广州市应急水源地地下水开采风险分析
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[摘要]本文经过收集大量广州市区地下水有关资料及实地调查，对广州市应急水源地地下水开采可能，为保证适度有序集中应急开采地下水，避免恶意事件的发生，针对预测的环境水文地质问题，进行相应的风险分析。
[关键字]广州市 地下水 开采风险
[中图分类号] P641 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-5-13-2
1大量抽取地下水，易引发地面变形及屋裂
根据广花盆地多年来地下水的开采历史和经验，过度开采或疏干岩溶水易造成地下水水位持续大幅下降，形成区域水位降落漏斗，导致在地质环境脆弱地段引发地面塌陷、地面沉降、地裂缝及房裂等现象。
地面变形多发生于岩溶发育富水带中的浅部岩溶发育地段，断裂、褶皱轴部等构造地带，及松散岩类孔隙水与岩溶水中缺失隔水层或隔水层厚度较薄地段。水源地地面变形易发地段主要分布在赤泥-炭步、花山-雅瑶-新华及江高-双岗-人和等。目前水源地地下水开采程度较低，除花山镇铁山村一带因过量开采地下水造成轻微地面沉降外，原地面变形及房裂现象基本得到改善和控制，地面变形的风险基本已解除。
集中应急开采地下水的状态下，开采量虽然急剧增大，但开采时间不会太长，因而只要采取合理的开采措施，地面变形现象可以控制在风险范围内。主要措施有：设置合理的钻孔结构，将岩溶水与松散岩类孔隙水联系密切的浅部溶洞封堵止水或下过滤管。根据水文地质钻探及抽水试验确定单井开采量及降深，通常上覆第四系为砂性土、浅部灰岩岩溶发育地段，开采井水位降深不宜超过5m；第四系厚度较大，以粘性土为主，灰岩以溶蚀裂隙为主，无较大型溶洞发育的地段，开采井水位降深选择10-15m；处于这两种条件之间的，开采井水位降深宜为5-10m。
2引起区域地下水位下降，形成区域水位降落漏斗
由于集中应急供水以群井及大口径深井开采地下水，持久大规模开采必将导致地下水位不断下降，达到一定程度形成区域降落漏斗，进一步可引发地面沉降、岩溶塌陷和地下水咸化等问题。
3引起地下水水质恶化
20世纪80年代以来，随着经济的高速发展，城市化、工业化进程的加快，乡镇企业和城镇人口急剧增加，生活污水、工业废水及垃圾等“三废”排放量也与日俱增，且无序不达标排放；低山丘陵地带为地表溪流的发源地，但谷地间分布有大量家畜养殖场，废水向溪流直接排放。“三废”对直接地表水体造成污染，受污染的地表水体入渗补给地下水，达到一定程度后超过了地下水的自净能力，将引发地下水水质恶化。另外，有些厂家为了躲避环保问题，利用钻井直接将工业废水排入地下岩溶管道中，严重威胁岩溶水水质。水质评价中已充分说明，部分地段地下水已受到一定程度人为污染。因此，局部地段地下水水质有进一步恶化的趋势。
据《广州市、佛山市、龙归、江高镇、竹料、花县幅（1：5万）综合区域地质调查报告》，1969-1982年地下水水质监测资料显示，广花盆地南部嘉禾、石井一带由于地下水的长期开采，期间矿化度由原来的0.243-0.724g/l（1969-1972年）增加到0.567-2.087g/l（1982年），地下水由淡水逐渐向微咸水转化，咸淡水界面发生了变化。因此，靠近咸淡水分界地段过量开采地下水，可能引发淡水咸化现象。
3.1地下水污染脆弱性分析
地下水受污染的难易程度用地下水污染脆弱性来表示，地下水污染脆弱性主要以岩土体的抗污性能作为划分原则；根据上覆岩土体的岩性及厚度，结合水源地现有污染源分布及其可能对地下水造成污染等因素，将地下水污染脆弱性划分为不易、较易、易、极易四个等级（表1）。其中：地下水不易污染地段（区），上覆岩土体为粘土或厚层粉质粘土，其对污染源的隔污能力强，能很好地保护地下水不受污染；地下水较易污染地段（区），上覆岩土体为薄层粉质粘土或层状岩类风化残积土，其对污染源的隔污能力较强，能较好地保护地下水不受污染；地下水易污染地段（区），上覆岩土体为粉土、厚层砂质粘性土或块状岩类残积土，其透水性较强、对污染源的隔污能力较差，地下水较易获得污染物而影响水体质量；地下水极易污染地段（区），上覆岩土体为透水性强的砂性土或薄层砂质粘性土，其对污染源的隔污能力差，地下水极易获得污染物而遭受污染。此外，相对集中且规模大的污染源排放区域对地下水的威胁大，故该地段在进行地下水污染脆弱性划分时相应降低一级。
水源地西北部赤坭镇荷塘村-蓝田村、花都区北部东边村等地段灰岩埋藏浅，上覆第四系厚2-5m、以砂质粘性土为主；流溪河沿岸竹料-人和-蚌湖等地段上覆岩土体以砂性土为主；江高镇神山村西部分布较多化工企业，污水排放对地下水存在较大威胁；这些地段地下水易遭受污染源入侵的风险，故划分为地下水极易污染地段。李溪-鸦湖、花山-新华及山前冲积平原地带，上覆岩土体主要以砂质粘性土和粉土为主，地下水较易遭受污染源入侵的风险，故划分为地下水易污染地段。炭步、狮岭、钟落潭-太和及嘉禾-石井等地段，上覆岩土体主要以粉质粘土为主，地下水不易遭受污染源入侵，故划分为地下水较易污染脆地段。龙归盆地及一些湖积平原，上覆岩土体主要以粘土和泥岩为主，地下水极难遭受污染源入侵，故划分为地下水不易污染地段。
3.2地下水污染风险分析
广花盆地自二十世纪九十年代中期停止开采岩溶水作为供水水源以来，地下水水位逐渐恢复，水体不断溶解残留在动水位以上含水层内的物质；“三废”的无序不达标排放，导致污染的地表水体入渗补给地下水；鱼塘养殖水、农灌水（含“三氮”、农药残留物等）的入渗补给地下水；加上可能有些企业直接向地下岩溶管道排放污水等。这些已使局部地段地下水遭受不同程度的污染，主要污染指标为“三氮”、砷、汞等。前述水质评价可知，水质较差的Ⅳ类、V类松散岩类孔隙水主要分布于神山-炭步、新华街道办东境-朱村及流溪河以南嘉禾-石井等岩溶区上覆松散层中；水质较差的Ⅳ类、V类岩溶水水主要见于白云区江高镇江村-塱头村及中八村、人和镇高增村，花都区泰安村、鸭湖村及炭步镇水口村等地；水质较差Ⅳ类、V类块状岩类裂隙水主要分布于民井水中，主要为pH值和氨氮超标。在集中应急开采地下水过程中，地下水水位的急剧下降，易形成区域降落漏斗，将加快地下水的循环和相互补给，受污染的地下水不断扩散，甚至补给开采水源，造成开采水源水质变差；特别是开采岩溶水时，随着动水位的不断下降，会加速上层受污染的孔隙水直接向下越流补给岩溶水，导致岩溶水水质变差。在江高镇海口村-石井街道办等咸淡水分界地带集中应急开采地下水时，随着地下水水位下降，水体不断接受地下水的补给，甚至可能接受咸水的补给，存在淡水咸化的风险。
因此，为降低因地下水污染对应急供水水源的影响，必须加强环保管治力度，强制“三废”达标排放；加强地质环境监测，采取相应对策，做到在监测中生产，在生产中监测，解决和控制问题的进一步恶化；建立健全地下水开采方面的法规制度及地下水资源保护法规制度，通过法律法规来保护集中应急开采的地下水资源和供水设施。