安徽省淮北平原地下水环境研究

(安徽省地质环境监测站，蚌埠233000)

安徽省淮北平原位于该省北部，平原西部阜阳市最大沉降量为1501mm，集水型地面沉降进一步扩大。据推测，平原西部发生了大面积的地面沉降。高氟饮水型地方病在淮北平原分布广泛，地方性氟中毒病区占全区总面积的40%。其中，轻病村17942个，占病村总数的79.3%；中度患病村4529个，占20.0%；重病村148个，占患病村总数的0.65%。流行乡总人口1344.4万人，占淮北平原总人口的66%。区域地下水位继续下降，地下水质量继续恶化。通过对以上主要水环境问题的讨论，对平原地区今后的工作方向提出了一些建议。

关键词:地面沉降；地方性氟中毒；水质；水位；工作方向；建议

淮北平原位于安徽省北部淮河以北，东临江苏，南接淮河，西接河南，北接山东。地理坐标为东经114 50 ' ~ 118 15 '，北纬32° 25 ' ~ 34° 40 '，范围一般包括阜阳、亳州、界首、太和、临泉、阜南、营。

安徽省人均和亩产水资源较少[1]。人均1221.46m3，亩均923.73m3，仅接近全国平均水平1: 2。水资源的区域分布差异很大，与人口和耕地的分布不相适应。淮北是全国重要的农业和能源基地，人口占42%，耕地占46%，但水资源仅占全省的16%，人均水资源量(476.29m3)和亩产水资源量(654.84m3)均为全省最低，造成水资源状况极其短缺。然而，地下水的高度开发对地下水的循环条件产生了深刻的影响。地下水的集中开发利用彻底改变了淮北地区的地下水流场，由此引发的地下水环境问题亟待解决。

1的地质环境背景

1.1气象和水文

淮北平原属于暖温带半湿润季风气候区，四季分明。年平均气温为14℃ ~ 15℃。从北到南，多年平均降水量一般为700 ~ 900毫米，每年6 ~ 9月约占全年降水量的60% ~ 70%。年平均蒸发量为1300 ~ 1000毫米。

淮北平原属于淮河流域，是该地区的南界，流经平原约340km。淮河多年平均流量800多m3/s，最大近2300m3/s，最小只有100 m3/s(蚌埠站)。淮北平原的主要支流有古河、何润、何英、西飞、何鹏、涡河、北飞和沱河。由于河床坡度平缓，支流众多，沿岸降水集中，容易发生洪水。

1.2地形

淮北平原属于华北平原南部，西、北、东分别与豫东平原和苏北平原接壤，南与江淮波状平原接壤。它包括三个部分:北部的老黄河泛滥平原，东北部的低山丘陵，南部的山谷和河流之间的平原。除了像“岛屿”一样散落在东北部的低山丘陵，其余地形平坦开阔，自西北向东南平缓倾斜，坡度为1: 8000。该平原由丰富的第四纪沉积物组成，呈现典型的堆积景观。全新世以来，黄河频繁决口改道，河南、山东、安徽黄河泛滥区堆积大量泥沙，厚度约20m，自北向南逐渐变薄，叠加在晚更新世剥蚀平原上，加大了淮北地面的倾斜度，形成了今天黄河泛滥的特殊地貌景观。

1.3地层岩性和结构

本区地层属于华北地层区晋冀鲁豫地层区的徐淮地层分区。晚元古代至古生代地层主要为碳酸盐岩，中生代地层主要为红色碎屑岩。新生代第三系地层主要为河床相半固结砂和河湖相粘性土，厚度一般可达数百米。第四纪地层主要为冲积、冲积砂和粘性土，厚度数十米至数百米，广泛覆盖全区。

本区的构造单元属于中朝准地台的南缘。构造体系主要是东西向断裂带、NEE新华夏构造带和徐苏弧形构造带。新生代之前的基底构造复杂，以杨过-蒙城-凤台一线为界，西部断陷盆地，东部褶皱隆起，形成西部数百米厚，东部数十米厚的松散堆积物格局。

1.4水文地质

本区广泛发育松散岩类孔隙水，根据地下水的埋藏条件、水力特征及其与大气降水和地表水的关系，自上而下分为浅层孔隙水和深层孔隙水。浅层孔隙水赋存于全新统和上更新统地层中，埋深50m，与大气降水和地表水关系密切。一般都是跳水，局部稍有压力。水位埋深1 ~ 3m，富水程度不一。古河道可达30 ~ 50m3/h，一般为10 ~ 30m3/h..主要是农业灌溉和农村人畜的主要水源，含水层的富水性受古河道带砂层控制。其水量可满足农业灌溉和农村人畜用水需求，水化学类型有HCO 3-Na (Mg)、HCO 3-Ca Na (Ca Mg)等。总溶解固体约为0.5～65438±0.5g/l

深层孔隙水存在于50m以下的松散层中，随着深度的增加，其与大气降水的联系逐渐减弱甚至基本关闭。与地表水没有直接的水力联系。深层孔隙水主要是城市居民生活和工业用水的水源。属于承压水，单井涌水量大，一般在500m3/d以上..区域地下水位一般为2 ~ 4m，城市集中供水区动水位可达80m。水化学类型有HCO三钙钠(钙镁)、HCO三钠、HCO三氯钠、硫酸HCO三钠等。总溶解固体为0.7 ~ 2.0g/L..

碎屑孔隙裂隙含水岩层主要由二叠系-下三叠统碎屑岩组成。其富水性较差。

碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组主要由中寒武统-中、下奥陶统组成。其岩溶发育，地下水承压，覆盖区内静水位埋深较浅，一般为3 ~ 5 m，富水性较强。普通单孔涌水量大于50m3/h

2地下水环境问题

在安徽省淮北平原，由于地下水和矿井排水的不合理开采，地下水环境质量逐年下降，主要表现为区域地下水位持续下降，水资源开采引起的地面沉降不断扩大，高氟地方病普遍存在，地下水水质恶化趋势加剧。

2.1区域地下水位持续下降[2]

淮北平原浅层孔隙水开采程度不高，水位动态仍主要受降水和蒸发控制。城区受开采影响，水位变化与降水关系最为密切。平均水位13.70 ~ 41.00 m，埋深0.88 ~ 7.14 m，南北差异较大。平均水位365，438+0.88 ~ 465，438+0.00 m，埋深2.67 ~ 7.65，438+04m；阜阳西部地区平均水位24.44 ~ 34.81m，埋深1.58 ~ 3.72m:东北部苏灵寺地区平均水位15.32 ~ 25.95 m，埋深1.23 ~ 2.26m；南部沿淮平均水位13.70 ~ 24.82米，埋深0.84 ~ 4.23米..水位总趋势仍为西北高东南低，地下水由西北流向东南，与地表水流向基本一致。

深层孔隙水水位的动态主要受开采程度的影响。20世纪70年代以前，深层孔隙水基本未被开发利用，水位埋深较小。整个西部地区为自流区，水位高出地表0.11 ~ 4.27 m。地下水一般由西北向东南流动，水力梯度为1:15000 ~ 1:10000。20世纪70-80年代，随着城市化建设，深层孔隙水逐渐成为城市供水的水源，开采量逐年增加，水位逐年下降。到80年代末，自流现象基本消失，城镇深层孔隙水开采初具规模。20世纪90年代以后，地下水开采量进一步增加，深井越挖越深。西部地区集中开采井丛地区，地下水位进一步下降并迅速扩散，阜阳市、界首市、亳州市、涡阳县、蒙城县地下水漏斗相继汇合，形成区域性下降漏斗(图1)。阜阳市、界首市城区、涡阳县水位深50 ~ 80米。

图1淮北平原西部地下水等值线图

2.2水采地面沉降继续扩大[3]

集水型地面沉降是指城市供水使用深层多孔地下水，使粘性土层被压实并释放水分而引起的地面沉降。淮北平原开展地面沉降专项研究工作的有两个地方:阜阳市[4]，沉降量较大。另一个是地面沉降较弱的苏州市。

安徽淮北平原地面沉降首先发生在阜阳市，该市位于淮北平原西部，地势平坦开阔，地面标高26 ~ 33m。该市地面沉降始于20世纪70年代，80年代初地面沉降范围约为122km2，90年代为410km2(图2)。上世纪80年代和90年代，地面沉降中心的沉降速率分别为78.9毫米/年和59.3毫米/年。2002年中心最大沉降量约为1501 mm [3]。地面沉降漏斗中心变化见表1。

表1漏斗中心基准标高变化表

注:该图为当年水准点高程与原水准点高程之差的下降值(单位:mm)。

随着阜阳市深层孔隙水降落漏斗向北发展，地面沉降也将向北扩展，其地面沉降将进一步加剧。安徽省淮北平原西部位于阜阳-亳州断陷盆地，沉积了厚层的晚第三纪和第四纪沉积物。阜阳、界首、亳州、杨过地层结构基本相同，深层孔隙水开采已具规模，地下水位埋深50-80m。由于其他地区未进行地面沉降测量，工程类比估计后三个地区发生了地面沉降。随着城市化的发展，地面沉降的范围和深度将不断扩大，这是不争的事实。

图2地面沉降扩展趋势图

1992年，安徽省地质环境监测站对宿州市进行地面沉降二等水准测量，显示该市已发生地面沉降，中心最大沉降44 mm [5]。

2.3地下水质量恶化趋势加剧[2]

根据安徽省地质环境监测站历年枯水期地下水水质监测数据，淮北平原地下水普遍无色、无味、无臭、透明，多为碳酸氢盐中性水，总溶解固体小于1000mg/L/L，受原生环境影响，地下水中铁、锰含量普遍超标。河间地区地下水中F-含量大于1.0mg/L，最高为6.79mg/L；沿淮河漫滩部分地区地下水中as含量较高，最高为0.251mg/L/L，受人类活动影响，污染河流沿岸及郊区周边地下水中“三氮”含量普遍升高，地下水水质恶化趋势加剧。

2.3.1浅层孔隙水

ⅱ、ⅲ类水大面积分布，部分地区出现ⅳ类水。ⅳ级水主要分布在砀山、界首、阜阳、苏州、蚌埠等市周边和东部沿淮地区。由于人口密集，污染严重，地下水中超标成分主要是COD、总硬度、总溶解固体等。

自南向北，地下水水化学类型由简单的HCO3-Ca (mg)逐渐变为复杂的HCO3-Na (ca mg)、HCO3-SO4-Ca (na mg)，总溶解固体由小于500mg/L逐渐增加到等于或大于1000mg/L，pH值约为7.0。

2000年与1996相比，总溶解固体年均增加20%，年均增加4%。总硬度年均增长10.9%，年均增长2.2%。“三氮”检出率总体呈上升趋势。

深层孔隙水

ⅲ类水大面积分布，部分地区出现ⅱ、ⅳ类水。ⅳ级水主要分布在砀山、蚌埠一带，为污染所致。ⅱ类水分布在界首-阜阳地区。“三氮”的变化趋势与浅层水相似，但检出率和含量低于浅层孔隙水。

2.3.3岩溶裂隙水

主要分布在平原东北部的丘陵地区，多为ⅰ类水，水质较好。位于人口密集区的淮北市，由于人工开采，地下水总溶解固体和总硬度呈上升趋势(见图3)。

图3裂隙岩溶水溶解总固体和总硬度趋势图

2.4高氟地方病分布广泛[6]

安徽省淮北平原是饮水型高氟病区。据卫生部门和安徽省地质环境监测站调查统计，地方性氟中毒病区占全区总面积的40%。有892个流行乡镇，患病村总数为22619。其中，轻病村17942个，占病村总数的79.3%；中度患病村4529个，占20.0%；重病村148个，占患病村总数的0.65%。流行乡总人口1344.4万人，占淮北平原总人口的66%。地方性氟中毒病区基本呈自西北向东南的带状分布，患病村主要分布在河间洼地、扇前、后河洼地、河间平地等平坦低洼处。地方性氟中毒病区的分布与高氟地下水的分布完全一致。

重病区。分布于杨过北部新兴、潘楼地区，面积约112.5km2，该地区饮用水氟含量在4.0mg/L以上，最高为6.79mg/L，氟斑牙平均患病率为94%，氟骨症患者较多。

中度病房。主要分布在杨过青团、利辛江姬、利辛王人、苏仙桃园、思贤草庙、萧县西、砀山北等七个区，总面积1650km2，氟斑牙患病率约90%，饮水氟含量2.0 ~ 4.18mg/L

轻病区本区轻病区总面积约为1.4×104km2，主要呈带状分布在河间地区，也分布在黄河决口的扇间洼地和扇前地区。

另外，淮北煤矿区地下水虽然F-含量在0.5mg/L以下，但氟斑牙患病率达到30%，氟骨症患者较多，属于轻中度地方性氟中毒区，可能与氟污染有关。

3对未来工作方向的建议

安徽省淮北平原地下水环境问题较多，需要做大量工作。根据当前国民经济发展的需要和安徽省的实际，近几年的工作重点可以从以下几个方面入手。

3.1地面沉降调查与监测网络建设

地面沉降虽然是一种缓慢变化的地质灾害，但经过多年的发展，已经直接或间接地对阜阳市的城市建设和经济发展造成了一定的危害，主要表现为:

破坏水利设施，降低防洪标准，加重洪涝灾害。何英富阳市控制闸也是城市交通要道。由于不均匀沉降的影响，水闸底板多处开裂，闸墩错位，铰座倾斜。导致闸门启闭不灵，门体裂缝逐年加宽。严重威胁水闸的运行安全。泄洪能力由1959建成时的3500m3/s下降到2500m3/s..位于塌陷区的何英坝和泉河坝的坝高均随地面沉降而降低，未达到原设计的20年一遇防洪标准。其他塌陷区地面标高也低于1 ~ 2m的河道洪水位，地面沉降加剧了其洪涝灾害。

破坏市政和给排水设施。地面沉降造成部分深层孔隙水开采井倾斜错位，井管相对抬升，井台开裂变形。

地面水准点的失效破坏了城市测量控制网，制约了当地经济的可持续发展。

鉴于地面沉降已蔓延到整个西部地区，中部地区也有地面沉降的迹象，有必要在全区开展地面沉降调查，建立地面沉降监测网，并纳入华北地面沉降监测网，成为其中的一部分。

3.2高氟病区安全供水示范井工程研究

淮北平原中重度疾病区的农村和城镇居民病情严重，急需洁净水。根据已知资料，地方性氟中毒地区有适宜开采的低氟地下水，适宜井深一般小于200m，水量能满足当地人畜饮水需求。打井成本低，经济实用，易于实施。

结合小城镇规划，在重度和中度病区选择适宜的乡镇实施低氟地下水示范井工程，解决高氟病区安全供水问题，达到饮用低氟地下水防止地方性氟中毒进一步发生发展，提高农民生活质量的目的。

3.3重点进行地下水水质调查，提出防治方案。

安徽省地质环境监测站在淮北平原布设了300多个地下水监测孔，对各类含水层进行监测，并形成了区域监测网络，每年采集一定数量的全分析水样，开展区域水质变化研究。但由于工作经费严重不足，水质变化研究的深度远不能满足社会经济发展的需要。因此，应在重点城区和无公害农业耕作区开展地下水质量调查，并根据不同功能区地下水变异的途径、范围和深度的不同，提出有针对性和可操作性的防治措施。可以选择蚌埠市、阜阳市、淮北市、砀山县等市县提前开展工作。

3.4调整产水结构，控制地下水位的进一步下降。

淮北平原蕴藏着丰富的浅层孔隙水资源。重新认识和研究地下水含水系统的结构和性能，调整地下水源结构，扩大浅层孔隙水的开采，减少深层孔隙水的开采，探索合理的深浅层孔隙水联合开采方案，减少地下水位的下降。前期可选择阜阳市作为试点:控制深层孔隙水的开采，在城市外围选择富水区，分别建立浅层孔隙水供水厂，调整城市供水结构，控制地下水位的进一步下降。

参考

彭，，陈伟，等。安徽省地下水资源评价。安徽省地质环境监测站。2002

[2]陈伟、肖清华、施荣欣等。安徽省地质环境监测五年报告。安徽省地质环境监测站。2002

杨、雷竹萍、王造建等。阜阳市地面沉降监测网建设方案。安徽省地质环境监测站。2004

[4]李、、关羽、薛孔焕等。阜阳市水文地质、工程地质、环境地质综合详查报告。安徽地质环境监测站. 1991

杨、孙坚政治家、魏继东等。苏州及邻区水文地质、工程地质、环境地质综合详查报告。安徽省地质环境监测站. 1993

、王、蒋等。安徽省淮北地区地方性氟中毒地质环境调查及防治方向研究报告。安徽省地质环境监测站. 45438+0993

安徽省淮北平原地下水环境研究

杨·

(安徽省地质环境综合监测站，皖u 233000)

文摘:淮北平原位于安徽省北部。在平原西部，阜阳市的地面一直存在着最大的沉降量，沉降中心为1501毫米。随着抽水量的进一步扩大，地面沉降有所下降，因此平原西部将发生大范围的地面沉降。饮水型高氟病遍布淮北平原，氟病区占全区的40%。轻病村17942个，中病村4529个，重病村148个，分别占79.35%、20.0%和0。疾病村总数的65%。患病人口13444000人，占淮北平原总人口的66%。随着该地区地下水位的不断下降，地下水数量越来越少。针对上述主要水环境问题，对今后平原地区的工作方向提出了建议。

关键词:地面沉降；氟病；水位；水量；工作方向；建议