天然環境水文地質問題有哪些
Ⅰ 與地下水有關的主要環境地質問題
調查結果表明,受柴達木盆地自然地理及水文地質條件制約,加之城市及工農牧業布局相對集中,各地產業結構不穩,人類工程活動或自然原因導致的與地下水有關的環境地質問題具有類型少、分布范圍小、延續時間短的特點。有歷史時期產生過而目前已消失的問題,也有目前存在並進一步加劇的問題,還有將來有可能產生的問題。歸納起來有4種類型,包括8個問題,第一類是因不合理開發利用地下水資源引起的地下水位持續下降(降落漏斗)、鹹水入侵、水質咸化問題;第二類是因不合理利用地表水資源引起地下水補給源減少使地下水位下降導致的荒漠化(土地沙化)和湖泊萎縮問題,農灌區大水漫灌使地下水位上升導致的土壤次生鹽漬化問題;第三類是因對水資源保護措施不當引起的地下水污染問題;第四類是因自然條件改變而潛在的地下水資源衰減問題。
一、區域降落漏斗
(一)諾木洪
盆地內的諾木洪農場形成過區域下降漏斗,現在已消失。該農場自1955年建立,1965年開始開采地下水澆灌農田,1980年開采井為35眼,灌溉季節實際開采量11.3272×104 m3/d,到1986年8月調查時為27眼、生活供水井4眼,共31眼,分散在農田和各大隊隊部所在地,灌溉季節實際開采量13.9283×104 m3/d,澆灌耕地1166.7hm2。1986年根據各開采井成井時靜水位與開采15~20a的各開采井的靜水位繪制農場地下水位降落漏斗,在開采區范圍內形成東西兩個橢圓形下降漏斗,東漏斗面積28.26km2,西漏斗面積34.53km2。其中心區靜水位下降值前者1.28~3.25m,後者1.38~2.81m。農供水源地雖屬季節性開采,在年內開采期為135d左右(小麥生長期),該區地下水徑流量為16.1917×104 m3/d,徑流量超過實際開采量的16.25%。農灌後期便是枯水期,補給量較小,農灌水回滲期已過。兩個漏斗未連成一片,原因是降雨季節洪水大量入滲補給,使地下水得到一定量的補給。在沖洪積扇軸部地下水徑流量較大,作為兩個獨立漏斗在此期間又得到地下水的補給。此間采補基本達到平衡,兩個漏斗存在則是長期非季節性的。據1987~1997年地下水長觀資料,兩個降落漏斗一直存在。
通過2003年和2004年兩次豐、枯水期全盆地的地下水位統測,對所取得的各地地下水資料進行對比分析,發現諾木洪農場區東、西兩個區域降落漏斗中地下水基本得到恢復。西漏斗中心水位埋深原為10.35m(1982年),靜水位下降2.35m,2005年調查時水位埋深為5.74m,比原來靜水位上升2.26m。東漏斗中心附近一孔水位埋深原為16.37m(1982年),靜水位下降0.03m,2004年調查時水位埋深為12.86m,比原來靜水位上升3.48m。原因是隨著青海省勞改局近幾年農場的改制,農場大片耕地棄耕或外包給個體農戶耕作;由於抽取地下水需要支付高額的電費,一般個體農戶受經濟條件限制,對地下水開采量也逐漸減少,多以地表水灌溉為主,地下水得到充分的河水入滲補給,水位得到恢復。據2003年調查,農場開采地下水量235.41×104 m3/a,其中農灌用水開采227.91×104m3/a,比1980年地下水開采量減少了1644.91×104 m3/a。
根據各地城鎮和農業開采井調查,地下水開采量較大的還有格爾木市和德令哈市,其他地區開采量較小,均未超采,未形成區域降落漏斗。
(二)察爾汗
鹽湖區液體礦產資源超采存在於柴達木盆地察爾汗鹽湖地區。由於近年來各化工廠大規模開采晶間鹵水,已形成區域降落漏斗。據察爾汗鹽湖勘探資料,區域降落漏斗主要分布於察爾汗火車站以北的鐵路兩側及以東地區,面積總計為500km2,總開采量達2.564×108 m3/a(圖8-1)。
圖8-1 察爾汗鹽湖別勒灘區段鹵水埋深等值線(2003年4月)
在停采後區域降落漏斗,邊緣仍向外、向下擴展,中心有所上升。因補給量較難計算,僅能據此區域降落漏斗的觀測資料認為:開采量已遠超過允許開采量,基本屬於疏干開采,對鹽化工業帶來了地下水位下降後抽水成本增高、采鹵渠修建成本增高等困難。
二、鹹水入侵———冷湖
柴達木盆地因開采程度低,只有在冷湖鎮出現了鹹水入侵的環境問題。原因是冷湖鎮供水水源地布設不合理,個別開采井靠近鹹水區。
冷湖鎮水源地在冷湖北岸沖洪積扇約1.2km的潛水淺藏區,開采井共5眼,呈分散式同深開采並垂直地下水流向,1987年以前日開采量5920m3。據調查,開采時動水位11~13m,形成了下降漏斗,其半徑956~1130m,漏斗已擴展到半鹹水、鹹水區,引起了鹹水倒灌。據訪問供水管理人員,稱水質與水源地啟用時比較有明顯變咸趨勢。該水源地地下水水質變咸後,於1989年在原水源地北又重新開辟新的水源地。
圖8-2 柴達木盆地工程布置不合理造成鹹水入侵平面示意圖
圖8-3 柴達木盆地工程布置不合理造成鹹水入侵剖面示意圖
據調查,由於青海省石油局20世紀90年代外遷,人口驟減,現人口2.08萬人,年地下水開采量128.1×104 m3,開采量比以前減少近一半。經2002年、2003年和2004年在水源地取樣分析,一些水井水質已變咸,水化學類型屬SO4·Cl·(HCO3)-Ca·Mg型。由於現狀開采量較小,並不是超采地下水引起的鹹水入侵,而是因工程布置不合理造成的(圖8-2、圖8-3)。
三、水質咸化———格爾木
盆地水質咸化現象僅在格爾木河沖洪積扇戈壁帶右翼發現,該區域內的淺埋潛水上、下段出現水質變異,在供水井上的表現只是孔深不同、過濾器的置放位置有差異。盡管孔位很近,水質卻相差較大(表8-3)。1990年施工的西藏糧食局供水井(孔深66.42m),成井後因水質4項超標而廢棄。在與原井相距10m處重新鑿井一口,只把孔深加大到101.08m,水質卻較佳。上、下段水質「分界」深度約80m。
水質咸化的主要原因是該地區地表或淺層普遍存在一層古鹽殼。在開采過程中,由於管道漏水等原因將鹽殼中的鹽分溶濾到含水層中,導致水質咸化。20世紀80年代初該地區地下水位普遍上升,溶濾了古鹽殼的鹽分,也造成水質咸化;另外,1998年、1999年兩年格爾木市農牧局為綠化城市於水源地上游營造了60畝防風林帶,採用大水漫灌,使包氣帶鹽分溶解並大量下滲而造成TDS等急劇升高。
表8-3 格爾木河沖洪積扇戈壁帶右翼開采井水質垂向分異統計表
四、荒漠化(沙漠化)
柴達木盆地是我國著名的地質歷史時期形成的荒漠盆地,土地遼闊,可有效利用的土地面積卻十分有限。柴達木盆地荒漠化以原生和次生鹽漬化、風蝕和風積沙漠化為主,水蝕荒漠化次之。根據2004年遙感解譯資料,對盆地平原區沙漠化現狀進行闡述。
柴達木盆地平原區沙漠化面積大,分布較集中,沙漠化程度差異較大。地表景觀以戈壁、風蝕窪地、風蝕殘丘、風積新月形沙丘、梁窩狀沙丘、風積沙地、沙被等為主。柴達木盆地沙漠化土地面積達75736.9km2,占平原區總面積的54%(表8-4);其中輕度沙漠化土地面積為5885.3km2,占沙漠化土地總面積的8%;中度沙漠化土地面積為7045.9km2,占沙漠化土地總面積的9%;重度沙漠化土地面積為62805.7km2,占沙漠化土地總面積的83%。自從1960年盆地大規模開荒和修築公路、鐵路、礦產資源開發及大規模開采地下水以來,綠洲帶地下水位下降,植被退化,沙漠化面積迅速擴大,沙化加劇,嚴重威脅工農業生產和當地居民生活,制約著當地經濟的發展。都蘭地區北部大面積農田被風沙覆蓋,青年農場的耕地有2/3被風沙覆蓋,被迫棄耕;香日德農場北部沙害嚴重,沙丘堆積高度已達數米,農田已被風沙覆蓋,被迫改為林地,成為防護林帶。
五、湖泊萎縮———西台吉乃爾湖、托素湖
托素諾爾又名托素湖,位於柴達木盆地北緣德令哈市西南,為典型的內陸鹽湖。呈邊長約20km的等邊三角形,面積192.8km2,平均水深3.5m,最深達25.70m。主要接受其北部的姊妹湖———庫爾雷克湖水補給,以蒸發方式排泄,湖水面積不斷減小;湖水中TDS不斷升高,1961年北岸為14.4g/L、南岸為15.25g/L,1984年為35.74g/L,屬Cl·SO4-Na·Mg型。
西台吉乃爾湖位於東台吉乃爾湖西側,水深0.4m。主要接受台吉乃爾河水和平原區地下水的補給,以蒸發方式排泄,TDS 310~330g/L,屬Cl-Na型。湖底沉積石鹽。遙感解譯證實,湖泊嚴重萎縮,湖泊面積1976年時334.20km2,1990年為168.17km2,2000年變為43.37km2,占原湖水面積的13%。經過25年,湖水面積減小了290.83km2。
在蘇干湖流域,利用1990年TM數據和2000年ETM數據進行了影像對照,其結果是:2000年全流域湖泊水域11.73km2,其中蘇干湖水域面積為10.28km2;流域內有綠洲及沼澤濕地79.36km2,主要分布於蘇干湖東的大哈勒騰河下游沖積扇前緣;流域內現代冰川面積36.50km2,沙漠面積210.15km2。較1990年相比,水域面積減少了4.24%,現代冰川減少了27.71%,綠洲、沼澤濕地減少了6.36%,沙漠擴大了14.32%(圖8-4)。
表8-4 柴達木盆地荒漠化土地統計表
大哈勒騰河自出山口至尾閭湖區與地下水幾經轉化,湖泊及地下水主要受大哈勒騰河補給,並維系著環湖地區的生態環境;大哈勒騰河因接受冰川消融水的補給而較為穩定。若冰川面積大幅減少或於上游向流域外引水,必將使本區綠洲生態用水和湖泊生態用水減少,導致綠洲、沼澤濕地面積減少,湖泊日趨消亡,最後將引起該流域生態環境全面惡化。
圖8-4 蘇干湖流域主要生態環境要素不同時相影像對比結果
六、鹽漬化
(一)柴達木盆地鹽漬化現狀
據2004年遙感解譯資料,柴達木盆地土地鹽漬化以原生鹽漬化為主,次生鹽漬化次之;鹽漬化土地總面積達35810.8km2,占平原區總面積的25%。其中原生鹽漬化土地面積為35468.3km2(表8-5),占鹽漬化土地總面積的99%;主要分布於湖盆中心的環湖地帶,地表以鹽殼、鹽霜、鹽斑為主,多為荒漠鹽漬區,荒漠草原鹽漬區次之。
表8-5 柴達木盆地原生鹽漬化土地統計表
柴達木盆地次生鹽漬化土地面積為342.5km2(表8-6),占鹽漬化總面積的1%;主要分布於格爾木、諾木洪、郭勒木德鄉和香日德等農耕區;地表以鹽霜為主,鹽斑次之,多屬荒漠草原鹽漬土區,其分布范圍主要受季節影響和人類活動控制。次生鹽漬化程度因地而異,格爾木、德令哈地區農耕區鹽漬化程度高,宗巴地區農耕區鹽漬化程度相對較低。
表8-6 柴達木盆地次生鹽漬化土地統計表
(二)鹽漬化原因
柴達木盆地鹽漬化的產生既有自然原因,又有人為原因。原生鹽漬化完全受到自然因素控制,柴達木盆地氣候屬於典型乾旱極乾旱型,蒸降比高達40∶1,在歷史時期嚴酷的荒漠氣候及強烈的蒸發作用,使盆地平原區地下水淺埋帶鹽分在近地表大量積累,形成大面積的原生鹽漬化。
次生鹽漬化主要受控於人類活動。柴達木盆地因降水稀少,無灌溉就無農業,在地下水水位埋深較淺的農業區,發展自流渠灌後,因採用大水漫灌、只灌不排等不合理的灌溉方式,致使地下水位上升到小於蒸發臨界值,日積月累鹽漬化程度逐年加劇,土壤含鹽量不斷增加,形成次生鹽漬化土地。
七、地下水污染
柴達木盆地城鎮中「三廢」以直排為主,尤其是工業與生活污水主要是向地表河流、排污渠及池塘等地表水體中排放,造成部分城市淺層地下水污染。目前由於地下水淡水分布區高污染的工礦企業少,污水排量不大,地下水中污染成分簡單,污染程度不是很高,范圍不是很廣。經此次調查,發現少部分地點有Pb、油及揮發性酚的污染。Pb僅在大柴旦鎮地下水中超標,其含量為0.275mg/L,為硼酸廠排放的廢液造成的;油及揮發性酚污染多集中於格爾木市與花土溝鎮,這與當地的石化工業有極大關系(表8-7、表8-8)。
隨著城市的發展,「三廢」排放量將會增大,應對該問題重視。
(一)格爾木市地下水污染
格爾木市是盆地南緣一座新興的現代工業城市,位於戈壁帶與綠洲帶交界處,現有常住人口20.36萬人;是海西蒙古族藏族自治州國民經濟生產總值增長最快的城市,同時也是柴達木水資源利用最多的城市。據調查,每天城市用水為10×104 m3/d,生產、生活污水排放量達2.33×104 m3/d。這些污水僅沿市區主要街道鋪設的下水管道排向格爾木東河、西河。無排污設施地方的污水則就地排放,造成市區地下水污染。格爾木地下水污染是在1984年格爾木河東地區首次發現,污染因子為總硬度、TDS、氯化物,污染面積1.47km2;1989年達8.37km2。此外還出現了油類和酚類污染,其中以格爾木東水源地上段水質惡化較快,TDS、硫酸根超標1倍多,氯離子超標3.5倍。格爾木市污水處理廠雖然已建成,但生活污水、工業廢水排放設施滯後,地下水污染問題仍然存在。
表8-7 柴達木盆地油含量≥0.05mg/L地下水取樣點
表8-8 柴達木盆地揮發性酚含量>0.002mg/L地下水取樣點
地下水污染中最嚴重的是油類污染,其污染源主要為格拉(格爾木—拉薩)輸油管線。該輸油管線於20世紀80年代建成,沿格爾木河岸鋪設,區內長度約150km,有三個加壓泵站。由於輸油管線年久失修、管線漏油和泵站廢油排放,先污染地表水,河水入滲地下又污染了地下水。據2003年4月監測資料表明,格爾木沖洪積扇地下水石油含量為0.13~0.89mg/L,樣品檢出率100%(圖8-5)。與2002年相比,石油類污染有所減輕,污染范圍仍與上年相同。油類污染減輕的主要原因是輸油管線的改造和加壓泵站廢油排放量減少。
圖8-5 格爾木市東水源地地下水石油類含量歷時曲線圖
(二)盆地其餘地區地下水污染
盆地中礦產資源開發正處在起步階段。除格爾木市和德令哈市外,其他城鎮人口不多;工礦企業零散,生活、生產廢水排放量不大。由於缺少多數城鎮地下水水質背景資料,因而難以確定水質污染程度。作為地下水污染源幾乎每個城鎮均存在,污水、工業廢水則是就地排放。除格爾木市建有污水處理廠外,其他各城鎮均未建有污水處理設施。
花土溝鎮。該區主要污染物為採油廠排放污水,主要污染指標以油類為主。據2003年調查,每天污水排放量達1348.18m3/d,這些污水未經任何有效處理就地排放滲入山前戈壁帶。
錫鐵山工業廢水。該區污染源主要是鉛鋅礦區洗礦污水、礦山開采時產生的污水和火電廠排放的廢水。污水排放量為5.771×104 m3/a、52.22×104 m3/a和78.43×104 m3/a,總排放量達136.42×104 m3/a。廢水一般徑流1~1.5km後全部入滲地下,造成地下水污染。廢水中含有大量鉛、鋅、汞、鎘和砷等有害物質成分。若不實施污水處理,將會對察爾汗鹽湖造成污染。
都蘭縣。都蘭縣城周圍有7個選礦廠,其中鉛鋅選礦廠3個,鐵礦廠4個,有兩個位於夏日哈河上游,5個位於察汗烏蘇河上游。這些選礦廠均為鄉辦或個體經營,設施簡陋,生產工藝低下,選礦所用廢水未經處理就地排放。都蘭縣城和夏日哈鎮均處在污染源下游地段,有關部門應高度重視。
格爾木市大格勒鄉位於都蘭縣和格爾木市管轄交界處,其上游大、小五龍溝屬都蘭縣轄區。20世紀90年代末由於在五龍溝內發現金礦(岩金),曾一度大量開采礦石,黃金堆浸採用氰化物。在小五龍溝谷南側山坡處,有面積達0.3km2的氰化物廢液沉澱池。沉澱池下部未進行任何有效防滲措施,地表為粉砂土,以下為漂卵礫石,對地下水構成極大的潛在威脅。污染源尚在,應引起有關部門重視。
八、地下水資源衰減
(一)工程攔蓄使地下水補給量減少
柴達木盆地水資源的形成與分布是以山區水資源在平原區的重復轉化為其基本特徵。德令哈市懷頭他拉水庫建在巴羅根河出山口處,截獲了河流的全部水量,並將河水引入渠道;除水庫壩下少量滲漏和渠道滲漏外,在洪水期也沒有多少河水可滲入地下,因而該區地下水資源大幅減少。
渠道引水導致地下水資源貧化在盆地內各灌區也較為普遍。盆地各沖洪積扇的地下水資源主要依靠河水滲漏補給,當河水引入渠後大部分或全部河水在渠道中運行,其滲漏量遠遠小於天然河道的下滲量。據調查,香日德農場1眼井,成井時(1974年8月31日)水位埋深77.27m,1987年6月1日實測水位埋深為100.33m,2003年8月實測水位為111.08m,每年下降1.17m。
(二)因自然條件改變而潛在的地下水資源衰減問題
在柴達木盆地的高山區廣泛分布有現代冰川,總面積有1358.46km2,冰川儲量1135×108 m3,冰川年融化水量9.18×108 m3,占整個柴達木盆地河川徑流補給總量的20%,成為柴達木盆地哈勒騰河、魚卡河、塔塔棱河、那陵格勒河、格爾木河、香日德河、巴音郭勒河等主要河流的最初水源和徑流的重要補給來源。
受全球氣溫持續升高的影響,盆地平原區多年平均氣溫總體呈上升趨勢,並以0.0155~0.062℃/a的比率上升。山區多年平均氣溫同樣會不斷上升,氣候逐漸變暖,本區冰川萎縮趨勢加劇。如祁連山區的喀克圖蒙克冰川,最高海拔為5696m,1993年時冰川面積為44.5km2,至2001年時冰川面積降為40.9km2;8年來減少3.6km2,平均每年減少0.45km2,萎縮率為1.01%(圖8-6)。氣溫持續上升,高寒區的冰川大量消融,短期內增加河流徑流量,增加對地下水的入滲補給量;當冰川萎縮到一定程度後,受冰川融水補給的上述河流流量變小,對其下游地下水的補給量減少而使地下水資源衰減。
圖8-6 塔塔棱北山冰川萎縮1976年與2001年冰川面積比較
Ⅱ 環境水文地質學的介紹
環境水文地質學(environmental hydrogeology)是研究自然環境中地下水與環境及人類活動的相互關系回及其作用答結果,並對地下水與環境進行保護、控制和改造的學科。 環境水文地質學分為兩大類、六個方面的內容。環境水文地學是以水文地質學為基礎,研究水文地質環境與環境質量關系的一門學科。也就是說,環境水文地質學是研究與地下水有關的在天然條件或人為因素的影響下,與人體健康或人類生活及生產活動相關的各種環境水文地質問題,進而防護、改善和治理的一門科學。
Ⅲ 人類活動引起的環境水文地質問題
一、土地的次生鹽鹼化與沙漠化
不合理的開采地下水,可導致土地的次生鹽鹼化。如渤海灣沿岸的許多地區,因過量抽取地下水而導致海水入侵,造成了沿岸土地的次生鹽鹼化;甘肅石羊河下游的民勤盆地,因抽取了深層高礦化地下水澆地,而使大片耕地鹽化。
不合理開采地下水造成生態環境惡化的另一個後果是土地的沙漠化。中國的沙漠面積本來就不小(包括沙漠、沙漠化土地面積約153.3×104 km2),而過度的墾荒、毀林和過量開采地下水又導致沙漠化的加劇。以甘肅河西走廊的石羊河流域為例,自20世紀60年代後期開始,由於上遊河水被武威盆地大量取用,致使石羊河進入民勤盆地的水量大減,加之盆地內數千眼灌溉機井超量開采地下水,造成盆地內地下水水位普遍下降3~7 m,這使依靠地下水成活的沙棗、梭梭、白刺灌叢等防風固沙植被不斷衰亡,草叢退化。在7.24×104 hm2的林地中,植物生長衰敗,土地已經沙化的達67.7%,其中成片死亡的達0.87×104 hm2。同時綠洲內部由於植被衰退也引起了沙丘的活化,騰格里沙漠正以每年6~8 m的速度侵蝕綠洲,給幾百個村莊的76 000餘人飲水和農業生產造成極大的困難。二、環境地質災害
(一)地面沉降與塌陷
地下水是維持土體應力平衡和穩定狀態的一個重要因素,大量抽取地下水,降低了含水層的水頭壓力,改變了土體結構,必然破壞土體原有的應力平衡和穩定狀態,從而導致地面沉降、地裂縫、地面塌陷等環境災害的發生。
我國的地面沉降,繼上海、天津、寧波等濱海城市發生之後,在一些遠離海岸的內陸城市,如北京、蘇州、無錫、常州、太原、西安、開封以及河北平原的某些灌區,均相繼出現不同程度的地面沉降。上海和天津的最大沉降量已分別達到2.37 m(1921~1965年間)和2.70 m(1988年,蘇河源等),由於地面沉降,使城市污水和雨水經常積存市區而不能及時排出,洪水和海潮災害日益加重,一些地面建築出現開裂和歪斜。天津市的地面沉降,已使海河幹流兩岸的防洪堤普遍下沉了1~2 m,加上河道淤積河身變淺的影響,海河的排泄能力已由原來的1 200 m3/s下降到400 m3/s;許多河閘也因不均勻沉降而損害,致使市區洪澇災害加重,目前天津市區以及塘沽、漢沽、大港等濱海地區的地面只高出海平面不足2 m,如果繼續沉降,將遭受海水淹沒的嚴重威脅。
地面塌陷是覆蓋型岩溶區開采地下水時最嚴重的環境地質災害。這是因為在這一地區開采(或疏干)地下水時,由於岩溶洞穴充填物和水體的排出以及鬆散蓋層中潛蝕作用的加劇,破壞了覆蓋層的穩定性而導致地面塌陷。據不完全統計,全國各地因開采地下水而引起的地面塌陷已多達800餘處。由於岩溶區的地面塌陷災害常具突發性,因此它比地面沉降災害更難以預防,危害更為嚴重。如20世紀80年代初,山東省泰安市區的地面塌陷曾使津滬鐵路的行車安全受到嚴重威脅,以致不得不投入大量資金加以整治。秦皇島市柳江盆地水源地,開采量為50 000 m3/d,水源地投產半年後,在水源地四周24 km2范圍內相繼出現地面沉降、地面開裂和總面積達28.32×104 m2的286個地面塌陷坑,使16個村莊的1 700間房舍遭到破壞。地面塌陷已是開采利用覆蓋型岩溶區地下水最主要的環境制約因素。
(二)海水入侵
在天然狀態下,沿海地區含水層中的淡水和海水保持著某種平衡狀態。但是,由於淡水的大量開采破壞了這種平衡,使海水入侵到淡水含水層,使淡水水質惡化。
早在1889年荷蘭人吉本(E.W.Ghyben)和1901年德國人赫茲伯格(B.Herzberg)分別獨立提出了相同的確定海水入侵的咸—淡水突變界面位置的計算公式,即吉本-赫茲伯格公式。在天然條件下,大陸含水層中的淡水是排入海洋的,咸、淡水體之間的平衡條件使依靠含水層中淡水體保持了比海平面更高的水頭壓力來維持的,其咸、淡水界面的具體位置,是由含水層排入海中的淡水流量來確定的,一般淡水排泄量越大,界面距海岸線越近。
吉本-赫茲伯格公式是以咸-淡水互不混溶的突變界面為基礎,但實際上,咸-淡水界面並非一個突變界面,而是一個變化著的過渡帶。只有當過渡帶厚度相對於含水層厚度很小可以忽略時,才可視為突變界面。近年來許多學者利用更為先進的溶質運移模型來研究沿海地下水的海水入侵問題。含水層海水入侵的控制方法有:限制地下淡水的開采量、實施人工回灌的注水脊、抽水槽方法和隔水牆措施等。
(三)其他環境負效應
不合理的開發地下水除引起上述明顯的環境災害外,還誘發一些不易被人們察覺而又十分重要的水環境負效應。例如:由於超量開采地下水,區域地下水位的大幅下降已使天津市沿海地區地表水體的覆蓋率由20世紀50年代的27.8%,減少到80年代的7.7%,在全區土地沙化和鹽鹼地擴大的同時,近40年以來的降水量也在波動中持續地減少,空氣濕度在持續下降,氣溫在波動中緩慢上升。如該地區70年代每5年平均升溫0.5℃,80年代每5年平均升溫0.2~0.3℃。此外,我國西北乾旱地區的許多內陸湖泊,如青海湖、博斯騰湖等皆因四周河水及地下水被大量開發引用,而使湖水水位逐年下降,湖泊面積逐年縮小。我國北方地區的岩溶大泉,因泉域內的地下水被過量抽取而面臨流量衰減以致斷流的威脅,如我國著名的泉城——濟南市,由於過量開采岩溶水,致使聞名中外的趵突泉自1974年後開始出現不定期的斷流,到降雨量較小的1989年時,該市著名的72泉全部乾涸,使以湧泉為核心的風景點黯然失色,給當地旅遊業帶來了極大損失。
(四)管理與防治措施
因地下水開采所引起的一系列正、負環境地質效應以及由其誘導而產生的環境、生態和社會經濟狀況變化的原因是十分復雜的。但多數情況下可歸結為地下水采補平衡狀態的破壞和地下水位升降的結果,因此,從技術管理上看,進行合理的水資源調蓄,優化控制地下水位顯然是進行地下水管理的最基本內容。
此外,還要針對各地區的具體情況,開展地下水天然補給的防護和人工補給的利用;抽水地點的優化和抽水量隨時空變化的設計;地下水水質保護、廢水的改良以及地表水與地下水(包括引進水和資源化水等其他水源)的聯合協調開發和利用等工作。
當然,完善的地下水管理,還必須要有健全的管理機構和合理的法律保證,只有這樣才能使用水者在從環境、經濟、技術上獲得最大效益的同時,又使生態、環境地質負效應得到最大限度的控制和改善。
三、水質污染
隨著社會經濟的發展和人口的增長,廢物的排放量也在不斷地增加。廢氣、廢水和固體廢物的排放已經嚴重地污染了空氣、地表水和地下水資源,使人類生存和發展中必不可少的寶貴水資源變得無法使用。
(一)污染來源與污染途徑
土壤和地下水中的污染來源十分廣泛,主要有工業廢水、生活污水、城市固體廢物、采礦及礦渣、農業灌溉的化肥與農葯,以及劣質水體等。其中以各種工業廢水、生活污水和城市固體廢物的污染問題最為嚴重。污染物質可以是無機物也可以是有機物。特別是人工合成有機物的污染,由於很難降解,所以給污染的治理帶來了很大的困難。
進入地下水中的污染物質一般需要通過包氣帶這個途徑。具體的污染原因和途徑大致有以下幾個方面:
(1)地表污染水體的滲入。未經處理的各種類型的廢水排放後,將造成地表水(河、湖)的污染,這些已污染了的地表水滲入地下,進入含水層,從而造成了地下水的污染。目前世界各國工業、生活廢水大量排入河流,是造成地表水體和地下水污染的主要原因。
(2)排污系統的泄漏。城市或工廠污水排放管網或儲存設施由於事故或破損,常常出現跑、冒、滴、漏現象,造成包氣帶和地下水的污染。
(3)工業、生活固體廢物的填埋。由於不合理的選址,或填埋時防護設施、方法不當,固體廢物填埋場地中的廢氣、淋濾液會對空氣、土壤和地下水造成嚴重的污染。
(4)各種石油、石油化工產品泄漏。石油、石油化工產品及其廢物多屬於非水相液體(NAPL)污染物,如城市加油站儲油罐、石油化學產品儲存場地、管網的泄漏等等。
(5)農業灌溉對地下水的污染。不合理的污水灌溉、化肥和農葯的使用不當都會導致大面積的非點源(NPS)污染。
(6)天然劣質水體的污染。由於過量開采地下水而導致地下或地表劣質水體侵入目標含水層,使地下水水質惡化。在沿海地區,過量的地下水開采會導致海水入侵。
(7)大氣污染物質通過降水滲入地下,造成土壤、地下水的污染,如酸雨和其他有害元素的污染等。
(二)污染質在地下環境中的運移作用及模擬
在地下水污染過程中,污染質往往是通過包氣帶進入地下含水層的,實際上,污染質污染地下水主要可以分為兩個過程:一是污染物質在包氣帶中以垂向運移為主的過程;另一個是污染質進入含水層後以側向運移為主的過程。
污染質在含水層中的運移受多種因素的控制,如地下水對流作用、彌散作用以及污染質與含水層介質之間的各種物理、化學和生物化學作用(表9-1)。在不同的環境下(地質條件、水文地質條件等)以及對不同的污染物質,其在含水層中運移的控制因素可以不同。表9-1中所列的各種作用,對給定污染質運移問題並不一定全部作用同時存在,可以是其中的某個或某幾個因素起主要控製作用。一般來說,地下水的對流作用普遍存在,而且對污染質的運移具有重要的影響(趙勇勝等,1994)。
目前,根據地下水污染物質在含水層介質中作用的特性把污染質分為兩大類型:保守型污染質和非保守型污染質。前者在含水層中運移時,主要作用為對流、彌散。而非保守型污染質在含水層中運移時,要與岩石介質發生各種復雜的物理、化學和生物化學作用。其在含水層中的運移非常復雜,受多種因素的影響。
(三)地下水溶質運移的MOC模型
污染質在含水層中運移的模擬模型發展很快,從一維、二維直到三維流模型,模擬的條件也越來越復雜,從均質各向同性到非均質各向異性,從保守型溶質發展到非保守型溶質等。求解溶質運移模型的方法很多,有解析法、半解析法和數值法。目前以數值法的應用比較普遍,因為它的實際應用功能強,能解決復雜條件下的溶質運移問題。
溶質運移模擬的數值法包括:有限差分法、有限單元法和邊界單元法等,每種方法各有所長。雖然目前國內外已經建立了污染質運移模擬的三維流模型,但由於地層參數獲取的困難以及數據要求等問題使之在實際應用中受到限制。目前普遍應用的仍是二維流模型。本書主要介紹目前國際上普遍使用、最為流行的溶質運移模型之一:MOC模型。
MOC模型(Method of Characteristic)是由科尼科夫(L.F.Konikow)和布萊特霍夫(J.D.Bredehoft)建立的,後經數次改進,目前已成為美國地質調查局(USGS)普遍使用的專業模型軟體,具有很強的實用功能(趙勇勝,1992)。
模型要求地下水運動符合Darcy定律;含水層的孔隙度與滲透系數不隨時間而變化;地下水流速場不受流體的密度、黏度和溫度的控制;水位和濃度在垂向上的變化可忽略不計。根據平德(Pinder)和布萊特霍夫(Bredehoft,1968)的工作,在非均質各向異性含水層中水流運動的二維流數學方程可以寫成:
表9-1 控制地下水中污染質運移的作用
——固體介質吸附的污染質濃度;
Rk——污染質增加或減少速率;
λ——放射性核素的半衰期。
聯合求解方程(9-1)和(9-2)就可得到污染質運移的結果。
(四)地下水污染的控制和恢復治理
地下水的污染具有復雜性、隱蔽性和難以恢復的特點,一旦土壤或地下水遭受了污染,那麼,恢復和凈化的過程是漫長的,而且其處理技術難度大,治理費用昂貴(Paul E.Flathman et al.,1994)。因此,預防和控制土壤、地下水的污染是非常重要的。
1.污染控制的行政手段
採用行政、法律手段對地下水的污染進行管理和控制是非常重要的,其主要內容是:
(1)建立、健全並嚴格實施有關水資源保護和防止水資源污染的法律和規定;
(2)按環境負荷對工礦企業的污水排放實行「總量控制」、「濃度控制」以及「負荷控制」。同時,鼓勵企業改進生產工藝、提高用水效率、循環用水、減少廢水排放量,實行「三廢」資源化、無害化;
(3)建立和健全統一的水資源管理和水質監測機構,並賦予它們法律上的權力;
(4)合理進行工業布局,實施地下水水質的區域和局部防護。
2.污染源控制
控制和治理污染來源是地下水污染防治的關鍵。在實際工作中,地下水的污染來源不可能全面、永久地消除,至少在目前的技術水平和經濟條件下無法達到。也就是說,人類在生產活動和生活過程中所排放的廢物(廢水、固體廢物和廢氣)不可能達到「零排放」。但是,我們可以通過各種先進的技術手段和嚴格的管理措施,對地下水水污染的污染源進行控制,以避免和減緩地下水的污染。
3.地下水污染的攔截吸附系統
地下水污染的攔截系統包括在地下水面以下開挖的攔截槽,有時在槽內設置管道。地下攔截系統原理與無限長線性排列的抽水井功能相似。這一控制系統可以用於污染滲濾液匯集,也可以用於已污染地下水的污染減緩或消除。
地下水污染的吸附系統(SSS)是指在含水層中能夠增加孔隙介質對污染質吸附能力的地帶。這些地帶可以使污染質的運移性能減少三個數量級,因此可以延緩污染質的運移和降低下游水中污染質的最高濃度。減緩污染質活動性能,有可能有充足的時間使微生物和非微生物降解發生。吸附系統中用來吸附的介質可以是天然物質(如粘土礦物等)也可以是人工材料。一般採用工程措施攔截已經被污染的地下水,使其流經一個狹窄的鋪設有吸附介質的通道(funnel and gate方法)。
4.地下水污染的其他控制工程
在某些情況下,還可以採用一些其他的工程手段來控制地下水的污染,如地下板樁、灌漿和泥漿防護牆等。
板樁方法就是採用向地下打板樁的方法來控制地下水流,以防止污染的發生。板樁可以是鋼板、木材或水泥板。通過地面重力作用,使板樁進入地下並連接起來形成一個較薄的防滲帶。
灌漿法就是把液體、泥漿或乳膠在壓力作用下注入地層。流體注入時會發生流動並占據地層空隙,但隨著時間的進行,注入的流體就會發生固化,從而導致原地層滲透能力的降低,起到阻止水流通過的作用。灌漿所用的流體一般有泥漿、水泥或者化學液體。當兩種或多種化學液體在地下混合時,就會發生反應形成凝膠而固化。常用於灌漿的物質組合有:水泥和水;水泥、岩粉和水;水泥、粘土和水;水泥、粘土、砂和水;瀝青;粘土和水;化學物質等。在水泥漿液中添加不同的物質可以改變漿液的某種特性,如添加氯化鈣、氫氧化鈉、硅酸鈉可以加快凝固時間;添加石膏等可延長凝固時間;加入膨潤土粉則可以增加漿液的塑性,降低其收縮性;加入粘土、岩粉可以降低成本,但使其強度有所下降。最常見的灌漿方法有兩種:一種是分段灌注方法,即鑽進到一定深度然後停鑽進行灌注,灌注完畢後清理鑽孔再繼續鑽進,然後再灌注、清孔、鑽進,如此重復進行,直到灌漿達到預定地層深度為止;另一種方法是先鑽進到預定深度,然後選擇灌漿層位分層從下往上進行灌注。灌漿防護系統設施首先要考慮的就是漿液的組成。而採用什麼樣的漿液取決於地層岩性、污染性質、污染時間以及施工建設時間等。灌漿方法用於建築工業已有一百多年的歷史,如用來增加基礎承載力或灌注防止地下水滲漏壩等。但這一方法用於地下水污染的控制則是近年來的事。該方法只適用於具有一定孔隙大小的地層,較高的地下水位和地下水流速都不利於這一方法的應用。
泥漿防護牆可以用來防止地下水的污染或用來控制已經污染了的地下水的運動。該方法包括圍繞某一地帶開挖溝槽,然後充填隔水物質。防護牆既可以設置在廢物場地的上游以防止地下水的流入,也可以圍繞整個場地布置,以避免已污染的地下水向外流動。
5.地下水污染的恢復治理
已污染了的地下水的恢復和治理是水文地質學一個新的研究領域,也是目前國際上專家學者們研究的熱點和前沿。恢復治理技術有:氣提、污染土壤氣體提取、碳吸附、化學氧化、抽取-處理、微生物處理等。
對於已經遭受污染的含水層的恢復和治理是一個非常復雜和緩慢的過程,需要投入大量的人力、物力和財力。目前,雖然對地下水污染恢復治理的研究比較重視,但由於上述問題的復雜性,使恢復治理的效果有限。如美國和歐洲一些國家在污染地下水恢復治理上投資巨大,但未能取得預期的效果。所以,對已污染的地下水的恢復治理無論在理論上還是在方法技術上都期待著未來的發展和突破。實際上解決地下水污染問題的最佳方式是預防,因為一旦含水層遭受了污染,恢復和治理是非常困難的。
Ⅳ 與地下水有關的環境地質調查
地下水是導致許多環境地質作用的最活躍、最重要的因素,許多環境地質問題的產生,都不同程度地反映出地下水的存在及地下水的埋藏條件或活動情況。因此,在水文地質測繪中,應對現存的或可能發生的環境地質問題進行觀察研究。
環境水文地質問題有兩類:①天然環境水文地質問題:即在天然條件下,與地下水活動有關的環境地質問題,如滑坡、塌陷、崩坍、沼澤化、鹽漬化、凍脹及地方病等;②人為環境水文地質問題:即在供、排水條件下,與地下水作用有關的環境水文地質問題,如地下水位持續下降,地面沉降、地裂縫、崩坍、井水枯竭、水質惡化、海水入侵、土地沙漠化、植被衰亡、次生鹽鹼化等。
圖2-7 地表水補給地下水的形式
與地下水有關的環境地質調查,其調查、研究的主要內容為:
(1)調查、研究區內地下水開采或排水後產生的環境地質問題的類型、規模。重點放在供、排水後可能發生的環境地質問題上。
(2)調查、研究各種環境地質現象與區域地質構造、地下水狀況和開發利用間的關系。
(3)了解各種環境地質作用的時、空變化規律,預測其發展趨勢。
(4)對環境地質問題,提出防治措施。
小結
本章的重點是水文地質測繪的基本工作方法及地貌與第四紀地質調查、地下水露頭的調查,地表水及與地下水有關的環境地質調查等,通過本章的學習,應掌握水文地質測繪工作方法和調查內容。
復習思考題
1.水文地質測繪的含義是什麼?試述水文地質測繪的基本工作方法?
2.水文地質測繪如何布置觀測線?如何布置觀測點?
3.地質調查的內容是什麼?
4.試述地貌、第四紀地質調查研究內容?
5.泉的調查研究內容是什麼?
6.試述泉流量不穩定系數的意義?
7.井孔的調查研究內容是什麼?
8.試述地表水的調查研究內容?地表水補給地下水的形式有幾種?
9.試述與地下水有關的環境地質類型及調查內容?
10.在鬆散沉積區進行水文地質測繪,主要的研究內容是什麼?
11.山前盆地和山間河谷水文地質測繪有何特點?
12.山前平原和河流(中下游)平原水文地質測繪的特點是什麼?
13.在黃土地區進行水文地質測繪時其調查重點是什麼?
14.裂隙水地區水文地質測繪的重點是什麼?
15.岩溶水地區水文地質測繪的重點是什麼?
Ⅳ 環評考試關於地下水水文地質問題調查
我不是做環評的,但學的水文地質,寫過一個地下水環評,我覺得沒必要糾結於導則原文吧,版地下水權環評肯定要包括水質和水量兩個方面,這四個選項一看就都是調查內容嗎,第三項就是寫地下水環評時水質方面肯定要涉及的吧,第四項土壤鹽漬化,就是地下水位方面的問題嗎,在水量章節肯定也要寫的
Ⅵ 環境地質問題
一、區域地下水位持續下降
由於地下水長期超量開采,地下水位呈現出持續下降的趨勢(表8-1)。1995~1999年地下水位平均累計下降3.52m,年下降速率為0.7m/a。其中唐山市平均累計下降最大,為5.36m;灤南縣最小,為1.73m。
表8-1 地下水位年變幅表(單位:m)
超量集中開采地下水,形成大面積地下水位降落漏斗。
(一)地下水位降落漏斗的分布
截至2000年末,工作區內共形成地下水水位降落漏斗3個。它們分別是:由唐山市區第四系淺層地下水水位降落漏斗、深層地下水水位降落漏斗和奧陶系岩溶水城市開采型水位降落漏斗共同組成唐山多層復合降落漏斗;豐南-唐海第四系淺層地下水水位降落漏斗;漢沽開采型有鹹水區深層承壓水水位降落漏斗等。
(二)地下水位降落漏斗的特徵及變化趨勢
1.唐山市多層復合降落漏斗
唐山市是一個重工業城市,地下水需求量較大。自1974年以來,唐山市枯水期就開始出現漏斗跡象,之後地下水水位不斷下降,漏斗不斷擴大、加深,1978~1982年為急劇下降階段,1982年以後由於城市和農業開采量受到控制,漏斗進入相對穩定階段,且有逐漸縮小的趨勢。1991~1995年枯水期漏斗區綜合計算面積為272.25~319.3km2,平均面積301.03km2,2000年枯水期漏斗區綜合計算面積270.85km2,面積縮小10%,且等水位線圍繞兩個中心獨自封閉。在豐水期兩個漏斗中心連成一片,在等水位線-15m處封閉。漏斗中心位置:北部在北郊水廠,封閉等水位線-10m;南部在定福庄,封閉等水位線-15m。漏斗中心水位埋深:北郊水廠1996~2000年枯水期平均水位埋深42.83m,5年中最低水位埋深出現在2000年,為47.50m;最高水位出現在1997年,為37.24m,這種水位與1996年為豐水年有關。5年平均水位1996~2000年比1991~1995年上升4.57m,說明漏斗中心水位已處於相對穩定且略有回升狀態。但是從1996~2000年5年的變化中,水位埋深仍然在逐漸增大。平均開采模數:1996年為21.89萬m3/(km2·a),2000年為24.0萬m3/(km2·a),2000年比1996年增加了9.6%,2000年水位比1996年下降了10.24m,這仍然是一個不可忽視的數據。
唐山漏斗影響范圍橫跨還鄉河陡河流域水文地質亞區和沙河流域水文地質亞區,漏斗呈北東向展布,西南部漏斗面積大於東北部,漏斗中心基本呈圓形,中間被北東向基岩淺埋區分割,四周邊界不對稱。等水位線在北部山前閉合,向南逐漸向兩端開放。該漏斗主要是城市工業及城鎮居民生活用水開采和農業開采地下水形成。唐山第四系淺層水水位降落漏斗處於相對穩定階段,綜合計算面積略有縮小,漏斗中心水位埋深略有回升。
2.豐南-唐海地下水水位降落漏斗
豐南-唐海地下水水位降落漏斗位於本區南部,東西界線已超出研究區范圍,北至鹹淡水界線,南到渤海灣,已形成了區域性沉降區。該沉降區處於濱海平原水文地質區,開采層為深部承壓淡水,鹹水底板在40~120m之間。開采層為Ⅱ、Ⅲ含水組,開采深度120~360m,個別地區超過400m。含水層岩性顆粒較細,地下水補給徑流緩慢。區內主要農作物為水稻,除唐海縣部分地區用地表水灌溉外,其餘均為地下水灌溉。由於近年來持續乾旱,地表水的來水量減少,地下水的用水量增大,機井灌溉期加長,在區內形成了以-30m等水位線圈閉的一個漏斗(見表8-2)。在漏斗范圍內有三個集中開采區,對應形成了三個漏斗中心,分別位於唐海縣城、豐南西葛庄和南堡鹽場。各集中開采區的開采強度、開采范圍及水位埋深不盡相同。
(1)西葛庄漏斗中心:位於豐南市東南,地下水開采主要供稻田灌溉用水和西葛庄一帶的多家陶瓷廠用水。2000年低水位期,漏斗中心水位埋深41.20m,水位標高-35.63m;豐水期水位埋深42.90m,水位標高-37.33m。此地區的地下水仍處於下降階段,漏斗仍在繼續擴大。
(2)唐海縣城漏斗中心:位於唐海縣城,主要為縣城工業和生活用水。2000年低水位期,水位最低點位於唐海縣城中的墾豐造紙廠,漏斗中心水位埋深為39.70m,水位標高-37.79m。
(3)南堡鹽場漏斗中心:南堡鹽場作為本區沿海地帶最大的曬鹽場,又是當地的經濟開發區之一,具有人口密集、工業較發達、用水量較大的特點,而且當地無較大的地表水源可供利用,因此,在本區形成了水位下降漏斗,漏斗中心水位埋深為47.30m,水位標高-45.00m。
3.漢沽農場地下水水位降落漏斗
主要為漢沽農場的工業及城鎮生活用水和稻田灌溉用水超量開采形成的。由於該漏斗的范圍超出了研究區的范圍,因此等水位線在研究區內沒有封閉,漏斗繼續向西、向南延伸。2000年低水位期,區內量低水位埋深75.00m,水位標高-74.50m,位於漢沽農場陡沽村(表8-2)。
表8-2 漏斗要素一覽表
二、地質環境污染
隨著唐山市工農業的飛速發展,污染物質排放量不斷增加。由於表層土體防護能力低,加之認識不足、管理不善或措施不利,所以形成了具有相當規模的唐山市污染體系,導致該市地質環境污染日趨嚴重。
(一)污染的形成與分布
污染來源主要有工業「三廢」、生活污水、垃圾、農肥和農葯污染等。據調查,僅唐山市能夠造成污染的企業就有270多家,每年排放工業廢水8315.94萬m3,廢氣10984.42萬m3,廢渣658.78萬t。居民生活污水排放量為2856.14萬m3/a,垃圾排放量51.9萬t/a。農業每年施用有機肥11.40萬t,化肥1.61萬t,各種農葯22t。
(二)污染的條件與類型
由污染源排出的污染質主要有「五毒」、「三氮」、有機質等共約20餘種。污染質通過滲透和滲漏兩種方式污染環境。滲坑滲透和渣堆淋滲,造成點狀污染;河流與溝渠滲漏造成線狀污染;施於田間的農肥農葯隨雨水或農灌水下滲,造成面狀污染。
1.地下水水質污染
地下水污染主要包括各種離子含量超標、硬度超標、有毒有害元素污染等。
(1)淺層第四系孔隙水污染。的污染區域主要分布在豐南市的錢營和豐潤縣的偏坨等煤礦開采區,但污染面積並不大,與煤矸石的堆放有關,唐山東礦區污染並不嚴重;唐海縣第四農場場部一帶亦有的污染,是受工業污染所致。
(2)淺層第四系孔隙水污染。僅在豐南市的宣庄、侉子庄和唐坊三鎮之間達到污染水平,其他地區沒有污染,這里的污染與鋼鐵廠有關。
(3)Mn2+含量具污染普遍性,大部分地區Mn2+含量都超過飲用水水質標准2~3倍;其他離子基本在正常含量范圍內。
(4)其他工業對水的污染。本課題在野外實地調查中,發現一些小型企業對地下水的污染是不容忽視的,如造紙廠、煉鋼廠等。例如豐潤縣韓城造紙廠,該廠排出的廢水未經任何處理就直接排到岔河,流入油葫蘆泊水庫中,烏黑的污水不僅污染了空氣,而且還污染了地下水,實地調查得知,該河兩岩10m范圍內的淺層水均被污染,已不能再飲用。
2.地面點源污染
唐山市的點源污染主要指唐山市區、各縣(市)、鄉鎮企業的工業污染源,如沖灰廠、垃圾廠、小造紙廠、小煤礦、小鋼鐵廠以及開採煤礦所形成的矸石堆等,這些工業企業治污能力差,其產生的「三廢」是最重要的污染源,並形成了具有一定污染規模的點污染源。
(1)垃圾廠的污染。據資料顯示:唐山市共有垃圾廠14個,存入垃圾總量約為150萬t,而且多利用采礦塌陷坑和基岩采礦坑,垃圾廠包氣帶土體原狀結構遭到破壞,防護能力差,嚴重污染著周圍的地質環境,其他城市也存在這一問題。據生活垃圾成分分析報告,垃圾發酵後,Cl-含量為 794mg/kg,Na+含量為 534mg/kg,含量為 368mg/kg,含量為16.1mg/kg,給當地自然環境和地質環境造成很大的危害。
(2)酚氰污染。酚氰污染主要產生於煉焦制氣工業,這里主要指唐山鋼鐵公司煉焦制氣廠。該廠共分布有7個污染源,污染物質主要為酚、氰。廠區事故廢水和生活污水主要排入泥河。據1992年水質監測,污水中酚含量0.31~6.32mg/L,超出地面三級環境水質標准(≤0.01mg/L)30~631倍;氰含量0.13~2.047mg/L,超出地面三級環境水質標准(≤0.1mg/L)0.3~19.5倍;化學耗氧量150.69mg/L;水的臭味很大。
(3)小造紙廠的污染。小造紙廠一直是國家重點治理的對象,但由於利益的驅使,小造紙廠一直不能絕跡,如豐潤縣韓城造紙廠等。
不過,由於點污染源影響范圍相對較小,危害較輕,故把點污染源作為最輕的一種影響因素。
三、地面塌陷
(一)岩溶塌陷
唐山市岩溶塌陷歷史悠久,早在20世紀20年代,由於煤礦岩溶水突水就發生過嚴重地面塌陷事故,造成重大損失。新中國成立以後,嚴重的岩溶塌陷集中發生在兩個時期。第一個時期是1976年唐山大地震以後,共發生塌陷120多處。其主要分布在市區的鳳凰山西麓,即現在的17號居民小區以及郊區的趙各庄中學、林西、黑鴨 子、大庄坨、信任坨、小屯、沙河等地。它的塌陷規模大小不一,大的塌陷坑直徑達100m以上。第二個時期是1983~1988年,其規模較大,造成危害的塌陷共約19處,陷坑多為不規則的圓形,一般直徑5~10m,最大達30~50m;一般深1~3m,最大5~7m。岩溶塌陷主要分布在路北區的西部和路南區的北部,集中發育在以下兩個地帶:一是西部的張各庄(6號居民小區)-體育場-啤酒廠一帶,以中段的體育場-興隆區附近最為嚴重。主要塌陷有體育場塌陷、熱力公司塌陷、京劇團塌陷、衛國路富強樓塌陷及房管所塌陷。這些塌陷集中發生在1988年前後。二是東部的大城山-鳳凰山-人民公園一帶,以中段的西北井-地震陳列館附近最嚴重。主要塌陷有唐山十中塌陷、地震陳列館塌陷等,主要發生在1984~1986年和1988年前後。除以上兩個密集塌陷帶外,在龍華小區、王謝庄大街等地亦有零星塌陷分布。
據我們在野外實地調查和訪問城建部門有關人士,唐山的岩溶塌陷已處於一個相對穩定階段,沒有發現新的岩溶塌陷,這與20世紀90年代以來唐山市控制岩溶水開采有關。
(二)采空塌陷
開灤煤礦已有百年的開采歷史,在670km2的煤田上分布著開灤礦務局所轄的11座煤礦和29座地方煤礦。長期開采造成的地面塌陷影響面積目前已達196.55km2,占唐山市區總面積的24.5%。據調查,地表嚴重變形,塌陷坑面積已達30多km2,最大坑深10m,個別地段已形成積水坑,主要分布在市中心區南部京山鐵路兩側以及國各庄、呂家坨、范各庄、林西、荊各庄村南等地。
采空地面塌陷是由於煤層采空引起的,煤礦開采是其主要的致塌因素,據統計采萬噸煤綜合塌陷率為533.4m2/萬噸。
采空塌陷造成的危害是巨大的。由於地面塌陷使之形成積水窪地,損毀大片良田,破壞地面建築物,使其傾斜甚至倒塌。這一災害已迫使161座村落遷至他鄉;另外,部分塌陷坑已成為污水坑、垃圾坑,污染地質環境。
四、地面沉降
地面沉降主要是由於過量抽取深層地下水引起的。根據國家地震測繪大隊資料,本區大規模地面沉降始發於20世紀50年代,地點主要位於豐南、唐海沿海一帶,年平均沉降速率約10~15mm/a,向北部逐漸變緩,至豐登塢、韓城、開平、塔坨一帶,連續遞減為零,總面積3013.0km2。其中,年降速率5~10mm/a的面積為1510.0km2,年降速率10~20mm/a的面積為805.0km2,年降速率20~30mm/a的面積為65.0km2。截至1990年,唐山南堡開發區一帶地面沉降量已超過1.0m(其中不包括由於構造引起的沉降量)。
本沉降區為天津沉降帶東北邊緣地帶,其沉降中心在天津-新港之間,最大沉降速率為100.5mm/a。本區地面沉降除與區域上的地殼緩慢運動有關外,大量開采深層地下水是其主因。過度抽取地下水時,由於來不及從含水層外面補給水量,地下水位迅速下降,在隔水層頂板和含水層接觸面上產生水力坡度,使粘土層中的水相應地進入含水層中,粘土層中的孔隙水壓力降低,有效壓力增加引起粘土層壓密。如果這種粘土層壓縮性強,厚度又較大時,其壓密的結果就會引起地面沉降。在地面沉降過程中,地下水位下降是主因。地面沉降是一種隱蔽性災害,影響空間范圍大,時間漫長,不易覺察,一旦發生時破壞嚴重,其結果是不可逆的。
綜上所述,由於本地區長期超采地下水,在市區中心形成雙層水位復合漏斗,出現了岩溶水與孔隙水水位優勢互易、水量反補的逆變狀態,改變了水動力條件,潛蝕作用增強,誘發岩溶地面塌陷,造成經濟損失,危及人身安全;水位大幅度下降增加了包氣帶厚度,被疏乾的地質體由弱還原帶變為氧化帶,細菌滋生繁殖,有毒有害物質滯留,形成新的污染源;某些岩溶水開采吊泵懸空,被迫更換抽水設備,加重經濟負擔;地下水自凈能力降低,污染質一旦進入含水層,不但恢復將很困難,而且將嚴重危及人們的身體健康。為治理環境,預防災害,自1986年開始唐山市人為控采地下水,岩溶塌陷得到一定控制,但水位動態仍呈緩慢下降的趨勢。
Ⅶ 水文地質問題
水文地質勘查主要是抄爭對區域內的水環境進行調查,了解地下水的補給、徑流、排泄特徵,進行的工作主要是抽水試驗、長期觀測及示蹤法等;工程地質勘查主要是調查工程的岩土體性質,持力層等,解決邊坡的穩定性及地基承載力和地下水的內水壓力等問題。
Ⅷ 羅甸縣主要地質、水文、環境問題有哪些
羅甸縣是貴州省黔南布依族苗族自治州管轄下的一個縣,東西寬63公里,南北長72公里,總面積3013平方公里,是一個以布依族為主的多民族聚居的山區縣,有漢、布依、苗、瑤、壯、侗等民族。是貴州得天獨厚的「天然溫室」。
地質總的特點是:山巒起伏、溝谷縱橫、地面破碎、山地特色明顯。北部、東北部以岩溶、丘陵、盆地,及石炭岩低中山地貌為主,海拔在600-1000米之間,岩溶發育,多溶洞、溶丘、暗河。中部、南部以沙頁岩低山、河谷、盆地為主,海拔多在300-800米之間。耕地面積占總面積的6.5%;草山草坡佔28.24%。森林覆蓋率為12%,宜林荒山占總面積的33.1%。
水資源則因為境內河流屬珠江流域紅水河水系,流域面積在20平方公里以上的河流有紅水河、瀠河等22條(界河除外),總長度482公里,年平均徑流量17.78億立方米。蘊藏著豐富的水能資源,理論蘊藏量48.27萬千瓦,可開發量為12.6萬千瓦。地表水總流量35.82億立方米。
羅甸縣內屬於亞熱帶季風氣候,具有春早、夏長、秋遲、冬短的特點,日照為1350-1520小時,年平均溫度達20℃,極端最高氣溫40.6℃,極端最低氣溫零下3.5℃,年均降雨量為1335毫米,無霜期長達335天左右,有「天然溫室」之稱。
附圖片:
Ⅸ 原生環境水文地質問題
原生環境水文地質主要研究天然地下水動力場和化學場與人類健康的關系,回特別是研究生命所必需答的組分和有毒有害組分的來源、遷移、聚集規律;研究地方病和異常生理狀態分布規律與水土環境的關系;進行天然地下水環境質量評價等。
原生環境水文地質的研究是表生地球化學、水文地球化學、環境地學、環境醫學、環境化學和環境生態學等多學科的綜合性研究。自20世紀30年代,蘇聯提出生物地球化學地方病的概念以來,國際上開始普遍重視這一問題,我國在近20年來也開展了較大規模的研究,取得了一些成果。如在水源水質與大骨節病的研究方面,我國自1968年以來,對黑龍江、吉林、陝西、山西、四川、甘肅等病區進行了深入的病因調查和防治措施的研究,提出了改水防病等行之有效的措施。此外,我國還開展了克山病、地方性甲狀腺腫、氟病與齲齒等地方性疾病病區的原生環境水文地質研究工作。
Ⅹ 環境水文地質學的研究內容
分為兩大類、六個方面的內容。 (一)天然(原生)環境水文地質問題—專—第一類環境問題。有自然因素屬所形成的,如地球的運動場,地方病。
(二)人為(次生)環境水文地質問題——第二類環境問題。由人類活動造成環境污染。包括:人類活動引起的地下水污染及水質惡化;開發(疏干)地下水引起環境水文地質問題;廢物排放引起的環境水文地質問題。 1、資源環境水文地質
2、污染環境水文地質
3、病理(醫學)環境水文地質
4、工程環境水文地質
5、生態環境水文地質
6、區域環境水文地質