汪超培，計(jì) 嶺

(安徽省煤田地質(zhì)局水文勘探隊(duì)，安徽 宿州23400)

安徽淮北平原東接江蘇，西臨河南，北接山東，南以淮河為界，為黃淮平原的一部分。行政區(qū)劃包括阜陽(yáng)市、亳州市、宿州市、淮北市全部，淮南市、蚌埠市大部分共27個(gè)縣(市、區(qū))，總面積約3.8萬(wàn) km2。

1 含水層分布特征

安徽淮北平原為黃淮泛濫作用形成的沖積平原。除北部蕭縣、濉溪、宿縣東北部靈壁、泗縣一帶，主要由震旦、寒武、奧陶和石炭系巖層出露地表，構(gòu)成構(gòu)造剝蝕低山、殘丘外，絕大部分被第三、第四系松散層覆蓋，地面標(biāo)高20～50 m。

本區(qū)自第三紀(jì)以來(lái)，長(zhǎng)期處于以下降為主的震蕩性升降運(yùn)動(dòng)之中，古地貌形態(tài)與新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)控制著區(qū)內(nèi)新生界松散沉積物的厚度、巖性變化和分布狀況，在平面上總趨勢(shì)是從東向西波狀起伏向西部阜陽(yáng)、太和沉降中心增厚，松散沉積物的厚度、巖性和分布特征又控制著區(qū)內(nèi)地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄條件，構(gòu)成了黃淮大盆地水文地質(zhì)單元內(nèi)獨(dú)特的淮河盆地水文地質(zhì)區(qū)。按其古地貌形態(tài)和水文地質(zhì)特征的差異，又劃分為四個(gè)亞區(qū)(圖1)。

Ⅰ東北部低山、殘丘間沖積平原水文地質(zhì)區(qū);Ⅱ中部基巖島狀沖積平原水文地質(zhì)區(qū);Ⅲ南部第三、第四系沉降凹陷水文地質(zhì)區(qū);Ⅳ西部(北部)第三、第四系沉降中心(盆地)水文地質(zhì)區(qū)。

Ⅰ區(qū)第四系松散層厚度小，一般為10～80 m，主要為淺層水和灰?guī)r含水層，地下水運(yùn)動(dòng)和徑流條件好，多處于積極交替循環(huán)環(huán)境之中，水質(zhì)普遍較好，礦化度低，適合飲用。Ⅱ區(qū)松散層厚度變化大，一般為50～350 m。由于區(qū)域性宿北斷層的存在，阻隔了灰?guī)r含水層地下水在水平向上的運(yùn)動(dòng)和循環(huán)條件，使水量、水質(zhì)南北部有明顯不同，南部灰?guī)r各含水層(組)水質(zhì)普遍變差，礦化度增高，不符合飲用和工業(yè)用水要求。

Ⅲ、Ⅳ區(qū)內(nèi)基巖被第三、四系松散層覆蓋，各期沉積物均有分布，厚度較大。尤其是西部阜陽(yáng)、太和一帶沉積的厚度達(dá)500～700 m，使巖溶裂隙地下水運(yùn)動(dòng)和循環(huán)條件更差，處于封閉的地球化學(xué)環(huán)境之中，水質(zhì)差，礦化度高達(dá)3 g/L以上。

圖1 淮北平原淮河盆地水文地質(zhì)分區(qū)

2 地下水化學(xué)特征

根據(jù)地層巖性、含水介質(zhì)和埋藏條件區(qū)內(nèi)的含水層劃分為松散巖類的孔隙水和灰?guī)r巖溶裂隙水。

2.1 松散層孔隙水水化學(xué)特征

淺部地下水(30 m以淺)水化學(xué)類型呈北西～南東向帶狀分布。除蕭、碭地區(qū)因受予東鹽漬化影響和硫酸鹽水長(zhǎng)期浸染，造成水質(zhì)差、類型復(fù)雜和規(guī)律性不太明顯外。南部廣大地區(qū)普遍為重碳酸鹽類淡水，礦化度＜1 g/L。按其陰、陽(yáng)離子含量不同規(guī)律變化明顯，陰離子HCO3－含量高而穩(wěn)定，以HC為主，S和CL－次之。陽(yáng)離子含量在水平方向上，因平原微地貌和地下水徑流條件影響，從東向西變化總趨勢(shì)為 Ca2+·Mg2+→Ca2+·Na－→Na+·Ca2+。

依據(jù)地形、巖石性質(zhì)、水化學(xué)類型、礦化度、陽(yáng)離子直換關(guān)系及水動(dòng)力條件，淺層水的水化學(xué)基本特征是自盆地邊緣地中心變化規(guī)律明顯，并初步劃分三個(gè)水動(dòng)力帶(或水化學(xué)帶):

A.潛水積極交替的HCO3－·CL－→Ca2+·Mg2+水帶，礦化度 0.5 ～0.8 g/L;

B.潛水比較緩慢的HCO3－·CL－→Mg2+·Na+水帶，礦化度0.8～1g/L;

上屬各帶表明，從盆地邊緣向盆地中心陽(yáng)離子直換變化規(guī)律是:Ca2+·Mg2+→Mg2+·Na+→Na+·Mg2+，主要陽(yáng)離子置換關(guān)系是Ca2+·Mg2+→Mg2+→Na+。水的總礦化度亦是逐漸增高的，即從 0.5 ～0.8→0.8 ～1.0→1.0 ～1.4 g/L。

中部地下水(50～150 m)由于埋藏條件和含水類型不同，水化學(xué)基本特征受沉積環(huán)境控制明顯，從水質(zhì)資料分析表明:陽(yáng)離子在區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定為Na+·Ca2+→Mg2+，其中Na+為主。由東向西陰離子成分為HCO3－·SO4

2－·CL－→·CL－·HCO3－變化;礦化度由 0.48 ～0.98→1.18 ～1.9 g/L?？傆捕?17.77 ～25.40→20.82 ～42.63 德國(guó)度。上述陰陽(yáng)離子含量，礦化度和總硬度變化，反映了地下水運(yùn)動(dòng)條件不同。

深部地下水(150 m以下)水化學(xué)特征是從盆地邊緣向盆地中心有規(guī)律變化，陽(yáng)離子以Na+為主，陽(yáng)離子規(guī)律變化，即Na+·Mg2+·Ca2+→Na+·Ca2+·Mg2+;陰離子 HCO3－··CL－→SO42－··CL－→SO42－·CL－·HCO3－;礦化度 0.46 ～0.69→1.42 ～3.64→ ＞3(克/升);總硬度 19.29→27.96→116.87 德國(guó)度。

2.2 灰?guī)r巖溶裂隙水水化學(xué)特征

區(qū)內(nèi)的巖溶裂隙地下水賦存于奧陶系和石炭系太原組巖溶裂隙中，水化學(xué)既有垂直分帶性(由淺至深)，也有水平方向上分帶性(山區(qū)至平原)。尤其是區(qū)域內(nèi)東西向宿北斷層對(duì)灰?guī)r水運(yùn)動(dòng)條件起了阻塞作用的結(jié)果，使斷層南、北水質(zhì)類型、礦化度、總硬度等方面均有一定差異，其在水平方向上變化為:

①奧陶系灰?guī)r水從北部灰?guī)r出露補(bǔ)給區(qū)重碳酸鈣鎂水向平原區(qū)徑流為硫酸巖鎂鈣水，礦化度從0.3～0.5→0.5～1→1.3～3.68(g/L);總硬度 12.86 ～20.19 德國(guó)度→13.81～28.43德國(guó)度→30～127.61德國(guó)度。

②太原組灰?guī)r水從北向南變化是重碳酸～硫酸鹽鈣鎂水到硫酸鹽～氯化物鎂(鈉)鈣水。陰、陽(yáng)離子置換關(guān)系是:HCO3－·SO42－→SO42－·CL－、Ca2+·Mg2+→Mg2+·(Na+)·Ca2+;北部HCO3－＞SO42ˇ、Ca2+＞ Mg2+，以HCO3－、Ca2+為主;南部 SO42－＞CL－＞HCO3－，Mg2+(Na+)＞Ca2+，以 SO42－、Mg2+(或 Na+)為主;礦化度從 0.5 ～1(g/L)→1.14～3.60(g/L);總硬度從 14.87 ～24.26 德國(guó)度→38.25～99.54德國(guó)度。

3 供水引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

地下水資源是淮北地區(qū)城鎮(zhèn)居民及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的主要供水水源。由于大規(guī)模開(kāi)采已引發(fā)了一系列的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。

3.1 抽取深層孔隙水引發(fā)地面沉降

淮北平原松散沉積層中深層地下水均處于封閉狀態(tài)，補(bǔ)給困難。以阜陽(yáng)市等城鎮(zhèn)為中心大規(guī)模開(kāi)采深層地下水，使得區(qū)域地下水位持續(xù)下降，使松散地層產(chǎn)生了等效附加應(yīng)力效果，導(dǎo)致土層有效應(yīng)力增加，破壞了原有的水、土平衡狀態(tài)，造成孔隙水壓力轉(zhuǎn)嫁于含水層骨架，加大了含水顆粒間的有效應(yīng)力，使含水層本身排水壓密，產(chǎn)生彈性變形;同時(shí)由于含水層頂?shù)装宓恼承酝林械慕Y(jié)合水產(chǎn)生向含水層的滲流，導(dǎo)致粘性土固結(jié)，出現(xiàn)程度不同的塑性變形或永久變形，從而引發(fā)了嚴(yán)重的地面沉降。據(jù)報(bào)道阜陽(yáng)市地面沉降中心目前的最大累計(jì)沉降量已達(dá)1.6 m。

3.2 抽取巖溶水引發(fā)水質(zhì)惡化與巖溶地面塌陷

淮北市為我國(guó)著名的5大煤炭生產(chǎn)基地之一，因地表水缺乏，城市供水主要依賴于開(kāi)采巖溶地下水，隨著煤炭大規(guī)模的開(kāi)發(fā)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，地下水開(kāi)采量逐年增加，全市目前開(kāi)采井已達(dá)280眼。目前地下水平均日開(kāi)采量約28萬(wàn)m3，形成了以原淮北發(fā)電廠、市區(qū)、高岳、三堤口4個(gè)漏斗降落區(qū)，漏斗中心最低水位標(biāo)高已降至海拔約15至14 m，深埋48.50 m，局部地區(qū)枯水期出現(xiàn)吊泵現(xiàn)象，地下水總硬度與總礦化度逐年升高，水質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)大幅度下降，嚴(yán)重存在著巖溶塌陷現(xiàn)象。以淮北二電廠水源地為例，巖溶水的開(kāi)采，致使著名的華家湖干涸。

抽取裂隙巖溶水引發(fā)的巖溶塌陷問(wèn)題也開(kāi)始在淮北市及其周邊出現(xiàn)。蕭縣孫圩鄉(xiāng)孫東村、淮北市烈山鎮(zhèn)清谷村高速公路兩側(cè)、濉溪縣劉橋鎮(zhèn)趙樓村，分別因開(kāi)采或疏排裂隙巖溶水發(fā)生巖溶塌陷。

4 結(jié)論

淮北平原水文地質(zhì)條件復(fù)雜，合理開(kāi)發(fā)利用地下水資源，需要立足于淮北平原的實(shí)際，立足于社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的全局，在正確認(rèn)識(shí)淮北平原地下水資源和地下水環(huán)境的基礎(chǔ)上，統(tǒng)籌考慮各個(gè)方面的因素，制定科學(xué)、合理的地下水資源開(kāi)發(fā)利用和地下水環(huán)境保護(hù)方案。