水資源開發對地質環境的影響有哪些
⑴ 水庫修建對地質環境的影響
局部氣候發生變化,氣候濕潤、溫差減少!
氣候的變化會改變物種的分布,數量版,破壞生態系統權
誘發地震、泥石流、塌岸等重大災害改變水循環的地表徑流,可能會導致河流水資源分配不均導致生態破壞
當然航運、發電、養殖、灌溉等方面也有一定的有利條件
⑵ 水資源的利用與環境的關系及對環境的影響
水資源的性質與特點
水和水體是兩個不同的概念。純凈的水是由H2O分子組成,而水體則含有多種物質,其中包括懸浮物、水生生物以及基底等。水體實際上是指地表被水覆蓋地段的自然綜合體,包括河流、湖泊、沼澤、水庫、冰川、地下水和海洋等。水資源與人類的關系非常密切,人類把水作為維持生活的源泉,人類在歷史發展中總是向有水的地方集聚,並開展經濟活動。隨著社會的發展、技術的進步,人類對水的依賴程度越來越大。
水資源是世界上分布最廣,數量最大的資源。水覆蓋著地球表面70%以上的面積,總量達15億立方千米;也是世界上開發利用得最多的資源。現在人類每年消耗的水資源數量遠遠超過其他任何資源,全世界用水量達3萬億噸。
地球上水資源的分布很不均勻,各地的降水量和徑流量差異很大。全球約有三分之一的陸地少雨乾旱,而另一些地區在多雨季節易發生洪澇災害。例如在我國,長江流域及其以南地區,水資源佔全國的82%以上,耕地佔36%,水多地少;長江以北地區,耕地佔64%,水資源不足18%,地多水少,共中糧食增產潛力最大的黃淮海流域的耕地佔全國的41.8%,而水資源不到5.7%。
水資源的利用現狀
我國水資源總量雖然較多,但人均量並不豐富。水資源的特點是地區分布不均,水土資源組合不平衡;年內分配集中,年際變化大;連豐連枯年份比較突出;河流的泥沙淤積嚴重。這些特點造成了我國容易發生水旱災害,水的供需產生矛盾,這也決定了我國對水資源的開發利用、江河整治的任務十分艱巨。
1.水資源的利用與供需矛盾
我國地表水年均徑流總量約為2.7萬億立方米,相當於全球陸地徑流總量的5.5%,佔世界第5位,低於巴西、前蘇聯、加拿大和美國。我國還有年平均融水量近500億立方米的冰川,約8000億立方米的地下水及近500萬立方千米的近海海水。目前我國可供利用的水量年約1.1萬億立方米,而1980年我國實際用水總量已達5075億立方米,占可利用水資源的46%。
建國以來,在水資源的開發利用、江河整治及防治水害方面都做了大量的工作,取得較大的成績。
在城市供水上,目前全國已有300多個城市建起了供水系統,自來水日供水能力為4000萬噸,年供水量100多億立方米;城市工礦企業、事業單位自備水源的日供水能力總計為6000多萬噸,年供水量170億立方米;在7400多個建制鎮中有28%建立了供水設備,日供水能力約800萬噸,年供水量29億立方米。
農田灌溉方面,全國現有農田灌溉面積近7.2億畝,林地果園和牧草灌溉面積約0.3億畝有灌溉設施的農田佔全國耕地面積的48%,但它生產的糧食卻佔全國糧食總產量的74%。
防洪方面,現有堤防20萬多千米,保護著耕地5億畝和大、中城市100多個。現有大中小型水庫8萬多座,總庫容4400多億立方米,控制流域面積約150萬平方千米。
水力發電,我國水電裝機近3000萬千瓦,在電力總裝機中的比重約為29%,在發電量中的比重約為20%。
然而,隨著工業和城市的迅速發展,需水不斷增加,出現了供水緊張的局面。據1984年196個缺水城市的統計,日缺水量合計達1400萬立方米,水資源的保證程度已成為某些地區經濟開發的主要制約因素。
水資源的供需矛盾,既受水資源數量、質量、分布規律及其開發條件等自然因素的影響,同時也受各部門對水資源需求的社會經濟因素的制約。
我國水資源總量不算少,而人均佔有水資源量卻很貧乏,只有世界人均值的1/4(我國人均佔有地表水資源約2700立方米,居世界第88位)。按人均佔有水資源量比較,加拿大為我國的48倍、巴西為16倍、印度尼西亞為9倍、前蘇聯為7倍、美國為5倍,而且也低於日本、墨西哥、法國、前南斯拉夫、澳大利亞等國家。
我國水資源南多北少,地區分布差異很大。黃河流域的年徑流量只佔全國年徑流總量的約2%,為長江水量的6%左右。在全國年徑流總量中,淮、海河、灤河及遼河三流域只分別約佔2%、1%及0.6%。黃河、淮河、海灤河、遼河四流域的人均水量分別僅為我國人均值的26%、15%、11.5%、21%。
隨著人口的增長,工農業生產的不斷發展,造成了水資源供需矛盾的日益加劇。從本世紀初以來,到70年代中期,全世界農業用水量增長了7倍,工業用水量增長了21倍。我國用水量增長也很快,至70年代末期全國總用水量為4700億立方米,為建國初期的4.7倍。其中城市生活用水量增長8倍,而工業用水量(包括火電)增長22倍。北京市70年代末期城市用水和工業用水量,均為建國初期的40多倍,河北、河南、山東、安徽等省的城市用水量,到70年代末期都比建國初期增長幾十倍,有的甚至超過100倍。因而水資源的供需矛盾就異常突出。
由於水資源供需矛盾日益尖銳,產生了許多不利的影響。首先是對工農業生產影響很大,例如1981年,大連市由於缺水而造成損失工業產值6億元。在我國15億畝耕地中,尚有8.3億畝沒有灌溉設施的乾旱地,另有14億畝的缺水草場。全國每年有3億畝農田受旱。西北農牧區尚有4000萬人口和3000萬頭牲畜飲水困難。其次對群眾生活和工作造成不便,有些城市對樓房供水不足或經常斷水,有的缺水城市不得不採取定時、限量供水,造成人民生活困難。其三,超量開采地下水,引起地下水位持續下降,水資源枯竭,在27座主要城市中有24座城市出現了地下水降落漏斗。
2.水利建設與洪澇災害
由於所處地理位置和氣候的影響,我國是一個水旱災害頻繁發生的國家,尤其是洪澇災害長期困擾著經濟的發展。據統計,從公元前206年至1949年的2155年間,共發生較大洪水1062次,平均兩年即有一次。黃河在2000多年中,平均3年兩決口,百年一改道,僅1887年的一場大水死亡93萬人,全國在1931年的大洪水中喪生370萬人。建國以後,洪澇災害仍不斷發生,造成了很大的損失。因此,興修水利、整治江河、防治水害實為國家的一項治國安邦的大計,也是十分重要的戰略任務。
我國40多年來,共整修江河堤防20餘萬千米,保護了5億畝耕地。建成各類水庫8萬多座,配套機電井263萬眼,擁有6600多萬千瓦的排灌機械。機電排灌面積4.6億畝,除澇面積約2.9億畝,改良鹽鹼地面積0.72億畝,治理水土流失面積51萬平方千米。這些水利工程建設,不僅每年為農業、工業和城市生活提供5000億立方米的用水,解決了山區、牧區1.23億人口和7300萬頭牲畜的飲水困難。而且在防禦洪澇災害上發揮了巨大的效益。
隨著人口的急劇增加和對水土資源不合理的利用,導致水環境的惡化,加劇了洪澇災害的發生。特別是1991年入夏以來,在我國的江淮、太湖地區,以及長江流域的其他地區連降大雨或暴雨,部分地區出現了近百年來罕見的洪澇災害。截至8月1日,受害人口達到2.2億人,傷亡5萬餘人,倒塌房屋291萬間,損壞605萬間,農作物受災面積約3.15億畝,成災面積1.95億畝,直接經濟損失高達685億元。在這次大面積的嚴重洪災面前,應該進一步提高對我國面臨洪澇災害嚴重威脅的認識,總結經驗教訓,尋找防治對策。
除了自然因素外,造成洪澇災害的主要原因有:
(1)不合理利用自然資源。尤其是濫伐森林,破壞水土平衡,生態環境惡化。如前所述,我國水土流失嚴重,建國以來雖已治理51萬平方千米,但目前水土流失面積已達160萬平方千米,每年流失泥沙50億噸,河流帶走的泥沙約35億噸,其中淤積在河道、水庫、湖泊中的泥沙達12億噸。湖泊不合理的圍墾,面積日益縮小,使其調洪能力下降。據中科院南京地理與湖泊研究所調查,70年代後期,我國面積1平方千米以上的湖泊約有2300多個,總面積達7.1萬平方千米,占國土總面積的0.8%,湖泊水資源量為7077億立方米,其中淡水2250億立方米,占我國陸地水資源總量的8%。建國以後的30多年來,我國的湖泊已減少了500多個,面積縮小約1.86萬平方千米,占現有湖泊面積的26.3%,湖泊蓄水量減少513億立方米。長江中下游水系和天然水面減少,1954年以來,湖北、安徽、江蘇以及洞庭、鄱陽等湖泊水面因圍湖造田等縮小了約1.2萬平方千米,大大削弱了防洪抗澇的能力。另一方面,河道淤塞和被侵佔,行洪能力降低,因大量泥沙淤積河道,使許多河流的河床抬高,減少了過洪能力,增加了洪水泛濫的機會。如淮河幹流行洪能力下降了3000立方米/秒。此外,河道被擠占,束窄過水斷面,也減少了行洪、調洪能力,加大了洪水危害程度。
(2)水利工程防洪標准偏低。我國大江大河的防洪標准普遍偏低,目前除黃河下游可預防60年一遇洪水外,其餘長江、淮河等6條江河只能預防10~20年一遇洪水標准。許多大中城市防洪排澇設施差,經常處於一般洪水的威脅之下。廣大江河中下游地區處於洪水威脅范圍的面積達73.8萬平方千米,占國土陸地總面積的7.7%,其中有耕地5億畝,人口4.2億,均佔全國總數的1/3以上,工農業總產值約佔全國的60%。此外,各條江河中下游的廣大農村地區排撈標 准更低,隨著農村經濟的發展,遠不能滿足目前防洪排澇的要求。
(3)人口增長和經濟發展使受災程度加深。一方面抵禦洪澇災害的能力受到削弱,另一方面由於社會經濟發展卻使受災程度大幅度增加。建國以後人口增加了一倍多,尤其是東部地區人口密集,長江三角洲的人口密度為全國平均密度的10倍。全國1949年工農業總產值僅466億元,至1988年已達24089億元,增加了51倍。近10年來,鄉鎮企業得到迅猛發展,東部、中部地區鄉鎮企業的產值佔全國鄉鎮企業的總產值的98%,因經濟不斷發展,在相同頻率洪水情況下所造成的各種損失卻成倍增加。例如1991年太湖流域地區5~7月降雨量為600~900毫米,不及50年一遇,並沒有超過1954年大水,但所造成的災害和經濟損失都比1954年嚴重得多。此外,各江河的中下游地區一般農業發達,具有眾多的商品糧棉油的生產基地,一旦受災,農業損失也相當嚴重。
3.水體污染及其危害
水是最重要的天然溶劑,因此極易污染。常見的水體污染有下列幾類。
(1)水體富營養化 水體富營養化是一種有機污染類型,由於過多的氮、磷等營養物質進入天然水體而惡化水質。施入農田的化肥,一般情況下約有一半氮肥未被利用,流入地下水或池塘湖泊,大量生活污水也常使水體過肥。過多的營養物質促使水域中的浮游植物,如藍藻、硅藻以及水草的大量繁殖,有時整個水面被藻類覆蓋而形成「水花」,藻類死亡後沉積於水底,微生物分解消耗大量溶解氧,導致魚類因缺氧而大批死亡。水體富營養化會加速湖泊的衰退,使之向沼澤化發展。
海洋近岸海區,發生富營養化現象,使腰鞭毛藻類(如裸溝藻和夜光蟲等)等大量繁殖、密集在一起,使海水呈粉紅色或紅褐色,稱為赤潮,對漁業危害極大。近年來渤海北部和南海已多次發生。
(2)有毒物質的污染 有毒物質包括兩大類:一類是指汞、鎘、鋁、銅、鉛、鋅等重金屬;另一類則是有機氯、有機磷、多氯聯苯、芳香族氨基化合物等化工產品。許多酶依賴蛋白質和金屬離子的絡合作用才能發揮其作用,因而要求某些微量元素(例如錳、硼、鋅、銅、鉬、鈷等),然而,不合乎需要的金屬,例如汞和鉛,甚至必不可少的微量元素的量過多,如鋅和銅等,都能破壞這種蛋白質和金屬離子的平衡,因而削弱或者終止某些蛋白質的活性。例如汞和鉛與中樞神經系統的某些酶類結合的趨勢十分強烈,因而容易引起神經錯亂,如瘋病、精神呆滯、昏迷以至死亡。此外,汞和一種與遺傳物質DNA一起發生作用的蛋白質形成專一性的結合,這就是汞中毒常引起嚴重的先天性缺陷的原因。
這些重金屬與蛋白質結合不但可導致中毒,而且能引起生物累積。重金屬原子結合到蛋白質上後,就不能被排泄掉,並逐漸從低劑量累積到較高濃度,從而造成危害。典型例子就是曾經提到過的日本的水俁病。經過調查發現,金屬形式的汞並不很毒,大多數汞能通過消化道而不被吸收。然而水體沉積物中的細菌吸收了汞,使汞發生化學反應,反應中汞和甲基團結合產生了甲基汞(Hg-CH3)的有機化合物,它和汞本身不同,甲基汞的吸收率幾乎等於100%,其毒性幾乎比金屬汞大100倍,而且不易排泄掉。
有機氯(或稱氯化烴)是一種有機化合物,其中一個或幾個氫原子被氯原子取代,這種化合物廣泛用於塑料、電絕緣體、農葯、滅火劑、木材防腐劑等產品。有機氯具有2個特別容易產生生物累積的特點,即化學性質極端穩定和脂溶性高,而水溶性低。化學性質穩定說明既不易在環境中分解,也不能被有機體所代謝。脂溶性高說明易被有機體吸收,一旦進入就不能排泄出去,因為排泄要求水溶性,結果就產生生物累積,形成毒害。典型的有機氯殺蟲劑如DDT、六六六等,由於它們對生物和人體造成嚴重的危害已被許多國家所禁用。
(3)熱污染 許多工業生產過程中產生的廢余熱散發到環境中,會把環境溫度提高到不理想或生物不適應的程度,稱為熱污染。例如發電廠燃料釋放出的熱有2/3在蒸氣再凝結過程中散入周圍環境,消散廢熱最常用的方法是由抽水機把江湖中的水抽上來,淋在冷卻管上,然後把受熱後的水還回天然水體中去。從冷卻系統通過的水本身就熱得能殺死大多數生物。而實驗證明,水體溫度的微小變化對生態系統有著深遠的影響。
(4)海洋污染 隨著人口激增和生產的發展,我國海洋環境已經受到不同程度的污染和損害。
1980年調查表明,全國每年直接排入近海的工業和生活污水有66.5億噸,每年隨這些污水排入的有毒有害物質為石油、汞、鎘、鉛、砷、鋁、氰化物等。全國沿海各縣施用農葯量每年約有四分之一流入近海,約5萬多噸。這些污染物危害很廣,長江口、杭州灣的污染日益嚴重,並開始危及我國最大漁場舟山群島。
海洋污染使部分海域魚群死亡、生物種類減少,水產品體內殘留毒物增加,漁場外移、許多灘塗養殖場荒廢。例如膠州灣,1963~1964年海灣潮間帶的海洋生物有171種;1974~1975年降為30種;80年代初只有17種。萊州灣的白浪河口,銀魚最高年產量為30萬千克,1963年約有10萬千克,如今已基本絕產。
水資源的保護與合理利用
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1.加強水資源的管理,建立節水型經濟
緩解我國水資源緊缺的局面,關鍵在於提高用水效率,建立節水型經濟。節水型經濟的主要標志應該是,發展素質好、產值高、用水少和排污少的產業,並形成合理的產業結構;工業布局要適應水資源條件;要提高農業用水效率,發展用水少的作物;要使工農業產品用水定額與排水定額達到國內外先進水平;普及先進的生活節水設備;加強水的多次重復利用,發展污水資源化等。搞好工業節水,既減少了新水取用量,自然也減少了工業廢水量。工業節水的指標通常用水的重復利用率來表示,我國工業用水重復利用率較低。在80年代初期,全國平均只有20%左右,僅有少數城市達到40%。我國農業用水佔全國取水量的88%,和美國49%、前蘇聯59%、日本46%、法國47%等相比差距很大,這同現代化國民經濟發展的要求極不相稱。今後應該提高灌溉用水效率,發展符合水質標準的有機污水的農業灌溉,培育並推廣耐旱作物,以獲得穩產高產。
2.建立污水處理系統
建立污水處理系統,使污水資源化隨著工業三廢的治理和控制,重金屬對水體的污染將趨緩和,而有機污水的治理日益突出,在城市中更顯得重要。
利用污水處理廠是工業化國家治理有機污水的主要途徑。美、英、法、德國等,平均每1~1.5萬人就有一座污水處理廠。但是這些廠只能解決生物降解有機物,而不能去除氮、磷及非生物降解有機物。近年來,越來越多的國家轉向發展舊有的土地處理和生物塘(氧化塘)等自然凈化方法,利用生態系統對有機污水進行凈化處理。如美國密執安州馬基斯根的生態工程是由貯水塘、曝氣塘和灌溉田所組成,澳大利亞維多利亞州威里比牧場則利用氧化塘、農田和牧場所組成的處理系統。通過環境生態工程使污水資源化而獲得再生水源,用於擴大供水,一定程度上能緩和局部地區的水資源緊缺的狀態。
3.開發和利用天空水資源
天空水(即空氣中的含水量)只有28萬億噸,僅佔全球總水量的0.002%,但是在天氣變化中起著重要作用。天空水中,95%為水汽,雲和降水雲層只佔5%。天空水總量雖少,但其循環很快,循環周期僅8.7天,而地下及地表水循環周期為400年,也就是說,一年裡天空水可以循環42次,一年中天空水量就有1176萬億噸,遠遠超過地表水的總量。
開發利用天空水資源首先是調查研究本地區的天空水資源狀況,包括天空水汽、雲和雨雪的時空分布,氣候特徵和變率,天空水資源的可用率等。其次是在用水緊缺地區開展人工降水,世界各國40多年來的試驗結果表明,在合適的雲層條件下,用正確的催化方法,人工增加降水一般平均可達10~30%。我國從1958年開始也進行了多次試驗,福建古田水庫1975~1986年的12年試驗結果,平均增加降水量為23.8%,僅以發電一項計算的投資效益比就達1∶50。
4.防洪減災的主要對策
洪澇災害是一種自然社會現象,其成因既有自然的因素,也有人為的影響。作為一種自然災害是不可能完全避免的,但隨著科技進步和經濟實力的增強,人類對災害的發生規律、演變過程的認識會不斷提高和深化,通過災前預報、預警和採取預防控制措施,可以在一定程度上減少災害所帶來的損失。為此,要把防治洪澇災害作為全國國土整治的中心任務和社會經濟發展規劃中的一個重要組成部分,制定出全國的長期性洪澇治理總體規劃,並通過立法予以實施。同時有必要制定防洪法規,實行以法治水,強調實行統一管理。加速洪澇災害的預測預報、報警和災情評估的研究工作。產業布局要適應水環境的變化,通過各種措施,如保持水土、修建蓄水工程,建築堤壩,疏浚河道,灌溉排水,設立滯蓄洪區等,使水環境向有利的方向轉變,以獲得明顯的生態效益和社會效益。我國的三峽工程是一項以防洪、發電為主的大工程,如能建設成功,對防洪減災和經濟建設均有巨大的作用。
我國節約水資源現狀
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我國是一個水資源短缺的國家,水資源總量居世界第六位,按人均水資源量計量,人均佔有量為2500立方米,為世界人均水量的1/4,世界排名第110位,被聯合國列為13個貧水國家之一。目前,全國668座城市中,有400多座城市缺水,年缺水量60多億立方米。長期以來受「水資源取之不盡,用之不竭」的傳統價值觀念影響,水資源被長期無償利用,導致人們的節水意識低下,造成了巨大的水資源浪費和水資源非持續開發利用。水資源日益短缺,合理開發、利用水資源,保護生態環境,維護人與自然的和諧,已經成為二十一世紀人類共同的使命。
水資源危機將會導致生態環境的進一步惡化。為了取得足夠的水資源供給社會,必將加大水資源開發力度。水資源過度開發,可能導致一系列的生態環境問題。水污染的嚴重,既是水資源過度開發的結果,也是進一步加大水資源開發力度的原因,兩者相互影響,形成惡性循環。通常認為,當徑流量利用率超過20%時就會對水環境產生很大影響,超過50%時則會產生嚴重影響。目前,我國水資源開發利用率已達19%,接近世界平均水平的三倍,個別地區更高。如1995年松花江、海河、黃河、淮河等的開發利用率就已達50%以上,其中淮河流域達98%。此外,過度開采地下水會引起地面沉降、海水入侵、海水倒灌等環境問題。
一、 我國節水現狀
在生活節水方面,目前全國所有城市和絕大部分市鎮,基本做到了安裝計量水表收費,基本取消了居民生活用水包費制。
在工業節水方面,目前全國用水重復利用率普遍比80年代初提高了40%以上,萬元產值取用水量比80年代減少5成,1983年到1995年累計節水量近200億立方米,減少排污量近150億立方米,沿海城市利用海水量近65億立方米。
在農業用水方面,近些年在全國建設了300個節水增產重點縣,209個高標准節水增效示範區,並對99個大型灌區及40個中型灌區進行以節水灌溉為中心的續建配套和更新改造,建設了一批國家級節水示範區,1998年底,全國節水灌溉工程面積達2.285億畝,其中噴、滴灌和微噴灌面積2600萬畝,管道輸水灌溉面積7800萬畝,渠道防滲節水灌溉面積1.3億畝。另外,推廣非工程措施節水面積2.24億畝。
二、 我國節水存在的問題
1、認識不足。 節水是一項具有廣泛社會性和區域性的工作,搞好節水需要社會的理解和支持,特別是要通過節水來緩解華北地區和黃河下游斷流這類區域性缺水和水環境問題,更需要全區域(或全流域)社會成員和各地區、各部門,各行業的共同努力才可能見成效。而我國人民群眾對節水的認識普遍不高,節水往往只停留在口頭上。
2、投入不足 。節水工作面廣、量大,情況復雜多樣,需要大量投入和一定的先進技術,像工業用水,一般可分成冷卻用水、鍋爐用水、洗滌用水,工藝用水等等,其中節約冷卻用水相對比較容易,而節約洗滌用水、工藝用水則相對較難。但不管要節約哪種工業用水,都需要更新改造用水設備,有的甚至要更新改造工藝設備。這就需要大量的投入。隨著節水量的加大、用水重復利用率的提高,單方節水投資會愈來愈大,技術要求也愈來愈高。目前我國從上到下工業節水尚無固定投資渠道,節水工程一般是爭取一個上一個。農業節水投入近些年有所加強,但力度不夠,投入不足與技術落後使我國工農業用水水平與國際差距拉大。
3、機制不力 。當前節水工作還沒有一套適應市場經濟的運行模式。水價太低是主要原因,許多節水工程直接經濟效益有限,更多地體現在社會效益和生態效益、緩解水資源供需矛盾上,而國家又缺乏優惠發展政策。這些原因的存在,致使許多用水大戶節水積極性不高,節水並沒有真正變成企業、農戶的自發行動,節水工作處於被動狀態。
4、法制不強 。節約用水涉及各行各業,千家萬戶,單靠政府行為,沒有市場推動,節水必然動力不足;單靠市場推動,沒有政府引導,節水也必然難見成效。抓好節水必須充分考慮節水工作的特點,既要靠市場推動,也要加強政府行為。強有力的政府推動和切實有效的廣大用水戶的積極自覺行動相結合,才可能促進我國的節水工作躍上一個新台階。
⑶ 地質資源開發對地質環境變化的驅動作用
地質資源是蘊藏於地質環境、經濟社會發展必需的寶貴資源。開發地質資源,必然要擾動地質環境。地質資源開發對地質環境的作用主要包括:開發礦產資源、開采地下水、利用地質遺跡等。
(一)礦產資源開發
新中國成立後我國礦產資源開發規模迅速擴大。1949年,我國保留比較完整的礦山僅300多座,年產原油12萬t,煤0.32億t,鋼16萬t,有色金屬1.30萬t,硫鐵礦1萬t,磷不足10萬t[2]。經過60年的努力,中國先後建立了大慶、勝利、遼河等大型石油基地,大同、兗州、平頂山、兩淮、准格爾等煤炭基地,上海、鞍山、武漢、攀枝花等大型鋼鐵基地,白銀、金川、銅陵、德興、個舊等大型有色金屬基地,開陽、昆陽、雲浮等大型化工礦山基地。目前,中國的礦產品產量、消費量居世界前列。
圖3-12~圖3-14分別繪出了1949以後我國原煤產量、鐵礦石原礦量、10種有色金屬(銅、鋁、鉛、鋅、鎳、錫、銻、汞、鎂、鈦)產量增長情況。可以看出,1949年到2008年礦產資源變化大致可劃分為三個階段:緩慢增長階段、穩定增長階段和快速增長階段。以有色金屬為例,1977年之前年均增長率為4.1%,1978~1999年年均增長率為10.2%,1999年以後年均增長率增至15.4%,進入快速增長階段。資源消費彈性狀態為資源消費量增長速度與GDP增長速度的比值,反映了經濟增長對資源的依賴程度。從表3-8可以看出,「七五」以來我國主要礦產的消費彈性系數均呈上升狀態,特別是近年來消費彈性系數大幅度上升[29]。我國經濟社會發展階段和我國的產業結構趨向重化工業決定了近年來我國對礦產資源需求的急劇增長。
圖3-12 1949~2008年中國原煤產量增長情況示意圖
圖3-13 1978~2008年中國鐵礦石原礦量變化示意圖
圖3-14 1949~2008年中國10種有色金屬產量變化示意圖
表3-8 中國主要礦產品、相關能源和原材料消費彈性系數表
數據來源:據國土資源部信息中心
礦產資源開發對地質環境造成了巨大的影響。固體礦產的採掘活動,破壞礦區原有的地形地貌,形成巨大的露天采坑或大片地表塌陷區;礦山固體廢棄物(廢石、尾礦、煤矸石等)的堆放大量壓占土地。地下采礦對土地資源的破壞方式,主要表現為地面大面積塌陷、裂縫和變形。據國土資源部2005年統計,因采礦及各類廢渣、廢石堆置等,全國累計侵佔土地達586萬hm2,破壞森林106萬hm2,破壞草地26.3萬hm2[30]。為了確保井下安全生產,礦產開發往往需要排出大量的礦井水。據統計,目前全國煤礦礦井每年涌水量在42億m3左右,利用率僅為26%左右,造成水資源的極大浪費[31]。同時,由於采礦疏干深度很大,致使礦區及其周圍地區地下水位大幅度下降,影響了農業和其他用戶的供水,導致排水和供水之間發生嚴重矛盾。采礦活動還引發了很多地質環境問題甚至地質災害。采礦活動由於對地質體進行開挖和破壞,改變了長時期以來所形成的地質過程均衡,常常誘發一些地質環境問題。目前,全國因采礦引起的塌陷180餘處,塌陷坑1600多個,塌陷面積1150Km2。全國發生采礦塌陷災害的城市近40個,造成嚴重破壞的25個[30]。礦山開采形成的廢水、廢石等廢棄物污染了礦區的水土環境。礦業廢水包括礦床疏干排出的礦井水、洗煤廠廢水、選礦廢水、採油廢水等。其中煤礦、各種金屬、非金屬礦業的廢水以酸性為主,並多含大量重金屬及有毒、有害元素以及COD、BOD5、懸浮物等;石油、石化業的廢水中含揮發性酚、石油類、苯類、多環芳烴等物質。大量廢水未經達標處理就任意排放,甚至直接排入地表水體中,使土壤、地表水和地下水受到污染。礦區長期堆放的采礦廢石、尾礦、煤矸石,經風化淋濾,釋放出有害物質,也對水土環境形成污染。
(二)地下水資源開發
隨著社會經濟的發展,我國用水量呈不斷增長的趨勢,地下水開采量對用水量的貢獻亦隨之增大。據統計,1969年我國地下水開采量約為200億m3,占總用水量的7.3%;到2001年,地下水開采量增加到1094.9億m3,所佔比例增至19.7%;2001年以後,地下水占總用水量的比例穩定在18.4%左右。從圖3-15可以看出,我國總用水量在經歷50年左右的快速增長以後,在20世紀90年代末以後用水量增速趨緩,地下水用水量則隨著總用水量由快速增長轉變為緩慢增長而趨於穩定,維持在1050億m3上下。
雖然在總量上地下水開采趨於穩定,但是在區域上地下水開采量和開采程度差異很大。總體上北方開采程度高於南方,開采程度是南方的4~5倍(圖3-16)。河北和天津地下水開采程度高達165.4%和118.6%,多年來一直處於超采狀態。北京、山東與河南的地下水開采亦接近其可開采資源量的極限。開采程度介於50%~80%的省份有遼寧、山西、甘肅、內蒙古、陝西、黑龍江與上海。南方各省份地下水開采程度普遍小於20%,開采程度小於10%的有廣東、海南、貴州、湖北、重慶、廣西、雲南和西藏。
圖3-15 1949~2008年中國總用水量和地下水用水量變化示意圖
圖3-16 2008年中國區域地下水開采程度示意圖
全國有2/3的城市供水和大量的農業灌溉用水依靠地下水,由於不合理開發利用,引發了一系列地質環境問題[28]。在以地下水為主要供水水源的地區或城市,掠奪式開發、超采現象嚴重,尤以河北、天津、北京、山西、豫北、魯北、膠東、遼中南的大中城市較為嚴重。據統計,目前我國已形成地下水區域性降落漏斗區100餘個,主要分布在河北、山西、山東、北京、天津等地,其中最為嚴重的是華北平原。由於地下水超采,全國有40多個城市產生了地面沉降,其中沉降中心累計最大沉降量超過2m的有上海、天津、太原等城市;在大連、秦皇島、萊州、煙台、青島、北海等多個沿海城市出現了海水入侵現象。
(三)地質遺跡開發
我國有著豐富的地質遺跡。雖然人們很早就意識到了地質遺跡的科學價值和旅遊價值,但是直到20世紀末我國才開始有意識地、系統地開發和保護地質遺跡資源。2000年以來,我國通過建立地質公園加快了地質遺跡開發和保護的步伐,從而減少工程經濟活動對地質遺跡的破壞,充分發揮地質遺跡的科學和經濟價值。2000年以來我國分四批建立了138個國家地質公園,其中有18個被列為世界地質公園。所建立的國家地質公園中,地層學、地史學和古地理學地質遺跡8個、古生物學和古人類地質遺跡18個、火山學和火成岩石學地質遺跡15個、大地構造和構造地質學7個、地貌學地質遺跡75個、水文地質學地質遺跡11個、環境地質學和地質災害地質遺跡3個、工程地質學地質遺跡1個[32]。
通過上述對礦產資源、地下水和地質遺跡開發活動分析,可以得出:礦產資源開發對地質環境的開發擾動強度呈快速增大的態勢,而地下水開采對地質環境的作用強度趨於穩定,越來越多的地質遺跡資源得到開發與保護。
⑷ 水污染對環境的影響有哪些
水污染對社會經濟帶來的嚴重影響
1.城鄉居民的飲用水安全受到嚴重威脅
由於我國水環境污染嚴重,使城鄉居民飲水安全受到威脅。據衛生部門的調查統計,我國有65.4%的人口飲用不合標準的水。1989年國家環保局組織對全國環境保護重點城市飲用水水源保護情況進行調查,結果發現有48%的地表水源、20%的地下水源達不到標准。由於水源地污染而引起的社會問題相當突出。其中比較典型的是1994年、1995年,淮河幹流連續發生的水污染事故,引起淮南、蚌埠、盱眙等市縣上百萬人一段時間沒水喝,當地群眾反映十分強烈。太湖近年來藍藻頻發,造成無錫自來水廠取水困難,部分水廠停產。海河流域有不少地區已經成為「污水縣",「污水鄉",當地群眾飲水發生困難。
2.對工、農業生產產生嚴重影響
我國是水資源相對貧乏的國家,人均水資源量相當於世界人均佔有量的四分之一,居世界第88位。隨著工農業的發展和人民生活水平的提高,水資源緊缺的矛盾日趨緊張。而目前日趨嚴重的水污染又進一步加劇了水資源短缺的矛盾。待別象遼河流域、海河流域、淮河流域內的廣大地區,本來就是我國缺水最嚴重的地區,嚴重的水污染使當地缺水矛盾尖銳化,給工農業生產造成嚴重損失。此外,由於水資源緊缺,7些城市和地區多年來一直用污水進地灌溉,僅海河流域污灌面積就達1000萬畝。長期污灌,使得污灌區土壤遭到污染,從而使農作物帶有一定殘毒,有的甚至無法食用。水污染對漁業同樣產生了嚴重的影響,一些污染嚴重的河段已經魚蝦絕跡。
3.對人民群眾健康產生嚴重威脅
水污染嚴重的地區,一方面飲水安全受到威脅,另一方面長期污灌,造成地表水、地下水、土填、農牧漁產品等的污染和農業生態環境的破壞,對人體健康已構成了威脅。據一些地區居民健康普查結果,污染區居民的腸道疾病率、癌症發病率及嬰兒先天性崎變、畸胎的發生率均比對照區有明顯的增高。
4.跨行政區的水污染糾紛日趨尖銳
嚴重的水污染造成一些地區水污染事故頻繁,從而引發了許多污染糾紛,其中尤為跨行政區的水污染糾紛危害最大。僅以省界水污染糾紛為例,如山東德州與河北吳橋的污染糾紛、浙江慶元與福建松溪的污染糾紛、江蘇吳江與浙江嘉興的污染糾紛等,這些糾紛直接影響了當地社會安定。
⑸ 地下水地質環境問題
一、地下水開發利用狀況
新中國成立前,我國的地下水開發與利用只在一些局部地區進行,大多數是在農村,利用淺井解決人畜用水。新中國成立後,國家開展了全國水文地質普查以及城市供水等勘探工作,地下水在全國范圍內被廣泛開發,成為工農業用水以及城市生活用水的重要來源,特別是在北方地區,地下水更具有重要的地位。
在20世紀後50年中,隨著經濟建設的發展進程,我國地下水的開發利用大致可劃分為兩個階段。第一個階段是1950~1980年,地下水由少量開采猛增至700億m3/a,占當時全國用水量的18%左右。第二個階段是1980~2000年,這一時期我國的國民經濟進入穩步高速發展時期,對水資源的需求日益增長,地下水的開采量突破1000億m3/a,佔全國用水量的20%左右。
1950~1960年,我國地下水的開發,以解決城市供水為重點。60年代,由於華北遭受嚴重旱災,地礦部門大搞抗旱打井運動,重點在華北地區建立了大規模的井灌系統,並逐漸向東北、西北等地區推廣。
根據1980年全國地下水開采量的統計,總開采量為759億m3/a,約占天然資源的12%。其中平原區佔75%,山區佔25%。按區域分,北方佔84%,南方佔16%。北方平原地區佔全國開采量的71%,而南方僅佔3.5%。由此可見,全國地下水的開采量,北方平原地區佔主要地位。
據有關部門統計,1997年全國總供水量為5560.45億m3,其中17.4%來自地下水。地下水供水量占總供水量50%以上的有4個省(市),包括河北(75%)、北京(66.6%)、山西以及河南。其次是地下水供水量約占總供水量30%~40%的山東、遼寧、陝西、內蒙古、黑龍江、天津、吉林等省(市、自治區)。在1997年全國地下水實際開采量中,農業用水佔54.3%,工業用水佔17.5%,城鎮及農村生活用水佔20.2%,其他佔8%。
據不完全統計,全國大、中、小型地下水水源地共792個。其中開采量超過5萬m3/d的水源地共240個。這些大型或特大型水源地多數分布在華北地區,如北京、天津、河北、山東、山西和河南6省市,共115個,佔全國大型或特大型水源地總數的47.9%。東北3省共30個,占總數的12.5%。西北6省、區共48個,占總數的20%。以上15個省、市、自治區共有大型或特大型水源地193個,佔全國總數的80.4%,開采量佔全國大型或特大型水源地實際開采總量的82.2%。
根據1980,1993,2000年的統計結果,全國實際供水量的水源構成上,地表水所佔的比例持續下降,而地下水所佔比例則有所上升。灌溉農業用水在總用水量中所佔比例最高,但用水量呈遞減趨勢,工業和城市生活用水則快速上升。
二、地下水開發引起的主要環境地質問題
隨著人口的增長、城市化的推進、工農業的發展,我國的供水需求大幅度上升。地下水是我國城市供水水源之一,特別是在北方地區,大多數城市都以地下水為主要供水水源。地下水的大量開采,具有兩重效應,即正效應與負效應。從地下水開採的正效應來看,開采地下水在很大程度上滿足了工農業生產與人們生活的需要,促進了國民經濟的發展,改善了人民的生活水平。合理的地下水開采方式還可以使水質水量保持穩定,有利於城市生態系統的健康發展。地下水開採的負效應主要是過量開采地下水所帶來的對城市或環境造成的不利影響,主要表現為水資源枯竭、地面沉降、海水入侵、岩溶塌陷、生態環境惡化等,由於供求矛盾的日益尖銳,還往往形成惡性循環,構成地質災害,對城市環境和人民生命財產造成巨大損失或嚴重威脅。
(一)地下水資源枯竭
任何地區的水資源在一定范圍內總是有限度的,不管水資源如何豐富,都不可能無限制地擴大開采。水資源學提出了可采資源的概念,是指保證水質、水量維持穩定,同時對社會環境不產生任何不利影響的地下水開采量。
但是,我國大多數城市都以工業為主,且大部分工業企業集中在市區或近郊區,對水的需求量和消耗量都很大,所以水源地也主要圍繞城市地區分布。隨著城市人口增長和城市規模的擴大,地下水的開采量因需水量的猛增而急劇上升,原有的水源地沒有及時調整,地下水過量開採的情況十分嚴重。
據中國地質環境監測院對全國125座城市的統計(2006年),全國共有216個地下水降落漏斗,其中淺層地下水降落漏斗120個,深層地下水降落漏斗91個,岩溶地下水降落漏斗5個。淺層地下水降落漏斗主要分布在華北、華東地區,漏斗面積從數十平方千米到數千平方千米。深層地下水降落漏斗在華北、東北、華東地區分布較普遍,漏斗面積多在100km2以上,甚至達數千平方千米。
從20世紀80年代以來,城市地下水過量開采已成為一個全國性的普遍現象,而且北方有些城市如太原、西安、石家莊、保定、滄州等,年均地下水位降幅超過10m。在北方地區,由於地下水位持續下降,漏斗范圍不斷擴大,造成生產井出水量嚴重衰竭,大批水井吊泵報廢,甚至某些水源地被迫停產。在南方地區,地下水位基本保持穩定或緩慢下降。
(二)地面沉降
地下水的過量開采,尤其是在由鬆散的沖積、湖泊或淺海沉積物填充的盆地中,後果之一就是發生地表的下陷或沉降,即地面沉降。
地面沉降大部分產生在地下水開采量很大的濱海工業城市與農業生產區域,城市中發生的地面沉降常常給工業生產、市政設施和人民生活帶來危害。如日本的東京、新潟、大阪,美國的得克薩斯州休斯敦—加爾維斯敦沿海地區、加利福尼亞聖克拉拉河谷地區、義大利威尼斯地區、我國的華北平原、長江三角洲和汾渭盆地等。地面沉降已成為當今世界最重要的公害之一。以上海市為例,長期開采地下水作為主要工業供水水源。上海地面沉降最早發現於1921年,截至2004年,地面平均沉降1947.6mm,最大沉降量約2998.5mm(Gong Shiliang et al.,2005)。地面沉降是一種人們不易覺察的緩變性地質災害,它所造成的損失是一個連續的、不斷累積的增量變化過程。當人們意識到這種損害時,它所帶來的損失已非常巨大,並且影響范圍也已非常廣泛和持久。在全世界發生過或正在發生地面沉降的城市或地區,因地面沉降遭受的損失包括排水系統失效、城市泄洪能力降低、地下管網破壞、房屋嚴重受損、交通設施破壞、風暴潮更加頻繁與嚴重等。
根據大量資料的統計分析,地面沉降量隨著地下水開采量的增長而增長。而且地面沉降區與地下水降落漏斗的范圍也基本一致。地面沉降的主要原因是大量開采地下水,造成了地下水位降落漏斗區域內的軟土層發生脫水壓縮。
我國地面沉降最早發生在20世紀20年代的上海和天津市區。此後,長江三角洲地區的主要城市如蘇州、無錫、常州等、天津市平原區、河北東部平原地區也發生了地面沉降。到2002年,全國范圍內發生不同程度地面沉降的城市和地區已有96個,主要分布在長江三角洲、華北平原、汾渭盆地、松嫩平原、珠江三角洲、江漢平原等地,其中前三個地區是我國地面沉降災害發生的三大區域。華北平原是我國地面沉降面積最大的地區,由於長期超采地下水,目前已形成一個跨京、津、冀、魯的深層地下水位區域降落漏斗,全區深層地下水位低於海平面的范圍已達到76732km2,占整個華北平原區總面積的55%,目前華北平原發生地面沉降的面積已經超過平原區總面積的1/3。
(三)海水入侵
在自然狀態下,沿海地區地下含水層一般自陸地向海洋延伸,由於陸地含水層的地下淡水保持較高的水頭,可以阻止密度較高的海水向陸地的入侵,所以兩者處於一個動態平衡中。當沿海地帶大量開采地下水以後,地下水位下降,鹹淡水原有的平衡關系被打破,海水開始向陸地入侵,出現海水入侵現象。
海水入侵是沿海地區常見的一種主要因地下水資源開發不當引起的環境惡化現象,也是現代社會中具有特色的資源與環境問題。海水入侵常常會導致沿海地區的生態環境破壞,淡水資源減少,大量機井報廢,給當地工農業生產和居民生活產生嚴重影響,造成巨大的經濟損失,這種情況在經濟發達的沿海地區尤為突出。目前,全世界已在50多個國家和地區的幾百個地段發現了海水入侵,這些地段主要分布在社會經濟發展程度較高的濱海平原、河口三角洲及海島地區,如美國長島、墨西哥赫莫斯城,日本、以色列、荷蘭、澳大利亞的濱海地區。
我國海岸線長達1800多千米,沿海地區因為具有優越的海洋地理位置成為經濟發展的戰略重點。但是,自20世紀80年代以來,不少沿海地區由於地下水過量開采,不同程度地出現了海水入侵加劇的現象。遼寧、河北、山東、江蘇、天津、上海、廣西等省市自治區均有發生,經濟損失巨大,對國民經濟發展產生了嚴重影響。在山東省萊州灣地區,截至1995年底,海水入侵面積已發展到970餘平方千米,造成40多萬人吃水困難,8000多口農田機井因水質咸化而報廢,4萬多公頃耕地喪失灌溉能力,糧食每年減產3億kg。
(四)岩溶塌陷
在碳酸鹽岩廣泛分布的地區,地下溶洞發育,岩溶塌陷現象十分普遍。這些岩溶塌陷除極少數是因為天然作用造成的外,絕大多數是由人類活動引發的,例如礦區內對岩溶礦床的大量排水,大量開采岩溶地下水。其中在城市和工業區中,由於大量開采岩溶水而引發的塌陷,造成的危害和經濟損失十分嚴重。這類塌陷主要發生在平原岩溶淺埋地區,上覆厚度不等的第四系孔隙含水層與下伏的岩溶含水層形成雙層結構,兩者常具緊密的水力聯系。地下溶洞大部分被泥沙充填,使地面得以保持穩定。但在強烈抽水的情況下,洞內充填的泥沙被潛流沖蝕掏空——這是導致地面塌陷的主要原因。
據調查,岩溶塌陷不僅在我國華南、西南地區十分普遍,在華北地區也較為嚴重。目前全國已有23個省區發現有岩溶塌陷發育,共計800多處,塌陷坑總數近3萬個,其中多數是由開采岩溶水導致。我國岩溶塌陷較為嚴重的城市,在南方有湖北的武漢、黃石、咸寧,湖南的株洲、懷化、湘潭,江蘇的南京、徐州,浙江的杭州,江西的九江,重慶,雲南的昆明,貴州的貴陽、水城、安順、遵義,廣西的桂林、柳州、玉林,廣東的廣州、肇慶等;在北方,有遼寧的大連、鞍山,河北的秦皇島、唐山,山東的濟南、泰安、淄博、棗庄等。
岩溶塌陷對城市建築、鐵道、公路、礦山設施、橋梁、農田以及人民生命財產會造成嚴重損害,而且破壞水源與生態環境。僅國內鐵路線及場站已發生重大塌陷50餘次,累計中斷行車1700小時以上,造成行車顛覆事故多起,僅治理費用已逾億元。貴陽、昆明、武漢、杭州、南京及廣州等省會城市和桂林等20多個中小城市,都曾由於岩溶塌陷發生對城市建築造成不同程度的破壞。
(五)荒漠化
荒漠化主要是指非荒漠地區,如綠洲或草場,由於天然或人為作用,生態環境受到破壞,使原來的耕地或草場逐漸演化為荒漠的過程。荒漠的主要特徵是基本無地表水體,植被稀少,一般動物難以生存,形成荒無人煙的不毛之地。聯合國環境署明確提出的荒漠化概念是「由於人類不合理的活動所造成的乾旱地區土地退化」。天然作用形成的荒漠化一般演變過程非常緩慢,例如氣候乾旱化,往往要經過幾百年或上千年的時間;而人為作用形成的荒漠化,在短短幾十年時間內,就可造成嚴重後果。
人類活動造成荒漠化的原因很多,例如森林、植被的人為破壞,盲目的大規模墾殖、拓荒以及草場過度放牧等。但很多地區的土地荒漠化主要是由於水資源開發不合理造成的,以河西走廊的石羊河流域最為突出。
根據全國荒漠化土地普查結果,我國近幾十年來的荒漠化土地面積增加越來越快。從20世紀50年代到70年代,荒漠化土地年均增長1560km2。進入20世紀80年代,每年增長2400km2。每年因荒漠化危害造成的經濟損失高達540億元。
荒漠化帶來區域氣候惡化,突出地表現為沙塵暴和揚沙天氣的劇增。我國西部乾旱區是中亞沙塵暴區的重要組成部分。1950~1993年,該區域發生強沙塵暴76次,年均1.76次;而1990年以來,僅特強沙塵暴年均發生率就超過兩次。特強沙塵暴造成的直接經濟損失均過億元。例如1993年5月5日,發生在新疆、甘肅、寧夏和內蒙古部分地區的一場特強沙塵暴造成的直接經濟損失達5.4億元;1998年4月襲擊西北12個地、州的沙塵暴造成的直接經濟損失達8億元;1998年4月18日,新疆准噶爾盆地、吐魯番盆地遭遇的特強沙塵暴造成的直接經濟損失超過10億元。
⑹ 水利工程的建設對環境產生哪些影響
一,水利工程建設導致氣候環境差異性擴大,氣溫升高
水利工程建設對於降雨量、氣溫、大氣、風力、霧氣等氣候環境的影響是十分顯著的。主要原因是水庫大壩等水利工程擴展建設,使得原本的水資源系統發生改變,河流水、地表水、地下水等水系統因為人為作用聚集或分散,造成局部水因子聚集量超標或驟減,產生水量失衡,破壞了原有的氣候環境。
首先,例如在水庫大壩灌溉工程分布密集的地區,因為水分子集中在水庫上空,造成水庫區域內濕度高,蒸發量也會有所增加,減少了庫區降雨量,城市地區則會相對增加降雨量,並且由於降雨量的增加,再加上城市廢氣污染嚴重極易導致城市地區出現霧霾天氣,影響人們生活的同時更加有害人類的身體健康。
其次,由於水庫等水利工程的建設是將大量水資源引入到人工開鑿的地面區域內,這樣的工程模式改變了水量平衡,讓原本的陸地聚集了大量水源影響空氣內部結構,造成氣溫年平均值呈上升趨勢,加快溫室效應程度,導致氣溫持續升高。
二,水利工程建設影響河流水位,破壞水文環境平衡
河流是陸地水資源的主要組成部分,也是水利工程重點控制調節的關鍵內容,水利工程建設對於河流的治理與規劃改變了人類的生活,加強了城市建設,保證了人們的能源需求,其中水力發電這一重要措施大大滿足了生產生活用電需求,使水利工程建設成為了解決民生問題的重大發展性課題,然而水利工程在供應人力所需的同時對於水文的影響也是最直接的。
主要表現在建造水庫大壩灌溉發電等水利工程時打破了水勢結構、河流流量、水資源分布等原有平衡格局,為了滿足發電、灌溉等要求所使用的節流泄洪等手段導致水位出現不合理管控,上下游植被、水量、生態都受到嚴重影響,破壞了生態環境也造成了水質的大面積污染,最終影響人們的日常生活。
三,水利工程建設影響地殼承受力,引發地質災害
水利工程建設的主要內容是控制與利用地下水與陸地水,雖然針對的是水資源體系的治理,但其影響是多方面的,其中一項就是往往被人們所忽視的關於對陸地環境的影響。陸地因水利工程建設產生的影響不被人們所重視的原因是其影響過於深遠,水利工程建設中水量大量聚集導致地殼壓力過大,影響板塊平衡,形成地震等地質災害。除了對深層次地殼的影外,對於地表土壤也存在著一定的破壞,水利工程建設過程中節流蓄水改變水量等措施導致水庫下游農田土地的土壤養分流失嚴重,大面積土壤活性降低成為鹽鹼漬地,不利於植被、農作物等生長,降低農業生產率的同時對生態環境也有較大影響。
⑺ 大規模水資源開發利用過程中可能存在的環境影響有哪些
一、對當地水資源量肯定產生極大影響。如果取水位置屬於國家調水保護區或水回功答能區,對於水域使用功能和生態環境都會造成極大的影響
二、如果取用的是地下水,可能會造成地下水漏斗區
三、退水布局不合理或者退水污染物回造成嚴重的水污染。
⑻ 地質環境對土地資源開發利用有何影響急急急急急。。。。。
地質環境:指由岩石圈、水圈和大氣圈組成的環境系統,在長期的地質歷史演化的過程中,各個圈層之間進行物質遷移和能量轉換,組成了一個相對平衡的開放系統。而土地資源的合理利用是決定人類能否持續、健康、快速發展的重要問題,對實現可持續發展的戰略目標,並且與提高土地資源利用效益具有重要的現實和指導意義。兩者有緊密的連休,特別是地質環境對土地資源開發利用有巨大的影響,而地質環境是由於地球不斷演化所產生的產物。億萬年來,岩石圈和水圈之間,岩石圈和大氣圈之間,大氣圈和水圈之間,通過物質交換和能量流動建立了地球化學物質的相對平衡關系。人類所處的地質環境是在最近一次造山運動和最近一次冰期後形成的。影響著人類很多的地方,因此,為了促使社會、經濟、生態系統的良性循環,將生態穩定、建設和發展作為中心任務,果斷實施保護、鞏固、發展的建設策略,加強水土保持,加強生態環境保護的科學研究和新技術的推廣應用以及生態環境保護的科技支持能力。
人類和其他生物全部依賴地質環境生存發展,同時,人類又不斷改變著地質環境,土地開發利用也是其中的一想改變。
在土地開發利用之前,需要觀察好當地的地質環境,做好全面的調查。才能制定相應的措施。在開發利用土地資源中,密切注意地質環境,盡量減少對地質環境的影響。
①地質環境是生物的棲息場所和活動空間,為生物提供水分、空氣和營養元素。地質環境的區域差異,導致生物向不同方向進化。生物是地質環境的產物,但又改變地質環境,例如土壤是植物和地質環境相互作用下形成的。生命在長期演化中,同環境愈來愈適應,因此生物體的物質組成及其含量同地殼的元素豐度之間有明顯的相關關系。英國地球化學家E.哈密爾頓等人通過對人體臟器樣品的分析發現,除原生質中主要組分(碳、氫、氧、氮)和岩石中的主要組分(硅)外,人體組織(特別是血液)中的元素平均含量和地殼中這些元素的平均含量具有明顯的相關性(見圖)。這說明人體是地殼物質演化的產物。②地質環境向人類提供礦產和能源。目前人類每年從地層中開採的礦石達4立方公里,從中提取金屬和非金屬物質。人類還從煤、石油、天然氣、水力、風力、地熱以及放射性物質中獲得能源。礦產資源是經過漫長的地質時代形成的,屬於不可更新資源,經人類開發利用後,很難恢復,因此礦產資源的合理開發和有節制地使用是非常重要的。③人類對地質環境的影響隨著技術水平的提高而愈來愈大,例如採掘礦產,修建水庫,開鑿運河都直接改變地質、地貌;大規模毀壞森林草原,導致水土流失,土地沙漠化;礦物燃料的大量燃燒,增加大氣層二氧化碳含量,造成全球氣候異常;人類向地質環境排放大量工業廢棄物,造成對有機體有害的化學元素如汞、鉛、鎘等在地表的濃度增高。
重點觀察當地的地質情況,才能更好地掌握當地的土地情況。從而充分利用土地資源。所以地質環境對土地資源開發利用有重大影響。
⑼ 蓄水工程在環境地質方面的主要影響有哪些
水利工程對地質環境的影響:
修建水利工程需進行河床回開挖、兩岸削坡等土石方工程答施工,均會破壞原自然山坡的穩定平衡,嚴重時導致滑坡、錯動、坍滑等。大壩既高且重,蓄水後強大的水壓力通過壩體傳至地基和周圍岩體上,有可能造成水庫誘發地震、影響岩體穩定性和原有的地質構造的條件。此外還有庫區淹沒、岸邊浸沒、塌岸等地質問題。
環境地質對水利工程的影響:
主要表現為滑坡、泥石流等動力工程地質現象和地面沉陷、黃上濕陷、砂土液化、水庫邊岸再造等各種地表變形破壞,還包括地表岩土體的性質變化(地下水位上升促使的沼澤化、土壤鹽漬化等)。主要調查研究和預測這些地質現象的發育規模、發展速度及趨勢,並提出相應的工程技術措施來防止或減弱這些變形破壞。
⑽ 水資源開發利用的環境地質效應
3.2.1 環境水文地質作用
在水資源的開發利用中,地下水因其水質好,動態相對穩定故被許多國家作為主要的開發利用對象。美國大約50%的畜牧業和灌溉用水,40%的公共供水依靠地下水。而地中海島國馬爾他和位於西亞乾燥高原的沙烏地阿拉伯,則100%的依靠地下水(表3.4)。
表3.4 典型國家地下水在供水中所佔的比重
大規模地開發利用地下水,必然引起環境水文地質作用。環境水文地質作用是指地下水在人為和自然因素影響下,由水化學、水動力學、水物理學和生物學性質變化引起的對人類生產和生活環境的制約作用。按作用的機制,環境水文地質作用主要有環境水文地球化學作用、環境水動力學作用、環境水物理學作用、環境水文地質生態作用。各種作用的控制指標及其環境影響結果等列於表3.5。
表3.5 環境水文地質作用的類型及作用結果
3.2.1.1 環境水文地球化學作用
環境水文地球化學作用是指在人工干預下,在一定滲流和水文地球化學條件下,物質遷移、轉化的作用,是決定污染物質遷移轉化規律的主要作用。主要有酸鹼作用、氧化-還原作用、吸附-解吸作用、絡合與螯合作用、稀釋和濃縮作用、生物凈化與濃集作用、放射性衰變和細菌繁殖與衰亡作用,以及污染質在水中的彌散作用。通過這些作用,水污染物質在環境系統中發生遷移、富集、轉化、分散、凈化、毒性改變,從而造成水質惡化、公害病等不良環境影響,或使水體發生凈化作用。
3.2.1.2 環境水動力作用
環境水動力作用是指由地下水動力要素變化而引起的地質環境中相互間的能量交換作用。通過荷載效應、應力腐蝕效應、孔隙水壓力效應、潛蝕吸蝕效應等作用,破壞地質環境中不同單元間的力學平衡,引發地面沉降、岩溶塌陷等地質災害。地下水位的下降,會造成水動力場各要素如水力坡度、滲透速度、水壓力的變化。
3.2.1.3 環境水物理學作用
環境水物理學作用是指地下水對熱能的傳播和轉化而引起的建築物地基失穩和地下水水質變壞的環境作用。由於人工熱流出物的影響,水溫度發生變化可引起水體熱污染,影響水質和水生生態平衡。
3.2.1.4 環境水文地質生態作用
水質、水量和水溫等變化都可引起生態平衡的破壞。大量開采地下水造成的區域性水位下降,使包氣帶土壤水分減少,土壤結構破壞,出現土壤沙化和草原退化;不恰當的引水灌溉造成的地下水水位上升引發土壤鹽漬化,從而破壞農業生態平衡;水污染物中氮、磷等營養物過多,可造成湖泊、海灣等水體中藻類災害性的生長,使水體質量下降,危害水生生態系統。
3.2.2 水資源開發利用的環境地質正效應
水資源的開發利用對社會、經濟發展起到了不可估量的作用,如果在科學評價,合理開發基礎上利用,則會促使環境變化向有利於人類生存的方向發展,這種作用叫做正的環境效應。
3.2.2.1 地表水利用過程中的環境地質正效應
通過築壩形成水庫,以提高水位,調節徑流,改善水質,實現灌溉、發電、供水、防洪、航運等綜合效益所帶來的環境正效應如下。
3.2.2.1.1 增加蒸發,利於防洪
由於水庫增大了自由水面的面積,增加了蒸發損失,美國的大平原南部一些水庫在降雨較少的年份,最大蒸發損耗達42%,這對於專為用於防洪而營建的小水庫來說,水量損耗可以增加水庫的防洪能力,因為它使洪水量迅速減小。美國大平原南部由於年蒸發量遠大於年徑流量,水庫的防洪效益比美國其他地區都好,俄克拉何馬州體格河上的25座水庫的臨時蓄洪作用使特大洪水淹沒和洪泛平原的面積減少了23%。
3.2.2.1.2 調節徑流
水庫對徑流的影響主要表現在對流量的調節作用上,使流量在時間上重新分配,使下遊河道水流的長期和短期的變化幅度減小,有利於水生物的生活。
3.2.2.1.3 增加地下水的入滲補給量
水庫修建後,往往在庫區附近地區增大了地表水入滲補給時間和面積,促使地下水位回升,有利於減緩或防止地面沉降等地質災害的發生。
當然水庫的修建引起蒸發量的增大,從水資源角度來說是一種損失,也使用於灌溉、發電、航運等興利方面的效益減小。
3.2.2.2 地下水資源開發利用中的環境地質正效應
合理開發利用地下水可以為當地帶來下列環境正效應。
3.2.2.2.1 控制土壤返鹽
土壤鹽分變化與潛水動態密切相關。地下水位埋深越淺,潛水蒸發量越大,向表土輸送的鹽分就越多,也就越容易造成土壤鹽漬化。反之,如果將地下水位控制在一定的深度,就能抑制土壤返鹽,並使鹽鹼地得到改良。如河北平原石津灌區實行井灌與渠灌相結合,控制地下水位埋深在2.5~3m,使全灌區鹽鹼地面積由1972年的4.21×108m2減少到20世紀80年代的240×106m2;山東禹城試驗區改引黃灌溉,為井灌,加上明溝排水,使鹽鹼地大幅度下降。整個黃淮海平原,自20世紀50年代後期大規模開采淺層地下水到80年代中期,鹽鹼地已減少了一半。
3.2.2.2.2 調蓄地下庫容
在地下水位埋深較淺地區,合理降低水位可增大地下調蓄庫容,有利於降水滲入補給。從1975~1988年,河北平原京津以南地區,淺層水水位平均下降了5.9m,騰空了地下庫容2.9×1010m3,增大了地下調蓄能力。在黃河平原上,從1966年以後,地下水的開采不斷增大,加上深挖河道降低地下水的排泄基準面,促進了地下水的水平排泄,使該區地下水位埋深長年處於2~3m的狀態,增強了降水入滲能力,也減少了地表徑流。
3.2.2.2.3 改善水質
傍河開采地下水,激發河流補給,不僅供水穩定,而且利用岩層的天然過濾和凈化作用,使難於利用的多泥沙河水,轉化為水質良好的地下水,為沿河城鎮和工業集中供水提供水源。北京、西安、蘭州、西寧、太原、哈爾濱等大城市,大型供水水源地都是傍河取水型的。
3.2.2.2.4 減緩土地沙漠化
利用深層地下水灌溉,可以增加土壤水含量,促進植被生長,減少土地沙漠化面積。
3.2.3 水資源開發利用的環境地質負效應
隨著社會經濟的迅速發展,人類對水資源開發利用量不斷增加,常常改變了水資源的自然循環過程、方式和強度,從而給當地環境帶來一系列不利的影響,這種現象稱為環境負效應。
3.2.3.1 區域地下水位下降,局部淺層水資源枯竭
地下水的動態變化,實質上是其補給與排泄兩個環節宏觀上的綜合表現。例如在含水層中,補給水量大於排泄水量,便引起水量增加,水位上升;反之,則水量減少,水位下降。從一個地區來說,地下水未經大量開采之前,基本上處於一種動態均衡狀態,地下水位大致保持相對穩定。但是,隨著人類生產活動加劇,地下水多年平均開采量超過多年平均補給量,就會破壞這種動態均衡狀態,消耗含水層的「儲存量」,其結果就出現了直觀上的地下水位逐年下降。
地下水超量開採的直接後果是區域水位持續性下降,地下水降落漏斗范圍不斷擴大。日本東京地區、美國加利福尼亞中央谷地、墨西哥城等處均因大規模開發地下水而造成區域地下水位下降,局部地段淺層含水層中的地下水已趨枯竭,出現出水量減小,水位降深加大,吊泵甚至井孔報廢現象。
我國的華北平原水位下降較普遍,深層水水位每年以3~5m的速率下降,天津、滄州、衡水、德州一帶降落漏斗已連成一片,面積達3.18×104km2。其中滄州漏斗面積達9830km2,漏斗中心水位埋深達78m。淺層水水位降落漏斗分布於北京市及京廣鐵路沿線的保定、石家莊、邢台、邯鄲到安陽一帶,面積達1.89×104km2。我國蘇-錫-常地區,隨著近些年鄉鎮企業的發展,地下水利用量逐年增加,由於開采地點集中,時間集中和開采層次集中(多開采第Ⅱ承壓水),致使自80年代中期以來,地下水位以平均0.5~1.5m/a的速度下降,區域地下水降落漏斗1996年就超過了5000km2,吳縣、錫山和武進3市漏斗中心水位埋深已分別達65m、75m和80m。
區域地下水位下降,不僅直接造成取水工程效益下降或報廢,還會誘發泉水斷流,地面沉降、岩溶塌陷、地下水質惡化等生態環境問題。
3.2.3.2 泉水流量衰減或斷流
北方旅遊城市的部分著名岩溶泉水,因泉域內地下水開采布局不合理,在泉水周圍或上游鑿井開采同一含水層的地下水,導致泉水流量衰減,枯季斷流,甚至乾涸。如山東濟南岩溶泉群(趵突泉等)枯季出現斷流。山西太原晉祠泉流量已由20世紀50年代的1.98m3/s,逐漸衰減,至90年代初已斷流。西北內陸乾旱區,由於在黃土帶大量開采地下水以及在出山口過多興建地表水庫及在戈壁帶修建高防滲渠道,改變了河水對地下水補給的天然條件,河水滲漏補給量大量減少,造成山前沖洪扇泉水溢出流量大幅度下降。如甘肅河西走廊石羊河流域,20世紀70年代的泉水流量比60年代減少五分之三,原有綠洲的泉灌區逐漸變為井灌區。同樣,新疆吐魯番盆地的坎兒井的水量亦出現了衰減,給農業生產和人民生活帶來不利的影響。
3.2.3.3 地面沉降
地面沉降是指地面高程的降低,又稱地面下沉或地沉,均指地殼表面某一局部范圍內的總體下降運動。地面沉降以緩慢的、難以察覺的向下垂直運動為主,只有少量的或基本沒有水平方向的位移,可能影響的平面范圍可達幾千平方公里。在某些實例中地面沉降是一種自然動力地質現象,而多數是由人類活動所引起的,常以地殼表層一定深度內岩土體的壓密固結或下沉為主要形式。
自19世紀末以來,隨著世界范圍內人類工程活動強度和規模的不斷增大,許多地區陸續出現了地面下沉現象。在諸多實例中,由於人類抽取地下液體的工程活動而引起的地面沉降最為普遍。義大利的威尼斯城是最早被發現因抽取地下水而產生地面沉降的城市。之後,日本、美國、墨西哥、中國、歐洲和東南亞一些國家中的許多位於沿海或低平原上的城市或地區,由於抽取地下液體而先後出現了較嚴重的地面沉降問題(表3.6)。
表3.6 世界各地地面沉降概況一覽表
我國從20世紀60年代起,在上海、北京、天津、西安等城市先後出現了地面沉降現象。處於渭河第二級階地的西安市城區,地面沉降已經發展到了極其嚴重的地步,與之伴生的地裂縫等嚴重影響了城市的發展。許多樓房建築物遭到破壞,多處道路、煤氣和輸水管道被錯斷,某些古建築受到明顯影響;鍾樓在1971~1988年間累計沉降279.4mm,大雁塔向西傾斜886mm,向北傾斜170mm,南城牆西段曾因為地裂縫和沉降不均勻發生坍塌。1976年之前,西安地面沉降極緩,年平均沉降速率5.3mm,其後隨著地下承壓水開采量加大,承壓水位下降,地面沉降與承壓水位漏斗吻合,形成復合型沉降區。到1988年時,沉降地域面積達160km2,市區年平均沉降速率34.6mm,有7個沉降中心。其中胡家廟沉降中心累計沉降已達1 230mm,後村—觀音廟沉降中心累計沉降量達1 330mm。市區地裂縫活動程度日趨劇烈,總長度達76.68km,垂直位移速率5~30mm/a,水平位移3~4mm/a。雖然西安市區地裂縫的產生與關中盆地的新構造隱伏斷裂活動有一定的聯系,但是地面的不均衡沉降也是其直接的誘因。所以地裂縫分布范圍與地面沉降范圍重合,地裂縫多沿著各個沉陷中心的一側伸展。
圖3.3 天津地區1965~1988年地面沉平均速率圖
據王若柏(1994)研究,位於渤海灣平原的天津地區,在大量開采地下水之前的20世紀前半葉,水準觀測表明,其新構造沉降速率為4~6mm/a。1923年開始開采承壓水,1959年在天津市區發現地面沉降的現象。20世紀60年代後期工農業生產大規模開采地下水,其中1970~1971年平均開采地下水0.89×108m3,地面沉降速率為40mm/a;1972~1985年平均開采地下水(1.0~1.2)×108m3/a,地面沉降量為75~120mm/a;1986年關井減采,1988年開采量下降為0.67×108m3,地面沉降減緩為24mm/a。這顯示地面沉降速率與地下水開采量成正相關關系。在整個天津地區,1975年地面沉降范圍還只有600km2,有市區和寧河(漢沽)兩個沉降中心;1979年時沉降范圍猛增到4 000km2,天津、寧河和武清沉降中心擴大而聯結為大型復合沉降中心;1983年時沉降范圍增至6 000km2,各沉降中心沉降速率極高,如天津市區113.3mm/a、漢沽118.0mm/a、塘沽107mm/a、任丘40mm/a;1988年整個地區沉降面積達7 000km2,許多中等城市都發生沉降,形成一個規模巨大的多中心復合型沉降區(圖3.3)。天津市區的工學院水準點,1996年埋設標高為3.39m,到1988年時僅有1.64m,反映出22a里地面累計沉降1.75m。市區沉降中心最大累積沉降量已達 2.62m之多。塘沽和漢沽的某些區域,地面出現負標高或者與海平面持平。由於地面沉降,市區出現污水外溢,海河河道泥沙大量淤積,汛期排洪不暢,沿河兩岸出現沼澤化,海水倒灌,水質惡化,風暴潮災害損失劇增。這一系列的環境問題,嚴重影響著當地經濟、社會的持續發展。
上海市位於長江三角洲前沿,鬆散沉積物厚達300m。1921~1965年市區地面平均下沉1.76m,最大沉降量 2.63m。1966年採取控制措施以來,地面沉降得到緩解(劉鐵鑄,1994)。位於渤海灣的大港油田,地面標高1~3m。自從1965年投產以來,油田注水和生活用水大量抽取第四系淡水,使某些區域地下水位由0m下降到-80m(北大港),全區地面沉降0.808m,沉降中心下沉達1.70m。這使得油田管理系統變形甚至斷裂,風暴潮和洪水危害油井、港口和各種建築物(李德生等,1994)。
蘇州、無錫、常州三市自20世紀60~70年代發現地面沉降現象,至1994年,三市沉降中心累計沉降量分別為1 407mm,1 140mm和1 050mm,三市因地面沉降造成的直接經濟損失已達12億元,間接損失無法估量。
地面沉降造成的危害極大,必須認真防治。具體措施如下:
(1)壓縮地下水開采量,嚴禁超采。這是防止地面沉降的根本措施。應通過「開源節流」的方式,減少地下水的開采量,實行分質供水,優質優用,地下水僅作為飲用,工業用水盡量多利用地表水,推廣循環用水技術。
(2)調整開采層次,盡量開發深層地下水。蘇-錫-常地區的地面沉降主要是於開采「三集中」所造成,應實行科學規劃,調整開采層次,如工業用水應盡可能利用水質相對差一點的第Ⅰ承壓水,保護水質好的第Ⅱ承壓含水層的地下水,只作為飲用水供水,改變目前飲水開發第Ⅰ承壓層水,工業用第Ⅱ承壓層水的現象,即人吃壞水,工業用好水的不合理現象。
(3)通過人工回灌等措施增加地下水補給量。上海市為了使地下水回升和達到控制地面沉降的目的,自1966年開始,以「冬灌夏用」為主,「夏灌冬用」為輔的區域性地下水人工回灌措施,使地下水獲得了大量人工補給,市區地面隨著區域水位的大幅度回升,由過去常年沉降轉為「冬升夏沉」狀態,並使地面沉降得到了基本控制。
(4)加強城市雨水利用工作。學習德國先進經驗,運用生態學補償原理,通過屋面集水,人行道使用滲水材料等技術,增加城市地下水補給量,減少城市無效徑流,提高雨水利用率。
3.2.3.4 岩溶地面塌陷
岩溶地面塌陷指覆蓋在溶蝕洞穴發育的可溶性岩層之上的鬆散土石體,在外動力因素作用下,發生的地面變形破壞。其表現形式以塌陷為主,並多呈圓錐形塌陷坑。自然條件下產生的岩溶塌陷一般規模小,發展速度慢,不會給人類生活帶來較大的影響。但在人類工程生活中產生的岩溶塌陷規模較大,突發性強,且常出現於人口聚集地區,給地面建築物和人身安全帶來嚴重威脅,造成地區性的環境地質災害。
由於岩溶洞穴或溶蝕裂隙的存在、上覆土層的不穩定性和地下水對土層的潛蝕搬運作用,采排岩溶地下水常引起地面塌陷。前者是塌陷產生的物質基礎,後者是引起塌陷的動力條件。自然條件下,地下水對岩溶充填物質和上覆土層的潛蝕作用也是存在的,不過這種作用很慢,故塌陷較少,而且規模不大。人為采排地下水,對岩溶充填物和上覆土層的侵蝕搬運作用大大加強,促進了地面塌陷的發生和發展。此類塌陷的形成過程大體可分如下四個階段:
(1)在抽水、排水過程中,地下水位降低,水對上覆土層的浮托力減小,水力坡度增大,水流速度加快,水的侵蝕作用加強。溶洞充填物在地下水的侵蝕、搬運作用下被帶走,鬆散層底部土體下落、流失而出現拱形崩落,形成隱伏土洞。
(2)隱伏土洞在地下水持續的動水壓力及上覆土體的自重作用下,土體崩落、遷移,洞體不斷向上擴展,引起地面沉降。
(3)地下水不斷侵蝕、搬運崩落體,隱伏土洞繼續向上擴展。當上覆土體的自重壓力逐漸趨於洞體的極限抗壓、抗剪強度時,地面沉降加劇,在張性壓力作用下,地面產生開裂。
(4)當上覆土體自重壓力超過了洞體的極限抗壓、抗剪強度時,地面產生塌陷。同時,在其周圍伴生有開裂現象。這時因為土體在下塌過程中,不但在垂直方向產生剪切應力,還在水平方向產生張力所致。
圖3.4 徐州市塌陷區土洞發育示意圖
岩溶地面塌陷在我國許多城市均有發生,如桂林、徐州、常州等市。徐州市主要開發利用岩溶地下水,第四系鬆散層厚度5~30m,每天供水量40×104m3,大大超過其補償量[每天(20~25)×104m3],導致岩溶地下水位連年下降,漏斗中心水位埋深已大於90m,在上覆土層中形成了許多土洞。1992年4月12~13日,雲龍區新生里2×104m3范圍內發生岩溶地面塌陷,形成塌坑9個,最大一個長25m,寬19m,共破壞民房224間,直接經濟損失4000萬元,其土洞發育機制如圖3.4所示。
3.2.3.5 海水入侵
沿海城市和地區在濱海含水層中超量開采地下水,造成鹹淡水界面變化,海水侵入含水層,地下水水質惡化,礦化度及氯離子濃度增高。
海水入侵是沿海地區水資源開發帶來的特殊環境問題,在國外廣泛存在。美國的長島、墨西哥的赫莫斯城,以及日本、以色列、荷蘭、澳大利亞等國家的濱海地區都存在這一問題。
我國海岸線長達1.8×104km,沿海地區是我國經濟發展的重點地區,海水入侵會帶來嚴重的經濟損失。如大連、錦西、秦皇島、青島、廈門等地,由於海水入侵,水質惡化、大量水井報廢、糧食絕產、果園被毀、嚴重地妨礙了工農業生產和旅遊業的發展。
萊州灣沿岸的萊州市,1976~1989年14a內,地下水可開采量為16.2×108m3,實際開采量達24.58×108m3,共超采8.38×108m3,形成了地下水降落漏斗,中心水位最低標高為-16.74m,引起了海水大面積入侵。旅大地區金州灣沿岸的大魏家水源地,從1969年建成投產以來,由於實際開采量(6.2×104m3/d),為允許開采量(3.1×104m3/d)的2倍,漏斗中心水位降深最大達13.58m,水位標高最低為-9.86m,引起海水入侵,水中Cl-含量普遍上升。
3.2.3.6 水質惡化
由於大規模開發地下水,導致區域水位下降,包氣帶厚度增加,促使環境水文地球化學作用增強,從而影響地下水的水質,這種現象在許多地區都發生過,徐州市尤為明顯。由於大規模的超采,使該區地下水位以2m/a的速度下降,降落漏斗以每年8km2的速率擴展,因此引起了水動力場及水文地球化學環境的一系列變化。其變化較為明顯的是地下水系統中氧化還原環境的改變,使原來地段變成了包氣帶,造成某些礦物及化學成分的氧化變成較易溶解的鹽類。例如,殘存於土壤里的在包氣帶條件下會被硝化而形成易遷移的和,其反應方程式為:
環境地質與工程
同時也促使包氣帶中難溶的硫化物變為易溶解的硫酸鹽,加重了和的污染。由於硝化作用導致水中和離子增多以及pH降低,大大促進了CaCO3的溶解;同時當pH接近6時,又能阻止CaCO3的沉澱反應。因此,地下水中Ca2+、Mg2+離子含量總體上呈上升趨勢;此外,由於水位的大幅度下降地下水流速增大,水循環交替加快,加強了氧化作用,增大了淋濾的路徑,加強了淋濾作用,造成在灌溉污水及地表固體廢物和糞便垃圾和淋濾水下滲過程中使包氣帶中大量易溶的鈣、鎂的氯化物和硫酸鹽不斷溶解,增加了地下水中Ca2+、Mg2+、離子濃度;同時由污染組分分解形成的CO2不斷溶於水,使pH降低,使更多的碳酸鹽礦物溶解,造成了大面積的硬度污染。
這類地下水水質惡化現象,在我國北方大量開采地下水的許多大中城市,如北京、石家莊、西安、呼和浩特、新鄉、開封、蘭州等表現得特別明顯。例如,在我國為數不多的幾個以地下水作為惟一供水源的大城市之一的石家莊市,市區大部分范圍內的孔隙潛水,在60年代中期大量開采地下水的初期,礦化度一般僅為0.3~0.4g/L,總硬度一般為13~15德國度(扇間地帶,因徑流條件較差,其礦化度和硬度較高);而到80年代中期,大多數地區的礦化度已上升到0.5~0.8g/L,硬度上升到17~25德國度。在地下水開采強度最大的區域地下水降落漏斗中心地段,礦化度達到了0.85~1.0g/L,個別點上已大於 1.5g/L,硬度達到30~33德國度,個別點上達到64.6德國度。另據河南省第一水文地質大隊監測資料,新鄉市區的孔隙潛水在1984~1989年的5a內,礦化度和總硬度均隨著開采量的增加和區域地下水位降落漏斗的加深而迅速上升。每年,礦化度的上升速率為0.028~0.10g/L,硬度上升速率為0.5~5德國度。應特別指出的是,地下水硬度的大幅度升高,目前已成為北方城市地下水開采過程中水質惡化的一個主要問題。例如,北京市水源七廠,1964年投產時地下水的硬度為17~18德國度,1978年則升高到33.1德國度,平均每年以0.9°的速率遞增。西安市地下水硬度的年增幅為1.03°~3.82°。蘭州市年增幅為1.75°,其中,馬灘水源地帶供水井中的最高硬度值已達123.5德國度。據有關部門初步估計,我國北方城市,為軟化地下水水質,每年需要上億元費用。