沿海地区主采层地下水咸化的探讨

作为人们日常生活用水中最主要的组成部分，地下水成为我们最为关心的一部分水资源，而近年来在南通沿海地区地下水却发生了咸化的现象，下面我就来具体分析下它的具体成因。
1地下水开采现状以及水位动态分析
1.1浅层含水系统
根据资料统计分析,浅层含水系统地下水水质较差,基本未开发利用,尚保持天然状态。
1.2中层含水系统
第ⅰ承压水主要在南通市区以及海门市三厂镇有开采,开采时间30 a有余,基本以1066万m?/a量进行开采,开采时间多集中在5~10月份,其它月份开采甚微。根据1985~1995年ⅰ承压水观测资料,第ⅰ承压水水位埋深基本维持在3.4m—4.1m之间,未形成区域性水位降落漏斗,但2010年之后却达到了恐怖的30—40m以上。第ⅱ承压水开采区仅局限于海安县西部的一些乡镇,开采井仅19眼,开采时间10余a。目前,最大承压水位埋深5.15m,其它井的承压水位埋深介于4.30~4.96m之间,与1965年承压水位埋深相比,已下降了3.0m左右,未造成影响较大的水位降落,承压水位动态也已基本趋向新的稳定状态。
1.3深层含水系统
深层含水系统地下水开采始于1971年,在20世纪70年代,开采井和开采量虽逐年增加,但增加速度非常缓慢。1980年以后,随着经济改革开放形式的不断深入发展,开采井数和开采量大幅度增长,1982年开采井数仅306眼, 2010年已增至2108眼,15a间增长达近7倍,开采井遍布全区,是南通市的主要开采层位。深层含水系统地下水的大量开发利用,改变了其天然动态,尤其在南通市区及以东的沿海平原地区,承压水位连年持续下降,已形成规模较大的区域水位降落漏斗, 2010年,南通最低承压水位埋深已达34.42m以上,与原始承压水位2m (1969年)相比,下降速率高达近2m/a,如东县城-岔河镇一带以及南通市区、通洲市、海门市、启东市的大部地区承压水位埋深均在30 m以下,承压水位埋深大于40m的范围已达1800平方千米，详细情况见下表。

2深层含水系统地下水水质咸化特征
随着区域水位降落漏斗的形成,深层含水系统地下水矿化度发生了相应的变化。下面根据1965年与2010年检测的矿化度资料进行讨论。1965年,区内丁所一带为半咸水,矿化度高达3130 mg/l,三阳一带为微咸水,矿化度1650mg/l外,其它广大地区均为矿化度小于1000 mg/l的淡水。在通洲平潮-如东景安一线西北地区矿化度较低,介于300~400mg/l间;由此向东矿化度逐渐增高,至通洲骑岸一带,矿化度升至810mg/l;自通洲骑岸向东至海门一带,矿化度有所降低,介于500~800mg/l间;海门东部的启东地区矿化度较高,介于800~1650mg/l间。该时期深层含水系统地下水基本未开采,尚处于天然状态,因此,可作为该含水系统地下水矿化度的背景值。
2010年,深层含水系统地下水矿化度含量发生了较大的变化,微咸水、半咸水分布范围明显增大,海安丁所一带、通州境内的骑岸-庆丰-五甲片、海门启东境内的三阳-通兴-启东城-寅阳片地下水矿化度均超过1870 mg/l,最高值达5640mg/l。淡水分布区地下水矿化度介于540—980mg/l之间,其中通洲平潮-如东一线西北地区矿化度在560—1090 mg/l之间,通洲骑岸向东至海门一带则变化于550--1000mg/l之间。
资料分析结果表明,南通市深层含水系统地下水水质动态总体呈咸化趋势,这一变化在区域水位漏斗中心区、上部隔水层发育较差地段、海安城区以及东部沿海地带最为明显,这些地区地下水矿化度平均以4mg/la以上的速率增长,最大上升速率超过20mg/la;海安西北部、如皋西部以及西南部沿江地带地下水矿化度上升速率小于2 mg/la,局部地区地下水水质尚处于天然状态,未发生咸化;其余地区地下水矿化度上升速率介于2~4mg/la。总之,该区深层含水系统地下水水质咸化趋势明显,分布极具规律。


3深层含水系统地下水水质咸化成因分析
深层含水系统地下水水质咸化的根本原因是其自身特定的水文地球化学环境,大量开采地下水是诱发因素。经初步分析认为,引起本区深层含水系统地下水水质咸化的原因主要有以下4方面:
3.1中层含水系统中咸水越流补给
该论点的依据主要有3个方面:①碳-14年龄测定表明,受咸化的淡水年龄(7000多a)介于中层含水系统咸水(6000多a)与深层含水系统未咸化的淡水(14000多a)之间;②深层含水系统水质咸化速率分布与中层含水系统地下水矿化度分布相似,均呈自西向东逐渐增大的变化规律;③区域承压水位漏斗中心区水质咸化速率明显高于补给区,而且东边漏斗中心水质咸化速率又高于西边承压水位漏斗中心。这些均有力的证明了中层含水系统中咸水含水层的越流补给是导致深层含水系统水质咸化的主要原因之一。
3.2深层含水系统相对隔水顶板粘性土压缩释水补给
据《江苏省1/50万环境地质调查》(系国土资源大调查项目)结果,南通市于20世纪70年代就已出现地面沉降迹象,并呈继续发展变化趋势,目前,区内普遍已发生地面沉降,最大累计沉降量已达数100mm。本区自早更新世以来有多次海侵海退,规模由小逐渐扩大,深层含水系统相对隔水顶板不免受到海侵海退的影响,其中所赋存的地下水矿化度显然高于砂层中的淡水,因此,相对隔水顶板粘性土压缩释水补给是深层含水系统水质咸化原因之一。
3.3深层含水系统中微咸水、半咸水迳流补给
南通市区长江沿岸地带地下水承压水位埋深普遍低于30 m,但是,该带地下水水质基本未发生咸化,局部地区甚至出现淡化现象,其原因是这一带主要接受低矿化度的长江水补给所致。与此相反,在海安县城一带地下水承压水位仅10多m,但其水质咸化速度惊人,咸化速率在4~10 mg/la之间,是本区水质咸化发生程度较严重地区之一。究其原因是,在海安县城东部的丁所一带以及西部泰兴姜堰一带分布有1000~4000 mg/l微咸水和半咸水,这些地区水位埋深5 m左右,成为海安县城的迳流补给区,由于迳流补给速度远大于越流速度,因此,尽管海安县城一带深层含水系统地下水承压水位仅10多m,而且中层含水系统地下水矿化度比东部沿海地区小的多,但其咸化程度却较其它地区严重,表明深层含水系统中微咸水、半咸水的迳流补给也是造成深层含水系统水质咸化的原因之一。
3.4成井工艺不合格
这种现象在启东市比较突出。据调查,启东市不少第ⅲ承压含水层组承压井,在启泵开采前1~2h内水质尚好,但连续开采时间稍长以后,地下水中矿化度明显增高,品尝咸感增加,这种不正常的现象,正反映了止水工艺不合格、滤料回填不到位等质量问题。止水质量不合格的开采井,恰如开凿的“天窗”,人为串通咸淡含水层,造成深层含水系统水质咸化。


结语
长期大量或过量开采,南通沿海地区主采层ⅲ承压地下水水质与20世纪60年代相对原始状态相比,已发生了一定程度的变化,矿化度、cl等含量普遍增高,呈现咸化的发展变化态势。因此,南通沿海地区要进一步科学规划开采井布局,严格控制地下水开采量和开采强度,合理调整开采层次,按需分质取水,提高凿井质量,及早调查和关停有问题的深层井,并进行严格填埋,遏制主采层水质咸化蔓延扩大发展的态势。进一步加大和加快通如、启海区域引水工程的规模和进度,扩大惠及面,有效保护宝贵的地下深层淡水资源。建议加强主采层地下水海水入侵方面的监测和综合研究工作,为保护地质环境,保障地方社会经济的协调发展,提供科学的决策依据。