摘 要：地下水是地质环境中重要的组成部分，也是地质环境不可分割的部分。通过对邢台市平原区水文地质特征分析，研究由于超采地下水对水文地质环境影响，有针对性的制定控制开采地下水的措施。
关键词：超采地下水；地质环境影响；恢复措施；邢台市平原区
1、基本情况
邢台市位于河北省南部属于干旱半干旱地区，由西向东，可分为山前冲、洪积扇平原和冲积、湖积平原两部分，二者基本上以滏阳河为界。滏阳河以西称为滏西平原区，面积3229 km2，海拔高程一般在75～40m之间，坡度2.5‰～1‰。滏阳河以东为黑龙港平原和滹滏平原（简称滏东区）。黑龙港平原面积4934km2，主要是古黄河与海河水系长期泛滥淤积而成，地势平坦，坡度1/10000左右，高程多在35～30m之间，最低处24m。滹滏平原面积748 km2，环境与黑龙港平原类似。本区干旱指数1.5～2.9之间,人均年拥有水资源量仅为196m3，亩均年水量128m3。全市多年平均年降水量530.6mm（1956～1997年系列）。降水量区域分布不均，山区大于平原。降水量年内分配集中，全年降水的75～80%形成于6～9月的汛期。
2、地下水开发利用现状
由于邢台市地表水资源先天不足，除个别大水年份外，大多数年份地表水资源量已全部消耗利用，地下水资源成了维持需水量的主要水源。进入70年代以来，由于该区域地表水严重缺乏，不得不动用“后备水源”进行开采，近些年来，年平均开采量3.17亿m3。进入80年代以来，以开采深层地下水为主的“宁柏隆”漏斗区到1999年漏斗区面积已达524 km2，中心水位埋深48.25m，中心水位埋深年平均下降率1.44m/a.；以开采深层地下水为主的滏东平原形成漏斗区，1993年漏斗区面积2688km2,到现在基本覆盖了整个滏东平原区，漏斗中心水位埋深达80.13m，中心水位年平均下降2.71m/a。
3 超采地下水对地质环境影响
在邢台市黑龙港区和滹滏区，由于长期大面积过量开采地下水，对地下水水环境产生一定的影响，引发了地下水水位大幅度下降、降落漏斗快速扩展、含水层疏干、地面沉降、咸水底界面下移等环境地质问题。
4.1 越流补给深层地下水造成含水层疏干、咸水界面下移
在邢台市黑龙港和滹滏区的咸水区，由于长期超采深层地下水，改变了深层地下水水流的补给、排泄的自然状态。在七十年代深层地下水开采初期，开采量较小，深层水头和浅层水头基本接近，深层水水流的流场的补给区、径流区、排泄区基本保持自然状态。机井开采量基本以截取水平径流、削减自然排泄为主，即以地下水侧向径流构成开采资源的主要成份。随着大规模开采地下水，原来地下水流的侧向径流不能满足开采需求，造成深层地下水位大规模持续下降。由于深层淡水不断开采，其深层地下水的水位不断下降，从而浅层地下水向深层地下水的越流量逐年增多。在全淡水区，深、浅层地下水混合开采，越流补给是正常补给过程。在有咸水区的区域，咸水越流补给地下水，会造成咸水界面下移，对水质产生影响。
越流量可按达西定律计算。计算公式为：
式中：Q越—越流补给量（104m3/a）；
F—计算面积（km2）；
ε—越流系数（采用0.0000192）；
△h—浅层地下水与深层地下水的平均水位差（m）；
△t—计算时间段。
越流补给量计算结果：滏东区越流量为30124.8 m3/a，其中黑龙港淡水区9092.9×104m3/a；黑龙港咸水区18823.3×104m3/a；滹滏区咸水区2208.6×104m3/a。
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4.2 压密释水造成地面沉降
地面沉降是由于过量的开采第四系松散地层中的地下水而引起的。当地下水开采量大于补给量时，含水层的承压水位明显下降。随着承压水头的不断下降，造成了粘性土层的不断密结而大量压缩；同时，含水层本身由于承压水位的下降，下层水对于上层的浮托减小，因而产生压缩。该区形成以南宫为中心的地面沉降带，与深层地下水水位降落漏斗中心一致。预测1989年～1998年南宫沉降区年沉降量为33.94mm，到2030年该区年平均沉降量为61.85mm[2]。
地面沉降的危害还表现在降低了地面高程，对防洪可能引起排水不畅，降低河道输水能力。对建筑物引起裂缝以及地下各种管道发生扭曲甚至断裂，是一种发展缓慢但破坏巨大的环境地质灾害。
4.3 现状开采条件下水量均衡分析
在黑龙港区和滹滏区，由于浅层咸水分布较广，主要以开采深层地下水为主。深层地下水的排泄途径，在七十年代以前，主要是径流排泄，表现为局部地区的人工开采或向上部含水层的越流，七十年代以后，由于大量开采地下水，人工开采则成为深层地下水的排泄途径，以消耗存量为主。储量消耗的显著特点是地下水位持续下降，目前所抽取的水量除一部分来自补给区外，大部分来自含水层本身所储存水的释放，包括来自含水层及附近的粉土或粘土夹层的压密。在超采情况下，深层地下水开采量主要有四部分水量组成[3]。
Q开——深层地下水的开采量（104m3/a）；
Q侧——来自侧向流入量的增量（104m3/a）；
Q越——来自外系统的越流量的增量（104m3/a）；
Q弹——含水层释放量（104m3/a）；
Q压——上覆弱透水层粘性土的释水量（104m3/a）
在以上补给量中，弹性释水和压密释水两部分补给水量，是承压含水层组在开采外力破坏其内部水动力场条件之后，内部水动力场为达到新的平衡而进行的内部水量空间上的再分配结果。深层地下水自然补给水量主要有侧向补给和越流补给[4]。弹性释水大量开采造成地下水位下降，地下漏斗区扩大。长期超采地下水引发了地下水水位大幅度下降、降落漏斗快速扩展、地面沉降、咸水底界面下移等水危机和环境问题。
5、综合性对策与措施：
地面沉降的危害主要有以下几个方面：毁坏建筑物和生产设施；不利于建设事业和资源开发。发生地面沉降的地区属于地层不稳定的地带，在进行城市建设和资源开发时，需要更多的建设投资，而且生产能力也受到限制；诱发次生灾害，例如地面沉降引起地裂缝垂直活动加剧而发生一系列灾害。
对地面沉降的预防主要是针对地面沉降的不同原因而采取相应的工程措施。地面沉降与地下水过量开采紧密相关，只要地下水位以下存在可压缩地层就会因过量开采地下水而出现地面沉降，而地面沉降一旦出现就很难处理。因此防止地面沉降关键在于预防[5]。
6、结语：
根据文中研究成果，邢台市属于由于资源性缺水导致地下水位持续下降地区，长期开采地下水引发了地下水水位大幅度下降、降落漏斗快速扩展、含水层疏干、地面沉降、咸水底界面下移等环境地质问题。今后应在积极加强地下水动态和地面沉降监测的同时大力推广节水技术减少地下水的开采量，有效利用南水北调水量，实行一水多用，调整地下水开采布局，控制地下水开采量，充分综合利用地下水；对地下水开采层位进行人工回灌；实行计划开采，总量控制。
参考文献:
[1] 陈望和等编著．河北地下水[M]．地震出版社，1999年.42～43．
[2] 王巧平等．河北省京津以南平原区地面沉陷预测研究[J]．南水北调与水利科技，2002（2）：27～30.
[3] 张光辉等．海河流域中东部平原地下水补给与释水机制探讨[J]．水文，2002（3）：5～9．
[4] 乔光建,张均玲．邢台市平原区地下水环境问题分析[J]．水资源保护，2002（4）：21～24．
[5] 乔光建,张均玲．邢台市地下水环境现状和保护对策 [J]．水资源保护，2003（1）：52～54。
论文作者:檀领革
论文发表刊物:《防护工程》2017年第11期
论文发表时间:2017/9/18
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