Question

环境地质问题

Answer 1

一、区域地下水位持续下降

由于地下水长期超量开采，地下水位呈现出持续下降的趋势（表8-1）。1995～1999年地下水位平均累计下降3.52m，年下降速率为0.7m/a。其中唐山市平均累计下降最大，为5.36m；滦南县最小，为1.73m。

表8-1 地下水位年变幅表（单位：m）

超量集中开采地下水，形成大面积地下水位降落漏斗。

（一）地下水位降落漏斗的分布

截至2000年末，工作区内共形成地下水水位降落漏斗3个。它们分别是：由唐山市区第四系浅层地下水水位降落漏斗、深层地下水水位降落漏斗和奥陶系岩溶水城市开采型水位降落漏斗共同组成唐山多层复合降落漏斗；丰南-唐海第四系浅层地下水水位降落漏斗；汉沽开采型有咸水区深层承压水水位降落漏斗等。

（二）地下水位降落漏斗的特征及变化趋势

1.唐山市多层复合降落漏斗

唐山市是一个重工业城市，地下水需求量较大。自1974年以来，唐山市枯水期就开始出现漏斗迹象，之后地下水水位不断下降，漏斗不断扩大、加深，1978～1982年为急剧下降阶段，1982年以后由于城市和农业开采量受到控制，漏斗进入相对稳定阶段，且有逐渐缩小的趋势。1991～1995年枯水期漏斗区综合计算面积为272.25～319.3km²，平均面积301.03km²，2000年枯水期漏斗区综合计算面积270.85km²，面积缩小10%，且等水位线围绕两个中心独自封闭。在丰水期两个漏斗中心连成一片，在等水位线-15m处封闭。漏斗中心位置：北部在北郊水厂，封闭等水位线-10m；南部在定福庄，封闭等水位线-15m。漏斗中心水位埋深：北郊水厂1996～2000年枯水期平均水位埋深42.83m，5年中最低水位埋深出现在2000年，为47.50m；最高水位出现在1997年，为37.24m，这种水位与1996年为丰水年有关。5年平均水位1996～2000年比1991～1995年上升4.57m，说明漏斗中心水位已处于相对稳定且略有回升状态。但是从1996～2000年5年的变化中，水位埋深仍然在逐渐增大。平均开采模数：1996年为21.89万m³/（km²·a），2000年为24.0万m³/（km²·a），2000年比1996年增加了9.6%，2000年水位比1996年下降了10.24m，这仍然是一个不可忽视的数据。

唐山漏斗影响范围横跨还乡河陡河流域水文地质亚区和沙河流域水文地质亚区，漏斗呈北东向展布，西南部漏斗面积大于东北部，漏斗中心基本呈圆形，中间被北东向基岩浅埋区分割，四周边界不对称。等水位线在北部山前闭合，向南逐渐向两端开放。该漏斗主要是城市工业及城镇居民生活用水开采和农业开采地下水形成。唐山第四系浅层水水位降落漏斗处于相对稳定阶段，综合计算面积略有缩小，漏斗中心水位埋深略有回升。

2.丰南-唐海地下水水位降落漏斗

丰南-唐海地下水水位降落漏斗位于本区南部，东西界线已超出研究区范围，北至咸淡水界线，南到渤海湾，已形成了区域性沉降区。该沉降区处于滨海平原水文地质区，开采层为深部承压淡水，咸水底板在40～120m之间。开采层为Ⅱ、Ⅲ含水组，开采深度120～360m，个别地区超过400m。含水层岩性颗粒较细，地下水补给径流缓慢。区内主要农作物为水稻，除唐海县部分地区用地表水灌溉外，其余均为地下水灌溉。由于近年来持续干旱，地表水的来水量减少，地下水的用水量增大，机井灌溉期加长，在区内形成了以-30m等水位线圈闭的一个漏斗（见表8-2）。在漏斗范围内有三个集中开采区，对应形成了三个漏斗中心，分别位于唐海县城、丰南西葛庄和南堡盐场。各集中开采区的开采强度、开采范围及水位埋深不尽相同。

（1）西葛庄漏斗中心：位于丰南市东南，地下水开采主要供稻田灌溉用水和西葛庄一带的多家陶瓷厂用水。2000年低水位期，漏斗中心水位埋深41.20m，水位标高-35.63m；丰水期水位埋深42.90m，水位标高-37.33m。此地区的地下水仍处于下降阶段，漏斗仍在继续扩大。

（2）唐海县城漏斗中心：位于唐海县城，主要为县城工业和生活用水。2000年低水位期，水位最低点位于唐海县城中的垦丰造纸厂，漏斗中心水位埋深为39.70m，水位标高-37.79m。

（3）南堡盐场漏斗中心：南堡盐场作为本区沿海地带最大的晒盐场，又是当地的经济开发区之一，具有人口密集、工业较发达、用水量较大的特点，而且当地无较大的地表水源可供利用，因此，在本区形成了水位下降漏斗，漏斗中心水位埋深为47.30m，水位标高-45.00m。

3.汉沽农场地下水水位降落漏斗

主要为汉沽农场的工业及城镇生活用水和稻田灌溉用水超量开采形成的。由于该漏斗的范围超出了研究区的范围，因此等水位线在研究区内没有封闭，漏斗继续向西、向南延伸。2000年低水位期，区内量低水位埋深75.00m，水位标高-74.50m，位于汉沽农场陡沽村（表8-2）。

表8-2 漏斗要素一览表

二、地质环境污染

随着唐山市工农业的飞速发展，污染物质排放量不断增加。由于表层土体防护能力低，加之认识不足、管理不善或措施不利，所以形成了具有相当规模的唐山市污染体系，导致该市地质环境污染日趋严重。

（一）污染的形成与分布

污染来源主要有工业“三废”、生活污水、垃圾、农肥和农药污染等。据调查，仅唐山市能够造成污染的企业就有270多家，每年排放工业废水8315.94万m³，废气10984.42万m³，废渣658.78万t。居民生活污水排放量为2856.14万m³/a，垃圾排放量51.9万t/a。农业每年施用有机肥11.40万t，化肥1.61万t，各种农药22t。

（二）污染的条件与类型

由污染源排出的污染质主要有“五毒”、“三氮”、有机质等共约20余种。污染质通过渗透和渗漏两种方式污染环境。渗坑渗透和渣堆淋渗，造成点状污染；河流与沟渠渗漏造成线状污染；施于田间的农肥农药随雨水或农灌水下渗，造成面状污染。

1.地下水水质污染

地下水污染主要包括各种离子含量超标、硬度超标、有毒有害元素污染等。

（1）浅层第四系孔隙水污染。的污染区域主要分布在丰南市的钱营和丰润县的偏坨等煤矿开采区，但污染面积并不大，与煤矸石的堆放有关，唐山东矿区污染并不严重；唐海县第四农场场部一带亦有的污染，是受工业污染所致。

（2）浅层第四系孔隙水污染。仅在丰南市的宣庄、侉子庄和唐坊三镇之间达到污染水平，其他地区没有污染，这里的污染与钢铁厂有关。

（3）Mn²⁺含量具污染普遍性，大部分地区Mn²⁺含量都超过饮用水水质标准2～3倍；其他离子基本在正常含量范围内。

（4）其他工业对水的污染。本课题在野外实地调查中，发现一些小型企业对地下水的污染是不容忽视的，如造纸厂、炼钢厂等。例如丰润县韩城造纸厂，该厂排出的废水未经任何处理就直接排到岔河，流入油葫芦泊水库中，乌黑的污水不仅污染了空气，而且还污染了地下水，实地调查得知，该河两岩10m范围内的浅层水均被污染，已不能再饮用。

2.地面点源污染

唐山市的点源污染主要指唐山市区、各县（市）、乡镇企业的工业污染源，如冲灰厂、垃圾厂、小造纸厂、小煤矿、小钢铁厂以及开采煤矿所形成的矸石堆等，这些工业企业治污能力差，其产生的“三废”是最重要的污染源，并形成了具有一定污染规模的点污染源。

（1）垃圾厂的污染。据资料显示：唐山市共有垃圾厂14个，存入垃圾总量约为150万t，而且多利用采矿塌陷坑和基岩采矿坑，垃圾厂包气带土体原状结构遭到破坏，防护能力差，严重污染着周围的地质环境，其他城市也存在这一问题。据生活垃圾成分分析报告，垃圾发酵后，Cl^-含量为 794mg/kg，Na⁺含量为 534mg/kg，含量为 368mg/kg，含量为16.1mg/kg，给当地自然环境和地质环境造成很大的危害。

（2）酚氰污染。酚氰污染主要产生于炼焦制气工业，这里主要指唐山钢铁公司炼焦制气厂。该厂共分布有7个污染源，污染物质主要为酚、氰。厂区事故废水和生活污水主要排入泥河。据1992年水质监测，污水中酚含量0.31～6.32mg/L，超出地面三级环境水质标准（≤0.01mg/L）30～631倍；氰含量0.13～2.047mg/L，超出地面三级环境水质标准（≤0.1mg/L）0.3～19.5倍；化学耗氧量150.69mg/L；水的臭味很大。

（3）小造纸厂的污染。小造纸厂一直是国家重点治理的对象，但由于利益的驱使，小造纸厂一直不能绝迹，如丰润县韩城造纸厂等。

不过，由于点污染源影响范围相对较小，危害较轻，故把点污染源作为最轻的一种影响因素。

三、地面塌陷

（一）岩溶塌陷

唐山市岩溶塌陷历史悠久，早在20世纪20年代，由于煤矿岩溶水突水就发生过严重地面塌陷事故，造成重大损失。新中国成立以后，严重的岩溶塌陷集中发生在两个时期。第一个时期是1976年唐山大地震以后，共发生塌陷120多处。其主要分布在市区的凤凰山西麓，即现在的17号居民小区以及郊区的赵各庄中学、林西、黑鸭 子、大庄坨、信任坨、小屯、沙河等地。它的塌陷规模大小不一，大的塌陷坑直径达100m以上。第二个时期是1983～1988年，其规模较大，造成危害的塌陷共约19处，陷坑多为不规则的圆形，一般直径5～10m，最大达30～50m；一般深1～3m，最大5～7m。岩溶塌陷主要分布在路北区的西部和路南区的北部，集中发育在以下两个地带：一是西部的张各庄（6号居民小区）-体育场-啤酒厂一带，以中段的体育场-兴隆区附近最为严重。主要塌陷有体育场塌陷、热力公司塌陷、京剧团塌陷、卫国路富强楼塌陷及房管所塌陷。这些塌陷集中发生在1988年前后。二是东部的大城山-凤凰山-人民公园一带，以中段的西北井-地震陈列馆附近最严重。主要塌陷有唐山十中塌陷、地震陈列馆塌陷等，主要发生在1984～1986年和1988年前后。除以上两个密集塌陷带外，在龙华小区、王谢庄大街等地亦有零星塌陷分布。

据我们在野外实地调查和访问城建部门有关人士，唐山的岩溶塌陷已处于一个相对稳定阶段，没有发现新的岩溶塌陷，这与20世纪90年代以来唐山市控制岩溶水开采有关。

（二）采空塌陷

开滦煤矿已有百年的开采历史，在670km²的煤田上分布着开滦矿务局所辖的11座煤矿和29座地方煤矿。长期开采造成的地面塌陷影响面积目前已达196.55km²，占唐山市区总面积的24.5%。据调查，地表严重变形，塌陷坑面积已达30多km²，最大坑深10m，个别地段已形成积水坑，主要分布在市中心区南部京山铁路两侧以及国各庄、吕家坨、范各庄、林西、荆各庄村南等地。

采空地面塌陷是由于煤层采空引起的，煤矿开采是其主要的致塌因素，据统计采万吨煤综合塌陷率为533.4m²/万吨。

采空塌陷造成的危害是巨大的。由于地面塌陷使之形成积水洼地，损毁大片良田，破坏地面建筑物，使其倾斜甚至倒塌。这一灾害已迫使161座村落迁至他乡；另外，部分塌陷坑已成为污水坑、垃圾坑，污染地质环境。

四、地面沉降

地面沉降主要是由于过量抽取深层地下水引起的。根据国家地震测绘大队资料，本区大规模地面沉降始发于20世纪50年代，地点主要位于丰南、唐海沿海一带，年平均沉降速率约10～15mm/a，向北部逐渐变缓，至丰登坞、韩城、开平、塔坨一带，连续递减为零，总面积3013.0km²。其中，年降速率5～10mm/a的面积为1510.0km²，年降速率10～20mm/a的面积为805.0km²，年降速率20～30mm/a的面积为65.0km²。截至1990年，唐山南堡开发区一带地面沉降量已超过1.0m（其中不包括由于构造引起的沉降量）。

本沉降区为天津沉降带东北边缘地带，其沉降中心在天津-新港之间，最大沉降速率为100.5mm/a。本区地面沉降除与区域上的地壳缓慢运动有关外，大量开采深层地下水是其主因。过度抽取地下水时，由于来不及从含水层外面补给水量，地下水位迅速下降，在隔水层顶板和含水层接触面上产生水力坡度，使粘土层中的水相应地进入含水层中，粘土层中的孔隙水压力降低，有效压力增加引起粘土层压密。如果这种粘土层压缩性强，厚度又较大时，其压密的结果就会引起地面沉降。在地面沉降过程中，地下水位下降是主因。地面沉降是一种隐蔽性灾害，影响空间范围大，时间漫长，不易觉察，一旦发生时破坏严重，其结果是不可逆的。

综上所述，由于本地区长期超采地下水，在市区中心形成双层水位复合漏斗，出现了岩溶水与孔隙水水位优势互易、水量反补的逆变状态，改变了水动力条件，潜蚀作用增强，诱发岩溶地面塌陷，造成经济损失，危及人身安全；水位大幅度下降增加了包气带厚度，被疏干的地质体由弱还原带变为氧化带，细菌滋生繁殖，有毒有害物质滞留，形成新的污染源；某些岩溶水开采吊泵悬空，被迫更换抽水设备，加重经济负担；地下水自净能力降低，污染质一旦进入含水层，不但恢复将很困难，而且将严重危及人们的身体健康。为治理环境，预防灾害，自1986年开始唐山市人为控采地下水，岩溶塌陷得到一定控制，但水位动态仍呈缓慢下降的趋势。