下辽河平原南部明化镇组咸水体赋存条件及分布特征

2011-03-19孟思翘

地下水 2011年3期

刘畅,潘俊,李洋 ,孟思翘

(沈阳建筑大学市政与环境工程学院,辽宁沈阳 110168)

下辽河平原南部位于辽宁省中部,辽河平原南部,行政区划大部分隶属盘锦市。地理坐标为东经 121°18′～122°48′,北纬 40°34′,-41°33′,面积5870 km2。

区内自 20世纪 70年代陆续开采上第三系深层明化镇组地下水以来,局部已出现咸水体扩张和淡水咸化的问题,而且随着油田勘探开发范围的不断扩大以及居民生活用水的不断增加,地下水头下降较快已经形成大面积开采漏斗,发现在明化镇组分布的大部分地区,上部为咸水体,本文就下辽河平原南部明化镇组咸水赋存的条件和分布特征进行研究,并提出防止咸水体进一步扩散的防治措施,以达到对研究区明化镇组水体进行保护的目的。

1 咸水赋存的地质地貌条件

1.1 地质条件

1.1.1 地层条件

明化镇组堆积物为河流相、河湖相、沼泽相,上段以河流相、河湖相砂岩、含砾砂岩、砂砾岩为主,下段为灰绿、黄褐、杂色泥岩,以沼泽相泥岩为主。地层厚度由西部的 200 m,东部的 100m到中部逐渐增厚到 600～800m,北部的 100m到南部的 700～800m。明化镇组水体主要赋存在砂岩、含砾砂岩、砂砾岩孔隙裂隙之中。

1.1.2 构造条件

研究区在大地构造上属于华北台地的东北部,在区域构造上位于辽河断陷地带。辽河断陷是在经过多期构造抬升和长期剥蚀的前中生界的褶皱基底上发展起来的中、新生代陆内裂谷盆地,以下以第三系沉积为主,属渤海湾盆地北部组成部分[1]。在第三纪,由于北东 -北北东向断裂的控制作用,盆地发生了大幅度下沉,并在其内部发生强烈的分异作用,形成一系列的隆起和凹陷。凹陷内部有巨厚的早第三系堆积,厚度可达6000m。根据地质构造特点进一步分为六个二级构造带,即东、西凹陷带、中央凸起带和大民屯凹陷带、东、西凸起带等次一级构造单元。西部凹陷又进一步分为三个构造带:西部斜坡带、中央构造带和东部断陷带[2]。研究区位于西部凸起、西部凹陷及中央凸起带内,导致明化镇组地层厚度从东西两侧向中间,由北东向南西,地层埋深由浅至深。咸水分布区位于新生代断陷盆地的西南部,横跨盘山凹陷带和田庄台凹陷带两个次级构造单元,基底向南延伸入辽东湾。

1.2 地貌特征

区内地貌景观单一,属于堆积平原。东部和西部分别为浑河冲积扇的前缘和大凌河冲积扇的前缘,地表岩性西部以冲积、冲洪积粗颗粒砂层及砂砾层为主,中部的高升、富家、西四一线以北地区为洪泛平原,沉积一套冲洪积、冲积地层,岩性由砂与粘土、或粘土夹砂层构成;东部以冲积、冲海积细颗粒的粉细砂和粘土层为主。[3]

2 咸水体的补给迳流排泄条件

2.1 明化镇组含水岩组的补给条件

明化镇组含水岩组地下水的补给源,是以相邻区同层含水层的迳流和第四系地下水的垂直渗入及越流补给为主,老基底侧向补给为辅。明化镇组上段含水层与馆陶组之间由于存在 10～200m厚泥岩层,不存在地下水联系,总补给量为1 518.4×104m3/a。

2.2 明化镇组咸水体的径流条件

明化镇组含水岩组,地下水自然流场是从东部及北部向南西缓慢径流,地下水力坡度 0.1‰左右。在开采条件下,地下水流场发生了根本的变化,地下水由四周向开采漏斗中心流动(漏斗位置见图 3)。研究区北部及西部地下水径流条件好,水力坡度 0.17‰ ～0.44‰。渗透系数 6.94～21.86 m/d,地下水真实流速 6.19～9.98 m/d。东部旗口、及西部胡家一带,地下水径流条件较差,地下水水力坡度 0.5‰～0.67‰,渗透系数小于 2.4m/d。

2.3 明化镇组咸水体的排泄条件

区内明化镇组淡水含水岩组的地下水在天然条件下,向南和西排出区外,在开采条件下工农业开采及人畜饮用水开采是区内地下水的唯一排泄方式。

3 咸水分布特征

3.1 咸水分布范围

明化镇组咸水主要分布在研究区中部,总面积约2 030 km2,根据咸水在含水岩组中赋存特征,又可以分为全咸水区和上咸下淡区,咸淡水分布界限(见图 1)。

1)全咸水区

全咸水区分布在咸水区中部,西部以接官厅 -清水 -兴隆台一线为界,东部以平安河 -疙瘩楼水库一线为界,北部至吴家 -坝墙子,南达渤海湾。另外在田庄台 -平安 -西安农场一线尚有分布。

2)上咸下淡区

上咸下淡区分布在全咸水区的外围,西部以双台子河口-新兴西 -盘山为界,东部以大辽河入海口 -黑鱼沟 -古城子 -沙岭西为界,北至八一水库 -新华农场,南达渤海湾。该区是全咸水区与淡水分布区的过渡带,咸水体分布比较复杂,多以咸水舌或透镜体形式发育,上咸下淡类型水是浅层含水岩组中咸水体由海水的方向超覆于淡水体之上而形成的,咸淡水界面是一个倾向咸水的倾斜面。

3.2 咸水层厚度

明化镇组咸水顶界埋深在 230～450 m之间,而咸水底界埋深差异较大。全咸水区的咸水底界已接近明化镇组地层的底界,埋深一般在 600～973 m之间,最大埋深在赵圈河、接官厅、西安、水源地等地带,由北东向南埋深有逐渐增大趋势。上咸下淡区的咸水底界则比较复杂,因咸水体多以咸水舌或透镜体存在,形状不规则,因此很难给出确切的底界埋深[5]。如果将该区内垂向上咸水体的最深底界以上统划为咸水,则底界埋深一般在 250～800m之间,并向全咸水区方向呈埋深递增的趋势。

3.3 明化镇组地下水动态特征

明化镇含水岩组地下水随着地下水开采量增大和开采时间增加(水源工程分布见图 1),地下水头呈区域性持续下降,目前研究区内明化镇含水岩组地下水头埋深一般为 5～10m,最大可达 26.42 m,在地下水开采初期,流场基本比较平缓,目前已形成明显漏斗(见图 1)。

经过多年开采,目前明化镇含水岩组已形成盘东一兴隆台,黄、于、热、营口等开采漏斗[4]。开采的影响范围已波及区外,引起地下水头区域性下降。在开采集中或密集区,地下水头持续下降明显,随开采量或开采强度的变化稍有波动,但总体上是下降趋势。黄、于、热地区地下水头埋深 3.08～5.76m,降速 0.23m/a,年内地下水头变化不大,欢喜岭地区地下水头埋深 6～11m,年水头降速 0.24 m,温香地区地下水头埋深 2.06m,年水头下降 0.21 m。曙光地区地下水头埋深达 15.61m。该地区在 90年之前开采量较大,降速可达 1.13～1.32 m/a,90年以后开采量减少,地下水头下降减缓或略有回升。影响地下水动态的主要因素是地下水的开采,因此其动态表现为较单一的开采型。

图1 不同年份典型地段明化镇组地下水头变化曲线图

4 咸水体入侵的防治

综观研究区明化镇组咸水体的赋存与分布及对动态特征的研究,导致降落漏斗的形成及淡水咸化的主要因素是地下水的过量开采,为防止咸水体的进一步扩张及达到对明化镇组地下水淡水资源保护的目的,对研究区咸水体污染防治提出几点建议。(1)明化镇组咸水水文地质条件十分复杂,而且目前监测井数量较少,因此应建立完善的咸水监测系统,以便能够随时掌握咸水体变化规律为生产和研究提供宝贵的资料。(2)对在咸水分布区内,且分布较集中密集的开采井,可以选择性的进行关闭或者减量开采,在远离咸水体边界新建水源地。目前已经由大伙房水库向研究区输水,以减少对研究区明化镇组淡水的开采量。

(3)可以采用人工回灌法形成淡水帷幕,不仅增加地下水的补给量,而且通过地下水的人工调蓄,能防治咸水体的扩张问题。