效益，引发环境地质问题，达到合理有效地开发岩溶水的目的。对于各个岩溶水源地的开发工程建设，必须先行开展进一步的水文地质、工程地质及环境地质勘查评价，进行开发技术方案的可行性论证，之后通过工程地质勘察和工程技术及施工设计，才能开工建设，避免盲目性，消除各种风险。总之，岩溶水开发工程的建设也必须符合水利工程建设的基本程序，遵循相关的技术标准要求。
岩溶水资源调查，一般可分为岩溶流域调查和岩溶水源地勘查两大阶段(表5-1)。岩溶流域调查的目的是为了查明岩溶流域的地质环境及水文地质条件，评价岩溶水天然资源潜力与开发技术条件和脆弱性，为区域开发利用规划以及大、中型岩溶水源地开发的可行性研究提供水资源依据。调查研究的重点是：查明地质环境条件、岩溶流域边界、水文地质单元边界条件及其水文地质特性，岩溶水的补给、径流与排泄条件，岩溶水循环过程及富集规律，初步圈定岩溶水源地，分析评价其开发技术条件及脆弱性，系统地计算补给量、储存量，初步评价允许开采量，并对拟建岩溶水源地的可行性做出论证。岩溶水源地勘查的目的在于查明岩溶水的赋存特征、岩溶水资源、岩溶水开发技术条件及脆弱性，为岩溶水源地开发工程建设提供技术和施工设计依据。勘查重点是：圈定水源地范围；探明含水层(带)的埋藏分布情况，富水性及均匀性；含水层(带)与隔水层(体)的空间组合形式，以及含水层中导、储水空隙的形态、空间分布和联系，研究岩溶水的赋存特征及富集规律；水源地的边界条件及内外水力联系、径流场特征，掌握岩溶水的循环途径及“三水”转化过程；进行岩溶水动态观测，掌握流量、水位、水温及水质动态特征及变化规律；通过岩溶水动态观测及钻探试验、取样分析测试，确定水文地质参数，建立数学模型，评价岩溶水的允许开采量和水质；评价岩溶水开发技术条件及防污性能，研究与相邻水源地的关系，分析预测水源地开采后可能产生的环境地质问题，提出岩溶水资源合理开发利用与地质环境保护的措施建议，论证岩溶水有效开发技术方案。

表5-1 岩溶水资源调查方法简表

岩溶水开发利用规划是以资源与环境科学及系统科学理论为指导，在岩溶流域调查的基础上，针对各类供水需求目标，应用工程与管理科学技术方法编制的较为全面和长远的岩溶水资源合理开发及保护计划。它是实现岩溶水资源因地制宜、综合开发、合理利用、积极保护、科学管理，可持续地开发利用的基础。作为一个完整的规划，主要内容包括：流域自然环境、社会经济现状、岩溶水资源及开发技术条件、水资源开发利用现状及需求；规划指导思想、原则及目标、规划分区；岩溶水资源开发工程部署(方案)、实施计划、投资估算、实施效益预测评价；监测与管理措施、制度保障。规划应特别注意贯彻下列原则：遵循势能优先准则，充分发挥岩溶水分布的区位优势，分别选择不同区段的主要水源地类型，就地开发就地供水，减少输水和水处理投资；紧密结合不同的地质环境条件和岩溶水源地类型特征，因地制宜地采用不同的有效勘查和开发的技术方案；多源取水，综合利用，统筹解决资源性缺水、工程性缺水和水质性缺水等不同类型的缺水困难，满足不同的供水需求，实现经济有效地开发利用岩溶水资源。要积极借鉴本书岩溶盆地流域岩溶水有效开发模式的岩溶水开发工程科学布局方案，沿着流域岩溶水循环的全过程，应用常规技术与先进技术相结合，遵循势能优先准则，与地质环境条件及其变化相适应，针对流域不同地质环境分区内主要的岩溶水源地类型和岩溶水的赋存特征及开发技术条件，结合需水特点规划部署岩溶水开发工程。同时，还要与地表水的开发利用规划相衔接，统一管理，实行地表水和地下水的联合调度，做到全面、协调、可持续地开发利用水资源。

　　(1)地面沉降
　　地面沉降是由于超量集中开采地下水，造成地下水水位的大幅度下降，含水介质压密所至，在我国地面沉降比较严重的有北方的天津、沧州、西安、太原、南方有上海、阜阳市以及苏锡常地区。
　　(2)地面塌陷
　　地面塌陷主要发生在岩溶水分布地区，特别是城市地下水集中开采局部地段较为多见。地面塌陷问题在我国分布较广，但受岩溶水分布的控制，南方的发生率高于北方，在南方地面塌陷问题比较严重的地区有大冶、湘潭、遵义等地，北方有临沂、泰安、枣庄等。
　　(3)海水入侵
　　海水入侵主要发生在我国沿海城市地区，主要是由于大量开采地下水以后，引起海入回灌，问题比较严重的地区主要有辽宁的大连市、河北的秦始岛市，山东的青岛市、福建的厦门市以及广西的北海等。
　　此外，由于不合理开发利用地下水造成的环境地质问题还有地裂缝、矿区地质灾害等。

一、地下水超采，泉水断流

天然条件下系统内岩溶水分别以十里泉群和东王泉群排泄。到20世纪80年代泉水全部断流。并随着开采量的增加在十里泉地区于1976年开始形成降落漏斗，1981年丰水期漏斗西部边界在黑石岭至北于一带，1984～1985年后，西部边界稳定在张范至北于之间，形成以十里泉为中心长轴呈东西向的漏斗区。漏斗形态东陡西缓，呈北西高、南东低的簸箕状。漏斗中心平均水位标高1986年为46.957m，1990年为38.524m，漏斗范围东西半径14km。经1990年和1991年两年丰水期的强烈补给，漏斗形态有所减缓，以后随着降水量减少和开采量增加，地下水水位转入下降，至1995年漏斗中心年均水位下降到标高40.07m，面积达51.2km²。从1999年起，十里泉发电厂从苍山县会宝岭水库引水，大幅减少了十里泉水源地的开采量，水位逐步恢复回升（图9-1）。

图9-1 山东枣庄十里泉水源地地下水动态曲线

丁庄-东王庄水源地自20世纪80年代初开始启用后，最初形成以丁庄、东王庄为中心的两个局部小漏斗，随着开采量的逐年增加，逐步形成了以丁庄、东王庄两个漏斗为中心的长轴呈东西向的大降落漏斗区，形态为近椭圆形。漏斗中心（丁庄）水位自1986年的45.339m下降到1990年的38.433m，年均下降1.381m，1989年漏斗面积为53.2km²，1990年缩小为36.4km²，1995年又增至39.6km²。

二、岩溶地下水污染

1959年的水文地质勘查工作显示，枣庄市地下水在天然状态下，水质是优良的，各项化学组分及生物指标均符合国家饮用水标准，且水化学类型简单。随着城市和工业的迅速发展，对地下水资源的开发利用程度越来越高。在人类经济活动影响下，地下水水质逐渐变差，表现为离子含量增高，溶解性总固体、总硬度升高（表9-1），菌类指数上升，很多组分含量超过国家生活饮用水卫生标准，甚至出现挥发性酚、氰化物等工业有毒物质超标，说明区域地下水已遭受到污染，而污染最为严重的是十里泉地区和清凉泉地区的蟠龙河两岸。

表9-1 枣庄市主要地段地下水水化学组分含量统计表 单位：mg/L

十里泉地区地下水水质变差，主要表现为水化学组分含量大幅度增高，由1959年的0.1mg/L增加到2007年的61.75mg/L，是1959年的600多倍，2007年溶解性总固体和总硬度分别是1959年的2.7倍和3.0倍。地下水水化学组分含量增加幅度与地下水开发强度有关，1976年以前，地下水开发利用程度低，、Cl^-和溶解性总固体增加速度分别为每年4.8mg、0.07mg和5.98mg。1977年后，地下水开发利用程度增强，各离子增加速度相对加快，、Cl^-、溶解性总固体和总硬度每年增加速度分别为11.98mg、2.75mg、47.64mg和10.25mg，其中总硬度、、菌类和挥发性酚等指标超过国家饮用水卫生标准。

清凉泉地区地下水污染通过2000年1月和5月两次地下水水质分析资料表明，污染严重的是沿蟠龙河两岸，呈条带状分布，多项组分含量超过国家饮用水卫生标准，其中清凉泉水源地地下水中的总硬度、硫酸盐和溶解性总固体分别超标0.94倍、3.69倍和0.95倍，一些致病组分（如硝酸盐）已超标近1倍（表9-2）。

表9-2 蟠龙河两岸地下水主要污染组分含量及国标统计表 单位：mg/L

三、岩溶塌陷

岩溶塌陷主要分布在市中区十里泉水源地和丁庄-东王庄水源地集中开采区内（图9-2）。始发于1981年4月，盛发于1982年枯水季节，至1997年已波及城区。到目前为止，已发生岩溶塌陷200余处（次），涉及面积约50km²。

岩溶塌陷已造成多处公路桥梁毁坏；塌陷区内多处民房开裂（照片9-1），三成以上成为危房，致使两所学校搬迁，2人丧生，多人受伤；且由于塌陷多发生的漏斗中心部位的地势低洼处，地面大量的污水沿塌坑及开口岩溶洞穴直接补给地下水，污染地下水源。初步统计，由于塌陷已造成经济损失6.31亿元，威胁人口21267人。

照片9-1 岩溶塌陷造成房屋开裂（东王庄）

图9-2 枣庄十里泉域岩溶塌陷分布图

针对两大水源地地质灾害日益严峻的局面，1998年实施引水工程，从苍山县会宝岭水库引用地表水，作为十里泉电厂工业用水，十里泉水源地和丁庄-东王庄水源地开采量大幅减少，2000年开采量分别为7.82万m³/d和6.45万m³/d，加之枣庄煤矿闭坑后停排矿井水，地下水水位有较大幅度回升，塌陷规模和次数有所缓解。

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