Cuestiones geológicas ambientales
Debido a la sobreexplotación a largo plazo del agua subterránea, el nivel del agua subterránea continúa disminuyendo (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. Tangshan tuvo la disminución acumulada promedio más grande, con 5,36 m, y el condado de Luannan tuvo la más pequeña, con 1,73 m.
Tabla 8-1 Cambios anuales en los niveles de agua subterránea (unidad: metros)
La explotación concentrada excesiva de agua subterránea ha formado un embudo de caída del nivel de agua subterránea de gran superficie.
(1) Distribución de embudos de descenso del nivel freático
A finales del año 2000, se habían formado tres embudos de descenso del nivel freático en el área de trabajo. Estos 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, 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 nivel de agua subterránea poco profunda del Cuaternario Fengnan-Tanghai; el embudo de caída; el tipo de minería Hangu incluye un embudo de caída de nivel de agua a presión profunda en áreas de agua salina.
(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
Tangshan es una ciudad industrial pesada. , y la demanda de agua subterránea es grande. Desde 1974, comenzó a aparecer un embudo en la ciudad de Tangshan durante la estación seca. Posteriormente, el nivel del agua subterránea continuó disminuyendo y el embudo continuó expandiéndose y profundizándose. De 1978 a 1982, el embudo disminuyó significativamente. Después de 1982, debido al control de la minería urbana y agrícola, el embudo entró en una etapa relativamente estable con una tendencia gradual a la baja. Durante la temporada seca de 1991 a 1995, el área calculada integral del área del embudo fue de 272,25 ~ 319,3 km2. En la temporada seca de 2000, el área promedio calculada del área del embudo fue de 301,03 km2. 270,85km2, una disminución del 10%. Durante la temporada de lluvias, los centros de los dos embudos están conectados entre sí y cerrados en las isobaras -15 m. La posición central del embudo: el norte está en la planta de agua de Beijiao y las isobaras cerradas son -10 m; el sur está en Dingfuzhuang y las isobaras cerradas son -15 m; La profundidad del nivel del agua en el centro del embudo: la profundidad promedio del nivel del agua en la temporada seca de 1996 al 2000 fue de 42,83 m. La profundidad más baja de los últimos cinco años se presentó en el año 2000, que fue de 47,50 m; El nivel de agua más alto apareció en 1997, que fue de 37,24 m. Este nivel de agua es consistente con el año lluvioso de 1996. El nivel de agua promedio de cinco años entre 1996 y 2000 fue 4,57 m más alto que el de 1991 a 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, en los cinco años comprendidos 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, 9,6% superior al de 1996, y el nivel del agua en 2000 era de 1996.
La influencia del embudo de Tangshan se extiende por la cuenca del río Huanxiang Douhe y la subregión hidrogeológica de la cuenca del río Shahe, y el embudo se distribuye hacia el noreste. El área del embudo en el suroeste es más grande que la del noreste. El centro del embudo es básicamente circular, dividido por la zona de entierro poco profundo de lecho rocoso en el noreste, y los límites circundantes son asimétricos. Las isobaras se cierran en el frente montañoso norte y se abren gradualmente en ambos extremos en 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 ha disminuido ligeramente y la profundidad del nivel del agua en el centro del embudo ha aumentado ligeramente.
2. Embudo de caída del nivel de agua subterránea de Fengnan-Tanghai
El embudo de caída de nivel de agua subterránea de Fengnan-Tanghai está ubicado en el sur del área y su límite este-oeste se extiende más allá del alcance. del área de estudio, que se extiende hasta Xian en el norte. Se ha formado un área de hundimiento regional en el límite de agua dulce, al sur de la Bahía de Bohai. El área de hundimiento se ubica en el área hidrogeológica de la llanura costera. La capa minera es de agua dulce presurizada profunda y la capa de agua salada está entre 40 y 120 m. La capa minera es un acuífero tipo II y III. La profundidad minera es de 120 a 360 m. y el acuífero supera los 400 m en algunos lugares. La litología es buena y el suministro de agua subterránea es lento. El principal cultivo en esta región es el arroz. El condado de Tanghai utiliza agua superficial para riego en algunas áreas, mientras que otras áreas usan agua subterránea para riego. Debido a la persistente sequía de los últimos años, ha disminuido el aporte de aguas superficiales, ha aumentado el consumo de agua de las subterráneas y se ha ampliado el periodo de riego de pozos, formando un embudo con un nivel de agua constante de -30m 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 se utiliza principalmente para el riego de campos de arroz y agua para muchas fábricas de cerámica en el área de Xigezhuang. En la estación seca del año 2000, el nivel del agua en el centro del embudo fue de 41,20 m y la elevación del nivel del agua fue de -35,63 m; en la estación húmeda, el nivel del agua fue de 42,90 m de profundidad y la elevación del nivel del agua fue de -; 37,33 metros El agua subterránea de la zona aún se encuentra en etapa de descenso y el embudo continúa expandiéndose.
(2) Centro de embudo del condado de Tanghai: ubicado en el condado de Tanghai, se utiliza principalmente para agua industrial y doméstica en el condado. Durante la estación seca de 2000, el nivel de agua más bajo se localizó en la fábrica de papel Kenfeng en el condado de Tanghai. El nivel del agua en el centro del embudo tiene 39,70 metros de profundidad y la elevación del nivel del agua es -37,79 metros.
(3) Centro del embudo del campo de sal de Nanpu: el campo de sal de Nanpu es el campo de secado de sal más grande a lo largo de la costa de la región y también es una zona de desarrollo económico local. En primer lugar, tiene las características de una población densa, una industria desarrollada y un gran consumo de agua. No hay recursos hídricos superficiales a gran escala disponibles en el área. Por lo tanto, se forma un embudo de caída del nivel del agua en esta área. El nivel del agua en el centro del embudo tiene una profundidad de 47,30 metros y la elevación del nivel del agua es -45,00 metros.
3. embudo de caída
Se debe principalmente a la sobreexplotación del agua doméstica industrial y urbana y del agua de riego de los campos de arroz en Hangu Farm. Debido a que el alcance del embudo se extiende más allá del área de estudio, las isobaras no están cerradas dentro del área de estudio y el embudo continúa extendiéndose hacia el oeste y el sur. En la estación seca de 2000, el nivel del agua en esta área era de 75,00 m de profundidad y -74,50 m de altura, ubicada en la aldea de Dougu, granja Hangu (Tabla 8-2).
Tabla 8-2 Lista de componentes del embudo
2. Contaminación ambiental geológica
Con el rápido desarrollo de la industria y la agricultura en Tangshan, la cantidad de emisiones contaminantes está aumentando grande. Debido a la baja capacidad de protección del suelo superficial, la conciencia insuficiente, la mala gestión o las medidas desfavorables, la ciudad de Tangshan ha formado un sistema de contaminación considerable, lo que resulta en una contaminación ambiental geológica urbana cada vez más grave.
(1) Formación y distribución de la contaminación
Las principales fuentes de contaminación son los "tres desechos industriales", las aguas residuales domésticas, la basura, los fertilizantes agrícolas y la contaminación por pesticidas. Según una encuesta, sólo en la ciudad de Tangshan hay más de 270 empresas contaminantes, con emisiones anuales de 83.159.400 m3 de aguas residuales industriales, 109.844.200 m3 de gases residuales y 6.587.800 t de residuos residuales. El vertido de aguas residuales residenciales es de 285.665.438+400.000 m3/a y el vertido de basura es de 565.438+900.000 t/a. La agricultura utiliza 114.000 t de fertilizantes orgánicos, 1.610.000 t de fertilizantes químicos y 22 t de diversos pesticidas cada año.
(2) Condiciones y tipos de contaminación
Hay alrededor de 20 tipos de contaminantes emitidos por fuentes de contaminación, incluidos "cinco venenos", "tres nitrógenos" y materia orgánica. Los contaminantes contaminan el medio ambiente mediante infiltración y fugas. Las filtraciones de pozos y la lixiviación de montones de escoria causan contaminación puntual; las filtraciones en ríos y acequias causan contaminación lineal; los fertilizantes y pesticidas agrícolas aplicados en las tierras de cultivo penetrarán con la lluvia o el riego agrícola, provocando contaminación regional.
1. Contaminación de las aguas subterráneas
La contaminación de las aguas subterráneas incluye principalmente un contenido excesivo de iones, una dureza excesiva y la contaminación por elementos tóxicos 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 Fenrun. Sin embargo, el área contaminada no es grande y está relacionada con la acumulación de ganga de carbón. La contaminación en el área minera de Tangshandong no es grave. . También hay cierta contaminación en el área alrededor de la Cuarta Granja en el condado de Tanghai, causada por la contaminación industrial.
(2) Contaminación de aguas de poros cuaternarios poco profundos. El nivel de contaminación sólo se alcanza entre Xuanzang, Kanzizhuang y Tangfang en la ciudad de Fengnan, y no hay contaminación en otras áreas. La contaminación aquí está relacionada con las plantas siderúrgicas.
(3) El contenido de Mn es universal. En la mayoría de las áreas, el contenido de Mn es de 2 a 3 veces mayor que los estándares de calidad del agua potable; otros iones se encuentran básicamente dentro del rango de contenido normal;
(4) Contaminación del agua provocada por otras industrias. Durante la investigación de campo, se descubrió que no se puede ignorar la contaminación de las aguas subterráneas por parte de algunas pequeñas empresas, como las papeleras y las siderúrgicas. Por ejemplo, en la fábrica de papel Hancheng en el condado de Fengrun, las aguas residuales vertidas por la fábrica se descargaron directamente al río Cha sin ningún tratamiento y fluyeron hacia el embalse de Youlvpo. Las aguas residuales negras no sólo contaminan el aire, sino también las aguas subterráneas. Según una investigación in situ, las aguas poco profundas situadas a 10 metros de las dos rocas del río están contaminadas y ya no se pueden beber.
2. Contaminación de fuentes puntuales
La contaminación de fuentes puntuales en Tangshan se refiere principalmente a fuentes de contaminación industrial en empresas urbanas, de condado (ciudad) y municipios de Tangshan, como las plantas de lavado de carbón. , plantas de basura, pequeñas fábricas de papel, pequeñas minas de carbón, pequeñas acerías, montañas de ganga formadas por la minería del carbón, etc. Estas empresas industriales tienen poca capacidad de control de la contaminación y los "tres desechos" que producen son las principales fuentes de contaminación y constituyen fuentes puntuales de contaminación de cierta escala.
(1)Contaminación por plantas de basura. Los datos muestran que hay 14 plantas de basura en la ciudad de Tangshan, con un volumen total de almacenamiento de aproximadamente 15.000 toneladas de basura. Y a menudo se utilizan pozos de hundimiento minero y pozos de minería de lecho de roca. La estructura original del suelo en la zona vadosa de la planta de basura fue destruida, la capacidad de protección fue pobre y el ambiente geológico circundante quedó gravemente contaminado. Este problema también existe en otras ciudades. Según el informe de análisis de la composición de los residuos domésticos, el contenido de Cl- después de la fermentación 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 es de 16,1 mg/kg, lo que ha causado un gran daño. al entorno natural local y al entorno geológico.
(2) Contaminación por cianuro de fenol. La contaminación por cianuro de fenol se produce principalmente en la industria del gas de coque, principalmente en la planta de gas de coque de hierro y acero de Tangshan. Esta fábrica tiene 7 focos de contaminación, los principales contaminantes son el fenol y el cianuro. Las aguas residuales de accidentes de fábricas y las aguas residuales domésticas se vierten principalmente en el río Ni. Según el monitoreo de la calidad del agua en 1992, el contenido de fenol en las aguas residuales era de 0,31 ~ 6,32 mg/L, que era 30 ~ 631 veces mayor que el estándar ambiental de calidad del agua de nivel III (≤0,01 mg/L). El contenido de cianuro es de 0,13 ~ 2,047 mg/L, superando el estándar de calidad ambiental del agua Clase III (≤0,1 mg/L) entre 0,3 ~ 19,5 veces. El consumo de oxígeno químico es de 150,69 mg/L/L; el sabor del agua es muy 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 no han desaparecido, como la fábrica de papel Hancheng en el condado de Fengrun.
Las fuentes puntuales de contaminación se consideran los factores de menor influencia debido a su alcance relativamente pequeño de influencia y daño ligero.
En tercer lugar, el colapso del suelo
(1) Colapso kárstico
La ciudad de Tangshan tiene una larga historia de colapso kárstico. Ya en la década de 1920 se produjeron graves accidentes por derrumbe del terreno debido a la irrupción de agua kárstica en las minas de carbón, lo que provocó grandes pérdidas. Después de la fundación de la Nueva China, se produjo un grave colapso kárstico en dos fases. El primer período fue después del terremoto de Tangshan de 1976, cuando se produjeron más de 120 derrumbes. Se distribuyen principalmente en las estribaciones occidentales de la montaña Fenghuang en el área urbana, que es la actual zona residencial No. 17, y en los suburbios de la escuela secundaria Zhaogezhuang, Linxi, Black Duck, Dazhuangtuo, Trust Tuo, Xiaotun, Shahe y otros. lugares. La escala del colapso varía. El diámetro de los grandes pozos de colapso es en su mayoría de 100 m·m. La segunda fase fue de 1983 a 1988. Fue de mayor escala y causó alrededor de 19 colapsos peligrosos. La mayoría de los pozos eran círculos irregulares, generalmente de 5 a 19 años. 10 m de diámetro, siendo el más grande de 30 a 50 m. La profundidad general es de 1 a 3 m, la máxima es de 5 a 7 m. El colapso kárstico se distribuye principalmente en la parte occidental del distrito de Lubei y la parte norte del distrito de Lunan, concentrándose en las dos áreas siguientes: primero, el área del estadio-cervecería de Zhanggezhuang (área residencial n.° 6) en el oeste, especialmente el estadio. -Distrito de Xinglong en la parte central cercana. Los principales derrumbes incluyeron 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 ocurrieron alrededor de 1988. El segundo es el área del Parque Popular de la Montaña Dacheng-Montaña Fenghuang en el este, siendo la Sala de Exposiciones Sísmicas del Pozo del Noroeste en el medio la más seria. Los principales derrumbes fueron el colapso de la escuela secundaria Tangshan No. 10 y el colapso de la Sala de Exposiciones de Terremotos, que ocurrieron principalmente alrededor de 1984 ~ 1986 y 1988. Además de las dos áreas de hundimiento intensivo mencionadas anteriormente, también hay hundimientos esporádicos en la comunidad de Longhua y la calle Wangxiezhuang.
Según nuestra investigación 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 descubierto ningún nuevo colapso kárstico. El desarrollo de la minería de agua kárstica en Tangshan desde la década de 1990 está relacionado con el control.
(2) Colapso de Goaf
La mina de carbón de Kailuan tiene una historia minera de cien años. Hay 11 minas de carbón y 29 minas de carbón locales en el yacimiento de carbón de 670 km2 bajo la jurisdicción de la Oficina de Minería de Kailuan. El área afectada por el hundimiento del terreno causado por la minería a largo plazo ha alcanzado los 196,55 km2, lo que representa el 24,5% del área total de la ciudad de Tangshan. Según la investigación, la deformación de la superficie es grave, el área del pozo de colapso ha alcanzado más de 30 km2 y la profundidad máxima del pozo es de 10 m. Se han formado charcos de agua en algunas zonas, principalmente a ambos lados del ferrocarril Jingshan en la parte sur de la ciudad y al sur de las aldeas de Guogezhuang, Lujiatuo, Fangezhuang, Linxi y Jinggezhuang.
El colapso del suelo en la veta de carbón es causado por la veta de carbón, y la minería del carbón es el principal factor de colapso. Según las estadísticas, la tasa de colapso global de la extracción de 10.000 toneladas de carbón es de 5.334 m2/10.000 toneladas.
El daño causado por el colapso del golf es enorme. Debido al colapso del suelo, se formaron depresiones inundadas que destruyeron grandes áreas de tierras de cultivo fértiles y dañaron edificios en el suelo, provocando que se inclinaran o incluso colapsaran. El desastre ha obligado a 161 aldeas a trasladarse a otros lugares; además, algunos pozos de hundimiento se han convertido en pozos negros y pozos de basura, contaminando el entorno geológico.
En cuarto lugar, el hundimiento del terreno
El hundimiento del terreno es causado principalmente por la extracción excesiva de agua subterránea profunda. Según datos de la Brigada Nacional de Cartografía y Estudios Sísmicos, el hundimiento del suelo a gran escala en esta zona comenzó en la década de 1950, principalmente en las zonas costeras de Fengnan y Tanghai. La tasa de hundimiento anual promedio es de aproximadamente 10 a 15 mm/a, y Se desacelera gradualmente hacia el norte, llegando a Fengdeng, Hancheng, Kaiping y Tatuo disminuyendo sucesivamente hasta cero, con una superficie total de 3.013,0 km2. El área con una tasa de disminución anual de 5 ~ 100 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 de 20 ~ 30 mm/a es a es 65,0 km2. En 1990, Tangshan Sur El hundimiento del suelo en la Zona de Desarrollo de Bao ha excedido el 1%.
Esta área de hundimiento es el borde noreste de la zona de hundimiento de Tianjin. Su centro de hundimiento está entre Tianjin. y Xingang La tasa máxima de hundimiento es de 100,5 mm/a/a. El suelo en esta área Además de estar relacionado con el lento movimiento de la corteza en el área, el hundimiento se debe principalmente a la explotación de aguas subterráneas profundas. Cuando el agua subterránea está sobreexplotada, debido a que no hay tiempo para reponer agua desde el exterior del acuífero, el nivel del agua subterránea cae rápidamente, creando un gradiente hidráulico en la superficie de contacto entre el techo del acuífero y el acuífero, causando que el agua se la capa de arcilla ingresa al acuífero en consecuencia y los poros de la capa de arcilla. La presión del agua disminuye y la presión efectiva aumenta, lo que hace que la capa de arcilla se compacte. Si esta capa de arcilla es muy compresible y muy gruesa, su compactación provocará hundimientos del terreno. En el proceso de hundimiento del terreno, la causa principal es la disminución del nivel freático. El hundimiento del terreno es un desastre oculto que afecta a un gran espacio, lleva mucho tiempo y es difícil de detectar. Una vez que ocurra, se causarán graves daños y los resultados serán irreversibles.
En resumen, debido a la sobreexplotación a largo plazo de las aguas subterráneas en la zona, se ha formado un embudo compuesto de nivel de agua de doble capa en el centro de la ciudad. Los niveles y volúmenes de agua kárstica y de poros se complementan entre sí, lo que ha cambiado las condiciones hidrodinámicas, aumentan la erosión potencial, inducen el colapso del suelo kárstico, causan pérdidas económicas y ponen en peligro la seguridad personal. La caída del nivel del agua aumenta en gran medida el espesor de la zona vadosa; , y el cuerpo geológico drenado pasa de una zona de reducción débil a una zona de oxidación, lo que permite que se reproduzcan bacterias. Se retienen sustancias tóxicas y nocivas, formando nuevas fuentes de contaminación. Algunas bombas de suspensión para la extracción de agua kárstica se suspenden, lo que obliga a reemplazar el bombeo; equipo, 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 es difícil de recuperar, sino que también daña gravemente la salud de las personas. Para gestionar el medio ambiente y prevenir desastres, la ciudad de Tangshan ha controlado artificialmente la extracción de agua subterránea desde 1986. El colapso del karst se ha controlado hasta cierto punto, pero el nivel del agua todavía muestra una lenta tendencia a la baja.