天津市王慶坨地區(qū)地面沉降漏斗分析

韋勁松，徐 佳，陸 陽，易長榮

(天津市控制地面沉降工作辦公室，天津 300061)

天津市王慶坨地區(qū)地面沉降漏斗分析

韋勁松，徐 佳，陸 陽，易長榮

(天津市控制地面沉降工作辦公室，天津 300061)

王慶坨地區(qū)是天津市沉降面積較大，影響較為嚴重的重點漏斗區(qū)域之一，因其地處武清區(qū)、西青區(qū)、北辰區(qū)三區(qū)交界，使其在行政區(qū)劃上不便統(tǒng)一管理，多年來難以找到其沉降發(fā)生原因從而采取有力控制措施。基于對此地區(qū)的專項調(diào)研，搜集該地區(qū)多年的地下水(井)相關(guān)資料，系統(tǒng)的分析該地區(qū)沉降演化趨勢，地下水開采井分布情況，地下水開采情況及其與沉降漏斗的對應(yīng)情況，初步得出該地區(qū)近年來地面沉降演變原因，為了解和有效防治該地區(qū)地面沉降災(zāi)害的進一步加劇奠定了基礎(chǔ)。

地面沉降;王慶坨地區(qū);漏斗分析

1 王慶坨沉降漏斗的分布范圍

王慶坨鎮(zhèn)位于武清區(qū)南部，向西毗鄰北辰區(qū)，南側(cè)與西青區(qū)接壤。自2005年武清區(qū)南部布設(shè)地面沉降水準監(jiān)測網(wǎng)以來，監(jiān)測發(fā)現(xiàn)有王慶坨地面沉降漏斗。該沉降漏斗中沉降速率大于70 mm/a的區(qū)域所覆蓋的鄉(xiāng)鎮(zhèn)大體上包括武清區(qū)汊沽港鎮(zhèn)、王慶坨鎮(zhèn)，北辰區(qū)雙口鎮(zhèn)、青光鎮(zhèn)和西青區(qū)楊柳青鎮(zhèn)。

1.1 王慶坨地區(qū)50 mm沉降漏斗基本穩(wěn)定

2006～2009年50 mm沉降漏斗覆蓋的范圍基本穩(wěn)定，漏斗區(qū)涉及鄉(xiāng)鎮(zhèn)包括武清區(qū)汊沽港鎮(zhèn)、王慶坨鎮(zhèn)，北辰區(qū)雙口鎮(zhèn)、青光鎮(zhèn)和西青區(qū)楊柳青鎮(zhèn)。經(jīng)統(tǒng)計各年度50 mm沉降漏斗的覆蓋面積，基本在160 km2左右，面積上也相對穩(wěn)定［1］。

表1 王慶坨50 mm沉降漏斗歷年覆蓋面積

1.2 王慶坨地區(qū)70mm沉降漏斗的演化規(guī)律

2006～2009年，王慶坨地區(qū)70 mm沉降漏斗的變大趨勢明顯，主要表現(xiàn)為覆蓋范圍逐漸擴大。自2007年以來，該漏斗分別向北和向西發(fā)生明顯的外擴，武清汊沽港鎮(zhèn)和王慶坨鎮(zhèn)有部分區(qū)域逐漸被70 mm級別的沉降漏斗所覆蓋，漏斗覆蓋面積也發(fā)生較大變化，2007年以來該漏斗面積快速增長，至2009年相對增長250%，其中，面積變化最為明顯的年份是2008年，相對2007年漏斗面積增長157%。如圖1，現(xiàn)漏斗的主要部分已經(jīng)覆蓋武清區(qū)汊沽港鎮(zhèn)和王慶坨鎮(zhèn)，并將原先較小的沉降漏斗連成一氣。

圖1 2006～2009年王慶坨地面沉降漏斗70mm分界圖

2 王慶坨地區(qū)地下水開采井分布情況

2.1 機井密度方面

王慶坨沉降漏斗內(nèi)地下水開采井197眼，其中王慶坨鎮(zhèn)136眼、汊沽港鎮(zhèn)28眼、楊柳青鎮(zhèn)26眼、雙口鎮(zhèn)7眼，如圖2，在70 mm沉降漏斗中，王慶坨鎮(zhèn)的機井密度最大［2］。

圖2 王慶坨沉降漏斗機井分布圖

2.2 機井開采層位方面

武清區(qū)王慶坨鎮(zhèn)、汊沽港鎮(zhèn)、西青區(qū)楊柳青鎮(zhèn)和北辰區(qū)雙口鎮(zhèn)中，均第三含水組開采井最多，次之為第四含水組開采井。王慶坨鎮(zhèn)第三含水組開采井占總量的58%，汊沽港鎮(zhèn)第三含水組開采井占總量的68%，楊柳青鎮(zhèn)第三含水組開采井占總量的35%，雙口鎮(zhèn)第三含水組開采井占總量的86%。

2.3 機井開采用途方面

漏斗區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)機井占最大比重，其次為生活用水，各用途開采井分布情況見表3。

表2 沉降漏斗區(qū)域開采井按開采層位統(tǒng)計表 眼

表3 沉降漏斗區(qū)域開采井按開采用途統(tǒng)計表 眼

3 王慶坨地區(qū)地下水開采量分布情況

3.1 沉降漏斗所涉及鄉(xiāng)鎮(zhèn)地下水開采量

王慶坨沉降漏斗涉及的鄉(xiāng)鎮(zhèn)包括武清區(qū)汊沽港鎮(zhèn)、王慶坨鎮(zhèn)，西青區(qū)楊柳青鎮(zhèn)和北辰區(qū)雙口鎮(zhèn)。

武清區(qū)汊沽港鎮(zhèn):主要開采層位為第三含水組，其次為第二含水組和淺層水，2007年第三含水組的開采量相對2006年壓采約50%后保持開采穩(wěn)定;第二含水組的開采量2007年相對2006年有所增加，至2008年后達到100萬 m3左右，相對2006年增加了30%左右;第一含水組開采穩(wěn)定。

武清區(qū)王慶坨鎮(zhèn):主要開采層位為第三含水組，其次為第二含水組和淺層水。2007年第三含水組的開采量相對2006年壓采約60%后基本保持開采65萬 m3左右;第二含水組2006年以來開采量持續(xù)增加，尤其是2008年，相對2007年增加約26%;自2007年起淺層水開采力度持續(xù)加大，至2009年開采量達90萬 m3左右，占總開采量的36%。

北辰區(qū)雙口鎮(zhèn):主要開采層位為第三含水組，其次為第四含水組，全鎮(zhèn)開采量自2006年以來持續(xù)降低，2009年開采量為249萬 m3，相對 2006年壓采 140萬 m3，壓采比例約36%。第三和第四含水組作為主要開采層位，也是主要壓采層位，自2006年以來均持續(xù)壓采。

西青區(qū)楊柳青鎮(zhèn):主要開采層位為淺層水，其次為五組及五組以下和第三含水組，自2007年加大五組及五組以下的開采力度后，淺層水開采比例逐漸降低至45%，而五組及五組以下的開采量截至2009年達到148萬 m3，占開采總量的39%;第三含水組開采量2006～2009年期間均不足45萬m3/a，占總量的比例均不足15%。

對比沉降漏斗，綜上所述，分析發(fā)現(xiàn):

1)從鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)域來看，近三年地下水開采量總體上減少，但是王慶坨鎮(zhèn)和楊柳青鎮(zhèn)的開采量略有增加。

2)對比王慶坨地面沉降漏斗的變化規(guī)律，尤其是剔除工程建設(shè)影響因素外的70 mm沉降漏斗變化規(guī)律，可以發(fā)現(xiàn)，武清區(qū)汊沽港鎮(zhèn)和王慶坨鎮(zhèn)2008年開采量相對2007年有大幅增加，增加幅度大約25%，這一時期的70 mm地面沉降漏斗迅速向武清區(qū)汊沽港鎮(zhèn)和王慶坨鎮(zhèn)擴展。

表4 2007～2009年王慶坨沉降漏斗涉及鄉(xiāng)鎮(zhèn)地下水開采量統(tǒng)計［3］ 萬 m3

3.2 地下水位漏斗與地面沉降漏斗空間分布的對應(yīng)性分析

根據(jù)近幾年王慶坨周邊區(qū)域的地下水位監(jiān)測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)僅主開采層第三含水組的地下水位存在降落漏斗，并且王慶坨地面沉降漏斗一直位于水位漏斗邊緣，兩者并不完全空間對應(yīng)。

結(jié)合地下水位漏斗區(qū)和王慶坨沉降漏斗區(qū)的水文地質(zhì)條件分析，發(fā)現(xiàn)王慶坨鎮(zhèn)與楊柳青鎮(zhèn)交界處為兩個不同水文地質(zhì)單元的分界區(qū)，武清區(qū)大部分區(qū)域處于海河—潮白河地下水系統(tǒng)區(qū)的永定河古河道帶孔隙地下水系統(tǒng)子區(qū)，而西青區(qū)大部分區(qū)域處于子牙河——大清河古河道帶孔隙地下水系統(tǒng)子區(qū)，王慶坨—雙口一帶處于兩個地下水系統(tǒng)子區(qū)由粘性土弱透水邊界，尤其是淺層含水組的給水度，武清區(qū)王慶坨——北辰區(qū)雙口鎮(zhèn)一帶與西青區(qū)楊柳青一帶存在有明顯區(qū)域差異，前者值多為0.05，后者則多為0.03。由此表明王慶坨—雙口一帶的地下水補給和動態(tài)特征與西青楊柳青一帶存在有較大差異，故可以基本解釋地面沉降漏斗與地下水位漏斗不相重合的現(xiàn)象。

4 結(jié)論

通過對漏斗所在鄉(xiāng)鎮(zhèn)總開采量、漏斗內(nèi)開采井統(tǒng)計，開采量、地下水位分布和典型水位監(jiān)測點動態(tài)特征的描述，并結(jié)合沉降漏斗的空間展布和動態(tài)變化，綜合分析，可以得出以下幾點結(jié)論:

1)武清區(qū)汊沽港鎮(zhèn)和王慶坨鎮(zhèn)2008年開采量相對2007年有大幅增加，增加幅度大約25%，這一時期的70 mm地面沉降漏斗迅速向武清區(qū)汊沽港鎮(zhèn)和王慶坨鎮(zhèn)擴展，表明地下水開采對于沉降影響顯著，并且響應(yīng)時間短。

2)沉降漏斗內(nèi)工業(yè)用水量小，機井工業(yè)用水量占全部開采量的比例小于15%，居民生活用途和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用途是該沉降漏斗內(nèi)地下水開采的主要利用方式，由此認為，這些用途地下水的開采是引發(fā)地面沉降的主要原因，壓采工業(yè)用水難以帶來實質(zhì)效果，居民生活用水的水源轉(zhuǎn)換工程和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用水的節(jié)水工程是有效控制沉降發(fā)展的主要手段。

3)初步認定，武清區(qū)王慶坨鎮(zhèn)和北辰區(qū)雙口鎮(zhèn)的地下水開采影響最大，西青區(qū)楊柳青鎮(zhèn)的地下水開采影響最小。

4)沉降漏斗內(nèi)第三含水組地下水開采及水位動態(tài)變化是引發(fā)沉降的主要因素。

5)沉降漏斗內(nèi)的武清區(qū)和北辰區(qū)區(qū)域同屬一個地下水系統(tǒng)分區(qū)，與西青區(qū)楊柳青鎮(zhèn)存在較大水文地質(zhì)背景差異，由此導(dǎo)致第三含水組的水位降落漏斗與沉降漏斗不完全對應(yīng)。

［1］姜衍祥，于強，王威.天津市地面沉降控制與城市新發(fā)展［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì).2010(增37):277－281.

［2］徐佳，陸陽，王淼.天津市地下水開采重點控制區(qū)選擇 水文地質(zhì)工程地質(zhì) 2011.8.

［3］2006－2009年天津地面沉降年報［R］.天津:天津控制地面沉降工作辦公室.2006－2009.

［4］潘云，潘建剛，等.天津市區(qū)地下水開采與地面沉降關(guān)系研究.地球與環(huán)境.2004(2).

Analysis on Land Subsidence Funnel in Wangqingtuo Area of Tianjin

WEI Jin － song，XU Jia，LU Yang，YI Chang － rong
(Land Subsidence control work office in Tianjin，Tianjin 300061，China)

Wangqingtuo area in Tianjin is one of the most affected cities by Land Subsidence in China，and also the largest Land Subsidence region in North China.Land Subsidence and its secondary disasters have effected the economic and social development and ecological environmental protection of the city.Wangqingtuo area is the most seriousely influenced area in Tianjin by land subsidence . It is located at the junction of the Wuqing District，Xiqing District，Beichen District，so，it’s not convenience in the administrative divisions of the inconvenience of unified management. Over the years，it is difficult to find the settlement causes and take strong measures. This paper is based on the special survey in the area，collecting data including years of groundwater(well)information .This paper analyzes the evolution trend of regional subsidence，well distribution of groundwater and the corresponding settlement crater，initially gave the region the ground settlement reasons of evolution in recent years .In order to understand and take charge of the land subsidence disaster laid the foundation.

Land subsidence;Wangqingtuo area;Funnel analysis

P642.26

A

1004－1184(2012)05－0049－03

2012－05－16

韋勁松(1986－)，男，天津人，助理工程師，主要從事地面沉降、環(huán)境地質(zhì)相關(guān)研究工作。