南通滨海新区地下水应急水源地风险预测

作者:张岩;刘彦;毛磊;龚绪龙;叶淑君;刘源;李进; 刊名:水资源与水工程学报 上传者:刘艳丽

【摘要】地下水过量开采一直是江苏沿海地区地面沉降产生与发展的主要影响因素,地下水应急水源地的建设对提升城市供水保障能力、维护社会和谐、稳定具有重要现实和战略意义。为合理利用与保护沿海地区地下水资源,有效地将地下水开采产生的地质灾害影响程度降到最小,以南通滨海新区为例,将地下水资源仅作为应急备用水源并提出两种地下水应急供水方案,利用GMS软件建立了地下水流-地面沉降耦合数值模型,开展两种应急供水方案实施后地质风险的预测。结果表明:在满足南通滨海新区应急供水需求的条件下,两种方案实施后,仅会在应急开采井所在的区域产生地下水位降落漏斗和地面沉降的现象,同时在应急供水结束后,地下水位快速回升,地面沉降出现回弹的现象,总体产生的地质环境风险很小,两种地下水应急供水方案均具有可行性。

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1研究背景随着我国城市化进程的加快,突发性污染造成的水源危机事件频发,2005年吉林松花江受到苯类化合物污染事件、2007年太湖蓝藻事件、2014年兰州自来水苯含量超标等,造成供水系统能力大幅下降甚至瘫痪[1],给国民经济和居民生活造成较大影响。江苏沿海地区供水水源以地表水为主,拥有两个以上相对独立的地表水源地或应急备用水源地的市(县)还比较有限,易引发供水危机,因此建设应急水源地势在必行。江苏沿海地区深层地下水量丰质优,单井涌水量多为2 000~3 000 m3/d,部分地区大于3 000m3/d;现有的3 700眼深井也为地下水应急水源地建设提供了有利条件,因此沿海地区完全具备了建立地下水应急水源地的基本条件。然而地下水具有资源与地质环境双重属性,过量开采易引发地面沉降等环境地质问题。大量研究表明:地下水过量开采是引起区域性地面沉降的主要原因[2-3],在我国中东部地区的上海、天津、江苏、河北等17个省市均发生了地面沉降,至2012年底,沉降量超过200 mm的区域面积超过90 000 km2[4-9]。江苏省尤以苏锡常地区最为典型,近年来沿海地区不少区域也出现了地面沉降,形势较为严峻。因此在地面沉降约束条件下合理开发利用地下水,是江苏沿海地区社会与经济可持续发展的前提和保障。本文以南通滨海新区为例,按照“安全、资源、环境”三位一体的总体思想,遵循优水优用、开发与保护并重等原则,开展地下水应急水源地的规划与地质风险预测,完善供水水源格局,以提升港区应急供水保障能力,为江苏沿海其他地区开展地下水应急水源地建设提供经验与示范。2研究区概况江苏省南通滨海新区(以下简称“滨海新区”)隶属南通市,区位优势独特。辖区总面积约585km2,陆域范围约292 km2,包括如东、通州、海门3地的部分地区,具体范围见图1,区域远景规划控制总面积约为820 km2。2013年常住人口13. 2×104人,2020年规划人口30×104,2030年规划人口70×104。2. 1地下水资源概况滨海新区位于长江下游地下水系统,地下水类型以松散岩类孔隙水为主,自上而下可划分为潜水、第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ承压含水层组。地下水的埋藏与展布受到古地理环境、古河流的水动力条件、所带物质丰富程度以及第四纪海进海退的影响,地下水富水性和水质差异较大。潜水和第Ⅰ、Ⅱ承压水多为咸水,开发利用较少,第Ⅲ、Ⅳ承压水主要为淡水,为该地区的主采层。(1)第Ⅲ承压含水层组。该含水层组顶板埋深一般180~210 m,岩性以中细砂、粉细砂为主,砂层厚度呈现南厚北薄趋势,滨海新区南部砂层厚度一般40~60 m,北部砂层厚度一般20~40 m。标准单井涌水量一般1 000~3 000 m3/d,三余镇一带单井涌水量大于3 000 m3/d(图1)。水质为TDS小于1g/L的淡水,水化学类型主要为HCO3·Cl—Na型。(2)第Ⅳ承压含水层组。该含水层组地层属于新近纪上新统,顶板埋深一般280~300 m,滨海新区南部岩性以含砾中砂、细中砂、中砂为主,北部岩性以含砾中细砂为主,砂层厚度一般20~60m。该含水层组富水性好,三余镇一带标准单井涌水量3 000~5 000 m3/d(图2),三余镇南北两侧标准单井涌水量2 000~3 000 m3/d。水质一般为TDS小于1 g/L的淡水,水化学类型主要为HCO3—Na、HCO3—Na·Ca型。(3)地下水水质情况。本文采集了滨海新区Ⅲ承压水样6组、Ⅳ承压水样3组,按照《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)进行生活饮用水水质评价,评价结果显示:第Ⅲ、Ⅳ承压

参考文献

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