地下水停采后地面沉降区地下水氟的演化规律： 以沧州市为例.pdf

第4 2卷 第4期2 0 2 3年 7月 地 质 科 技 通 报B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y V o l.4 2 N o.4J u l.2 0 2 3孙丹阳,李和学,刘强,等.地下水停采后地面沉降区地下水氟的演化规律:以沧州市为例J.地质科技通报,2 0 2 3,4 2(4):2 1 8-2 2 7.S u n D a n y a n g,L i H e x u e,L i u Q i a n g,e t a l.E v o l u t i o n o f g r o u n d w a t e r f l u o r i d e i n l a n d s u b s i d e n c e a r e a s a f t e r g r o u n d w a t e r c e s s a-t i o n:A c a s e s t u d y a t C a n g z h o uJ.B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2 0 2 3,4 2(4):2 1 8-2 2 7.地下水停采后地面沉降区地下水氟的演化规律:基金项目:国家自然科学基金项目(4 2 1 7 7 0 6 7;4 2 0 2 0 1 0 4 0 0 5)作者简介:孙丹阳(1 9 9 8),女,现正攻读环境工程专业硕士学位,主要从事地下水污染与防治研究工作。E-m a i l:s u n d y 1 2 2 1 2 21 2 6.c o m通信作者:李俊霞(1 9 8 7),女,副教授,主要从事地下水污染与防治研究工作。E-m a i l:j x l i c u g.e d u.c n E d i t o r i a l O f f i c e o f B u l l e t i n o f G e o l o g i c a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y.T h i s i s a n o p e n a c c e s s a r t i c l e u n d e r t h e C C B Y-N C-N D l i c e n s e.以沧州市为例孙丹阳1,李和学2,刘 强2,李俊霞1(1.中国地质大学(武汉)环境学院,武汉 4 3 0 0 7 8;2.河北省地矿局第四水文工程地质大队,河北 沧州 0 6 1 0 0 0)摘 要:南水北调工程极大改善了我国北方的用水问题,进一步减少了深层地下水的开采量,缓解了华北平原地下水长期亏损的情况,但其对区域地下水水化学演化的影响尚未可知。以地面沉降典型分布区沧州市为研究对象,研究南水北调工程通水及地下水停采后对地下水水化学的影响。采集2 0 1 7年及2 0 2 1年区域第、层承压地下水样品,探究水化学特征,并通过S B A S-I n S A R技术进一步评估区域年均地面形变量,分析地下水停采后区域水质及氟时空变化的影响。研究发现:压缩开采后深层地下水氟含量略微降低,高值区面积减小,高p H、T D S和(HC O-3),低(C a2+)的地下水环境有利于氟的富集;水化学类型没有改变,地下水盐分含量升高,岩盐、萤石溶解更充分;同时,全区地面沉降量及沉降速率较南水北调工程实施前明显放缓,东南部存在小面积地面抬升区。地面沉降的减缓抑制了隔水层黏土压密释水,减弱黏土孔隙高氟水的直接释放,侧向径流补给占比上升,含水层得到的有效补给变多,使得区域地下水中氟浓度降低。但较长的水力停留时间及水岩相互作用,可促使沉积物蒸发岩溶解迁移进入地下水中,使得近海区域深层地下水中盐分含量升高。研究成果对沧州市饮用水安全和水资源管理提供了科学依据。关键词:地下水;氟;南水北调;地下水停采;地面沉降2 0 2 1-1 2-1 4收稿;2 0 2 2-0 2-0 7修回;2 0 2 3-0 2-1 0接受中图分类号:X 1 4 1 文章编号:2 0 9 6-8 5 2 3(2 0 2 3)0 4-0 2 1 8-1 0d o i:1 0.1 9 5 0 9/j.c n k i.d z k q.2 0 2 2.0 1 0 8 开放科学(资源服务)标识码(O S I D):E v o l u t i o n o f g r o u n d w a t e r f l u o r i d e i n l a n d s u b s i d e n c e a r e a s a f t e r g r o u n d w a t e r c e s s a t i o n:A c a s e s t u d y a t C a n g z h o uS u n D a n y a n g1,L i H e x u e2,L i u Q i a n g2,L i J u n x i a1(1.S c h o o l o f E n v i r o n m e n t a l S t u d i e s,C h i n a U n i v e r s i t y o f G e o s c i e n c e s(Wu h a n),Wu h a n 4 3 0 0 7 8,C h i n a;2.T h e F o u r t h H y d r o l o g i c a l E n g i n e e r i n g G e o l o g y B r i g a d e o f H e b e i G e o l o g i c a l a n d M i n i n g B u r e a u,C a n g z h o u H e b e i 0 6 1 0 0 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h e S o u t h-t o-N o r t h W a t e r T r a n s f e r P r o j e c t(S NWT P)h a s i m p r o v e d w a t e r u s e i n n o r t h e r n C h i n a a n d f u r t h e r r e d u c e d d e e p g r o u n d w a t e r e x t r a c t i o n i n t h e N o r t h C h i n a P l a i n.H o w e v e r,i t s i m p a c t o n t h e e v o l u t i o n o f r e g i o n a l g r o u n d w a t e r h y d r o c h e m i s t r y i s s t i l l u n k n o w n.M e t h o d sI n t h i s p a p e r,C a n g z h o u,w h i c h h a s e x p e r i e n c e d s e v e r e l a n d s u b s i d e n c e d u e t o g r o u n d w a t e r o v e r e x p l o i t a t i o n a n d h a s r e-c e i v e d w a t e r r e s o u r c e s f r o m t h e S NWT P s i n c e 2 0 1 5,w a s s e l e c t e d a s t h e s t u d y a r e a t o i n v e s t i g a t e t h e e f f e c t s o f t h e S NWT P o n g r o u n d w a t e r c h e m i s t r y.I n 2 0 1 7 a n d 2 0 2 1,g r o u n d w a t e r s a m p l e s f r o m a n d c o n f i n e d a q u i f e r s w e r e c o l l e c t e d t o d e t e r m i n e t h e h y d r o c h e m i c a l c h a r a c t e r i s t i c s.M o r e o v e r,t h e a v e r a g e a n-n u a l l a n d s u b s i d e n c e o f t h e r e g i o n a l l a y e r w a s f u r t h e r e v a l u a t e d b y u s i n g S B A S-I n S A R t o i d e n t i f y t h e c o r-第4期 孙丹阳等:地下水停采后地面沉降区地下水氟的演化规律:以沧州市为例r e l a t i o n b e t w e e n v a r i a t i o n s i n l a n d d e f o r m a t i o n a n d c h a n g e s i n g r o u n d w a t e r c h e m i s t r y.R e s u l t sT h e r e-s u l t s s h o w e d t h a t i n c o m p a r i s o n w i t h t h o s e b e f o r e t h e S NWT P,t h e g r o u n d w a t e r f l u o r i d e c o n c e n t r a t i o n w a s s l i g h t l y d e c r e a s e d,a n d t h e a r e a o f t h e h i g h v a l u e z o n e w a s r e d u c e d a f t e r t h e S NWT P.T h e g r o u n d w a-t e r e n v i r o n m e n t c h a r a c t e r i z e d b y h i g h p H,T D S a n d HC O-3 c o n c e n t r a t i o n s a n d l o w C a2+c o n c e n t r a t i o n s f a-v o r s f l u o r i d e e n r i c h m e n t i n g r o u n d w a t e r.T h e w a t e r c h e m i s t r y t y p e d i d n o t c h a n g e,a n d t h e s a l i n i t y c o n-c e n t r a t i o n s i n g r o u n d w a t e r i n c r e a s e d a f t e r t h e S NWT P.G r o u n d w a t e r r e c e i v e s m o r e d i s s o l u t i o n o f h a l i t e a n d f l u o r i t e.M e a n w h i l e,t h e a m o u n t a n d r a t e o f l a n d s u b s i d e n c e s l o w e d a f t e