Cuestiones geológicas ambientales
1. Los niveles regionales de agua subterránea continúan disminuyendo
Debido a la sobreexplotación a largo plazo de las aguas subterráneas, los niveles de agua subterránea muestran una tendencia continua a la baja (Tabla 8-1). De 1995 a 1999, el nivel del agua subterránea cayó en promedio 3,52 m, con una tasa de disminución anual de 0,7 m/a. Entre ellos, la ciudad de Tangshan tiene la mayor disminución acumulada promedio, de 5,36 millones; el condado de Luannan tiene la menor, de 1,73 millones.
Cuadro 8-1 Tabla de variación anual del nivel freático (unidad: m)
La extracción excesiva y concentrada de agua subterránea ha formado una gran superficie de embudo para el descenso de los niveles freáticos.
(1) Distribución de embudos de descenso del nivel de agua subterránea
A finales de 2000, se habían formado 3 embudos de descenso de nivel de agua subterránea en el área de trabajo. Ellos son: el embudo de caída compuesto multicapa de Tangshan, que se compone del embudo de caída del nivel de agua subterránea poco profunda del Cuaternario en la ciudad de Tangshan, el embudo de caída de nivel de agua subterránea profunda y el embudo de caída del nivel de agua de minería urbana de agua kárstica del Ordovícico***; El embudo de caída del nivel de agua subterránea poco profundo del Cuaternario Tanghai; el tipo de minería Hangu incluye embudos de caída de nivel de agua profunda confinada en áreas de agua salina, etc.
(2) Características y tendencias cambiantes de los embudos de caída del nivel del agua subterránea
1. Embudos de caída compuestos de múltiples capas en la ciudad de Tangshan
La ciudad de Tangshan es una industria pesada. ciudad.La demanda es alta. Desde 1974, la ciudad de Tangshan comenzó a mostrar signos de un embudo durante la estación seca. Después de eso, el nivel del agua subterránea continuó disminuyendo y el embudo continuó expandiéndose y profundizándose. De 1978 a 1982, fue una etapa de fuerte descenso. En 1982, debido al control de la minería urbana y agrícola, el embudo entró en un nivel relativamente bajo y estable y tiene una tendencia a reducirse gradualmente. El área calculada integral del área del embudo en la estación seca de 1991 a 1995 fue de 272,25 ~ 319,3 km2, con un área promedio de 301,03 km2. El área calculada integral del área del embudo en la estación seca en 2000. era de 270,85 km2, una superficie reducida en 10, y las líneas isoacuarias se cerraron de forma independiente alrededor de los dos centros. Durante la temporada de lluvias, los centros de los dos embudos están conectados y cerrados a -15 m del mismo nivel del agua. La posición central del embudo: en el norte está la planta de agua de Beijiao, con un nivel de agua cerrado de -10 m; en el sur está Dingfuzhuang, con un nivel de agua cerrado de -15 m; La profundidad del nivel de agua en el centro del embudo: la profundidad promedio del nivel de agua de la planta de agua de Beijiao durante la estación seca de 1996 a 2000 fue de 42,83 m. La profundidad del nivel de agua más baja en los cinco años ocurrió en 2000, que fue. 47,50 m; el nivel de agua más alto apareció en 1997, que fue de 37,24 m. Este nivel de agua está relacionado con el año húmedo de 1996. El nivel de agua promedio de cinco años aumentó 4,57 m entre 1996 y 2000 en comparación con 1991 y 1995, lo que indica que el nivel de agua en el centro del embudo se ha mantenido relativamente estable y ha aumentado ligeramente. Sin embargo, durante los cambios de cinco años entre 1996 y 2000, la profundidad del nivel del agua siguió aumentando gradualmente. Módulo minero promedio: 218.900 m3/(km2·a) en 1996, 240.000 m3/(km2·a) en 2000, un aumento de 9,6 en 2000 en comparación con 1996, y el nivel del agua en 2000 disminuyó 10,24 m en comparación con 1996. Este sigue siendo un dato que no se puede ignorar.
El alcance de influencia del embudo de Tangshan abarca la subregión hidrogeológica de la cuenca del río Huanxiang y la subregión hidrogeológica de la cuenca del río Shah. El embudo se extiende en dirección noreste. El embudo en el suroeste es más grande que el del noreste. El centro del embudo es básicamente de forma circular, dividido en el medio por un área de enterramiento poco profunda de lecho rocoso con tendencia noreste, y tiene límites asimétricos a su alrededor. . Las curvas de nivel se cierran en el piedemonte norte y se abren gradualmente en ambos extremos hacia el sur. El embudo está formado principalmente por la extracción de agua doméstica para la industria urbana y los residentes urbanos y la extracción de agua subterránea para la agricultura. El embudo de caída del nivel de aguas poco profundas del Cuaternario de Tangshan se encuentra en una etapa relativamente estable, el área de cálculo integral se ha reducido ligeramente y la profundidad del nivel del agua en el centro del embudo ha aumentado ligeramente.
2. El embudo de descenso del nivel del agua subterránea de Fengnan-Tanghai
El embudo de descenso del nivel del agua subterránea de Fengnan-Tanghai está ubicado en la parte sur del área. El límite este-oeste excede el alcance. del área de estudio y llega a Xian en el norte. Se ha formado un área de hundimiento regional a lo largo del límite de agua dulce con la Bahía de Bohai en el sur. El área de hundimiento se ubica en el área hidrogeológica de la llanura costera. La capa minera es de agua dulce presurizada profunda y el fondo de agua salada se encuentra entre 40 y 120 m. Los estratos mineros son los grupos acuíferos II y III, con profundidades mineras que oscilan entre 120 y 360 m, y en algunas áreas superan los 400 m.
Las partículas litológicas del acuífero son finas y el escurrimiento de recarga freática es lento. El principal cultivo de la zona es el arroz, excepto algunas zonas del condado de Tanghai, que se riegan con aguas superficiales, el resto se riega con aguas subterráneas. Debido a la persistente sequía de los últimos años, la afluencia de aguas superficiales ha disminuido, el consumo de agua de las aguas subterráneas ha aumentado y el período de riego de pozos se ha alargado, formando un embudo cerrado por un círculo de nivel de agua igual a -30 m en la zona ( ver Tabla 8-2). Hay tres áreas mineras concentradas dentro del alcance del embudo, correspondientes a tres centros de embudo, ubicados en el condado de Tanghai, Fengnan Xigezhuang y Nanbao Salt Field. La intensidad minera, el alcance de la minería y la profundidad del nivel del agua de cada área minera concentrada son diferentes.
(1) Centro de embudo de Xigezhuang: ubicado en el sureste de la ciudad de Fengnan, la extracción de agua subterránea suministra principalmente agua para el riego de campos de arroz y agua para muchas fábricas de cerámica en el área de Xigezhuang. Durante el período de aguas bajas en 2000, el nivel del agua en el centro del embudo fue de 41,20 m de profundidad y la elevación del nivel del agua fue de -35,63 m; durante el período de aguas altas, el nivel del agua fue de 42,90 m de profundidad y la elevación del nivel del agua fue de -35,63 m; -37,33m. El agua subterránea en esta área todavía está en etapa de disminución y el embudo continúa expandiéndose.
(2) Centro de embudo del condado de Tanghai: ubicado en el condado de Tanghai, suministra principalmente agua para la industria y el uso doméstico del condado. Durante el período de escasez de agua en 2000, el nivel de agua más bajo se encontraba en la fábrica de papel Kenfeng en el condado de Tanghai. El nivel del agua en el centro del embudo era de 39,70 m de profundidad y el nivel del agua era de -37,79 m.
(3) Centro de embudo del campo de sal de Nanpu: como el campo de secado de sal más grande en la zona costera del distrito, el campo de sal de Nanpu es también una de las zonas de desarrollo económico local con una población densa y relativamente desarrollada. industria y gran consumo de agua Debido a que no hay una gran fuente de agua superficial disponible en el área, se forma un embudo de caída del nivel del agua en esta área. El nivel del agua en el centro del embudo tiene 47,30 m de profundidad y el nivel del agua es -45,00. m sobre el nivel del mar.
3. El embudo de caída del nivel del agua subterránea en Hangu Farm
Se debe principalmente a la explotación excesiva del agua doméstica industrial y urbana y del agua de riego de los campos de arroz en Hangu Farm. Dado que el alcance de este embudo se extiende más allá del área de estudio, los isohidroides no están cerrados dentro del área de estudio y el embudo continúa extendiéndose hacia el oeste y el sur. Durante el período de bajo nivel de agua en 2000, el nivel de agua más bajo en el área fue de 75,00 m de profundidad y -74,50 m de altura, ubicado en la aldea de Dougu, granja Hangu (Tabla 8-2).
Tabla 8-2 Lista de elementos del embudo
2. Contaminación ambiental geológica
Con el rápido desarrollo de la industria y la agricultura en la ciudad de Tangshan, la descarga de contaminantes sigue aumentando. Debido a la baja capacidad protectora de la superficie del suelo, junto con una comprensión insuficiente, una gestión deficiente o medidas desfavorables, se ha formado un sistema de contaminación a escala considerable en la ciudad de Tangshan, lo que ha resultado en una contaminación ambiental geológica cada vez más grave en la ciudad.
(1) Formación y distribución de la contaminación
Las principales fuentes de contaminación incluyen los "tres desechos industriales", las aguas residuales domésticas, la basura, los fertilizantes agrícolas y la contaminación por pesticidas, etc. Según la encuesta, hay más de 270 empresas que pueden causar contaminación sólo en la ciudad de Tangshan, al descargar 83,1594 millones de m3 de aguas residuales industriales, 109,8442 millones de m3 de gases residuales y 6,5878 millones de toneladas de residuos residuales cada año. El volumen de descarga de aguas residuales domésticas de los residentes es de 28,5614 millones de m3/a, y el volumen de descarga de basura es de 519.000 t/a. La agricultura utiliza cada año 114.000 toneladas de fertilizantes orgánicos, 16.100 toneladas de fertilizantes químicos y 22 toneladas de diversos pesticidas.
(2) Condiciones y tipos de contaminación
Los contaminantes vertidos por fuentes de contaminación incluyen principalmente alrededor de 20 tipos de "cinco venenos", "tres nitrógenos", materia orgánica, etc. Los contaminantes contaminan el medio ambiente mediante infiltración y fugas. La penetración de los pozos de filtración y la lixiviación de los montones de escoria provocan contaminación puntual; las fugas de ríos y zanjas provocan contaminación lineal; los fertilizantes y pesticidas agrícolas aplicados a los campos se filtran con el agua de lluvia o de riego agrícola, provocando contaminación de la zona.
1. Contaminación de la calidad del agua subterránea
La contaminación del agua subterránea incluye principalmente un contenido excesivo de iones, una dureza excesiva y contaminación por elementos venenosos y nocivos.
(1) Contaminación de aguas de poros cuaternarios poco profundos. Las áreas contaminadas se distribuyen principalmente en áreas mineras de carbón como Qianying en la ciudad de Fengnan y Piantuo en el condado de Fengrun. Sin embargo, el área contaminada no es grande y está relacionada con la acumulación de ganga de carbón. La contaminación en el área minera del este de Tangshan no lo es. grave; el cuarto en el condado de Tanghai También hay contaminación en el área agrícola, causada por la contaminación industrial.
(2) Contaminación de aguas de poros cuaternarios poco profundos.
El nivel de contaminación sólo se alcanza entre las tres ciudades de Xuanzhuang, Kanzizhuang y Tangfang en la ciudad de Fengnan. No hay contaminación en otras áreas. La contaminación aquí está relacionada con la planta siderúrgica.
(3) El contenido de Mn2 es una contaminación común. En la mayoría de las áreas, el contenido de Mn2 excede el estándar de calidad del agua potable de 2 a 3 veces; otros iones están básicamente dentro del rango de contenido normal;
(4) Contaminación del agua procedente de otras industrias. Durante la investigación de campo de este proyecto, descubrimos que no se puede ignorar la contaminación de las aguas subterráneas por parte de algunas pequeñas empresas, como fábricas de papel, acerías, etc. Por ejemplo, las aguas residuales descargadas de la fábrica de papel Hancheng en el condado de Fengrun se descargaron directamente al río Cha sin ningún tratamiento y fluyeron hacia el embalse de Youhulubo. Las aguas residuales negras no solo contaminaron el aire, sino que también contaminaron las aguas subterráneas. , El agua poco profunda a 10 m de las dos rocas del río está contaminada y ya no es potable.
2. Contaminación de fuentes puntuales
La contaminación de fuentes puntuales en la ciudad de Tangshan se refiere principalmente a fuentes de contaminación industrial en el área urbana de Tangshan, condados (ciudades) y empresas municipales, como el lavado de cenizas. Plantas, fábricas de basura, pequeñas fábricas de papel, pequeñas minas de carbón, pequeñas plantas siderúrgicas y gangas formadas por la minería del carbón. Estas empresas industriales tienen poca capacidad de control de la contaminación. Los "tres desechos" que producen son las fuentes más importantes de contaminación. han formado una cierta escala de contaminación.
(1) Contaminación por plantas de basura. Según los datos, hay 14 plantas de basura en la ciudad de Tangshan, con una cantidad total de basura almacenada de aproximadamente 1,5 millones de toneladas. La mayoría de ellas utilizan pozos de hundimiento mineros y pozos de minería de lecho de roca. Las plantas de basura han sido destruidas, las capacidades de protección son deficientes y contaminan gravemente el entorno geológico circundante; este problema también existe en otras ciudades. Según el informe de análisis de la composición de los residuos domésticos, después de la fermentación de los residuos, el contenido de Cl es de 794 mg/kg, el contenido de Na es de 534 mg/kg, el contenido de Na es de 368 mg/kg y el contenido de Na es de 16,1 mg/kg. , que ha causado un gran daño al medio ambiente natural local y al medio ambiente geológico.
(2) Contaminación por cianuro de fenol. La contaminación por cianuro de fenol ocurre principalmente en la industria de producción de coque y gas, que se refiere principalmente a la planta de producción de coque y gas de Tangshan Iron and Steel Company. Hay siete fuentes de contaminación distribuidas alrededor de la planta, y los contaminantes son principalmente fenol y cianuro. Las aguas residuales de accidentes y las aguas residuales domésticas en el área de la fábrica se vierten principalmente al río Ni. Según el monitoreo de la calidad del agua en 1992, el contenido de fenol en las aguas residuales era de 0,31 a 6,32 mg/L, que era de 30 a 631 veces mayor que el estándar ambiental de calidad del agua de tercer nivel (≤0,01 mg/L; el contenido de cianuro era de 0,13); -2,047 mg/L, que fue superior al estándar de calidad ambiental del agua de tercer nivel en el suelo. El estándar de calidad del agua (≤0,1 mg/L) es de 0,3 a 19,5 veces el consumo de oxígeno químico es de 150,69 mg/L; el agua tiene un olor fuerte.
(3) Contaminación procedente de pequeñas fábricas de papel. Las pequeñas fábricas de papel siempre han sido el centro de la gobernanza nacional, pero impulsadas por intereses, las pequeñas fábricas de papel nunca se han extinguido, como la fábrica de papel Hancheng en el condado de Fengrun.
Sin embargo, dado que el rango de impacto de las fuentes puntuales de contaminación es relativamente pequeño y el daño es relativamente menor, las fuentes puntuales de contaminación se consideran el factor de menor influencia.
3. Subsidencia del terreno
(1) Subsidencia kárstica
La ciudad de Tangshan tiene una larga historia de subsidencia kárstica ya en la década de 1920, debido al agua kárstica. irrupción de minas de carbón Se han producido graves accidentes por derrumbe del terreno, que han causado grandes pérdidas. Después de la fundación de la Nueva China, se produjeron graves colapsos kársticos en dos períodos. El primer período fue después del terremoto de Tangshan en 1976, cuando se produjeron más de 120 derrumbes en la ciudad. Se distribuyen principalmente en las estribaciones occidentales de la montaña Fenghuang en el área urbana, que ahora es la Comunidad Residencial No. 17, y en los suburbios como la escuela secundaria Zhaogezhuang, Linxi, Heiyazi, Dazhuangtuo, Trusting Tuo, Xiaotun, Shahe y otros lugares. . La escala de su colapso varía, y el diámetro de los grandes pozos de colapso alcanza más de 100 m. El segundo período fue de 1983 a 1988, que fue de mayor escala, con alrededor de 19 derrumbes que causaron daños. La mayoría de los pozos eran círculos irregulares, generalmente de 5 a 10 metros de diámetro, hasta 30 a 50 metros de diámetro generalmente 1 de profundidad; ~3m, máximo 5~7m. Los colapsos kársticos se distribuyen principalmente en el oeste del distrito de Lubei y el norte del distrito de Lunan, y se concentran en las dos áreas siguientes: primero, el área de Zhanggezhuang (Comunidad residencial n.° 6)-Estadio-Cervecería en el oeste, y el Estadio -Zona de cervecería en la sección media. Lo peor está cerca del distrito de Xinglong. Los principales derrumbes incluyen el colapso del estadio, el colapso de la empresa de calefacción, el colapso de la Compañía de la Ópera de Pekín, el colapso del edificio Fuqiang en Weiguo Road y el colapso de la oficina de administración de viviendas.
Estos colapsos se concentraron alrededor de 1988. El segundo es el área de Dacheng Mountain-Phoenix Mountain-People's Park en el este, y los peores daños se produjeron cerca de la Sala de Exposiciones Sísmicas del Pozo del Noroeste en la sección central. Los principales derrumbes incluyen el de la Escuela Secundaria Tangshan No. 10 y el de la Sala de Exposiciones de Terremotos, que ocurrieron principalmente entre 1984 y 1986 y alrededor de 1988. Además de las dos densas zonas de colapso mencionadas anteriormente, también hay colapsos esporádicos en la comunidad de Longhua, la calle Wangxiezhuang y otros lugares.
Según nuestras encuestas de campo y entrevistas con personas relevantes del departamento de construcción urbana, el colapso kárstico en Tangshan se encuentra en una etapa relativamente estable y no se ha encontrado ningún nuevo colapso kárstico. El control del agua kárstica por parte de la ciudad de Tangshan desde la década de 1990 está relacionado con la minería.
(2) Colapso de Goaf
La mina de carbón de Kailuan tiene una historia minera de cien años. Hay 11 minas de carbón bajo la jurisdicción de la Oficina de Minería de Kailuan y 29 minas de carbón en. la yacimiento de carbón de 670 km2. Una mina de carbón local. El área afectada por el hundimiento del suelo causado por la minería a largo plazo alcanza ahora los 196,55 kilómetros cuadrados, lo que representa el 24,5% del área total de la ciudad de Tangshan. Según la investigación, la superficie del terreno ha quedado gravemente deformada. El área de los pozos de derrumbe ha alcanzado más de 30 km2, con una profundidad máxima de los pozos de 10 m. Se han formado charcos en algunas zonas, principalmente a ambos lados del ferrocarril Jingshan. en el sur del centro de la ciudad, así como en Guogezhuang, Lujiatuo y Fan Gezhuang, Linxi, Jinggezhuang Village South y otros lugares.
El colapso del suelo de Goaf es causado por la veta de carbón, y la minería del carbón es la principal causa del colapso. Según las estadísticas, la tasa de colapso total de 10.000 toneladas de carbón extraídas es de 533,4 m2/10.000 toneladas.
El daño causado por el colapso del goaf es enorme. El hundimiento del suelo ha dado lugar a la formación de depresiones llenas de agua, destruyendo grandes áreas de tierras de cultivo fértiles y dañando edificios en el suelo, provocando que se inclinen o incluso colapsen. Este desastre ha obligado a 161 aldeas a trasladarse a otros lugares; además, algunos pozos de hundimiento se han convertido en pozos de aguas residuales y de basura, contaminando el entorno geológico.
4. Subsidencia del terreno
El hundimiento del terreno se debe principalmente a la extracción excesiva de agua subterránea profunda. Según datos de la Brigada Nacional de Estudios y Cartografía Sísmica, el hundimiento del suelo a gran escala en esta zona comenzó en la década de 1950. Las ubicaciones se encuentran principalmente a lo largo de las costas de Fengnan y Tanghai. La tasa de hundimiento anual promedio es de aproximadamente 10 a 15 mm/a. , y disminuye gradualmente hacia el norte. El área alrededor de Fengdenwu, Hancheng, Kaiping y Tatuo ha disminuido continuamente hasta cero, con un área total de 3013,0 km2. Entre ellos, el área con una tasa de disminución anual de 5 ~ 10 mm/a es 1510,0 km2, el área con una tasa de disminución anual de 10 ~ 20 mm/a es 805,0 km2 y el área con una tasa de disminución anual es de 20 ~ 30 mm/a es 65,0 km2. En 1990, el asentamiento del suelo en la Zona de Desarrollo de Tangshan Nanbao había excedido los 1,0 m (excluyendo el asentamiento causado por estructuras).
Esta área de hundimiento es el borde noreste de la zona de hundimiento de Tianjin. Su centro de hundimiento está entre Tianjin y Xingang, y la tasa máxima de hundimiento es de 100,5 mm/a. El hundimiento del suelo en esta zona no sólo está relacionado con el lento movimiento de la corteza en la región, sino que también la explotación a gran escala de aguas subterráneas profundas es su principal causa. Cuando el agua subterránea se extrae en exceso, debido a que no hay tiempo para reponer agua del exterior del acuífero, el nivel del agua subterránea cae rápidamente, creando una pendiente hidráulica en la superficie de contacto entre el techo del acuífero y el acuífero, causando que el agua se la capa de arcilla ingrese al acuífero en consecuencia, y la capa de arcilla La presión del agua de los poros disminuye y la presión efectiva aumenta, lo que hace que la capa de arcilla se vuelva densa. Si la capa de arcilla es muy compresible y gruesa, su compactación provocará hundimientos del terreno. En el proceso de hundimiento del terreno, la disminución del nivel freático es la causa principal. El hundimiento del terreno es un desastre oculto que afecta a una amplia gama espacial, lleva mucho tiempo y es difícil de detectar, una vez que ocurre, el daño es grave y las consecuencias irreversibles.
En resumen, debido a la sobreexplotación a largo plazo de las aguas subterráneas en esta zona, se ha formado un embudo compuesto de nivel de agua de doble capa en el centro del área urbana, y ha surgido un estado inverso en el que las ventajas del agua kárstica y los niveles de agua de los poros se intercambian y el volumen de agua se compensa, cambió las condiciones hidrodinámicas, aumentó la corrosión potencial, indujo el colapso del suelo kárstico, causó pérdidas económicas y puso en peligro la seguridad personal; espesor de la zona vadosa, y el cuerpo geológico deshidratado pasó de una zona de reducción débil a una zona de oxidación, las bacterias se reproducen y multiplican, y las sustancias tóxicas y nocivas se retienen, formando nuevas fuentes de contaminación, algunas bombas de extracción de agua kárstica se suspenden, lo que obliga a la sustitución de equipos de bombeo, lo que aumenta la carga económica; se reduce la capacidad de autopurificación del agua subterránea, y una vez que los contaminantes ingresan al acuífero, no sólo la recuperación será difícil y pondrá en grave peligro la salud de las personas.
Para controlar el medio ambiente y prevenir desastres, la ciudad de Tangshan ha controlado artificialmente la extracción de agua subterránea desde 1986. El colapso kárstico se ha controlado hasta cierto punto, pero la dinámica del nivel del agua todavía muestra una lenta tendencia a la baja.