環境水文地質作用有哪些
❶ 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。
❷ 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。
❸ 水文,工程,環境地質調查主要是干什麼
你問的是調查內容還是調查的目的啊?
內容的話包括很多,舉幾個例子你意會一下內
水文:流速、ph值、含氮量、容磷酸鹽含量等等 還有定量踏查 例如水體顏色、味道等等
工程:針對不同的工程差別還是比較大的
環境:太廣泛了,以植物為例吧,由植被蓋度、植被種類、物種豐富度、最低活枝高、胸徑、冠幅、樹高等等
地質:土壤類型等等
❹ 環境水文地質學的誕生
環境問題的研究,已是當前世界各國十分突出的一個問題。環境水文地質學的誕生和發展是和環境地質學的誕生和發展緊密相關的。可以說,從20世紀60年代初期出現環境地質學起,就開始有了環境水文地質學的雛形,嚴格地說,它是環境地質學的一個分支。
環境地質學的含義和研究范疇,不同學者有其不同的見解。最早使用「環境地質學」這個名詞的是1962年Tames E.Hackett,他認為「環境地質學是研究和使地質學達到協調和完善狀況的一個新方向」。Peter T.Flawn則認為「環境地質學是研究城市、鄉村和原始地區人類土地利用的全過程,它包括自然資源的尋找和開發、廢物的處理、塊體運動和構造運動的效應、地球物質組分對人體健康的影響效應。它涉及到陸地、海洋和大氣圈,甚至由於地球人口和工業的集中,產生巨大的熱柱和煙柱的效應,都可以應用環境地質這個名詞」。Willian J.Wayne和Flawn等在1968年和1970年相繼提出:「城市地質學一詞與環境地質學實際上是同義詞」,「城市地區是公認的環境地質學最重要的焦點」等。但是,與此同時,也有學者持相反的意見,如Gordon B.Oakeshott(1970)認為「環境地質是一種荒謬的名詞」,「所有地質學都是環境的……」。
不論各位學者的看法如何,環境水文地質學作為環境地質學的一個分支,它的發生與發展是和世界人口的增加、城市化程度的迅速增長、特別是為供水目的過量抽取地下水而導致的地面沉降、含水層枯竭、水質惡化等一系列環境水文地質問題的發生與發展過程密切相關。而且,目前環境水文地質學涉及的研究范圍已遠遠超過了岩石圈和水圈而延伸到大氣圈和生物圈,並和人類賴以生存的社會、環境、生態和經濟等密切聯系。
近二三十年來,該學科在我國發展迅速。原地質礦產部曾先後於1979年10月和1983年3月分別在西安和杭州召開了北方與南方地區有關環境水文地質的經驗交流會,著重討論了我國各地地下水的污染現狀、成因、形成機理與環境質量評價等問題。又如,1979年在北京召開的「地下水人工補給」學術討論會;1980年在上海召開的「全國地面沉降」學術研討會;1982年11月在重慶召開的水文地球化學學術討論會等。總之,從20世紀80年代初至今有關環境水文地質專題研究的各種學術會議很多。在科學研究方面,自我國「八·五」科技攻關以來,每次攻關規劃都有環境水文地質科學研究的項目。近幾年,我國進行西部大開發,更是明確的以生態環境研究為重點。所有這些,都充分反映了我國環境水文地質學在20世紀已經進入了一個嶄新的發展階段。
應該著重指出的是,在我國環境水文地質學科的建立和發展過程中,陳夢熊院士有很大的貢獻。他於1984年發表的「環境水文地質問題與環境水文地質學」(水文地質工程地質選輯20,地質出版社)一文中,在我國首次提出了環境水文地質這一新學科,繼而,他又在1985,1990,1995和1996年陸續發表了一系列文章,論述了關於環境水文地質學這一新學科的基本概念、學科分支、研究內容與方法等。這些思想觀念和理論基礎,已被不少院校的教科書和有關論著所引用,影響深遠。
目前,環境水文地質學根據其研究的內容和方法,在我國已形成了不同的環境水文地質學分支。如資源環境水文地質學、污染水文地質學、病理環境水文地質學、工程水文地質學、生態環境水文地質學(陳夢熊,1985年)等,這在1987年7月第28屆國際地質大會以來的歷屆地質大會的有關環境地質分會的內容上都有反映。
總之,環境水文地質學是一門應用地質科學,是研究天然和人為作用下,由於環境水動力作用和水文地球化學作用變化所造成的環境水文地質問題。如,土壤鹽鹼化、森林退化、水污染、海水入侵、地面沉降、水源枯竭等有關環境地質副作用的發生、發展的物理、化學過程及其計算機模擬和預測;從水文地球化學和水文地質動力學原理出發,環境水文地質學還研究水和岩石相互作用的機理以及人類和自然交替作用過程中水文地質環境保護的措施;研究向地球索取更多優質水的方法和措施等。這些研究既包括水資源合理開發利用的一系列水動力學和水化學的理論和方法研究,也包括與海水入侵、污水處理等有關的一套工程技術,如污水的化學、物理化學、微生物化學和生物工程等的處置方法和措施的研究。
環境水文地質研究的目的是為了改造環境,以達到控制和消除有害作用,保護和合理利用地下水資源,使其有利於人類生存和發展生產的目的。其研究的范疇應包括各種水資源,如大氣降水、地表水、地下水以及再生水、資源化水等的形成發展、演化的機制和治理對策,以及與大氣圈、岩石圈、生物圈之間的相互影響,相互制約的內在聯系的研究。顯然,在當前全世界面臨水資源短缺和環境惡化的形勢下,環境水文地質工作及其學科發展的前景必定越來越寬闊。
❺ 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。
❻ 水文地質調查的目的、任務、重要性及類型
水文地質調查工作的目的就是運用各種技術方法和手段揭示一個地區的水文地質條件,掌握地下水的形成、賦存、運動特徵、水質、水量變化規律。水文地質調查的任務是為國民經濟建設、發展規劃或工程項目設計提供水文地質資料。
水文地質調查是一項復雜而重要的工作。其復雜性是因為地下水具流動性,水質、水量隨時空變化,而且所使用的勘查方法種類較多。其重要性主要是:①認識來源於實踐。人們對一個地區水文地質條件的認識,對各項生產建設中所提出水文地質問題的解答,都要通過各種水文地質調查來完成,即水文地質資料來源於調查。一切水文地質生產和科學研究成果質量的高低和結論的正確與否,主要決定於佔有資料的多少及其是否正確可靠。②水文地質調查與勘探(勘查)是一項費用高、工期長的工作,如果勘探工程布置不當,或不按規范(程)的技術要求進行,其後果將是既浪費勘查費用,又不能提供工程設計所需的水文地質資料;如果據其得出錯誤的結論,將會給工程建設、國家財產、生產環境等諸多方面造成巨大的損失。
水文地質調查工作,按其目的、任務和調查方法的特點,可分為三類:
(1)區域性水文地質調查。是指中小比例尺的綜合性水文地質調查,亦稱綜合水文地質調查。其調查目的主要是為國民經濟建設和某項國民經濟的遠景規劃提供水文地質依據。有時,這種調查也可能是為某項專門性的水文地質調查任務(如城市供水、礦山排水、環境水文地質調查等),提供區域性的水文地質背景資料。如一些大型供水項目,為提出幾個可能的水源地比較方案,或為查明水源地的補給范圍、補給來源、補給邊界位置和性質,皆需進行區域性的水文地質調查工作。區域性水文地質調查的主要任務是,概略查明區域性宏觀的水文地質條件,特別是區域內地下水的基本類型及各類地下水的埋藏分布條件,地下水的水量及水質的形成條件,以及地下水資源的概略數量。區域性水文地質調查的范圍一般較大,可以是數百、數千平方千米。具體范圍視任務需要而定,可以是某個自然單元,一個或數個較大的水文地質單元,也可以是某個行政區域,多是按國際地形圖幅進行的,調查圖件的比例尺,一般小於1:10萬。
(2)專門性水文地質調查。專門水文地質調查是為專門目的或某項生產建設而進行的調查工作。其調查的目的是為其提供所需的資料,有時,為了進行地下水某方面的科學研究(如城市供水、礦山排水、環境水文地質等),也要開展專門性水文地質調查。專門性水文地質調查的任務是:較詳細地查明調查區的水文地質條件,解決所提出的生產問題,為工程建設項目或其他專門目的提供水文地質資料和依據。
專門性水文地質調查的范圍,視工程項目的規模或科研的需要而定。例如,供水水文地質調查的范圍,要根據需水量的大小來確定,一般應包括水源地在開采條件下可能的補給范圍;礦床水文地質調查的范圍,應根據礦井在最大疏干深度條件下可能補給礦坑(井)的補給范圍來確定;環境水文地質調查的范圍,至少應把地下水污染區和污染源包括在內。專門水文地質調查的比例尺,一般要求大於1:5萬。
(3)地下水動態和均衡監測。任何類型的水文地質調查和研究工作,在定性或定量評價水文地質條件時,都需要地下水動態和均衡方面的資料,因此,都應進行地下水動態和均衡的監測。地下水動態和均衡要素監測工作的持續時間,有長有短。如為區域或專門性水文地質調查提供地下水動態、均衡資料的監測工作,則可僅在某一段時間內進行,一般只要求1~2年;如果為國民經濟建設長遠規劃和綜合目的(包括地下水資源管理及保護)而進行的監測工作,則是長期性的。
隨著地下水資源的大規模開發利用,與地下水有關的環境地質問題越來越多。因此,地下水動態與均衡的監測其意義日顯重要。監測項目主要包括:地下水位、水量、水質、水溫、環境地質項目等。
❼ 什麼是水文地質環境
簡單地說就是地下水
水文地質指自然界中地下水的各種變化和運動的現象。水文地質學是研究地下水的科學。它主要是研究地下水的分布和形成規律,地下水的物理性質和化學成分,地下水資源及其合理利用,地下水對工程建設和礦山開採的不利影響及其防治等。隨著科學的發展和生產建設的需要,水文地質學又分為區域水文地質學、地下水動力學、水文地球化學、供水水文地質學、礦床水文地質學、土壤改良水文地質學等分支學科。近年來,水文地質學與地熱、地震、環境地質等方面的研究相互滲透,又形成了若干新領域。 二、課程研究對象
1.概念
地下水(groundwater):賦存並運移於地下岩土空隙中的水。含水岩土分為兩個帶,上部是包氣帶 ,即非飽和帶 ,在這里,除水以外,還有氣體;下部為飽水帶,即飽和帶,飽水帶岩土中的空隙充滿水。狹義的地下水是指飽水帶中的水。
2.地下水
利:①分布廣泛,便於就地開采使用;②潔凈、不易被污染,水質普遍較優;③不佔用地表空間;④動態比較穩定;⑤供水量受氣候變化影響較小,具有較大到調蓄能力等。
害:①不合理的灌溉可造成次生鹽鹼化;②過量開采,可造成:在沿海地區,海水入侵,水質惡化;地面沉降,使區內建築物失去穩定;不同含水層之間誘發水力聯系,產生水的混合作用,使水質惡化;岩溶區地面塌陷;③其它,如礦坑涌水、基礎及邊坡的穩定問題等。
功能:①資源(不難理解);②生態環境因子;③災害因子(乾旱或洪水);④地質營力(滑坡、泥石流等);⑤信息載體(找礦等)。
❽ 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
❾ 水文地質勘察的作用是什麼
水文地質勘察主要在野外進行,工作的結果需要提交水文地質勘察報告並附有相應的圖回件。根答據目的、任務、要求和比例尺的不同,水文地質勘察可分為綜合性的水文地質普查和專門性的水文地質勘探兩類。
一、水文地質普查
其目的是查明區域水文地質條件,了解該調查地區地下水的埋藏、分布狀況及補給、徑流、排泄條件,概略估算地下水資源的數量和質量,為國民經濟規劃提供基礎資料。普查的結果一般用水文地質圖(比例尺一般為1:20萬或更小)表示並附有相應的普查報告。
二、專門性的水文地質勘探
為各種專門目的而進行的比較詳細的水文地質勘察工作。一般在水文地質普查的基礎上進行,採用較大的比例尺。如供水水文地質勘探、礦床水文地質勘探、地熱水文地質勘探等。在工作中一般要投入較多的勘探工程量。與工程的設計階段相適應,專門性的水文地質勘探常可分為初步勘探和詳細勘探兩個階段,每一階段工作的結果都要提交專門性的水文地質勘探報告和有關的圖件。
❿ 什麼叫環境水文地質問題
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回學科。也就是說,環境答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。