[工学]地下水与环境保护

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1、第八章地下水与环境保护地下水广泛分布于地壳中，与岩石圈、大气圈、水圈与生物圈有着千丝万缕的联系。地下水流动易变，是多个动平衡系统的组成部分：地下水与大气水、地表水构成水循环系统；地下水与岩土共同构成力学平衡系统；地下水自身形成一个处于动态平衡状态的渗流场。人类活动使某一范围内地下水的数量与能量发生明显变化时，地下水参与的水循环平衡、岩土力学平衡与地下水渗流平衡均遭受破坏，从而产生一系列连锁反应，即环境系统的相应改变。人类开发利用地下水产生的环境干扰，可分为有利于人类的影响(正效应)和不利于入类的影响(负效应)，这里我们重点是讨论后者。§8-1不

2、合理的地下水采灌引发的环境问题一、过度抽取地下水引起的环境问题地下水资源在我国水资源中占有举足轻重的地位，由于其分布广、水质好、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高等，正被越来越广泛地开发利用。尤其在中国北方的许多干旱半干旱地区，地下水成为重要的甚至是唯一的水源。随着地下水开采量的不断增加，带来了一系列的环境地质问题，如区域地下水位持续下降；地面沉降、塌陷、地裂缝；荒漠化；海水入侵等。(一)区域地下水位持续下降2002年新一轮全国地下水资源评价结果显示，全国已形成区域地下水降落漏斗一百多个。华北平原的深层地下水已形成了跨冀、京、津、鲁的区域地下水降

3、落漏斗，有近7万km2的区域地下水位低于海平面。1.区域地下水位持续下降产生的原因现在世界上许多国家和地区，都存在着不同程度的区域地下水位持续下降问题。分析其产生的原因，可归结为以下三方面。过量开采：是产生区域地下水位持续下降的主要原因。不合理开采：主要是指开采地段，开采层次和时间上的三集中方式以及开采管理上的无政府状态。地下水补给量减少：主要是由于地表水体的减少和生态环境恶化所致。另外，随着市政建设的发展，城市绿地、空地面积不断减少，建筑和硬化面积不断增加，城市排水体系的不断完善等等因素也在一定程度上影响了大气降水对地下水的入渗补给。2.区域

4、地下水位持续下降的危害致使取水工程的出水量不断减少，有时不得不更换抽水设备，甚至使水井报废，增加了抽水成本。对农灌井的影响尤其明显。引发了地面沉降、地裂缝、地面塌陷等严重的环境工程地质问题。在一些沿海地区，由于区域地下水位的大幅度下降，还引起海水入侵，开采含水层水质恶化。大连市20世纪70年代后，由于大量超采地下水，致使地下水位较60年代降低了10～40m，引起了海水入侵。致使一些著名的大泉干枯，破坏了以泉源为特点的旅游资源。如我国北方著名的济南趵突泉、河南辉县百泉、太原晋祠泉等。3.区域地下水位下降的防治措施关闭某些水源地或减少开采井数，

5、把开采量压缩到地下水补给量所允许的范围内。这是在没有条件施行地下水人工补给的地区，防治地下水位持续下降的消极办法。调整开采布局。加强地下水管理，建立合理的开采制度。例如为了防止过量开采和集中开采，可作出一些限制水位降深、开采量、开采时间、井间距离的规定。进行地下水人工补给，以增加地下水总的可开采量。这是目前世界各国防止区域地下水位下降，扩大地下水资源开采量的一项最积极措施。建立和健全地下水动态观测网，加强水情监测和预报，做到尽可能早的发现问题，及时采取防患补救措施。(二)地面沉降、地裂缝、地面塌陷1.地面沉降地面沉降是指在人类工程活动的影响下

6、，由于地下松散地层固结压缩，导致地壳表面标高降低的一种灾害性工程地质现象。地面沉降主要是由于过量抽取地下水造成，世界各国均有发生。我国已经陆续发现有46座城市发生了不同程度的地面沉降，面积接近5万km2。较严重的城市有上海、天津、北京、西安、太原等，上海市从1921年至今累积沉降量近3m。地面沉降的危害a.使城市堤防标高降低，造成防洪、抗风暴潮能力的降低。b.建筑地基变形加剧，进而破坏建筑物。c.破坏城市地下公共设施，如排水、输水管道，供热管道，地铁等。d.造成沿海城市地面标高降低，随之而来的是海水入侵；土壤的次生盐渍化、沼泽化；甚至城市将有被海水

7、淹没的危险。e.影响排水，造成市区雨后积水。产生地面沉降的原因a.大量开采地下水、气体或液体矿产资源。这些资源均储存于地下岩层的空隙中，当被抽取或开采后，在地层上部载荷(建筑物重力和地层自重压力)的压力作用下，这些空隙将被压缩，从而引发地面变形或沉降。这是产生地面沉降的最主要原因。b.开采地下固体矿产，特别是沉积矿床，如煤、铁等，将形成大面积的地下采空区，导致地面变形下沉。c.一些大型的工程建筑物对地基施加的巨大静荷载，使地基土体发生变形。d.即使是在低荷载的持续作用下，土体的蠕变也可引起地基土的缓慢变形。地面上的动荷载(振动作用)在一定条件下也将

8、引起土体的压密变形。防治措施a.减少地下水开采量：这是最行之有效的措施。如天津市逐步减少对地下水的过量开采