徐 冬，霍 磊，王 淼

（天津市控制地面沉降工作辦公室，天津 300061）

天津市大港城市供水的地下水開(kāi)采項(xiàng)目地面沉降影響評(píng)價(jià)

徐 冬，霍 磊，王 淼

（天津市控制地面沉降工作辦公室，天津 300061）

本文以天津市大港區(qū)某取水項(xiàng)目為例，介紹開(kāi)采地下水的地面沉降影響評(píng)價(jià)方法和結(jié)果，并分析項(xiàng)目區(qū)域的可用水源條件，從地面沉降角度出發(fā)，建議該項(xiàng)目?jī)?yōu)先選用外部地表水源，不宜開(kāi)采地下水。

城市供水；開(kāi)采地下水；影響評(píng)估

0 引言

地面沉降是一種由自然和人為因素引起的地面標(biāo)高緩慢降低的環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)象。自1891年中美洲墨西哥城發(fā)現(xiàn)地面沉降以來(lái)，目前世界上已有50多個(gè)國(guó)家和地區(qū)發(fā)生了不同程度的地面沉降。

天津市是我國(guó)地面沉降最為嚴(yán)重的地區(qū)之一，1959年開(kāi)始發(fā)現(xiàn)地面沉降，至今沉降區(qū)范圍已覆蓋寶坻區(qū)城關(guān)鎮(zhèn)以南8000km2區(qū)域，沉降速率快，累計(jì)沉降量大，災(zāi)害損失嚴(yán)重。長(zhǎng)期研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)地下水的長(zhǎng)期、過(guò)度開(kāi)采，是導(dǎo)致天津市地面沉降的最主要因素。由于當(dāng)前天津市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，無(wú)論工業(yè)、農(nóng)業(yè)還是生活對(duì)水資源的需求越來(lái)越大，同時(shí)市內(nèi)又缺乏足夠的地表水源供給，為了保證人民的生產(chǎn)、生活供水，很多地方被迫取用地下水。

為了充分估計(jì)地面沉降帶來(lái)的危害程度，以及最大程度上降低開(kāi)采地下水對(duì)地面沉降的影響，在取用地下水之前，有必要對(duì)取用地下水項(xiàng)目進(jìn)行地面沉降分析。本文就以大港區(qū)某取水項(xiàng)目為例，分析了項(xiàng)目區(qū)域的地下水資源和地面沉降發(fā)展情況，開(kāi)展城市取用地下水項(xiàng)目地面沉降影響評(píng)價(jià)，再結(jié)合地表水源替代地下水源的現(xiàn)狀及規(guī)劃，提出該項(xiàng)目使用水源的可行性建議。

1 供水項(xiàng)目概況

供水項(xiàng)目為天津市大港區(qū)港東新城某公司地下水供水站新建取水工程，項(xiàng)目地點(diǎn)在大港區(qū)港塘公路東側(cè)、李港鐵路南側(cè)港益公司占地范圍內(nèi)，見(jiàn)圖1。項(xiàng)目區(qū)域南部盡管河流水系較為發(fā)育，但水流流量較小，年內(nèi)除雨季外大部分時(shí)間處于干涸狀態(tài)，屬于季節(jié)性河流。北大港水庫(kù)由于客水來(lái)源不足，庫(kù)容逐年下降。

項(xiàng)目取水方案如下：擬打深井2眼，1號(hào)井預(yù)計(jì)井深650m、2號(hào)井預(yù)計(jì)井深850m，分別選擇第V、VI含水層作為目的層。預(yù)測(cè)1號(hào)、2號(hào)井單井出水量不小于60m3/h，計(jì)劃取水量50萬(wàn)m3/a，取水期2～3年。

圖1 供水項(xiàng)目位置圖

沉降速率的預(yù)測(cè)。在該項(xiàng)目取水開(kāi)始后，區(qū)域地面沉降量會(huì)隨之由2006年的24.6mm/a增加至35.6mm/a,達(dá)到1997年以來(lái)的最大值，并隨著取水強(qiáng)度的持續(xù)而維持在這一較高的沉降水平，這種現(xiàn)象對(duì)于本區(qū)域，以及大港的控沉形勢(shì)十分不利。

（2）地下水位對(duì)地面沉降的影響

地下水位能否迅速恢復(fù)是水位對(duì)地面沉降產(chǎn)生影響的關(guān)鍵。從含水層之間的相互補(bǔ)給來(lái)看，該取水項(xiàng)目目的層為第V、VI含水層，一旦地下水資源開(kāi)采之后，如果地下水位能夠恢復(fù)，需要地下水資源的及時(shí)補(bǔ)給。地下水量的補(bǔ)給途徑可能來(lái)自于上部地層的越流補(bǔ)給、側(cè)向徑流補(bǔ)給、介質(zhì)顆粒的彈性釋水以及粘性土的壓密釋水。其中，粘性土壓密釋水是造成不可恢復(fù)性地面沉降的主要原因。

比較區(qū)域第IV、第V含水層的水位可以發(fā)現(xiàn)（見(jiàn)圖5、圖6），兩層之間并未形成較大的水位差，故越流補(bǔ)給發(fā)生的可能性小。

圖5 2006年區(qū)域第IV組地下水位等值線圖

圖6 2005年區(qū)域第V組地下水位等值線圖

側(cè)向徑流方面：由于深層地下水分布區(qū)與山前平原分界斷面面積小，側(cè)向流入補(bǔ)給量小，尤其是埋深550m以下區(qū)域地層巖性、厚度、固結(jié)程度等因素影響下，側(cè)向補(bǔ)給強(qiáng)度不大。以往多次計(jì)算表明，天津平原開(kāi)采深層地下水形成水位降落漏斗，將引發(fā)外圍區(qū)域粘性土壓密釋水和彈性釋水總量向漏斗區(qū)的匯集。本區(qū)域近幾年地下水位均保持在較低的－80m左右，彈性釋水占開(kāi)采水量的比例不大，主要為粘性土釋水。由此可以認(rèn)為，項(xiàng)目區(qū)域始終處于地下水位降落漏斗區(qū)，導(dǎo)致了大量粘性土壓密釋水，會(huì)造成地面沉降的繼續(xù)發(fā)展。

（3）區(qū)域沉降敏感度對(duì)地面沉降的影響

本文定義沉降敏感度為單位開(kāi)采強(qiáng)度下所引起的地面沉降量，表征地下水開(kāi)采引發(fā)地面沉降的難易程度。如表1所示，上古林鄉(xiāng)是大港區(qū)地面沉降敏感度最高的區(qū)域，從控沉角度出發(fā)，不宜在該區(qū)域加大地下水開(kāi)采強(qiáng)度。

表1 2005年大港區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)沉降敏感度

5 供水項(xiàng)目的地表水源分析

雖然項(xiàng)目區(qū)域地表河流水量不足，但大型引水工程為整個(gè)大港提供了部分用水保障。

大港區(qū)引水工程主要包括引灤入津工程中的引灤入港和引灤入石化兩個(gè)支線。兩條支線工程的引水路線具體為：自灤河上游潘家口水庫(kù)和大黑汀水庫(kù)，將灤河水引入天津境內(nèi)。由爾王莊附近的小宋莊泵站提水，經(jīng)寶坻區(qū)、東麗區(qū)穿海河過(guò)津南區(qū)，送入大港、石化乙烯、油田等水廠，引水線路管長(zhǎng)和年設(shè)計(jì)供水量見(jiàn)下表2。

表2 大港引水工程現(xiàn)狀情況表

將上述引水工程的設(shè)計(jì)供水量與2010年大港區(qū)輸配水的要求進(jìn)行比照（如表3）可以看出，大港城區(qū)居住區(qū)的集中供水工程尚有1000余萬(wàn)m3的供水能力。

表3 大港區(qū)2010年輸配水工程情況比照表（單位：萬(wàn)m3）

對(duì)于本項(xiàng)目而言，其設(shè)計(jì)地下水開(kāi)采量為50萬(wàn)m3/a，遠(yuǎn)小于大港區(qū)1000余萬(wàn)m3的剩余供水能力。此外，本項(xiàng)目所在位置交通方便、距離大港城區(qū)不足10km，鋪設(shè)供水管道具有可行性，故本項(xiàng)目用水可以取自引灤入港工程中的外部地表水源。

6 取水項(xiàng)目評(píng)價(jià)結(jié)論及建議

從本取水項(xiàng)目的地面沉降影響以及水源替代條件綜合分析來(lái)看，若按照本項(xiàng)目的取水方案，將會(huì)對(duì)該區(qū)域帶來(lái)以下影響：

（1）集中持續(xù)開(kāi)采地下水，使取水層位的地下水位下降，區(qū)域水位漏斗面積擴(kuò)大。

（2）深層開(kāi)采地下水，加劇該區(qū)域地面沉降，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、不可恢復(fù)，造成安全高程資源進(jìn)一步流失，帶來(lái)內(nèi)澇隱患，不利于宜居親海型生態(tài)新城建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，影響港東新城以人為本、人與自然和諧共處理念的實(shí)踐。

因此，不宜實(shí)施地下水大量取水項(xiàng)目。建議進(jìn)行輸水管道建設(shè)，以引灤水滿足港東新城的用水需求。

[1]閻世駿,劉長(zhǎng)禮.城市地面沉降研究現(xiàn)狀與展望[J].地學(xué)前緣,1996,3(1):93~97.

[2]閆世龍.內(nèi)陸新生代斷陷盆地地面沉降機(jī)理及模擬[D].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢),2005.

[3]景 悅.控制地面沉降保障經(jīng)濟(jì)社會(huì)和諧發(fā)展[J].工程地質(zhì)學(xué)報(bào),2005,13(增):1~3.

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[6]鄭銑鑫,武 強(qiáng),候艷聲等.關(guān)于城市地面沉降研究的幾個(gè)前沿問(wèn)題[J].地球?qū)W報(bào),2002,23(3):279~282.

Land-subsidence Assessment on Groundwater Exploitation Project for Dagang of Tianjin Urban Water-supply

XU Dong , HUO Lei , WANG Miao
(Land-subsidence Control Office of Tianjin , Tianjin,300061)

Urban secure and construction have been threatened by land-subsidence, which mostly caused by over-exploitation of groundwater. Therefore, taking land-subsidence into account before the beginning of some water-pumping project in urban has been important and necessary. In this paper, a land-subsidence assessment of water-pumping project in Dagang, Tianjin City may be introduced, that the groundwater exploitation project may lead to land-subsidence. It suggests that Using Surface water is the best choice.

urban water-supply；groundwater exploitation；assessment

X45

A

1007-1903(2009)02-0010-04

徐 冬，女，（1980－），本科，助理工程師，主要從事天津市地面沉降的管理和研究工作，email:elva1980love@tom.com。