河北平原地下水

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1、随着经济的快速发展，河北平原水资源的需求量迅速增大。特别是近 20 年来，由于地下水开发利用的不合理和缺乏统一的规划与科学管理，造成地下水水位大幅度下降、含水层疏干、水质污染、水质恶化、地面沉降、地裂缝、地面塌陷等环境地质问题，严重影响了河北平原社会经济的可持续发展。二、地下水系统特征二、地下水系统特征 根据河北平原地下水含水系统特征，将第四系深度内的含水岩组划分 为浅层、深层两个含水子系统。浅层地下水系统底界一般在 4060m。在山 前平原，由于人为作用，浅层水延伸到 120150m。深层水地下水系统顶界 深度由西向东由 80m 增加到 120150m，底界为第四系底板，深度一般为 14 0

2、220m。浅层地下水补给来源主要是大气降水和地表水体的入渗，这两项补给 量约占总补给量的 80%以上，其中降水补给占补给总量的 70%左右。浅层地下水径流方向基本与含水结构、地貌变化方向相一致。一般由 山前平原至滨海平原，由河道带上游至下游，径流强度逐渐减弱。山前平 原的水力坡度为 1.80.5，导水系数多大于 5001000m2/d；中部平原 水力坡度 0.50.25，导水系数多大于 500100m2/d（河道带）及 100 50m2/d（河间带及洼地）；滨海平原水力坡度 0.250.10，导水系数 多小于 50m2/d。浅层地下水排泄有人工开采、蒸发消耗。河北平原浅层地下水水位动 态属于降

3、水入渗开采排泄型。年最低水位一般出现在 6 月底 7 月初，进 入降水补给期，水位上升，至次年开采期前 2 月底 3 月初出现最高水位。河北平原深层地下水属于承压水，与浅层地下水之间除主要冲洪积扇 顶部以弱透水层相隔外，其余大部分地区以粘土相隔，而且越往东部及东 北部相隔厚度不断增厚，与浅层地下水水力联系较差。深层地下水的补给来源主要为地下水的侧向补给和浅层地下水的垂直 越流补给，其径流方向基本与浅层地下水一致。越是远离补给区，径流速 度也就更为缓慢。深层地下水的排泄途径，主要是径流排泄、局部地区的 人工开采以及向上部含水层的顶托排泄。由于大量开采地下水，人工开采 则成为深层地下水的主要排泄途

4、径。浅层地下水的矿化度随着地貌及地下水补、径、排条件的变化呈现有 规律的分布。全淡水区分布于山前地带，面积 33657.4km2。有咸水区分布 于中东部平原，面积 39471.6km2，其中矿化度小于 2g/L 的浅层淡水区面 积 15829.2km2，矿化度 23g/L 的区域面积 14118.1km2，矿化度 35g/L 的 区域面积 5153.7km2，矿化度大于 5g/L 的区域面积 4370.6km2。三、开采引起的地下水系统变化三、开采引起的地下水系统变化 河北平原地下水的开发引起的地下水水位下降，使地下水的包气带厚 度增加，改变了地下水的入渗条件。在山前平原的大部分地区，地下水水

5、 位已下降到 8m 以下，局部已达 40m，因此降雨入渗系数显著减小，导致地 下水的主要补给源减少；在中东部平原地区，地下水水位的下降使原来水 位埋深小于 4m 的地带，增加到 48m。山前平原与山区交界地带，由于平 原区的地下水水位下降，使得地下水侧向径流的水力坡度加大，增加了地 下水的侧向补给。自上世纪 80 年代初，由于超量开采地下水，改变了河北平原流场的 形态。至目前，平原区已形成 8 个浅层水水位下降漏斗和 7 个深层水水位 下降漏斗。超量开采地下水也引起了区域水位下降和含水层疏干，造成水 资源紧缺的严峻现实。中部平原由于浅层水位下降，水头低于咸水，从而 引起了咸水入侵，浅层淡水和深

6、层淡水水质日趋恶化。四、浅层地下水质量评价四、浅层地下水质量评价 1、水质优良区：仅在太行山、燕山山前冲积洪积平原小面积零星分 布，占河北平原总面积的 0.47%。矿化度一般小于 300mg/L，总硬度小于 1 50mg/L，主要为重碳酸钙（镁）型水。2、水质良好区：主要分布在山前冲洪积平原，占总面积的 13.60%。 矿化度在 300500mg/L 之间，总硬度一般小于 300mg/L，主要为重碳酸、 硫酸钠（钙）型水。3、水质较好区：主要分布在山前冲洪积平原和中部平原的东部，占 总面积的 39.46%。矿化度一般在 5001000mg/L，总硬度一般在 300450mg /L，矿化度、总硬

7、度局部有超标现象，硝酸盐个别点超标。4、水质较差区：主要分布于中部冲湖积平原的中西部和东部沿海冲 、湖、海积平原西部，占总面积的 39.41%。矿化度一般为 10002000mg/L ，总硬度大部分为 450550mg/L，水化学类型主要是氯化物、硫酸盐型水 。总硬度、矿化度、氯离子、硫酸根普遍超标，氟、碘、氨根离子、硝酸 根离子、亚硝酸根离子部分地区超标。5、水质极差区：主要分布于滨海平原，占总面积的 7.05%。矿化度大 于 2000mg/L，总硬度一般大于 550mg/L，水化学类型主要是氯化物型水。 矿化度、总硬度、氯等严重超标，其它各种离子均有不同程度的超标现象 。五、深层地下水质量

8、评价五、深层地下水质量评价1、水质优良区：主要分布于山前平原北部、中部平原小部分面积， 占河北平原总面积的 1.54%。在京津以南平原矿化度平均值为 478mg/L，在 冀东平原矿化度平均值为 339.86mg/L。2、水质良好区：主要分布在山前平原及中部平原中部，其它地区小 面积零星分布，占总面积的 26.66%。在京津以南平原矿化度平均值为 563. 8mg/L，在冀东平原矿化度平均值为 339.6mg/L。3、水质较好区：主要分布于中部平原中北部和沿海西部，占总面积 的 33.38%。在京津以南平原矿化度平均值为 787.76mg/L，冀东平原矿化度 平均值为 484.0mg/L，矿化度

9、、总硬度均有超标现象，NH4、SO4、Cl 等半 数以上超标，硝酸盐少部分超标。4、水质较差区：主要分布于中部冲湖积平原南部和中西部，占总面 积的 43.22%。在京津以南平原矿化度平均值为 1234mg/L，在冀东平原矿化 度平均值为 1114.75mg/L。总硬度、矿化度、Cl、SO4、NH4 等超标，F、I 、Fe、HNO3 等部分超标。5、水质极差区：主要分布于沧州沿海，占总面积的 2.07%。矿化度、 Cl 等严重超标，NH4、Fe 等大部分超标，F 部分超标。矿化度平均值为 201 6mg/L。六、地下水资源开发利用引起的环境地质问题六、地下水资源开发利用引起的环境地质问题 地下水

10、的开采必然打破地下水系统的水量均衡、水盐均衡和岩土力学 平衡，为了建立新的平衡，地下水系统的水位、水质以及含水介质将产生 一系列的变化，而地下水的超量开采更加剧了这些变化，由此引起一系列 的环境地质问题。1、地下水水位下降地下水资源的开发首先引起地下水系统水动力条件的变化，从局部水 位下降到区域性水位下降，从单井水位下降漏斗到区域性水位下降漏斗的 演化，与地下水资源的开发过程、开采强度以及影响地下水动态的气象、 地质因素密切相关。地下水水位持续下降超过一定的限度后，将导致整个 水循环系统的改变，并引起了含水层疏干、地下水储存量减少、调节能力 降低以及许多生态环境问题。近三十年来，由于连年干旱和

11、农业发展的需要，地下水的开采规模加 剧，开采量逐渐超过了补给量，并开始大规模开采利用深层地下水，人为 因素成为控制地下水动态的主要因素，地下水系统的稳定态被破坏，引起 了地下水位的持续性下降。太行山山前地区，浅层地下水开采强度大，地下水水位平均下降速率 为 0.41.0m/a；冀东平原山前地下水水位平均下降速率为 0.250.75m/a； 太行山前中部平原浅层地下水水位下降自南向北由大变小，南部下降速率 0.51.0m/a，北部下降速率为 0.250.5m/a；冀东平原中部浅层地下水水 位下降速率 0.250.5m/a。太行山山前平原深层地下水水位下降速率 0.51.0m/a；冀东平原山前 深

12、层地下水水位下降速率 0.250.75m/a；京津以南中部平原深层地下水水 位靠近山前平原一侧下降速率 1.01.5m/a，其余部分下降速率 1.52.25m/ a。冀枣衡漏斗、沧州漏斗、廊坊市漏斗中心地带水位下降速率 2.253.75 m/a；冀东中部平原深层地下水水位下降速率 0.752.25m/a；沧州滨海、 冀东平原滨海深层地下水下降速率 1.01.5m/a；丰南、唐海滨海深层地下 水下降速率 1.53.0m/a。由于局部地段地下水的集中超量开采，整个河北平原的地下水排泄量 超过了地下水补给量，从而形成了地下水下降漏斗，且漏斗面积逐渐扩大，深度逐渐增大，漏斗之间互相影响，最后形成了大面

13、积的地下水水位复 合漏斗。河北平原浅层地下水水位下降漏斗分布在山前平原城市集中开采区和 山前平原与中东部平原交接地带的农业集中开采区。主要有保定市漏斗、 石家庄市漏斗、邯郸市漏斗、宁柏隆漏斗、巨新漏斗、天台山漏斗等，漏 斗总面积 4017km2。河北平原深层地下水水位下降漏斗分布在中东部平原城市集中开采区 和农业集中开采区。主要有冀枣衡漏斗、沧州漏斗、廊坊市漏斗、青县漏 斗、大城漏斗、唐山市漏斗、宁河唐海漏斗等，漏斗总面积为 10649km2。2、水污染及水质恶化河北平原地下水水动力条件的变化使地下水系统原来的水盐平衡被打 破，人类活动的加剧使地下水中的有害物质增多，造成了地下水总矿化度 的升

14、高、水化学类型改变、氟碘离子升高、海咸水入侵、浅层地下水污染 等环境地质问题，所有这些，将不可避免地使整个地下水系统的水质向无 序恶化的方向发展。水质污染河北平原地下水污染主要分布于城市和河道附近，工业废水是地下水 的主要污染源，工业废水中的主要污染物质有：COD、硫化物、BOD5、CN、 挥发酚、汞、六价铬、镉、铅、铁、锰、砷、氨氮等。其中以三氮和铁锰 污染较为严重，其次为氟、矿化度、总硬度等。从宏观上看，河北平原地下水的污染面积和主要污染物含量都有增加 趋势。由于近年来采取了一系列控制措施，部分城市的污染速度有所减缓 。但随着乡镇企业的迅速发展，整体上地下水的污染仍呈加重趋势，而且 污染点

15、分散，不易监测控制。水质恶化河北平原由于地下水的开采，使得地下水的矿化度和总硬度普遍升高 ，其中井深小于 100m 的浅层地下水升高最为明显。河北平原地下水中分布有高氟水、高碘水及低碘水。随着地下水水位 的大幅度下降，使深层地下水的氟离子含量出现升高趋势，面积也有所扩 大。由于长期饮用高氟水，河北平原中东部地区普遍存在地方性氟中毒病 。河北平原有咸水区由于浅层和深层淡水的开发，使得咸水的水位与浅 层淡水和深层淡水的水位差增大，导致咸淡水边界附近的咸水入侵淡水含 水层，水质混合作用使得浅层淡水的水质恶化，矿化度及主要离子含量均 增大，咸水面积扩大，淡水面积减少。3、地面沉降、地裂缝与地面塌陷地面

16、沉降受地下水水位下降、地下粘性土厚度和力学性质的控制，河北平原地 面沉降逐渐形成了沧州市、保定市、衡水市、任丘市、南宫市、霸州市、 大城县、曲周县、唐海县、晋州市等 10 个沉降中心。其分面范围与地下水 水位下降漏斗基本一致，地面沉降量与地下水水位下降幅度呈正相关关系 。地裂缝自上世纪 80 年代以来，地裂缝发生的频率明显增高。地裂缝一般具 有张性特征，常伴生地现塌陷坑，多集中分布于冲洪积扇前缘、扇间洼地 、古河道带、现今河道等地貌部位。由于地下水开采引起的地裂缝一般为 地面沉降裂缝和脱水干裂缝。地面塌陷河北平原地面塌陷分为岩溶塌陷和土层塌陷，常和地裂缝相伴生。岩 溶塌陷主要分布于唐山市区附近及保定市徐水县，土层塌陷则分散分布于 太行山山前平原与中部平原交接地带。地面塌陷多是由过量开采地下水、 短时暴雨、地下水渗透潜蚀、土体失水干缩等因素引起。七、河北平原地下水环境治理对策七、河北平原地下水环境治理对策 河北平原地下水环境问题突出的主要原因是水资源、地质环境和经