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采項目地面沉降影響評價

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)某取水項目為例，介紹開采地下水的地面沉降影響評價方法和結(jié)果，并分析項目區(qū)域的可用水源條件，從地面沉降角度出發(fā)，建議該項目優(yōu)先選用外部地表水源，不宜開采地下水。

城市供水；開采地下水；影響評估

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，目前世界上已有50多個國家和地區(qū)發(fā)生了不同程度的地面沉降。

天津市是我國地面沉降最為嚴重的地區(qū)之一，1959年開始發(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，累計沉降量大，災(zāi)害損失嚴重。長期研究和實踐經(jīng)驗表明，對地下水的長期、過度開采，是導(dǎo)致天津市地面沉降的最主要因素。由于當(dāng)前天津市社會經(jīng)濟的發(fā)展，無論工業(yè)、農(nóng)業(yè)還是生活對水資源的需求越來越大，同時市內(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。

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

1 供水項目概況

供水項目為天津市大港區(qū)港東新城某公司地下水供水站新建取水工程，項目地點在大港區(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)，見圖1。項目區(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)除雨季外大部分時間處于干涸狀態(tài)，屬于季節(jié)性河流。北大港水庫由于客水來源不足，庫容逐年下降。

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

圖1 供水項目位置圖

沉降速率的預(yù)測。在該項目取水開始后，區(qū)域地面沉降量會隨之由2006年的24.6mm/a增加至35.6mm/a,達到1997年以來的最大值，并隨著取水強度的持續(xù)而維持在這一較高的沉降水平，這種現(xiàn)象對于本區(qū)域，以及大港的控沉形勢十分不利。

（2）地下水位對地面沉降的影響

地下水位能否迅速恢復(fù)是水位對地面沉降產(chǎn)生影響的關(guān)鍵。從含水層之間的相互補給來看，該取水項目目的層為第V、VI含水層，一旦地下水資源開采之后，如果地下水位能夠恢復(fù)，需要地下水資源的及時補給。地下水量的補給途徑可能來自于上部地層的越流補給、側(cè)向徑流補給、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)（見圖5、圖6），兩層之間并未形成較大的水位差，故越流補給發(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)向補給強度不大。以往多次計算表明，天津平原開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，彈性釋水占開采水量的比例不大，主要為粘性土釋水。由此可以認為，項目區(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，會造成地面沉降的繼續(xù)發(fā)展。

（3）區(qū)域沉降敏感度對地面沉降的影響

本文定義沉降敏感度為單位開采強度下所引起的地面沉降量，表征地下水開采引發(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)域加大地下水開采強度。

表1 2005年大港區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)沉降敏感度

5 供水項目的地表水源分析

雖然項目區(qū)域地表河流水量不足，但大型引水工程為整個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和大黑汀水庫，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)穿海河過津南區(qū)，送入大港、石化乙烯、油田等水廠，引水線路管長和年設(shè)計供水量見下表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)計供水量與2010年大港區(qū)輸配水的要求進行比照（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m3）

對于本項目而言，其設(shè)計地下水開采量為50萬m3/a，遠小于大港區(qū)1000余萬m3的剩余供水能力。此外，本項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 取水項目評價結(jié)論及建議

從本取水項目的地面沉降影響以及水源替代條件綜合分析來看，若按照本項目的取水方案，將會對該區(qū)域帶來以下影響：

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

（2）深層開采地下水，加劇該區(qū)域地面沉降，且持續(xù)時間長、不可恢復(fù)，造成安全高程資源進一步流失，帶來內(nèi)澇隱患，不利于宜居親海型生態(tài)新城建設(shè)目標(biāo)的實現(xiàn)，影響港東新城以人為本、人與自然和諧共處理念的實踐。

因此，不宜實施地下水大量取水項目。建議進行輸水管道建設(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理及模擬[D].武漢:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢),2005.

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

[4]王家兵.天津深層地下水資源持續(xù)利用研究[D].北京:中國地質(zhì)大學(xué)(北京),2006.

[5]DD2006-02,地面沉降監(jiān)測技術(shù)規(guī)范.

[6]鄭銑鑫,武 強,候艷聲等.關(guān)于城市地面沉降研究的幾個前沿問題[J].地球?qū)W報,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。