第３２卷第２期 ２０１０年２月 人民黄河 Ｖｏ１．３２，Ｎｏ．２ Ｆｅｂ．，２０１０ ＹＥＬＬＯＷ ＲＩＶＥＲ 【水资源】 城市高速发展驱动下徐州地下水环境退化研究 程彦培 ，王 滨 ，张发旺 ，陈 立 ，蔺文静 （１．中国地质科学院水文地质环境地质研究所，河北石家庄０５００６１；２．石家庄经济学院工程学院，河北石家庄０５００３１） 摘要：２０世纪７０年代后期徐州市开始快速发展，生产、生活用水量逐年增大，地下水常年处于超采状态，地下水环境呈 现退化的态势，主要表现为地下水动力场退化、地下水化学场恶化和岩溶塌陷诱发效应。对徐州市城市发展的各项指标 与徐州市地下水环境的各项指标进行相关性分析，结果表明：徐州市建成区面积、城市ＧＤＰ和城市人口的快速发展，对 地下水环境退化起着重要的驱动作用。 关键词：城市发展；水质；降落漏斗；地下水；徐州市 中图分类号：Ｐ６１４ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—１３７９．２０１０．０２．０２５ 徐州市地处苏、鲁、豫、皖４省交界处，为全国重要水陆交 １０５．２ ｋＨｌ２，形成了丁楼一苗圃一小山子一线的降落漏斗中心 。 通枢纽。２０世纪８０年始，徐州城市发展保持高速增长， ＧＤＰ由１９８５年的３３．２４亿元增长到２００２年的３５５．０２亿元，年 王 均增长率保持在１０％以上；建成区面积由１９８１年的４１．３ ｋｍ ～ 增加到２００２年的８１．９ ｋｍ ；建筑面积由８．８４ ｋｍ 增］ＪＩｇ￣Ｊ３９．３４ 陶 卉 赡 ｋｍ ；铺装道路面积由０．６７ ｋｍ２增加到ｌ３．５７ ｋｍ ｚ Ｌ；城镇人口 艇 世 也由１９８４年的１１９．３７万增加到２００２年的１６４．５５万。随着徐 州城市的高速扩展，长年过量开采地下水 造成了地下水环境 退化，地下水资源开始枯竭，水质逐步恶化，诱发了一系列地质 年份 图１徐州市地下水降落漏斗面积扩展曲线 灾害。 地下水位的快速下降和降落漏斗的急速扩张，导致浅层孔 １地下水环境退化轨迹 隙潜水层基本处于疏干、半疏干状态，岩溶水的承压性同时随 之消失变为无压水，隔水层的透水性能也随之增加，隔水层向 １．１地下水动力场的退化 透水层演化，含水层系统发生了较大改变。 城市高速发展驱动下的地下水动力场的退化主要表现为 １．２地下水化学场的退化 地下水位的急速下降和地下水降落漏斗的快速扩展。在徐州 徐州市地下水化学场的退化主要表现为地下水污染和水 城市高速发展时期，一方面，城市需水量急剧增加，地下水长年 质恶化。根据２００３年徐州市１８６眼水质监测井资料，以《地下 超采，潜水层基本处于半疏干状态；另一方面，逐渐扩大的建成 水环境质量标准》Ⅲ类水质标准为评价基准，综合评价徐州市 区面积造成地表不透水面积增加，下渗补给量减少。岩溶地下 地下水水质 Ｊ，结果见表１。大部分浅层孔隙水污染严重，１／３ 水排泄量远远大于补给量，地下水位长年处于下降状态。 的深层岩溶水的水质也处于恶化状态。造成地下水水质较差 １９５０年自来水公司在城区内的开采量只有３６．５万ｍ ， 的主要项目为溶解性总固体、总硬度、氨氮、氟化物等 Ｊ。 １９７０年增加到３ ６５０万ｍ ，１９８１年增长为４ ３７６万ｍ ，开始出 岩溶地下水的水质恶化主要表现为总硬度逐年升高。如 现超采现象。２０世纪９０年代以后，地下水开采量大幅增长， 图２所示，１９９１年之前，岩溶水总硬度呈现持续快速上升态势； １９９１年为５ ３２４万ｍ ，１９９６年为８ ５１８万ｍ ，２００２年为６ ５４３ １９９１年以后，岩溶地下水水质维持在高位振荡，长期处于超标 万ｍ 。２０世纪８０、９０年代为地下水位主要下降时期，１９９６年 状态。地下水水质恶化严重，个别地区总硬度质量浓度常年高 以前下降速率为１．０～２．０ ｍ／ａ；１９９６年以后引入地表水作为 达６００ ｍｇ／Ｌ Ｅ 。 城市供水，地下水超采情况得到控制，地下水位下降速度基本 收稿日期：２００９—０６－０２ 小于１．０ ｍ／ａ；２００２年以后地下水位出现逐渐回升趋势 Ｊ。 基金项目：中国地质科学院水文地质环境地质研究所基本科研业务费资助项目 区域地下水水位的大幅度下降势必导致降落漏斗的产生 （ｓｋ０７０２４）。 作者简介：程彦培（１９６５一），男，河南新乡人，副研究员，硕士，主要从事国土资 和快速扩张。在开采强度较大、开采集中的城市西北郊丁楼水 源环境监瓤方面的研究工作。 源地和南郊七里沟水源地形成了两大地下水降落漏斗，其面积 通讯作者：张发旺（１９６５一），男，研究员，博士，主要从事水文地质、矿山环境地 质方面的研究工作。 扩展曲线见图１。目前，丁楼水源地降落漏斗面积已经扩张到 Ｅ－Ｉｌｌａｌｌ！ｆａｗｍａｇｚｈａｎｇ＠ｓｉｎａ．ｅｏｔｌａ ・５５・ 人民黄河２０１０年第２期 表１徐州市地下水质状况综合评价 水质状况及所占评价总井数的百分比／％ 地下水类型 优良 良好 较好 较差 极差 年份 图２徐州市地下水硬度变化曲线 １．３岩溶塌陷诱发效应 徐州市岩溶地面塌陷主要发生在裂隙岩溶水开采强烈的 徐铜地区，始发于２Ｏ世纪７０年代，随着地下水的大量开采岩 溶地面塌陷频繁发生，１９９２年和１９９４年出现塌陷高峰。塌陷 点主要分布于五交化大楼一开明市场一新生街一铁路分局一 ∞ ｍ ０ ：竿 ∞ ｍ ０ ｍ 溶剂厂一带，至今发生塌陷２Ｏ多处，塌陷面积从几十平方米到 数百平方米不等，如１９９２年新生街岩溶地面塌陷，波及范围东 西长１１０ ｍ，南北宽约１９０ ｍ，该范围内发生８个塌陷坑，直径一 般为５～６ ｍ，最大达２０ ｍ 。 岩溶地面塌陷全部发生在岩溶地下水开采降落漏斗范围 内，且多分布在浅部岩溶强烈发育地段，尤其在砂性土与碳酸 盐岩直接接触地段——水文地质“天窗”内 。徐州市裸露岩 溶面积为１９９．５ ｋｍ ，覆盖岩溶区面积为１６７．８ ｋｍ ，第四系覆 盖层厚度为２０ ｍ左右，多为结构松散的粉质黏土 。因此，强 烈发育的岩溶条件和松散的覆盖层土质加上地下水位快速下 降引发的垂直渗压、真空吸蚀等作用导致了岩溶塌陷的频发。 ２地下水环境退化的驱动作用 对徐州市城市发展的各项指标与徐州市地下水环境的各 项指标进行相关性分析的结果见表２。建成区面积、城市ＧＤＰ、 城市人口和城市地下水位、降落漏斗面积、地下水污染程度呈 现高度线性相关，表明城市高速发展对地下水环境的退化起着 关键的驱动作用。 表２徐州城市高速发展与地下水环境演化相关性分析 进一步对徐州丁楼水源地岩溶地下水位和徐州市ＧＤＰ、人 口、城市建成区面积进行多年数据曲线拟合，拟合结果见图３ 所示。城市高速发展的单项指标和城市地下水位变化都可以 ・５６・ 拟合成函数的形式，表明随着城市的高速发展，地下水位呈线 性快速下降的态势。 ｇ ～ 恒 蜷 ｋ 掣 目 恒 蠖 趟 ・＊ ｋ 掣 罢 讵 蠼 苗 ｋ 图３徐州市ＧＤＰ、人口、建成区面积与地下水位变化拟合曲线 ３结论 （１）２０世纪７０年代后期，徐州市进入高速发展时期，ＧＤＰ、 建成区面积和人口均呈现快速上升态势，对地下水资源韵需求 量逐渐增大。在城市高速发展的驱动下，地下水环境原有的天然 平衡状态受到人类活动的严重干扰和破坏，呈现快速退化态势。 （２）城市高速发展对地下水环境的退化具有明显的驱动作 用。必须制定科学合理的地下水资源可持续开采方案，减少对 地下水环境的破坏。 参考文献： ［１］许爱芹，刘喜坤．快速城市化条件下地下水开发的环境效应研究［Ｊ］．徐州 师范大学学报：自然科学版，２００８，２６（１）：６８—７Ｉ． ［２］ 张志忠，于礼山．徐州市的环境地质问题及机理研究［Ｊ］．地质灾害与环境 保护，１９９９，ｌＯ（１）：１４—１９． ［３］刘沂轩，熊彩霞．徐州市区地面塌陷分布规律及诱发机制研究［Ｊ］．地质灾 害与环境保护，２００８，１９（３）：７０—７３． ［４］刘喜坤，孙燕，韩宝平．快速城市化条件下徐州市区岩溶地下水总硬度变化 分析［Ｊ］．江苏环境科技，２００８，２１（４）：９—１２． ［５］高正新，刘沂轩，徐庆军，等．徐州市地下水污染成因分析及防治对策¨］． 能源技术与管理，２ｏｏ５（４）：６１—６２． ［６］周念清．基于ＧＩｓ的徐州市地下水资源管理研究［Ｄ］．南京：南京大学， ２００１． 【责任编辑刘祺】 加●
