环境水文地质作用有哪些
❶ 水资源开发利用的环境地质效应
3.2.1 环境水文地质作用
在水资源的开发利用中,地下水因其水质好,动态相对稳定故被许多国家作为主要的开发利用对象。美国大约50%的畜牧业和灌溉用水,40%的公共供水依靠地下水。而地中海岛国马尔他和位于西亚干燥高原的沙特阿拉伯,则100%的依靠地下水(表3.4)。
表3.4 典型国家地下水在供水中所占的比重
大规模地开发利用地下水,必然引起环境水文地质作用。环境水文地质作用是指地下水在人为和自然因素影响下,由水化学、水动力学、水物理学和生物学性质变化引起的对人类生产和生活环境的制约作用。按作用的机制,环境水文地质作用主要有环境水文地球化学作用、环境水动力学作用、环境水物理学作用、环境水文地质生态作用。各种作用的控制指标及其环境影响结果等列于表3.5。
表3.5 环境水文地质作用的类型及作用结果
3.2.1.1 环境水文地球化学作用
环境水文地球化学作用是指在人工干预下,在一定渗流和水文地球化学条件下,物质迁移、转化的作用,是决定污染物质迁移转化规律的主要作用。主要有酸碱作用、氧化-还原作用、吸附-解吸作用、络合与螯合作用、稀释和浓缩作用、生物净化与浓集作用、放射性衰变和细菌繁殖与衰亡作用,以及污染质在水中的弥散作用。通过这些作用,水污染物质在环境系统中发生迁移、富集、转化、分散、净化、毒性改变,从而造成水质恶化、公害病等不良环境影响,或使水体发生净化作用。
3.2.1.2 环境水动力作用
环境水动力作用是指由地下水动力要素变化而引起的地质环境中相互间的能量交换作用。通过荷载效应、应力腐蚀效应、孔隙水压力效应、潜蚀吸蚀效应等作用,破坏地质环境中不同单元间的力学平衡,引发地面沉降、岩溶塌陷等地质灾害。地下水位的下降,会造成水动力场各要素如水力坡度、渗透速度、水压力的变化。
3.2.1.3 环境水物理学作用
环境水物理学作用是指地下水对热能的传播和转化而引起的建筑物地基失稳和地下水水质变坏的环境作用。由于人工热流出物的影响,水温度发生变化可引起水体热污染,影响水质和水生生态平衡。
3.2.1.4 环境水文地质生态作用
水质、水量和水温等变化都可引起生态平衡的破坏。大量开采地下水造成的区域性水位下降,使包气带土壤水分减少,土壤结构破坏,出现土壤沙化和草原退化;不恰当的引水灌溉造成的地下水水位上升引发土壤盐渍化,从而破坏农业生态平衡;水污染物中氮、磷等营养物过多,可造成湖泊、海湾等水体中藻类灾害性的生长,使水体质量下降,危害水生生态系统。
3.2.2 水资源开发利用的环境地质正效应
水资源的开发利用对社会、经济发展起到了不可估量的作用,如果在科学评价,合理开发基础上利用,则会促使环境变化向有利于人类生存的方向发展,这种作用叫做正的环境效应。
3.2.2.1 地表水利用过程中的环境地质正效应
通过筑坝形成水库,以提高水位,调节径流,改善水质,实现灌溉、发电、供水、防洪、航运等综合效益所带来的环境正效应如下。
3.2.2.1.1 增加蒸发,利于防洪
由于水库增大了自由水面的面积,增加了蒸发损失,美国的大平原南部一些水库在降雨较少的年份,最大蒸发损耗达42%,这对于专为用于防洪而营建的小水库来说,水量损耗可以增加水库的防洪能力,因为它使洪水量迅速减小。美国大平原南部由于年蒸发量远大于年径流量,水库的防洪效益比美国其他地区都好,俄克拉何马州体格河上的25座水库的临时蓄洪作用使特大洪水淹没和洪泛平原的面积减少了23%。
3.2.2.1.2 调节径流
水库对径流的影响主要表现在对流量的调节作用上,使流量在时间上重新分配,使下游河道水流的长期和短期的变化幅度减小,有利于水生物的生活。
3.2.2.1.3 增加地下水的入渗补给量
水库修建后,往往在库区附近地区增大了地表水入渗补给时间和面积,促使地下水位回升,有利于减缓或防止地面沉降等地质灾害的发生。
当然水库的修建引起蒸发量的增大,从水资源角度来说是一种损失,也使用于灌溉、发电、航运等兴利方面的效益减小。
3.2.2.2 地下水资源开发利用中的环境地质正效应
合理开发利用地下水可以为当地带来下列环境正效应。
3.2.2.2.1 控制土壤返盐
土壤盐分变化与潜水动态密切相关。地下水位埋深越浅,潜水蒸发量越大,向表土输送的盐分就越多,也就越容易造成土壤盐渍化。反之,如果将地下水位控制在一定的深度,就能抑制土壤返盐,并使盐碱地得到改良。如河北平原石津灌区实行井灌与渠灌相结合,控制地下水位埋深在2.5~3m,使全灌区盐碱地面积由1972年的4.21×108m2减少到20世纪80年代的240×106m2;山东禹城试验区改引黄灌溉,为井灌,加上明沟排水,使盐碱地大幅度下降。整个黄淮海平原,自20世纪50年代后期大规模开采浅层地下水到80年代中期,盐碱地已减少了一半。
3.2.2.2.2 调蓄地下库容
在地下水位埋深较浅地区,合理降低水位可增大地下调蓄库容,有利于降水渗入补给。从1975~1988年,河北平原京津以南地区,浅层水水位平均下降了5.9m,腾空了地下库容2.9×1010m3,增大了地下调蓄能力。在黄河平原上,从1966年以后,地下水的开采不断增大,加上深挖河道降低地下水的排泄基准面,促进了地下水的水平排泄,使该区地下水位埋深长年处于2~3m的状态,增强了降水入渗能力,也减少了地表径流。
3.2.2.2.3 改善水质
傍河开采地下水,激发河流补给,不仅供水稳定,而且利用岩层的天然过滤和净化作用,使难于利用的多泥沙河水,转化为水质良好的地下水,为沿河城镇和工业集中供水提供水源。北京、西安、兰州、西宁、太原、哈尔滨等大城市,大型供水水源地都是傍河取水型的。
3.2.2.2.4 减缓土地沙漠化
利用深层地下水灌溉,可以增加土壤水含量,促进植被生长,减少土地沙漠化面积。
3.2.3 水资源开发利用的环境地质负效应
随着社会经济的迅速发展,人类对水资源开发利用量不断增加,常常改变了水资源的自然循环过程、方式和强度,从而给当地环境带来一系列不利的影响,这种现象称为环境负效应。
3.2.3.1 区域地下水位下降,局部浅层水资源枯竭
地下水的动态变化,实质上是其补给与排泄两个环节宏观上的综合表现。例如在含水层中,补给水量大于排泄水量,便引起水量增加,水位上升;反之,则水量减少,水位下降。从一个地区来说,地下水未经大量开采之前,基本上处于一种动态均衡状态,地下水位大致保持相对稳定。但是,随着人类生产活动加剧,地下水多年平均开采量超过多年平均补给量,就会破坏这种动态均衡状态,消耗含水层的“储存量”,其结果就出现了直观上的地下水位逐年下降。
地下水超量开采的直接后果是区域水位持续性下降,地下水降落漏斗范围不断扩大。日本东京地区、美国加利福尼亚中央谷地、墨西哥城等处均因大规模开发地下水而造成区域地下水位下降,局部地段浅层含水层中的地下水已趋枯竭,出现出水量减小,水位降深加大,吊泵甚至井孔报废现象。
我国的华北平原水位下降较普遍,深层水水位每年以3~5m的速率下降,天津、沧州、衡水、德州一带降落漏斗已连成一片,面积达3.18×104km2。其中沧州漏斗面积达9830km2,漏斗中心水位埋深达78m。浅层水水位降落漏斗分布于北京市及京广铁路沿线的保定、石家庄、邢台、邯郸到安阳一带,面积达1.89×104km2。我国苏-锡-常地区,随着近些年乡镇企业的发展,地下水利用量逐年增加,由于开采地点集中,时间集中和开采层次集中(多开采第Ⅱ承压水),致使自80年代中期以来,地下水位以平均0.5~1.5m/a的速度下降,区域地下水降落漏斗1996年就超过了5000km2,吴县、锡山和武进3市漏斗中心水位埋深已分别达65m、75m和80m。
区域地下水位下降,不仅直接造成取水工程效益下降或报废,还会诱发泉水断流,地面沉降、岩溶塌陷、地下水质恶化等生态环境问题。
3.2.3.2 泉水流量衰减或断流
北方旅游城市的部分著名岩溶泉水,因泉域内地下水开采布局不合理,在泉水周围或上游凿井开采同一含水层的地下水,导致泉水流量衰减,枯季断流,甚至干涸。如山东济南岩溶泉群(趵突泉等)枯季出现断流。山西太原晋祠泉流量已由20世纪50年代的1.98m3/s,逐渐衰减,至90年代初已断流。西北内陆干旱区,由于在黄土带大量开采地下水以及在出山口过多兴建地表水库及在戈壁带修建高防渗渠道,改变了河水对地下水补给的天然条件,河水渗漏补给量大量减少,造成山前冲洪扇泉水溢出流量大幅度下降。如甘肃河西走廊石羊河流域,20世纪70年代的泉水流量比60年代减少五分之三,原有绿洲的泉灌区逐渐变为井灌区。同样,新疆吐鲁番盆地的坎儿井的水量亦出现了衰减,给农业生产和人民生活带来不利的影响。
3.2.3.3 地面沉降
地面沉降是指地面高程的降低,又称地面下沉或地沉,均指地壳表面某一局部范围内的总体下降运动。地面沉降以缓慢的、难以察觉的向下垂直运动为主,只有少量的或基本没有水平方向的位移,可能影响的平面范围可达几千平方公里。在某些实例中地面沉降是一种自然动力地质现象,而多数是由人类活动所引起的,常以地壳表层一定深度内岩土体的压密固结或下沉为主要形式。
自19世纪末以来,随着世界范围内人类工程活动强度和规模的不断增大,许多地区陆续出现了地面下沉现象。在诸多实例中,由于人类抽取地下液体的工程活动而引起的地面沉降最为普遍。意大利的威尼斯城是最早被发现因抽取地下水而产生地面沉降的城市。之后,日本、美国、墨西哥、中国、欧洲和东南亚一些国家中的许多位于沿海或低平原上的城市或地区,由于抽取地下液体而先后出现了较严重的地面沉降问题(表3.6)。
表3.6 世界各地地面沉降概况一览表
我国从20世纪60年代起,在上海、北京、天津、西安等城市先后出现了地面沉降现象。处于渭河第二级阶地的西安市城区,地面沉降已经发展到了极其严重的地步,与之伴生的地裂缝等严重影响了城市的发展。许多楼房建筑物遭到破坏,多处道路、煤气和输水管道被错断,某些古建筑受到明显影响;钟楼在1971~1988年间累计沉降279.4mm,大雁塔向西倾斜886mm,向北倾斜170mm,南城墙西段曾因为地裂缝和沉降不均匀发生坍塌。1976年之前,西安地面沉降极缓,年平均沉降速率5.3mm,其后随着地下承压水开采量加大,承压水位下降,地面沉降与承压水位漏斗吻合,形成复合型沉降区。到1988年时,沉降地域面积达160km2,市区年平均沉降速率34.6mm,有7个沉降中心。其中胡家庙沉降中心累计沉降已达1 230mm,后村—观音庙沉降中心累计沉降量达1 330mm。市区地裂缝活动程度日趋剧烈,总长度达76.68km,垂直位移速率5~30mm/a,水平位移3~4mm/a。虽然西安市区地裂缝的产生与关中盆地的新构造隐伏断裂活动有一定的联系,但是地面的不均衡沉降也是其直接的诱因。所以地裂缝分布范围与地面沉降范围重合,地裂缝多沿着各个沉陷中心的一侧伸展。
图3.3 天津地区1965~1988年地面沉平均速率图
据王若柏(1994)研究,位于渤海湾平原的天津地区,在大量开采地下水之前的20世纪前半叶,水准观测表明,其新构造沉降速率为4~6mm/a。1923年开始开采承压水,1959年在天津市区发现地面沉降的现象。20世纪60年代后期工农业生产大规模开采地下水,其中1970~1971年平均开采地下水0.89×108m3,地面沉降速率为40mm/a;1972~1985年平均开采地下水(1.0~1.2)×108m3/a,地面沉降量为75~120mm/a;1986年关井减采,1988年开采量下降为0.67×108m3,地面沉降减缓为24mm/a。这显示地面沉降速率与地下水开采量成正相关关系。在整个天津地区,1975年地面沉降范围还只有600km2,有市区和宁河(汉沽)两个沉降中心;1979年时沉降范围猛增到4 000km2,天津、宁河和武清沉降中心扩大而联结为大型复合沉降中心;1983年时沉降范围增至6 000km2,各沉降中心沉降速率极高,如天津市区113.3mm/a、汉沽118.0mm/a、塘沽107mm/a、任丘40mm/a;1988年整个地区沉降面积达7 000km2,许多中等城市都发生沉降,形成一个规模巨大的多中心复合型沉降区(图3.3)。天津市区的工学院水准点,1996年埋设标高为3.39m,到1988年时仅有1.64m,反映出22a里地面累计沉降1.75m。市区沉降中心最大累积沉降量已达 2.62m之多。塘沽和汉沽的某些区域,地面出现负标高或者与海平面持平。由于地面沉降,市区出现污水外溢,海河河道泥沙大量淤积,汛期排洪不畅,沿河两岸出现沼泽化,海水倒灌,水质恶化,风暴潮灾害损失剧增。这一系列的环境问题,严重影响着当地经济、社会的持续发展。
上海市位于长江三角洲前沿,松散沉积物厚达300m。1921~1965年市区地面平均下沉1.76m,最大沉降量 2.63m。1966年采取控制措施以来,地面沉降得到缓解(刘铁铸,1994)。位于渤海湾的大港油田,地面标高1~3m。自从1965年投产以来,油田注水和生活用水大量抽取第四系淡水,使某些区域地下水位由0m下降到-80m(北大港),全区地面沉降0.808m,沉降中心下沉达1.70m。这使得油田管理系统变形甚至断裂,风暴潮和洪水危害油井、港口和各种建筑物(李德生等,1994)。
苏州、无锡、常州三市自20世纪60~70年代发现地面沉降现象,至1994年,三市沉降中心累计沉降量分别为1 407mm,1 140mm和1 050mm,三市因地面沉降造成的直接经济损失已达12亿元,间接损失无法估量。
地面沉降造成的危害极大,必须认真防治。具体措施如下:
(1)压缩地下水开采量,严禁超采。这是防止地面沉降的根本措施。应通过“开源节流”的方式,减少地下水的开采量,实行分质供水,优质优用,地下水仅作为饮用,工业用水尽量多利用地表水,推广循环用水技术。
(2)调整开采层次,尽量开发深层地下水。苏-锡-常地区的地面沉降主要是于开采“三集中”所造成,应实行科学规划,调整开采层次,如工业用水应尽可能利用水质相对差一点的第Ⅰ承压水,保护水质好的第Ⅱ承压含水层的地下水,只作为饮用水供水,改变目前饮水开发第Ⅰ承压层水,工业用第Ⅱ承压层水的现象,即人吃坏水,工业用好水的不合理现象。
(3)通过人工回灌等措施增加地下水补给量。上海市为了使地下水回升和达到控制地面沉降的目的,自1966年开始,以“冬灌夏用”为主,“夏灌冬用”为辅的区域性地下水人工回灌措施,使地下水获得了大量人工补给,市区地面随着区域水位的大幅度回升,由过去常年沉降转为“冬升夏沉”状态,并使地面沉降得到了基本控制。
(4)加强城市雨水利用工作。学习德国先进经验,运用生态学补偿原理,通过屋面集水,人行道使用渗水材料等技术,增加城市地下水补给量,减少城市无效径流,提高雨水利用率。
3.2.3.4 岩溶地面塌陷
岩溶地面塌陷指覆盖在溶蚀洞穴发育的可溶性岩层之上的松散土石体,在外动力因素作用下,发生的地面变形破坏。其表现形式以塌陷为主,并多呈圆锥形塌陷坑。自然条件下产生的岩溶塌陷一般规模小,发展速度慢,不会给人类生活带来较大的影响。但在人类工程生活中产生的岩溶塌陷规模较大,突发性强,且常出现于人口聚集地区,给地面建筑物和人身安全带来严重威胁,造成地区性的环境地质灾害。
由于岩溶洞穴或溶蚀裂隙的存在、上覆土层的不稳定性和地下水对土层的潜蚀搬运作用,采排岩溶地下水常引起地面塌陷。前者是塌陷产生的物质基础,后者是引起塌陷的动力条件。自然条件下,地下水对岩溶充填物质和上覆土层的潜蚀作用也是存在的,不过这种作用很慢,故塌陷较少,而且规模不大。人为采排地下水,对岩溶充填物和上覆土层的侵蚀搬运作用大大加强,促进了地面塌陷的发生和发展。此类塌陷的形成过程大体可分如下四个阶段:
(1)在抽水、排水过程中,地下水位降低,水对上覆土层的浮托力减小,水力坡度增大,水流速度加快,水的侵蚀作用加强。溶洞充填物在地下水的侵蚀、搬运作用下被带走,松散层底部土体下落、流失而出现拱形崩落,形成隐伏土洞。
(2)隐伏土洞在地下水持续的动水压力及上覆土体的自重作用下,土体崩落、迁移,洞体不断向上扩展,引起地面沉降。
(3)地下水不断侵蚀、搬运崩落体,隐伏土洞继续向上扩展。当上覆土体的自重压力逐渐趋于洞体的极限抗压、抗剪强度时,地面沉降加剧,在张性压力作用下,地面产生开裂。
(4)当上覆土体自重压力超过了洞体的极限抗压、抗剪强度时,地面产生塌陷。同时,在其周围伴生有开裂现象。这时因为土体在下塌过程中,不但在垂直方向产生剪切应力,还在水平方向产生张力所致。
图3.4 徐州市塌陷区土洞发育示意图
岩溶地面塌陷在我国许多城市均有发生,如桂林、徐州、常州等市。徐州市主要开发利用岩溶地下水,第四系松散层厚度5~30m,每天供水量40×104m3,大大超过其补偿量[每天(20~25)×104m3],导致岩溶地下水位连年下降,漏斗中心水位埋深已大于90m,在上覆土层中形成了许多土洞。1992年4月12~13日,云龙区新生里2×104m3范围内发生岩溶地面塌陷,形成塌坑9个,最大一个长25m,宽19m,共破坏民房224间,直接经济损失4000万元,其土洞发育机制如图3.4所示。
3.2.3.5 海水入侵
沿海城市和地区在滨海含水层中超量开采地下水,造成咸淡水界面变化,海水侵入含水层,地下水水质恶化,矿化度及氯离子浓度增高。
海水入侵是沿海地区水资源开发带来的特殊环境问题,在国外广泛存在。美国的长岛、墨西哥的赫莫斯城,以及日本、以色列、荷兰、澳大利亚等国家的滨海地区都存在这一问题。
我国海岸线长达1.8×104km,沿海地区是我国经济发展的重点地区,海水入侵会带来严重的经济损失。如大连、锦西、秦皇岛、青岛、厦门等地,由于海水入侵,水质恶化、大量水井报废、粮食绝产、果园被毁、严重地妨碍了工农业生产和旅游业的发展。
莱州湾沿岸的莱州市,1976~1989年14a内,地下水可开采量为16.2×108m3,实际开采量达24.58×108m3,共超采8.38×108m3,形成了地下水降落漏斗,中心水位最低标高为-16.74m,引起了海水大面积入侵。旅大地区金州湾沿岸的大魏家水源地,从1969年建成投产以来,由于实际开采量(6.2×104m3/d),为允许开采量(3.1×104m3/d)的2倍,漏斗中心水位降深最大达13.58m,水位标高最低为-9.86m,引起海水入侵,水中Cl-含量普遍上升。
3.2.3.6 水质恶化
由于大规模开发地下水,导致区域水位下降,包气带厚度增加,促使环境水文地球化学作用增强,从而影响地下水的水质,这种现象在许多地区都发生过,徐州市尤为明显。由于大规模的超采,使该区地下水位以2m/a的速度下降,降落漏斗以每年8km2的速率扩展,因此引起了水动力场及水文地球化学环境的一系列变化。其变化较为明显的是地下水系统中氧化还原环境的改变,使原来地段变成了包气带,造成某些矿物及化学成分的氧化变成较易溶解的盐类。例如,残存于土壤里的在包气带条件下会被硝化而形成易迁移的和,其反应方程式为:
环境地质与工程
同时也促使包气带中难溶的硫化物变为易溶解的硫酸盐,加重了和的污染。由于硝化作用导致水中和离子增多以及pH降低,大大促进了CaCO3的溶解;同时当pH接近6时,又能阻止CaCO3的沉淀反应。因此,地下水中Ca2+、Mg2+离子含量总体上呈上升趋势;此外,由于水位的大幅度下降地下水流速增大,水循环交替加快,加强了氧化作用,增大了淋滤的路径,加强了淋滤作用,造成在灌溉污水及地表固体废物和粪便垃圾和淋滤水下渗过程中使包气带中大量易溶的钙、镁的氯化物和硫酸盐不断溶解,增加了地下水中Ca2+、Mg2+、离子浓度;同时由污染组分分解形成的CO2不断溶于水,使pH降低,使更多的碳酸盐矿物溶解,造成了大面积的硬度污染。
这类地下水水质恶化现象,在我国北方大量开采地下水的许多大中城市,如北京、石家庄、西安、呼和浩特、新乡、开封、兰州等表现得特别明显。例如,在我国为数不多的几个以地下水作为惟一供水源的大城市之一的石家庄市,市区大部分范围内的孔隙潜水,在60年代中期大量开采地下水的初期,矿化度一般仅为0.3~0.4g/L,总硬度一般为13~15德国度(扇间地带,因径流条件较差,其矿化度和硬度较高);而到80年代中期,大多数地区的矿化度已上升到0.5~0.8g/L,硬度上升到17~25德国度。在地下水开采强度最大的区域地下水降落漏斗中心地段,矿化度达到了0.85~1.0g/L,个别点上已大于 1.5g/L,硬度达到30~33德国度,个别点上达到64.6德国度。另据河南省第一水文地质大队监测资料,新乡市区的孔隙潜水在1984~1989年的5a内,矿化度和总硬度均随着开采量的增加和区域地下水位降落漏斗的加深而迅速上升。每年,矿化度的上升速率为0.028~0.10g/L,硬度上升速率为0.5~5德国度。应特别指出的是,地下水硬度的大幅度升高,目前已成为北方城市地下水开采过程中水质恶化的一个主要问题。例如,北京市水源七厂,1964年投产时地下水的硬度为17~18德国度,1978年则升高到33.1德国度,平均每年以0.9°的速率递增。西安市地下水硬度的年增幅为1.03°~3.82°。兰州市年增幅为1.75°,其中,马滩水源地带供水井中的最高硬度值已达123.5德国度。据有关部门初步估计,我国北方城市,为软化地下水水质,每年需要上亿元费用。
❷ 人类活动引起的环境水文地质问题
一、土地的次生盐碱化与沙漠化
不合理的开采地下水,可导致土地的次生盐碱化。如渤海湾沿岸的许多地区,因过量抽取地下水而导致海水入侵,造成了沿岸土地的次生盐碱化;甘肃石羊河下游的民勤盆地,因抽取了深层高矿化地下水浇地,而使大片耕地盐化。
不合理开采地下水造成生态环境恶化的另一个后果是土地的沙漠化。中国的沙漠面积本来就不小(包括沙漠、沙漠化土地面积约153.3×104 km2),而过度的垦荒、毁林和过量开采地下水又导致沙漠化的加剧。以甘肃河西走廊的石羊河流域为例,自20世纪60年代后期开始,由于上游河水被武威盆地大量取用,致使石羊河进入民勤盆地的水量大减,加之盆地内数千眼灌溉机井超量开采地下水,造成盆地内地下水水位普遍下降3~7 m,这使依靠地下水成活的沙枣、梭梭、白刺灌丛等防风固沙植被不断衰亡,草丛退化。在7.24×104 hm2的林地中,植物生长衰败,土地已经沙化的达67.7%,其中成片死亡的达0.87×104 hm2。同时绿洲内部由于植被衰退也引起了沙丘的活化,腾格里沙漠正以每年6~8 m的速度侵蚀绿洲,给几百个村庄的76 000余人饮水和农业生产造成极大的困难。二、环境地质灾害
(一)地面沉降与塌陷
地下水是维持土体应力平衡和稳定状态的一个重要因素,大量抽取地下水,降低了含水层的水头压力,改变了土体结构,必然破坏土体原有的应力平衡和稳定状态,从而导致地面沉降、地裂缝、地面塌陷等环境灾害的发生。
我国的地面沉降,继上海、天津、宁波等滨海城市发生之后,在一些远离海岸的内陆城市,如北京、苏州、无锡、常州、太原、西安、开封以及河北平原的某些灌区,均相继出现不同程度的地面沉降。上海和天津的最大沉降量已分别达到2.37 m(1921~1965年间)和2.70 m(1988年,苏河源等),由于地面沉降,使城市污水和雨水经常积存市区而不能及时排出,洪水和海潮灾害日益加重,一些地面建筑出现开裂和歪斜。天津市的地面沉降,已使海河干流两岸的防洪堤普遍下沉了1~2 m,加上河道淤积河身变浅的影响,海河的排泄能力已由原来的1 200 m3/s下降到400 m3/s;许多河闸也因不均匀沉降而损害,致使市区洪涝灾害加重,目前天津市区以及塘沽、汉沽、大港等滨海地区的地面只高出海平面不足2 m,如果继续沉降,将遭受海水淹没的严重威胁。
地面塌陷是覆盖型岩溶区开采地下水时最严重的环境地质灾害。这是因为在这一地区开采(或疏干)地下水时,由于岩溶洞穴充填物和水体的排出以及松散盖层中潜蚀作用的加剧,破坏了覆盖层的稳定性而导致地面塌陷。据不完全统计,全国各地因开采地下水而引起的地面塌陷已多达800余处。由于岩溶区的地面塌陷灾害常具突发性,因此它比地面沉降灾害更难以预防,危害更为严重。如20世纪80年代初,山东省泰安市区的地面塌陷曾使津沪铁路的行车安全受到严重威胁,以致不得不投入大量资金加以整治。秦皇岛市柳江盆地水源地,开采量为50 000 m3/d,水源地投产半年后,在水源地四周24 km2范围内相继出现地面沉降、地面开裂和总面积达28.32×104 m2的286个地面塌陷坑,使16个村庄的1 700间房舍遭到破坏。地面塌陷已是开采利用覆盖型岩溶区地下水最主要的环境制约因素。
(二)海水入侵
在天然状态下,沿海地区含水层中的淡水和海水保持着某种平衡状态。但是,由于淡水的大量开采破坏了这种平衡,使海水入侵到淡水含水层,使淡水水质恶化。
早在1889年荷兰人吉本(E.W.Ghyben)和1901年德国人赫兹伯格(B.Herzberg)分别独立提出了相同的确定海水入侵的咸—淡水突变界面位置的计算公式,即吉本-赫兹伯格公式。在天然条件下,大陆含水层中的淡水是排入海洋的,咸、淡水体之间的平衡条件使依靠含水层中淡水体保持了比海平面更高的水头压力来维持的,其咸、淡水界面的具体位置,是由含水层排入海中的淡水流量来确定的,一般淡水排泄量越大,界面距海岸线越近。
吉本-赫兹伯格公式是以咸-淡水互不混溶的突变界面为基础,但实际上,咸-淡水界面并非一个突变界面,而是一个变化着的过渡带。只有当过渡带厚度相对于含水层厚度很小可以忽略时,才可视为突变界面。近年来许多学者利用更为先进的溶质运移模型来研究沿海地下水的海水入侵问题。含水层海水入侵的控制方法有:限制地下淡水的开采量、实施人工回灌的注水脊、抽水槽方法和隔水墙措施等。
(三)其他环境负效应
不合理的开发地下水除引起上述明显的环境灾害外,还诱发一些不易被人们察觉而又十分重要的水环境负效应。例如:由于超量开采地下水,区域地下水位的大幅下降已使天津市沿海地区地表水体的覆盖率由20世纪50年代的27.8%,减少到80年代的7.7%,在全区土地沙化和盐碱地扩大的同时,近40年以来的降水量也在波动中持续地减少,空气湿度在持续下降,气温在波动中缓慢上升。如该地区70年代每5年平均升温0.5℃,80年代每5年平均升温0.2~0.3℃。此外,我国西北干旱地区的许多内陆湖泊,如青海湖、博斯腾湖等皆因四周河水及地下水被大量开发引用,而使湖水水位逐年下降,湖泊面积逐年缩小。我国北方地区的岩溶大泉,因泉域内的地下水被过量抽取而面临流量衰减以致断流的威胁,如我国著名的泉城——济南市,由于过量开采岩溶水,致使闻名中外的趵突泉自1974年后开始出现不定期的断流,到降雨量较小的1989年时,该市著名的72泉全部干涸,使以涌泉为核心的风景点黯然失色,给当地旅游业带来了极大损失。
(四)管理与防治措施
因地下水开采所引起的一系列正、负环境地质效应以及由其诱导而产生的环境、生态和社会经济状况变化的原因是十分复杂的。但多数情况下可归结为地下水采补平衡状态的破坏和地下水位升降的结果,因此,从技术管理上看,进行合理的水资源调蓄,优化控制地下水位显然是进行地下水管理的最基本内容。
此外,还要针对各地区的具体情况,开展地下水天然补给的防护和人工补给的利用;抽水地点的优化和抽水量随时空变化的设计;地下水水质保护、废水的改良以及地表水与地下水(包括引进水和资源化水等其他水源)的联合协调开发和利用等工作。
当然,完善的地下水管理,还必须要有健全的管理机构和合理的法律保证,只有这样才能使用水者在从环境、经济、技术上获得最大效益的同时,又使生态、环境地质负效应得到最大限度的控制和改善。
三、水质污染
随着社会经济的发展和人口的增长,废物的排放量也在不断地增加。废气、废水和固体废物的排放已经严重地污染了空气、地表水和地下水资源,使人类生存和发展中必不可少的宝贵水资源变得无法使用。
(一)污染来源与污染途径
土壤和地下水中的污染来源十分广泛,主要有工业废水、生活污水、城市固体废物、采矿及矿渣、农业灌溉的化肥与农药,以及劣质水体等。其中以各种工业废水、生活污水和城市固体废物的污染问题最为严重。污染物质可以是无机物也可以是有机物。特别是人工合成有机物的污染,由于很难降解,所以给污染的治理带来了很大的困难。
进入地下水中的污染物质一般需要通过包气带这个途径。具体的污染原因和途径大致有以下几个方面:
(1)地表污染水体的渗入。未经处理的各种类型的废水排放后,将造成地表水(河、湖)的污染,这些已污染了的地表水渗入地下,进入含水层,从而造成了地下水的污染。目前世界各国工业、生活废水大量排入河流,是造成地表水体和地下水污染的主要原因。
(2)排污系统的泄漏。城市或工厂污水排放管网或储存设施由于事故或破损,常常出现跑、冒、滴、漏现象,造成包气带和地下水的污染。
(3)工业、生活固体废物的填埋。由于不合理的选址,或填埋时防护设施、方法不当,固体废物填埋场地中的废气、淋滤液会对空气、土壤和地下水造成严重的污染。
(4)各种石油、石油化工产品泄漏。石油、石油化工产品及其废物多属于非水相液体(NAPL)污染物,如城市加油站储油罐、石油化学产品储存场地、管网的泄漏等等。
(5)农业灌溉对地下水的污染。不合理的污水灌溉、化肥和农药的使用不当都会导致大面积的非点源(NPS)污染。
(6)天然劣质水体的污染。由于过量开采地下水而导致地下或地表劣质水体侵入目标含水层,使地下水水质恶化。在沿海地区,过量的地下水开采会导致海水入侵。
(7)大气污染物质通过降水渗入地下,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)污染质在地下环境中的运移作用及模拟
在地下水污染过程中,污染质往往是通过包气带进入地下含水层的,实际上,污染质污染地下水主要可以分为两个过程:一是污染物质在包气带中以垂向运移为主的过程;另一个是污染质进入含水层后以侧向运移为主的过程。
污染质在含水层中的运移受多种因素的控制,如地下水对流作用、弥散作用以及污染质与含水层介质之间的各种物理、化学和生物化学作用(表9-1)。在不同的环境下(地质条件、水文地质条件等)以及对不同的污染物质,其在含水层中运移的控制因素可以不同。表9-1中所列的各种作用,对给定污染质运移问题并不一定全部作用同时存在,可以是其中的某个或某几个因素起主要控制作用。一般来说,地下水的对流作用普遍存在,而且对污染质的运移具有重要的影响(赵勇胜等,1994)。
目前,根据地下水污染物质在含水层介质中作用的特性把污染质分为两大类型:保守型污染质和非保守型污染质。前者在含水层中运移时,主要作用为对流、弥散。而非保守型污染质在含水层中运移时,要与岩石介质发生各种复杂的物理、化学和生物化学作用。其在含水层中的运移非常复杂,受多种因素的影响。
(三)地下水溶质运移的MOC模型
污染质在含水层中运移的模拟模型发展很快,从一维、二维直到三维流模型,模拟的条件也越来越复杂,从均质各向同性到非均质各向异性,从保守型溶质发展到非保守型溶质等。求解溶质运移模型的方法很多,有解析法、半解析法和数值法。目前以数值法的应用比较普遍,因为它的实际应用功能强,能解决复杂条件下的溶质运移问题。
溶质运移模拟的数值法包括:有限差分法、有限单元法和边界单元法等,每种方法各有所长。虽然目前国内外已经建立了污染质运移模拟的三维流模型,但由于地层参数获取的困难以及数据要求等问题使之在实际应用中受到限制。目前普遍应用的仍是二维流模型。本书主要介绍目前国际上普遍使用、最为流行的溶质运移模型之一:MOC模型。
MOC模型(Method of Characteristic)是由科尼科夫(L.F.Konikow)和布莱特霍夫(J.D.Bredehoft)建立的,后经数次改进,目前已成为美国地质调查局(USGS)普遍使用的专业模型软件,具有很强的实用功能(赵勇胜,1992)。
模型要求地下水运动符合Darcy定律;含水层的孔隙度与渗透系数不随时间而变化;地下水流速场不受流体的密度、黏度和温度的控制;水位和浓度在垂向上的变化可忽略不计。根据平德(Pinder)和布莱特霍夫(Bredehoft,1968)的工作,在非均质各向异性含水层中水流运动的二维流数学方程可以写成:
表9-1 控制地下水中污染质运移的作用
——固体介质吸附的污染质浓度;
Rk——污染质增加或减少速率;
λ——放射性核素的半衰期。
联合求解方程(9-1)和(9-2)就可得到污染质运移的结果。
(四)地下水污染的控制和恢复治理
地下水的污染具有复杂性、隐蔽性和难以恢复的特点,一旦土壤或地下水遭受了污染,那么,恢复和净化的过程是漫长的,而且其处理技术难度大,治理费用昂贵(Paul E.Flathman et al.,1994)。因此,预防和控制土壤、地下水的污染是非常重要的。
1.污染控制的行政手段
采用行政、法律手段对地下水的污染进行管理和控制是非常重要的,其主要内容是:
(1)建立、健全并严格实施有关水资源保护和防止水资源污染的法律和规定;
(2)按环境负荷对工矿企业的污水排放实行“总量控制”、“浓度控制”以及“负荷控制”。同时,鼓励企业改进生产工艺、提高用水效率、循环用水、减少废水排放量,实行“三废”资源化、无害化;
(3)建立和健全统一的水资源管理和水质监测机构,并赋予它们法律上的权力;
(4)合理进行工业布局,实施地下水水质的区域和局部防护。
2.污染源控制
控制和治理污染来源是地下水污染防治的关键。在实际工作中,地下水的污染来源不可能全面、永久地消除,至少在目前的技术水平和经济条件下无法达到。也就是说,人类在生产活动和生活过程中所排放的废物(废水、固体废物和废气)不可能达到“零排放”。但是,我们可以通过各种先进的技术手段和严格的管理措施,对地下水水污染的污染源进行控制,以避免和减缓地下水的污染。
3.地下水污染的拦截吸附系统
地下水污染的拦截系统包括在地下水面以下开挖的拦截槽,有时在槽内设置管道。地下拦截系统原理与无限长线性排列的抽水井功能相似。这一控制系统可以用于污染渗滤液汇集,也可以用于已污染地下水的污染减缓或消除。
地下水污染的吸附系统(SSS)是指在含水层中能够增加孔隙介质对污染质吸附能力的地带。这些地带可以使污染质的运移性能减少三个数量级,因此可以延缓污染质的运移和降低下游水中污染质的最高浓度。减缓污染质活动性能,有可能有充足的时间使微生物和非微生物降解发生。吸附系统中用来吸附的介质可以是天然物质(如粘土矿物等)也可以是人工材料。一般采用工程措施拦截已经被污染的地下水,使其流经一个狭窄的铺设有吸附介质的通道(funnel and gate方法)。
4.地下水污染的其他控制工程
在某些情况下,还可以采用一些其他的工程手段来控制地下水的污染,如地下板桩、灌浆和泥浆防护墙等。
板桩方法就是采用向地下打板桩的方法来控制地下水流,以防止污染的发生。板桩可以是钢板、木材或水泥板。通过地面重力作用,使板桩进入地下并连接起来形成一个较薄的防渗带。
灌浆法就是把液体、泥浆或乳胶在压力作用下注入地层。流体注入时会发生流动并占据地层空隙,但随着时间的进行,注入的流体就会发生固化,从而导致原地层渗透能力的降低,起到阻止水流通过的作用。灌浆所用的流体一般有泥浆、水泥或者化学液体。当两种或多种化学液体在地下混合时,就会发生反应形成凝胶而固化。常用于灌浆的物质组合有:水泥和水;水泥、岩粉和水;水泥、粘土和水;水泥、粘土、砂和水;沥青;粘土和水;化学物质等。在水泥浆液中添加不同的物质可以改变浆液的某种特性,如添加氯化钙、氢氧化钠、硅酸钠可以加快凝固时间;添加石膏等可延长凝固时间;加入膨润土粉则可以增加浆液的塑性,降低其收缩性;加入粘土、岩粉可以降低成本,但使其强度有所下降。最常见的灌浆方法有两种:一种是分段灌注方法,即钻进到一定深度然后停钻进行灌注,灌注完毕后清理钻孔再继续钻进,然后再灌注、清孔、钻进,如此重复进行,直到灌浆达到预定地层深度为止;另一种方法是先钻进到预定深度,然后选择灌浆层位分层从下往上进行灌注。灌浆防护系统设施首先要考虑的就是浆液的组成。而采用什么样的浆液取决于地层岩性、污染性质、污染时间以及施工建设时间等。灌浆方法用于建筑工业已有一百多年的历史,如用来增加基础承载力或灌注防止地下水渗漏坝等。但这一方法用于地下水污染的控制则是近年来的事。该方法只适用于具有一定孔隙大小的地层,较高的地下水位和地下水流速都不利于这一方法的应用。
泥浆防护墙可以用来防止地下水的污染或用来控制已经污染了的地下水的运动。该方法包括围绕某一地带开挖沟槽,然后充填隔水物质。防护墙既可以设置在废物场地的上游以防止地下水的流入,也可以围绕整个场地布置,以避免已污染的地下水向外流动。
5.地下水污染的恢复治理
已污染了的地下水的恢复和治理是水文地质学一个新的研究领域,也是目前国际上专家学者们研究的热点和前沿。恢复治理技术有:气提、污染土壤气体提取、碳吸附、化学氧化、抽取-处理、微生物处理等。
对于已经遭受污染的含水层的恢复和治理是一个非常复杂和缓慢的过程,需要投入大量的人力、物力和财力。目前,虽然对地下水污染恢复治理的研究比较重视,但由于上述问题的复杂性,使恢复治理的效果有限。如美国和欧洲一些国家在污染地下水恢复治理上投资巨大,但未能取得预期的效果。所以,对已污染的地下水的恢复治理无论在理论上还是在方法技术上都期待着未来的发展和突破。实际上解决地下水污染问题的最佳方式是预防,因为一旦含水层遭受了污染,恢复和治理是非常困难的。
❸ 水文,工程,环境地质调查主要是干什么
你问的是调查内容还是调查的目的啊?
内容的话包括很多,举几个例子你意会一下内
水文:流速、ph值、含氮量、容磷酸盐含量等等 还有定量踏查 例如水体颜色、味道等等
工程:针对不同的工程差别还是比较大的
环境:太广泛了,以植物为例吧,由植被盖度、植被种类、物种丰富度、最低活枝高、胸径、冠幅、树高等等
地质:土壤类型等等
❹ 环境水文地质学的诞生
环境问题的研究,已是当前世界各国十分突出的一个问题。环境水文地质学的诞生和发展是和环境地质学的诞生和发展紧密相关的。可以说,从20世纪60年代初期出现环境地质学起,就开始有了环境水文地质学的雏形,严格地说,它是环境地质学的一个分支。
环境地质学的含义和研究范畴,不同学者有其不同的见解。最早使用“环境地质学”这个名词的是1962年Tames E.Hackett,他认为“环境地质学是研究和使地质学达到协调和完善状况的一个新方向”。Peter T.Flawn则认为“环境地质学是研究城市、乡村和原始地区人类土地利用的全过程,它包括自然资源的寻找和开发、废物的处理、块体运动和构造运动的效应、地球物质组分对人体健康的影响效应。它涉及到陆地、海洋和大气圈,甚至由于地球人口和工业的集中,产生巨大的热柱和烟柱的效应,都可以应用环境地质这个名词”。Willian J.Wayne和Flawn等在1968年和1970年相继提出:“城市地质学一词与环境地质学实际上是同义词”,“城市地区是公认的环境地质学最重要的焦点”等。但是,与此同时,也有学者持相反的意见,如Gordon B.Oakeshott(1970)认为“环境地质是一种荒谬的名词”,“所有地质学都是环境的……”。
不论各位学者的看法如何,环境水文地质学作为环境地质学的一个分支,它的发生与发展是和世界人口的增加、城市化程度的迅速增长、特别是为供水目的过量抽取地下水而导致的地面沉降、含水层枯竭、水质恶化等一系列环境水文地质问题的发生与发展过程密切相关。而且,目前环境水文地质学涉及的研究范围已远远超过了岩石圈和水圈而延伸到大气圈和生物圈,并和人类赖以生存的社会、环境、生态和经济等密切联系。
近二三十年来,该学科在我国发展迅速。原地质矿产部曾先后于1979年10月和1983年3月分别在西安和杭州召开了北方与南方地区有关环境水文地质的经验交流会,着重讨论了我国各地地下水的污染现状、成因、形成机理与环境质量评价等问题。又如,1979年在北京召开的“地下水人工补给”学术讨论会;1980年在上海召开的“全国地面沉降”学术研讨会;1982年11月在重庆召开的水文地球化学学术讨论会等。总之,从20世纪80年代初至今有关环境水文地质专题研究的各种学术会议很多。在科学研究方面,自我国“八·五”科技攻关以来,每次攻关规划都有环境水文地质科学研究的项目。近几年,我国进行西部大开发,更是明确的以生态环境研究为重点。所有这些,都充分反映了我国环境水文地质学在20世纪已经进入了一个崭新的发展阶段。
应该着重指出的是,在我国环境水文地质学科的建立和发展过程中,陈梦熊院士有很大的贡献。他于1984年发表的“环境水文地质问题与环境水文地质学”(水文地质工程地质选辑20,地质出版社)一文中,在我国首次提出了环境水文地质这一新学科,继而,他又在1985,1990,1995和1996年陆续发表了一系列文章,论述了关于环境水文地质学这一新学科的基本概念、学科分支、研究内容与方法等。这些思想观念和理论基础,已被不少院校的教科书和有关论著所引用,影响深远。
目前,环境水文地质学根据其研究的内容和方法,在我国已形成了不同的环境水文地质学分支。如资源环境水文地质学、污染水文地质学、病理环境水文地质学、工程水文地质学、生态环境水文地质学(陈梦熊,1985年)等,这在1987年7月第28届国际地质大会以来的历届地质大会的有关环境地质分会的内容上都有反映。
总之,环境水文地质学是一门应用地质科学,是研究天然和人为作用下,由于环境水动力作用和水文地球化学作用变化所造成的环境水文地质问题。如,土壤盐碱化、森林退化、水污染、海水入侵、地面沉降、水源枯竭等有关环境地质副作用的发生、发展的物理、化学过程及其计算机模拟和预测;从水文地球化学和水文地质动力学原理出发,环境水文地质学还研究水和岩石相互作用的机理以及人类和自然交替作用过程中水文地质环境保护的措施;研究向地球索取更多优质水的方法和措施等。这些研究既包括水资源合理开发利用的一系列水动力学和水化学的理论和方法研究,也包括与海水入侵、污水处理等有关的一套工程技术,如污水的化学、物理化学、微生物化学和生物工程等的处置方法和措施的研究。
环境水文地质研究的目的是为了改造环境,以达到控制和消除有害作用,保护和合理利用地下水资源,使其有利于人类生存和发展生产的目的。其研究的范畴应包括各种水资源,如大气降水、地表水、地下水以及再生水、资源化水等的形成发展、演化的机制和治理对策,以及与大气圈、岩石圈、生物圈之间的相互影响,相互制约的内在联系的研究。显然,在当前全世界面临水资源短缺和环境恶化的形势下,环境水文地质工作及其学科发展的前景必定越来越宽阔。
❺ 环境水文地质学的介绍
环境水文地质学(environmental hydrogeology)是研究自然环境中地下水与环境及人类活动的相互关系回及其作用答结果,并对地下水与环境进行保护、控制和改造的学科。 环境水文地质学分为两大类、六个方面的内容。环境水文地学是以水文地质学为基础,研究水文地质环境与环境质量关系的一门学科。也就是说,环境水文地质学是研究与地下水有关的在天然条件或人为因素的影响下,与人体健康或人类生活及生产活动相关的各种环境水文地质问题,进而防护、改善和治理的一门科学。
❻ 水文地质调查的目的、任务、重要性及类型
水文地质调查工作的目的就是运用各种技术方法和手段揭示一个地区的水文地质条件,掌握地下水的形成、赋存、运动特征、水质、水量变化规律。水文地质调查的任务是为国民经济建设、发展规划或工程项目设计提供水文地质资料。
水文地质调查是一项复杂而重要的工作。其复杂性是因为地下水具流动性,水质、水量随时空变化,而且所使用的勘查方法种类较多。其重要性主要是:①认识来源于实践。人们对一个地区水文地质条件的认识,对各项生产建设中所提出水文地质问题的解答,都要通过各种水文地质调查来完成,即水文地质资料来源于调查。一切水文地质生产和科学研究成果质量的高低和结论的正确与否,主要决定于占有资料的多少及其是否正确可靠。②水文地质调查与勘探(勘查)是一项费用高、工期长的工作,如果勘探工程布置不当,或不按规范(程)的技术要求进行,其后果将是既浪费勘查费用,又不能提供工程设计所需的水文地质资料;如果据其得出错误的结论,将会给工程建设、国家财产、生产环境等诸多方面造成巨大的损失。
水文地质调查工作,按其目的、任务和调查方法的特点,可分为三类:
(1)区域性水文地质调查。是指中小比例尺的综合性水文地质调查,亦称综合水文地质调查。其调查目的主要是为国民经济建设和某项国民经济的远景规划提供水文地质依据。有时,这种调查也可能是为某项专门性的水文地质调查任务(如城市供水、矿山排水、环境水文地质调查等),提供区域性的水文地质背景资料。如一些大型供水项目,为提出几个可能的水源地比较方案,或为查明水源地的补给范围、补给来源、补给边界位置和性质,皆需进行区域性的水文地质调查工作。区域性水文地质调查的主要任务是,概略查明区域性宏观的水文地质条件,特别是区域内地下水的基本类型及各类地下水的埋藏分布条件,地下水的水量及水质的形成条件,以及地下水资源的概略数量。区域性水文地质调查的范围一般较大,可以是数百、数千平方千米。具体范围视任务需要而定,可以是某个自然单元,一个或数个较大的水文地质单元,也可以是某个行政区域,多是按国际地形图幅进行的,调查图件的比例尺,一般小于1:10万。
(2)专门性水文地质调查。专门水文地质调查是为专门目的或某项生产建设而进行的调查工作。其调查的目的是为其提供所需的资料,有时,为了进行地下水某方面的科学研究(如城市供水、矿山排水、环境水文地质等),也要开展专门性水文地质调查。专门性水文地质调查的任务是:较详细地查明调查区的水文地质条件,解决所提出的生产问题,为工程建设项目或其他专门目的提供水文地质资料和依据。
专门性水文地质调查的范围,视工程项目的规模或科研的需要而定。例如,供水水文地质调查的范围,要根据需水量的大小来确定,一般应包括水源地在开采条件下可能的补给范围;矿床水文地质调查的范围,应根据矿井在最大疏干深度条件下可能补给矿坑(井)的补给范围来确定;环境水文地质调查的范围,至少应把地下水污染区和污染源包括在内。专门水文地质调查的比例尺,一般要求大于1:5万。
(3)地下水动态和均衡监测。任何类型的水文地质调查和研究工作,在定性或定量评价水文地质条件时,都需要地下水动态和均衡方面的资料,因此,都应进行地下水动态和均衡的监测。地下水动态和均衡要素监测工作的持续时间,有长有短。如为区域或专门性水文地质调查提供地下水动态、均衡资料的监测工作,则可仅在某一段时间内进行,一般只要求1~2年;如果为国民经济建设长远规划和综合目的(包括地下水资源管理及保护)而进行的监测工作,则是长期性的。
随着地下水资源的大规模开发利用,与地下水有关的环境地质问题越来越多。因此,地下水动态与均衡的监测其意义日显重要。监测项目主要包括:地下水位、水量、水质、水温、环境地质项目等。
❼ 什么是水文地质环境
简单地说就是地下水
水文地质指自然界中地下水的各种变化和运动的现象。水文地质学是研究地下水的科学。它主要是研究地下水的分布和形成规律,地下水的物理性质和化学成分,地下水资源及其合理利用,地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。随着科学的发展和生产建设的需要,水文地质学又分为区域水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、供水水文地质学、矿床水文地质学、土壤改良水文地质学等分支学科。近年来,水文地质学与地热、地震、环境地质等方面的研究相互渗透,又形成了若干新领域。 二、课程研究对象
1.概念
地下水(groundwater):赋存并运移于地下岩土空隙中的水。含水岩土分为两个带,上部是包气带 ,即非饱和带 ,在这里,除水以外,还有气体;下部为饱水带,即饱和带,饱水带岩土中的空隙充满水。狭义的地下水是指饱水带中的水。
2.地下水
利:①分布广泛,便于就地开采使用;②洁净、不易被污染,水质普遍较优;③不占用地表空间;④动态比较稳定;⑤供水量受气候变化影响较小,具有较大到调蓄能力等。
害:①不合理的灌溉可造成次生盐碱化;②过量开采,可造成:在沿海地区,海水入侵,水质恶化;地面沉降,使区内建筑物失去稳定;不同含水层之间诱发水力联系,产生水的混合作用,使水质恶化;岩溶区地面塌陷;③其它,如矿坑涌水、基础及边坡的稳定问题等。
功能:①资源(不难理解);②生态环境因子;③灾害因子(干旱或洪水);④地质营力(滑坡、泥石流等);⑤信息载体(找矿等)。
❽ 环境水文地质学的研究内容
分为两大类、六个方面的内容。 (一)天然(原生)环境水文地质问题—专—第一类环境问题。有自然因素属所形成的,如地球的运动场,地方病。
(二)人为(次生)环境水文地质问题——第二类环境问题。由人类活动造成环境污染。包括:人类活动引起的地下水污染及水质恶化;开发(疏干)地下水引起环境水文地质问题;废物排放引起的环境水文地质问题。 1、资源环境水文地质
2、污染环境水文地质
3、病理(医学)环境水文地质
4、工程环境水文地质
5、生态环境水文地质
6、区域环境水文地质
❾ 水文地质勘察的作用是什么
水文地质勘察主要在野外进行,工作的结果需要提交水文地质勘察报告并附有相应的图回件。根答据目的、任务、要求和比例尺的不同,水文地质勘察可分为综合性的水文地质普查和专门性的水文地质勘探两类。
一、水文地质普查
其目的是查明区域水文地质条件,了解该调查地区地下水的埋藏、分布状况及补给、径流、排泄条件,概略估算地下水资源的数量和质量,为国民经济规划提供基础资料。普查的结果一般用水文地质图(比例尺一般为1:20万或更小)表示并附有相应的普查报告。
二、专门性的水文地质勘探
为各种专门目的而进行的比较详细的水文地质勘察工作。一般在水文地质普查的基础上进行,采用较大的比例尺。如供水水文地质勘探、矿床水文地质勘探、地热水文地质勘探等。在工作中一般要投入较多的勘探工程量。与工程的设计阶段相适应,专门性的水文地质勘探常可分为初步勘探和详细勘探两个阶段,每一阶段工作的结果都要提交专门性的水文地质勘探报告和有关的图件。
❿ 什么叫环境水文地质问题
环境水文地学是以水文地质学为基础,研究水文地质环境与环境质量关系的一门回学科。也就是说,环境答水文地质学是研究与地下水有关的在天然条件或人为因素的影响下,与人体健康或人类生活及生产活动相关的各种环境水文地质问题,进而防护、改善和治理的一门科学。