水文地質問題有哪些
A. 水文地質中常見的不確定性問題
1.1.1 來自隨機性的不確定性
在研究一個水文地質問題時,總會遇到大量的和我們所研究問題密切相關的隨機性因素,即事物實際發生的結果(在一定程度上)具有不可預見性。事物的發生具有不可重復性,每次觀測結果存在著一個范圍,在這一范圍內事物每次發生的結果不盡相同,如某地區每月的降水強度在不同年份中的變化情況(圖1.1至圖1.3)雖在一定的范圍內遵循大致相同的變化規律,但不完全相同。
某河流流量及其水位標高的變化情況(圖1.4至圖1.5)。
1.1.2 來自量測誤差的不確定性
一定的信息總是來自特定的量測儀器和量測方法,不同的量測儀器和量測方法往往會獲得對同一物理量的不同量測結果。這種來自量測誤差的不確定性在實際工程中屢見不鮮。如某礦井在放水試驗時來自不同量測方法所獲得的放水量結果(圖1.6)。
圖1.1 1990年月平均降水量
圖1.2 1992年月平均降水量
圖1.3 1995年月平均降水量
圖1.4 某河流6月份流量頻率分布圖
圖1.5 某河流6月份水位標高頻率分布圖
圖1.6 不同測點水量測量結果直方圖
1.1.3 模型不完善性帶來的估計誤差不確定性
工程實際問題中的不確定性,並不完全由前述的不確定性引起,即觀測中基本變數的可變性所引起,特別是像水文地質中常用的數學模擬、參數識別、預測預報、管理與決策之類的工程問題,往往使某些變數的值取決於具有不確定性的觀測數據,這樣誤差就不可避免(尤其在數據有限的情況下),基於不同次的觀測資料所獲的參數結果自然會不相同,如表1.1所示某水源地利用不同年份觀測資料所獲的水文地質參數相差極大(計算方法完全相同)。同時,為了簡化處理一些問題而建立的物理模型或數學模型(如公式、方程、演算法、計算模擬程序等),甚至一些模型實驗都是實際問題的某種理想化代表,因此總會存在某種程度的不準確性或信息不完善性。這也是構成問題不確定性的重要因素之一。諸如上述種種原因所造成的不確定性問題都需要採用基於概率論與隨機理論的方法來處理。
表1.1 依不同年份資料所獲的水文地質參數反演結果表
B. 地質工程中水文地質現象有哪些
水文地質,地質學分支學科,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。《水文地質學》是地質工程專業一門必修的專業基礎課。課程的主要任務是培養大家從水文循環的基本原理出發,獲得水文地質學的基礎知識和基本研究方法,能初步運用所學知識解決工程地質工作中與地下水有關的問題,要求大家掌握地下水形成、分布和運移規律,地下水的動態與均衡以及水化學相關問題;了解該領域研究狀況及與其他學科的關系。為今後從事與地下水有關的實際工作或科學研究打下基礎。
《水文地質學》是地質學的一個分支,是研究地下水(Groundwater)的一門學科,它是對地質環境中地下水的發生、運動及其水化學特性上的研究。水文地質學研究的是:地下水在與岩石圈、地幔、水圈、大氣圈、生物圈和人類活動相互作用下,其水量與水質在時間和空間上的變化,以及對各圈層產生的影響,從而服務於人與自然相互協調的可持續發展。
C. 水文地質條件是什麼
水文地質條件是指地下水埋藏、分布,補給、徑流和排泄條件,水質和水量及其形成地質條件等的總稱。
D. 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。
E. 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。
F. 水利工程建設需要解決哪些水文地質問題
水利水電工程和水文與水資源工程同隸屬於水利類的工科。兩者雖然都有個「水」字,但卻各有各的側重點。
水利水電工程主要是學習水利水電工程建設所必需的數學、力學和建築結構等方面的基本理論和基本知識,學習工程設計方法、施工管理方法和科學研究方法,讓畢業生具有水利水電工程勘測、規劃、設計、施工、科研和管理等方面的基本能力。因為這個專業主要就是培養具備水利水電工程的勘測、規劃、設計、施工、科研和管理等方面知識,能在水利、水電等部門從事規劃、設計、施工、科研和管理等方面的工作的高級人才。水利水電工程專業開設的課程主要有:工程力學、水力學、河流動力學、岩土力學、工程地質及水文地質學、工程測量、工程水文學、工程經濟學、建築材料、鋼筋混凝土結構和鋼結構等。
如果選擇了這個專業,畢業時要求掌握流體力學、工程地質、河流動力學、工程結構設計等基本理論;還要具有針對大中型水利水電樞紐、河道治理工程的勘測、規劃、設計、施工和管理技術;具有水利水電工程所必需的測繪制圖、運算和基本工藝操作技能。
水文與水資源工程主要培養從事水文及水資源評價、開發、研究和管理等方面工作的高級工程技術人員和研究人員。
可以從它主要課程的設置看出它的側重點,其專業課程一般包括了自然地理學、氣象與氣候學、工程測量、河流動力學、水利工程、水文學原理、水資源評價與管理、水化學及水質分析、水文信息採集處理、水文預報、水利計算及水資源規劃、地下水文學、環境化學等。另外,還有水力學實驗、水文測驗實驗,河流動力學實驗、自然地理實驗、氣象實驗等專業試驗。
這個專業的畢業生要求掌握數學、物理、水力學、氣象與氣候學及自然地理學等方面基礎理論,掌握水文預報方案、水文分析與計算、水文信息採集與處理、水資源評價、規劃與管理及水環境監測預報的設計方法,具有從事工程規劃、勘測、設計和管理的基本能力。
籠統來說水文與水資源工程專業多偏向於「水的監測」方面,而水利水電工程專業多偏向於「工程」。如果以一個水利工程項目來做說明的話:水文與水資源工程專業的同學主要為這個工程的水文信息(如多年洪水流量,最高洪水位,降雨量等)方面服務,提供和分析各方面的水文資料,以及以後水庫的監測。大多數工作都是這個工程的前期和工程修築完成之後的。而水利水電工程專業的同學要根據他們提供的各種水文信息來進行對此工程的設計和施工。
G. 水文地質條件一般是指什麼
通常把與地下水來有關的問源題稱為水文地質問題,把與地下水有關的地質條件稱為水文地質條件。
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。
H. 存在的主要水文地質問題
工作區地處豫西山區,地形切割強烈,地層發育較齊全,地質構造條件復雜,受地層岩性和構造控制,各種類型地下水分布及富水性差異較大,存在的主要水文地質問題就是因資源型和水質型缺水引起的人畜飲水短缺問題。工作區廣泛分布前新生界變質岩、碎屑岩、碳酸鹽岩等。地形起伏大,地表徑流迅速,地下水資源分布不均。該區又是河南省主要黃土分布區,地層中多不含水,是該區資源型缺水的主要自然原因。此外,豫西地區是河南省礦業最發達的地區,以煤鋁及多金屬礦產為主,礦山開采造成區域地下水位下降,部分基岩含水層被疏干,加之礦坑排水、采礦選礦造成的污染,使本已缺水的地區雪上加霜,部分地區人畜飲水非常困難。飲水安全已成為制約該區經濟發展和社會主義新農村建設的瓶頸。但要想從根本上解決該區飲水安全問題,特別是廣大農村的分散供水,還必須從地下水上下功夫,從找水方法和地下水賦存規律研究方面尋找突破口。顯然,地下水資源分布不均、過量開采、水質污染、水資源浪費等問題進一步加劇了鞏義市水資源的短缺。
一、地下水儲量分布不均
鞏義市地貌上從南往北由低山丘陵漸變為河谷平原。對應於地貌類型的變化,地下水儲量在不同區域存在明顯差異。北部的黃河和伊洛河灘地,地下水儲量豐富,取水相對較容易。但是在中南部的大片基岩低山丘陵區以及伊洛河與黃河平原中間的邙山黃土丘陵等區域,地下水儲量小,鑿井投資大,成井率低,取水則相對困難。
二、地下水過量開采,地下水位快速下降
鞏義地區地下水出現過量開采主要存在兩個因素:一是工業發展致使用水集中、過量地抽取地下水,二是開發地下礦產資源,疏干含水層,從而使區域地下水位出現下降。
鞏義地區作為工業強縣,工業逐漸發展壯大,用水量也在不斷增大。鞏義市工業布局相對集中和高速發展加劇了地下水的開采強度,致使出現了地區集中、層位集中的開采方式,使主要開采含水層長期處於過量開采狀態,造成地下水水位持續下降,出現了大面積超采地下水區域,在局部地區甚至形成了開采降落漏斗。典型降落漏斗中心主要出現在康店鎮、西村鎮、鞏義市區、回郭鎮、魯庄鎮等地。
市區地下水位多年來降幅較大,已形成以市人民政府、印刷廠、鐵匠爐村等為中心的降落漏斗。漏斗中心水位自1970年至1989年下降幅度較大,達29.7m,平均每年下降1.7m。北山口鎮汽車站東50m 機井(井深11 7m)在1974年至1980年期間,呈持續下降狀態,平均每年下降1.04m。2011年北山口鎮鐵匠爐村地下水位為88.26m,孝義鎮龍尾村為55.25m。受二電廠大量開采地下水的影響在芝田鎮也出現了一個集中開采型小漏斗,觀測井的水位逐年下降,從1999年的43.57m 降至2000年的55.73m 以及2001年的59.73m。
在康店鎮張嶺村、葉嶺村和康北村本次工作實施的水井地下水位分別為120.31m、11 2.81m和75.22m,西村五嶺地下水位為135.8m。
在河洛鎮胡坡村水井(井深128m)與魯庄鎮魯庄村水井(井深70m)中,地下水水位亦可見逐年下降。從圖3-5和圖3-6中可以看出,從2000年至2009年兩地的最大下降幅度分別達到3.2m 與9.5m,其中水位變化最大的月份主要出現在1、2、6、7月份。而2011年受乾旱無雨的影響,河洛鎮胡坡村水井的水位進一步下降,水位與2009年相比下降近1.5m。本次工作在河洛鎮源村實施的水井地下水位為106.2m(井深201.6m),魯庄鎮虎山坡村水井(井深300m)中,地下水水位為130m,顯示了地下水位明顯下降的態勢。
圖3-5 河洛鎮胡坡村井內水位變化圖
圖3-6 魯庄鎮魯庄村井內水位變化圖
鞏義市賦存煤、鋁土礦、硫鐵礦、熔劑灰岩、耐火粘土、水泥灰岩、鎵、陶瓷土、水泥配料用粘土等21種地下礦產資源。礦產資源主要分布在大峪溝鎮至米河鎮、涉村鎮至魯庄鎮兩條成礦帶上。礦業開發涉及米河、新中、小關、竹林、大峪溝、北山口、涉村、夾津口、西村、魯庄等10個鎮。豐富的地下礦產資源,為鞏義地區帶來了巨大的經濟效益,但對地下水資源亦造成了嚴重破壞。
如新中煤礦的開采過程中,大量抽取地下水以降低地下水水位與水壓力導致新中、茶店、葦園、溫堂、樓子溝、口頭、小關等的機井遭到嚴重破壞(機井水位下降或枯竭),地下水水位的大幅度下降,也切斷了地表水與地下水之間的水力聯系,造成降水大量下滲難以形成徑流,山谷小溪甚至河流都出現枯竭現象,山地植被遭到嚴重破壞。而大峪溝、廟溝、水地河煤礦的地下開采不僅對區域地下水資源造成了破壞,上部層位地下水甚至已經疏干,局部已經引起地面下降。上庄煤礦採煤則直接導致涉村水東溝8眼機井乾涸。米河鎮雙樓村一口剛實施完的深井,在2008年汶川地震後因封閉含水系統邊界條件受到破壞而發生地下水位突然降低78m(原靜水位167m,突變為245m),原因是地處20km 外的大裕溝煤礦因地震發生突水。因此,從整體看,地下礦產資源開采過程中疏乾地下水對鞏義市地下水資源具有極大的破壞作用。
三、水質污染
隨著鞏義市工農業的發展,工業「三廢」大量排放,城市生活污水不斷排入河渠,使地表水、地下水、大氣降水遭受污染。2002年鞏義污水排放總量為1652萬t,2010年為8423萬t,污水排放量增加了近5倍,而污水處理能力和污水年處理量則呈下降狀態(表3-2)。2002~2008年污水處理能力為3.5萬t/d,2002~2005年污水年處理量為971萬t,2010年污水處理能力和污水年處理量分別為2.0萬t/d、346萬t。據不完全統計,鞏義市幾十家國營、私營企業往河道排放污水,幾乎100%的溝河受到不同程度的污染,其中,伊洛河水功能區斷面回郭鎮火車站、石灰霧和伊洛河入黃河口2010年水質均為Ⅴ類(表3-3)。
表3-2 2002~2010年鞏義市城鎮污水排放量和處理量統計表
表3-3 2010年鞏義市伊洛河水功能區斷面水質概況
地表水的污染勢必影響地下水的水質安全,進而對地下供水水源地產生威脅。2005年對鞏義市地下供水水源水質的調查 張琰如.2006.鞏義市水資源短缺現狀及應對措施。
四、水資源浪費
由於節水意識和節水方法限制等原因,生產用水重復利用率低,生活用水浪費嚴重,鞏義市近年耗水量在5195萬~7602萬m3之間(表3-4),耗水主要發生於工業用水、農業灌溉和居民生活用水。以農業灌溉為例,耗水量近年一般在1295萬~3544萬m3之間。鞏義市有效灌溉面積約22萬畝,大部分農田灌溉依舊採用大水漫灌方式,未採用更為節水的灌溉方式如噴灌與滴灌。漫灌的用水量是噴灌用水量的2~3倍,是滴灌的5~8倍。如果採用噴灌或滴灌的灌溉方式,僅農業灌溉一項每年即可節水近1300萬~2300萬m3。
表3-4 2002~2010年鞏義市耗水量統計表
I. 什麼是水文地質
主要研究地下水的分布、運動和形成規律,地下水的物理性質和化學性質,地下水資源評價、開發及其合理利用,地下水對工程建設和礦山開採的不利影響及其防治等問題的科學。
J. 水文地質測繪的主要調查內容有哪些
主要觀測內容有:含水層和隔水層的性質、厚度、分布和變化規律及斷層的水文地質特版征;地權下水與地質構造、地貌、自然地理現象的關系以及地下水的補給、運動和排泄情況;含水層(特別是主要含水層)的水量、水質及其變化;已有供水或排水設施的工作情況,以及人類生產活動對地下水的影響等。水文地質測繪工作一般是以一定比例水文地質測繪尺的地質圖為底圖進行的。目前水文地質測繪中已廣泛使用航空與航天多譜段紅外或紫外照相等技術,有效地提高了水文地質測繪的速度和精度。