天津市大港城市供水的地下水开采项目地面沉降影响评价

徐 冬，霍 磊，王 淼

（天津市控制地面沉降工作办公室，天津 300061）

天津市大港城市供水的地下水开采项目地面沉降影响评价

徐 冬，霍 磊，王 淼

（天津市控制地面沉降工作办公室，天津 300061）

本文以天津市大港区某取水项目为例，介绍开采地下水的地面沉降影响评价方法和结果，并分析项目区域的可用水源条件，从地面沉降角度出发，建议该项目优先选用外部地表水源，不宜开采地下水。

城市供水；开采地下水；影响评估

0 引言

地面沉降是一种由自然和人为因素引起的地面标高缓慢降低的环境地质现象。自1891年中美洲墨西哥城发现地面沉降以来，目前世界上已有50多个国家和地区发生了不同程度的地面沉降。

天津市是我国地面沉降最为严重的地区之一，1959年开始发现地面沉降，至今沉降区范围已覆盖宝坻区城关镇以南8000km2区域，沉降速率快，累计沉降量大，灾害损失严重。长期研究和实践经验表明，对地下水的长期、过度开采，是导致天津市地面沉降的最主要因素。由于当前天津市社会经济的发展，无论工业、农业还是生活对水资源的需求越来越大，同时市内又缺乏足够的地表水源供给，为了保证人民的生产、生活供水，很多地方被迫取用地下水。

为了充分估计地面沉降带来的危害程度，以及最大程度上降低开采地下水对地面沉降的影响，在取用地下水之前，有必要对取用地下水项目进行地面沉降分析。本文就以大港区某取水项目为例，分析了项目区域的地下水资源和地面沉降发展情况，开展城市取用地下水项目地面沉降影响评价，再结合地表水源替代地下水源的现状及规划，提出该项目使用水源的可行性建议。

1 供水项目概况

供水项目为天津市大港区港东新城某公司地下水供水站新建取水工程，项目地点在大港区港塘公路东侧、李港铁路南侧港益公司占地范围内，见图1。项目区域南部尽管河流水系较为发育，但水流流量较小，年内除雨季外大部分时间处于干涸状态，属于季节性河流。北大港水库由于客水来源不足，库容逐年下降。

项目取水方案如下：拟打深井2眼，1号井预计井深650m、2号井预计井深850m，分别选择第V、VI含水层作为目的层。预测1号、2号井单井出水量不小于60m3/h，计划取水量50万m3/a，取水期2～3年。

图1 供水项目位置图

沉降速率的预测。在该项目取水开始后，区域地面沉降量会随之由2006年的24.6mm/a增加至35.6mm/a,达到1997年以来的最大值，并随着取水强度的持续而维持在这一较高的沉降水平，这种现象对于本区域，以及大港的控沉形势十分不利。

（2）地下水位对地面沉降的影响

地下水位能否迅速恢复是水位对地面沉降产生影响的关键。从含水层之间的相互补给来看，该取水项目目的层为第V、VI含水层，一旦地下水资源开采之后，如果地下水位能够恢复，需要地下水资源的及时补给。地下水量的补给途径可能来自于上部地层的越流补给、侧向径流补给、介质颗粒的弹性释水以及粘性土的压密释水。其中，粘性土压密释水是造成不可恢复性地面沉降的主要原因。

比较区域第IV、第V含水层的水位可以发现（见图5、图6），两层之间并未形成较大的水位差，故越流补给发生的可能性小。

图5 2006年区域第IV组地下水位等值线图

图6 2005年区域第V组地下水位等值线图

侧向径流方面：由于深层地下水分布区与山前平原分界断面面积小，侧向流入补给量小，尤其是埋深550m以下区域地层岩性、厚度、固结程度等因素影响下，侧向补给强度不大。以往多次计算表明，天津平原开采深层地下水形成水位降落漏斗，将引发外围区域粘性土压密释水和弹性释水总量向漏斗区的汇集。本区域近几年地下水位均保持在较低的－80m左右，弹性释水占开采水量的比例不大，主要为粘性土释水。由此可以认为，项目区域始终处于地下水位降落漏斗区，导致了大量粘性土压密释水，会造成地面沉降的继续发展。

（3）区域沉降敏感度对地面沉降的影响

本文定义沉降敏感度为单位开采强度下所引起的地面沉降量，表征地下水开采引发地面沉降的难易程度。如表1所示，上古林乡是大港区地面沉降敏感度最高的区域，从控沉角度出发，不宜在该区域加大地下水开采强度。

表1 2005年大港区各乡镇沉降敏感度

5 供水项目的地表水源分析

虽然项目区域地表河流水量不足，但大型引水工程为整个大港提供了部分用水保障。

大港区引水工程主要包括引滦入津工程中的引滦入港和引滦入石化两个支线。两条支线工程的引水路线具体为：自滦河上游潘家口水库和大黑汀水库，将滦河水引入天津境内。由尔王庄附近的小宋庄泵站提水，经宝坻区、东丽区穿海河过津南区，送入大港、石化乙烯、油田等水厂，引水线路管长和年设计供水量见下表2。

表2 大港引水工程现状情况表

将上述引水工程的设计供水量与2010年大港区输配水的要求进行比照（如表3）可以看出，大港城区居住区的集中供水工程尚有1000余万m3的供水能力。

表3 大港区2010年输配水工程情况比照表（单位：万m3）

对于本项目而言，其设计地下水开采量为50万m3/a，远小于大港区1000余万m3的剩余供水能力。此外，本项目所在位置交通方便、距离大港城区不足10km，铺设供水管道具有可行性，故本项目用水可以取自引滦入港工程中的外部地表水源。

6 取水项目评价结论及建议

从本取水项目的地面沉降影响以及水源替代条件综合分析来看，若按照本项目的取水方案，将会对该区域带来以下影响：

（1）集中持续开采地下水，使取水层位的地下水位下降，区域水位漏斗面积扩大。

（2）深层开采地下水，加剧该区域地面沉降，且持续时间长、不可恢复，造成安全高程资源进一步流失，带来内涝隐患，不利于宜居亲海型生态新城建设目标的实现，影响港东新城以人为本、人与自然和谐共处理念的实践。

因此，不宜实施地下水大量取水项目。建议进行输水管道建设，以引滦水满足港东新城的用水需求。

[1]阎世骏,刘长礼.城市地面沉降研究现状与展望[J].地学前缘,1996,3(1):93~97.

[2]闫世龙.内陆新生代断陷盆地地面沉降机理及模拟[D].武汉:中国地质大学(武汉),2005.

[3]景 悦.控制地面沉降保障经济社会和谐发展[J].工程地质学报,2005,13(增):1~3.

[4]王家兵.天津深层地下水资源持续利用研究[D].北京:中国地质大学(北京),2006.

[5]DD2006-02,地面沉降监测技术规范.

[6]郑铣鑫,武 强,候艳声等.关于城市地面沉降研究的几个前沿问题[J].地球学报,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，助理工程师，主要从事天津市地面沉降的管理和研究工作，email:elva1980love@tom.com。