Efectos ambientales geológicos y tendencias cambiantes en la extracción de aguas subterráneas.

Primero, hundimiento del terreno

(1) Distribución

De acuerdo con las condiciones de formación, el hundimiento del terreno se puede dividir en hundimiento del terreno kárstico, hundimiento del terreno minero y cuaternario. Hundimiento del suelo Hay tres tipos de colapso, entre los cuales el colapso del suelo kárstico es el más dañino. Los desastres por colapso del suelo kárstico en la llanura de Hebei ocurren principalmente en la ciudad de Tangshan, la fuente de agua de la cuenca de Liujiang en la ciudad de Qinhuangdao, la ciudad de Handan y las áreas kársticas occidentales de la ciudad de Xingtai. En estas áreas, se explotan intensivamente las aguas subterráneas kársticas ocultas y las aguas porosas del Cuaternario suprayacentes. . Hay más de 110 colapsos kársticos en la ciudad de Tangshan, alrededor de 28 de los cuales son causados ​​por el drenaje de agua de depósitos minerales y la extracción de agua subterránea. Desde la década de 1980, debido a la extracción a gran escala de agua kárstica y de agua porosa del Cuaternario suprayacente, el colapso kárstico se ha desarrollado aún más, afectando un área de 20 km2. Durante el período de estudio de las fuentes de agua de 1983 a 1985 en la cuenca de Liujiang en la ciudad de Qinhuangdao, ocurrieron un total de nueve colapsos kársticos. Después de que se puso en funcionamiento la fuente de agua en 1988, aparecieron un total de 286 pozos de colapso kárstico y dos fisuras en el suelo, lo que causó daños a dos escuelas secundarias en seis aldeas y una pérdida económica directa de 15.000 yuanes (Yao, 1994). Situación actual del colapso del suelo kárstico en la llanura de Hebei, se puede concluir que las zonas de desarrollo kárstico ocultas y enterradas poco profundas distribuidas en la llanura de Hebei son áreas sensibles a los efectos geológicos ambientales del colapso del suelo kárstico, es decir, colapso del suelo kárstico

(2) Análisis de los factores que influyen

La explotación de aguas subterráneas, la descarga de agua sedimentaria y los terremotos pueden provocar el colapso del karst. Según estadísticas preliminares, hay más de 80 colapsos kársticos causados ​​por terremotos en la ciudad de Tangshan, y alrededor de cinco causados ​​por la explotación de aguas subterráneas (Duan et al., 1993). Se puede concluir que el colapso del suelo kárstico está determinado principalmente por factores naturales como estructuras geológicas y terremotos. La explotación humana de las aguas subterráneas es sólo uno de los factores inductores y tiene un impacto relativamente pequeño. Sin embargo, el hundimiento del terreno kárstico causado por la extracción de agua subterránea a menudo ocurre en algunas áreas importantes, como fuentes de agua y áreas urbanas, y puede causar grandes daños. Por lo tanto, durante el proceso de extracción de agua subterránea, aún se debe fortalecer el monitoreo del hundimiento del suelo.

En segundo lugar, hundimiento del terreno

(1) Distribución y análisis de causas

Desde la década de 1970, el agua subterránea en la llanura de Hebei ha sido gravemente sobreexplotada, especialmente en la zona central. y las partes orientales del país se han producido grandes hundimientos de tierra en el área del embudo de aguas profundas desde las llanuras hasta las llanuras costeras, y la velocidad y la escala del hundimiento han seguido aumentando. El área con asentamiento acumulado superior a 100 mm es de 36.000 km2, lo que representa aproximadamente el 50% del área de la llanura. El área con hundimiento superior a 600 mm cubre 5.000 kilómetros cuadrados, lo que representa el 8%, y se distribuye principalmente en el área del embudo del complejo de aguas subterráneas Cangzhou-Jizhou Heng. El ritmo de hundimiento se está acelerando. Por ejemplo, en la ciudad de Cangzhou, se produjeron 9 mm de asentamiento entre 1970 y 1986, con una tasa de asentamiento promedio de 45,9 mm/a, y de 1986 a 1990, fue de 96,8 mm/a, la tasa de asentamiento promedio de 1970. entre 1988 y 1988 fue de 16 mm/a, y se aceleró a 25,5 mm entre 1988 y 1990. /a.

El este de China tiene sedimentos sueltos cuaternarios espesos y suelos blandos limosos poco profundos, que es un área sensible a los efectos geológicos ambientales del hundimiento de la tierra. La litología y las características estructurales de la formación son factores intrínsecos en el hundimiento del terreno. Sin embargo, durante la explotación a gran escala de aguas profundas confinadas en los últimos 20 años, la fuerte caída de los niveles de agua ha creado condiciones externas extremadamente suficientes para el hundimiento de la tierra.

(2) Factores que influyen y análisis de tendencias

El hundimiento del suelo en la llanura de Hebei es causado por el hundimiento tectónico regional, las condiciones geológicas del Cuaternario, la actividad sísmica y otros factores naturales, así como sobreexplotación de aguas subterráneas, explotación de petróleo y gas, etc. Resultado de los efectos combinados de las actividades humanas. En diferentes regiones y diferentes períodos de tiempo, los efectos son diferentes. Por ejemplo, el levantamiento del suelo durante el hundimiento causado por la sobreexplotación del agua subterránea (Tabla 16-6 y Figura 16-1) muestra que en el área de hundimiento inducido por la explotación del agua subterránea, los factores naturales todavía dominan durante un cierto período de tiempo.

De 1968 a 1972, cuando el nivel del agua subterránea en la ciudad de Handan descendió y se formó un embudo, la velocidad del hundimiento se aceleró y el alcance se expandió. La velocidad de asentamiento en áreas generales es de 8 ~ 31,5 mm/a, superando el valor de fondo de asentamiento.

La tasa de hundimiento del suelo alrededor del embudo es de 4,25 mm/año, lo que obviamente está controlado por la disminución del nivel del agua subterránea. De 1972 a 1976, se instalaron bombas de 11 a 21 mm en el suelo de la ciudad de Handan (Figura 16-1), lo que puede estar relacionado con el terremoto de Tangshan, de 1976 a 65438.

Figura 16-1 Perfil de subsidencia del terreno de la ciudad de Handan

Figura 16-2 Curva de relación entre el hundimiento del terreno de la ciudad de Handan y el nivel del agua subterránea

Subsidencia del terreno de la ciudad de Cangzhou desde 1970 It Se descubrió que la extracción de agua subterránea comenzó en 1965 y la cantidad de extracción aumentó año tras año. Por lo tanto, el hundimiento de la tierra y la extracción de agua subterránea no ocurrieron al mismo tiempo. Se quedaron atrás en la etapa inicial (década de 1960). En la década de 1970, la cantidad de hundimiento era aproximadamente proporcional a la cantidad de minería y, a medida que aumentaba la minería, el suelo seguía hundiéndose. Después de la década de 1980, aunque el volumen de extracción se mantuvo básicamente fijo, el nivel del agua en el centro del embudo disminuyó y rebotó, pero el suelo continuó disminuyendo (Tabla 16-6).

Tabla 16-6 Datos de deformación del suelo

(Según Ren Rong 1991)

En resumen, para el problema de subsidencia del suelo en la llanura de Hebei, desde el hundimiento del suelo A juzgar por la situación actual observada, se puede creer en general que las actividades humanas, especialmente la sobreexplotación de las aguas subterráneas, son los factores dominantes que afectan el hundimiento del suelo. Sin embargo, se debe prestar atención a: ① El control principal de los factores naturales dentro de un período determinado (2) El retraso del hundimiento del terreno en relación con la disminución de los niveles de agua subterránea. En otras palabras, incluso si el nivel del agua subterránea ya no baja, el hundimiento de la tierra continuará durante un período de tiempo, y el período de tiempo está controlado principalmente por factores internos como la litología y el espesor de la roca.

En tercer lugar, la intrusión de agua de mar

(1) Distribución y causas

La intrusión de agua de mar generalmente se refiere a la sobreexplotación de las aguas subterráneas para hacer que el nivel del agua subterránea sea más bajo que el del mar. nivel, provocando que el agua de mar a lo largo de la costa reponga las aguas subterráneas, provocando la salinización del agua. Las principales áreas de intrusión de agua de mar en la provincia de Hebei son el cinturón de Zaoyuan en el condado de Funing, al oeste de Qinhuangdao, y el área del triángulo de la montaña Songkhla-Xiaobaozhai-Binhai Forest Farm. El área de invasión es de aproximadamente 50 km2 y la tasa de invasión es de 16 ~ 22 m. /a (Yao, 1994). En la década de 1960, la cantidad de intrusión de agua de mar en la fuente de agua de Zaoyuan era muy pequeña, limitada a ambos lados de la costa. El volumen de bombeo de agua en ese momento era de 6,5438+0,25 millones de m3/a. Después de la década de 1960, el volumen de extracción aumentó año tras año, alcanzando 8,97 millones de m3/a en 1991, lo que provocó que el nivel del agua subterránea cayera significativamente, formando un embudo de descenso del nivel del agua centrado en Zaoyuan. Grandes cantidades de bombeo de agua han cambiado el campo de flujo natural del agua subterránea, provocando que una gran cantidad de agua de mar se recargue desde tres lados a lo largo del acuífero y los ríos en la parte sur del área de la fuente de agua, lo que lleva al deterioro gradual de la calidad del agua en la zona de la fuente de agua.

Después de que el Proyecto de Desvío de Agua de Qingqin se pusiera en funcionamiento en julio de 1991, la producción de suministro de agua de la fuente de agua de Zaoyuan comenzó a disminuir, pero el área de intrusión de agua de mar y el contenido de Cl todavía no eran muy diferentes de aquellos. en 1986. El muestreo de Cl se analizó en marzo de 1992. -El contenido es de 200 ~ 1255 mg/L, y el área de intrusión de la fábrica de vidrio es de 2,7 km2. La intrusión de agua de mar en las dos áreas anteriores cambia con el aumento y la caída del nivel del agua subterránea. El alcance de la intrusión de agua de mar está relacionado con el alcance del embudo de caída de agua subterránea. Con base en esto, se puede considerar que el agua de mar y el agua dulce subterránea mantienen un equilibrio dinámico en el límite. El agua subterránea a menudo se mueve hacia la orilla del mar, mientras que el agua subterránea disminuye y el límite se mueve hacia la tierra. En el estado natural, existe una variedad de movimientos y la extracción humana de agua subterránea puede alterar este equilibrio dinámico. Hay un área de intrusión de agua de mar de 4,63 km2 en el área del río Songkhla y granjas forestales costeras al sur de la montaña Songkhla, que es un área de no explotación de aguas subterráneas. El pozo de observación No. 19 de 1990, a unos 2,5 km del mar, tiene un TDS de 10 ~ 16 g/L; el contenido de Cl es de 4007,8 mg/L, mientras que el pozo de observación No. 55, a unos 0,5 km del mar, tiene un TDS de 5,1 g/L y un contenido de Cl- es de 2136,4 mg/L, lo que es opuesto a la intrusión de agua de mar poco profunda. Según la prospección geofísica y los sondeos eléctricos, se considera que se trata de una intrusión profunda de agua de mar. El agua de mar se introduce a lo largo de la zona de fractura estructural y sólo se ve afectada su superficie de equilibrio.

(2) Análisis de los factores y tendencias que influyen

De acuerdo con la situación anterior de intrusión de agua de mar, las razones se pueden resumir de la siguiente manera: ① El área costa afuera está compuesta de acuíferos sueltos y zonas de fractura estructural conectadas al agua de mar Crea un canal para que el agua de mar invada las aguas subterráneas interiores (2) Sobreexplotación de las aguas subterráneas: cuando el embudo descendente de las aguas subterráneas se extiende hasta la costa o el borde de una zanja de un río, el agua de mar entrará; Proyectos: debido a que los proyectos de conservación del agua reducen la cantidad de agua del río y sedimentos que ingresan al mar, el agua de mar puede fluir río arriba a lo largo del río durante la marea alta y, al mismo tiempo, los proyectos de conservación del agua hacen que el agua del río en el área del estuario reduzca la recarga del agua subterránea. (4) Efecto invernadero: el aumento del nivel del mar y la reducción de la recarga de aguas subterráneas son entornos externos que provocan la intrusión de agua de mar.

La intrusión de agua de mar también ocurre en áreas sensibles a los efectos ambientales de la intrusión de agua de mar y está controlada por sus condiciones naturales. En los abanicos aluviales aguas abajo de los ríos Tanghe, Yanghe y Daihe, debido a que los acuicluidos subterráneos se distribuyen en su mayoría en franjas y no forman un acuicluido completo, existe una conexión hidráulica obvia entre el agua subterránea, el agua superficial y el agua de mar. Esta condición hidrogeológica la convierte en una zona sensible a los efectos ambientales de la intrusión de agua de mar. La extracción de agua subterránea en Zaoyuan, Qinhuangdao, es el principal factor inductor de la intrusión local de agua de mar. La escala actual de invasión está relacionada principalmente con la intensidad de la extracción de aguas subterráneas. En la zona de la montaña Songkhla, es causada principalmente por condiciones naturales y se ve afectada por factores naturales como las mareas y el efecto invernadero.

Aunque la sobreexplotación de las aguas subterráneas es la principal causa de la intrusión de agua de mar, existen muchos factores inciertos en su aparición y desarrollo. Aquí se considera un sistema gris, y la teoría del sistema gris se utiliza para predecir la tendencia de desarrollo a escala de la intrusión de agua de mar en la ciudad de Qinhuangdao. Los resultados de la predicción (Tabla 16-7) muestran que si el suministro de agua del Proyecto de Desvío Qinghai-Qinjiang es normal, la intrusión de agua de mar en el área de Qinhuangdao disminuirá año tras año bajo la intensidad minera actual.

Tabla 16-7 Escala de intrusión de agua de mar

Otras áreas de la llanura de Hebei, como Cangzhou, actualmente no tienen intrusión de agua de mar. Se trata principalmente de intrusión de agua salada en capas de agua dulce, pero sí de intrusión de agua de mar. No se puede descartar el impacto de las actividades humanas: los cambios cuantitativos se convierten en cambios cualitativos, especialmente un cierto grado de cambios cuantitativos que se convertirán en áreas sensibles a la intrusión de agua de mar bajo la influencia de desastres naturales como los terremotos. Por lo tanto, la extracción de agua subterránea aún debe controlarse y fortalecerse el monitoreo para evitar el daño de la intrusión de agua de mar.

Cuatro. Resumen

Dado que sus predecesores han trabajado mucho sobre los peligros geológicos mencionados anteriormente en la llanura de Hebei, este libro cita brevemente los resultados de investigaciones anteriores y propone el concepto de áreas sensibles a los peligros geológicos bajo la influencia de actividades humanas. La explotación a gran escala de aguas subterráneas ha producido diferentes tipos de desastres en diferentes áreas de la llanura de Hebei. Esto muestra que las mismas actividades humanas se comportarán de manera diferente en diferentes áreas ambientalmente sensibles. También muestra que la geología natural y las condiciones geográficas son las principales causas. Los desastres geológicos en la llanura de Hebei son factores de control, mientras que las actividades humanas son sólo factores inductores. En un período de tiempo determinado (desde la fecha de observación de desastres geológicos hasta el presente), las actividades humanas son un factor de influencia importante, pero no se descarta que en un período más corto, los factores naturales sigan siendo el principal factor de influencia en algunos áreas, como el daño al agua subterránea causado por la extracción de agua subterránea. Levantamiento del terreno de hundimiento. Por lo tanto, es necesario analizar los impactos ambientales específicos de diferentes períodos de tiempo y diferentes regiones.

Discusión: ① El hundimiento de la tierra, el hundimiento de la tierra y la intrusión de agua de mar son desastres directos causados ​​por la explotación humana del agua subterránea. Aunque los predecesores han trabajado mucho, es necesario seguir trabajando para reducir las pérdidas causadas por los desastres (2) Los embudos de caída de agua subterránea causados ​​por la extracción de agua subterránea, así como el hundimiento del terreno y el hundimiento del terreno han provocado cambios en el sistema de circulación del agua terrestre; , debería llamar la atención.