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地下水调查方法

时间:2023-06-08 10:58:56

开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇地下水调查方法,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。

地下水调查方法

第1篇

[关键词]:地铁站场建设 地下水环境影响与评价

中图分类号:U231文献标识码: A

前言:

随着1863年伦敦地铁率先建成,城市地铁建设进入新的拐点,如今,全球100多个城市拥有地铁,总长超过5500km。地铁带给城市走行费用节省、输送时间缩短、交通舒适度增加、交通事故减少、地面空间增加等直接的经济效益,同时带来周边区域资源开发、城市人口分散、交通运输的合理化,使城市环境美化、市场范围扩大等间接效益。地铁加速着城市经济的发展,提高着人民的生活水平,体现了地区的历史文化特点,反映了现代科学技术水平。

一、地下水环境现状调查层次及范围

对于一级评价对象,当区域范围广、条件复杂的情况下,可根据工作目标、拟建项目特点和需要补充调查的内容,分区域调查区、预测评价区、重点勘查区三个层次开展地下水环境现状调查工作。

首先,开展小比例尺区域范围内的环境水文地质补充调查,调查范围可基于收集的区域地形、地质图件图幅范围适当缩放,任务是宏观把握区域水文地质条件,全面反映区域地下水环境现状和污染情况,地下水背景值和污染源调查也在该层级展开;然后,根据区域调查结果划分区域地下水系统,确定建设项目直接污染对象所属水文地质单元,详细分析该单元地下水补给、径流、排泄条件,并以已有资料覆盖区域作为预测评价区,开展较大比例尺地下水环境现状调查和监测;最后,对缺乏勘探(查)控制点且水文地质工作精度不能完全满足地下水环境影响评价等级要求的重点水源地或敏感区域,则需要开展更具针对性的大比例尺环境水文地质调查、勘察和试验工作,设计和部署必要的钻探、水文地质试验、测试等多方法综合的勘查工作。

1、施工期对地下水环境的影响

①地铁站场工程施工中为保证开挖面的稳定,往往需要人工降水。例如,在地下水较浅的的地区进行深基坑开挖、用盾构法在饱和土体中施工隧道,都需要进行大面积的人工降水。大面积的人工降水将导致地下水的“漏斗式”下降,使地下水的动力场、化学场发生变化和土层的应力场发生变化,容易引发地面沉降和变形,在岩溶地区甚至诱发岩溶塌陷。

②基坑工程土方开挖和基础施工中常会引起地表和地下水大量侵入,造成地基浸泡、或出现管涌、流砂、坑底隆起、坑外地层过度变形等现象。

③施工期间为了提高土体的防渗性能和增强土体的强度所使用的化学物质、各种废浆、施工机械漏油、化学注浆等污染物经雨水淋滤进入地下水以及施工人员的生活污水都会对地下水造成污染。另外,工程建设中适用的水泥、砂石等,通过降水淋滤,渗人到地下含水层,也会使地下水水质恶化。

2、运营期对地下水环境的影响

①在运营期,地铁站场工程尤其是地下隧道工程对地下水径流的“拦截”不仅使迎水面地下水位抬升和背水面地下水位下降,而且还阻碍地下水的补给、径流、排泄,影响地下水的循环,降低潜水污染的稀释,随之还将导致各种环境问题的发生。

②地铁站场工程建成使用后,每天会生成大量的污染物,生活污水、车站冲洗废水、污染空气、固体垃圾等,部分通过专用管道排出地表,还有部分则渗入地下造成地下水污染。

二、站场施工对地下水水质的影响评价

地铁对区域内地下水水质的影响主要表现在施工期和运营期两个阶段,而各阶段给地下水所造成的影响以及影响的因素都各不相同。就施工阶段来说,对地下水的影响主要是由于施工阶段的各种废水渗入地下后污染地下水,影响地下水水质;在运营期,地铁给地下水水质带来的影响主要是由于地下水和地下铁路的结构之间发生化学反应,也就是地下水腐蚀混凝土结构从而影响地下水水质。

1、地下水水量评价方法的选择

地下水水量预测方法主要包括数值法、解析法、水均衡法、水文分析法、开采试验法、数理统计法、水文地质类比法等。在实际工作中,应根据评价目的、评价方法的适用范围和已有资料情况选择合适的评价方法,以避免评价方法与实际水文地质条件不相符。本文简要讨论几种常用评价方法的适用条件和数值法建模的要点。数值法适应性广,但应用的前提是水文地质条件清楚和足够的水文地质参数,模型结构和参数与实际情况越接近,其预测结果越可靠。因此,利用已有资料合理选择模拟范围,准确刻画研究区地质结构和含水层性质是数值法的难点。地下水水量评价模型主要是预测开采或利用地下水所引起的流场变化及伴生的水文地质灾害,模拟区一般应覆盖地下水补给、径流、排泄区,但对于水文地质钻孔缺乏、水文地质参数控制面积有限的区域,则应根据地质构造合理概化边界条件,适当缩小模拟区范围,确保数值模型地质结构的可靠性。水均衡法是根据水量平衡原理,利用均衡方程计算待求水量的一种方法,其原理清晰、使用方便、适用范围广,在降雨入渗系数、蒸发系数、渗透系数等参数可靠的前提下,计算的评价结果较真实可靠,建议作为其他评价方法的补充或参考。

2、地铁运营期对地下水水质的影响评价

地铁建成后进入运营阶段,由于地铁隧道和车站本身的防水性能都较好,因此外部的污染源不会通过地铁隧道和车站进入到地下水中去,污染地下水。但是,由于地铁隧道和车站都是由混凝土建筑而成,而且整个地下铁路一部分路段都处于地下水位以下,这样地下水就有可能腐蚀混凝土构成的隧道和车站,从而污染地下水。

三、地铁站场建设对地下水环境的影响与评价过程

1 、地下水环境影响评价准备工作

1) 收集项目所在地水文地质资料

收集项目所在地水文地质资料的目的就是利用水文地质资料,从水文地质条件方面必须阐述明确下列问题,以使参阅者能建立起工程建设地区的水文地质概念模型及对地下水应用功能重要性的认识。

(1)地表岩性情况; (2)地下水类型; (3)含水层的基本情况; (4)地下水的补给、迳流、排泄条件; (5)水质概况; (6)地下水的开发利用。

2) 调查地下水环境敏感目标

敏感目标如集中式供水水源抽水井、温泉旅游区等,管理部门都有相关水质监测、水量统计、水井或泉的基本情况等资料。若涉及大规模的地下水取用工程,开发单位还应具有专门性的水文地质勘查报告。此类报告应包括水位调查、水文地质勘察、非饱和带渗水试验、含水率和水份特征曲线测定等工作,对区域岩性特征、含水层分布情况和地下水动态等均有较为详实的分析,基本揭示了评价区水文地质条件,为不同情景下的地下水动态评价和预测提供了数据资料和水文地质参数条件,基本可满足一级或二级地下水环境影响评价模型建模与识别的要求。

3)了解调查项目所在区域存在的地下水污染源

地下水污染源主要包括工业污染源、生活污染源、农业污染源。调点主要包括废水排放口、渗坑、渗井、污水池、排污渠、污灌区、已被污染的河流、湖泊、水库和固体废物堆放(填埋)场等。

2、 污染源分析

对于建设项目而言,可能存在的地下水污染源包括储存装置和运输管道的渗漏、固体废物堆放(填埋)场渗滤液下渗等。

对储存装置和运输管道应调查其结构和功能,测定其蓄水面积与容积,了解其储存物质的组成和地层岩性以及与地下水的补排关系,进水来源、出水去向和用途、进出水量和水质及其动态变化情况,池(库)内水位标高与其周围地下水的水位差,池(库)底的防渗设施和渗漏情况,以及渗漏水对周边地下水质的污染影响。

对工业固体废物堆放(填埋)场,应测定其位置、堆积面积、堆积高度、堆积量等,并了解其底部、侧部渗透性能及防渗情况,同时采取有代表性的样品进行浸溶试验、土柱淋滤试验,了解废物的有害成份、可浸出量、雨后淋滤水中污染物种类、浓度和入渗情况

3 、地下水环境影响分析或预测评价

此项工作应首先分析建设工程所在地段是否处于敏感地区和地下水环境条件的敏感地段,分析地下水的环境质量和用途,宏观确定建设项目选址的可行性。

然后分析建设工程所在地的包气带类型、岩性结构、渗透性能等,分析污染物可能的污染途径及形成污染的难易程度。在根据建设工程所在区域的地形地貌、地质构造、水文地质单元,建立区域地下水补、迳、排概念,借此预测地下水可能的污染方式、途径、影响范围和污染发展方向。建设项目地下水环境影响预测应遵循导则中确定的原则进行。最后综合分析工程所在地的环境水文地质条件,地下水的环境功能,就其敏感性、重要性做出结论。

四、地下水环境影响减缓措施

工程施工对地下水活动的扰动,会影响地面建筑物的不均匀沉降,因此施工期对基坑周围3倍基坑范围内的重要建筑物需进行沉降监测,依据监测结果,确定是否需要回灌,以及回灌的时机和回灌水量。回灌用水可以采用抽取地下水或城市供水管网水。

为减轻施工中的地下水污染情况,应尽量采用污染小的建筑材料、化学浆液,施工污水、废浆和生活污水不能直接随意排放,建筑垃圾应及时处理,防止污染地下水,并可以通过修建防渗层、防渗墙或防渗帷幕等方法,以防止污染物外泄。

为了较准确地掌握工程区营运阶段地下水动态变化,保证地铁工程和附近重要建筑物的安全,建议设立地下水动态观测网,以便及时采取防护措施。同时,对于地铁运营期间产生的生活污水经化粪池处理后排入城市污水管网,以免污染地下水。

结语:

随着城市地下轨道交通的快速发展,研究地下轨道交通建设对地下水环境的影响是一个迫在眉睫的新问题。由于这种影响具有很长的“时滞性”,目前还未引起人们的普遍重视,但其所导致的结果不可忽视。城市地下空间是一种宝贵资源。这种资源和土地资源一样,具有不可再生性和不可转移性。地下水亦是有限而不可代替的自然资源,是城市生态环境的基本要素,在水资源匮乏的今天,应重视对地下水环境的保护。城市地下空间开发利用规划应当是城市立体化发展规划的一个组成部分,必须科学地、谨慎地开发地下空间资源,若开发不当,不但无助于城市空间的拓展,还将影响到整个城市的生态环境。

参考文献:

[1]李相然,岳同助.城市地铁站场工程实用技术[M].北京:中国建材工业出版社,2000.

第2篇

【关键词】 地下水环境 地下水环境现状调查 水质污染 地下水水位 地下水环境保护措施。

1 地下水功能区划及评价执行的标准

根据《广东省地下水功能区划》可知,矿山所在地地下水功能属浅层地下水功能区中的北江韶关始兴地下水资源涵养区。本项目地下水水质目标执行为《地下水环境质量标准》(GB/T14848-93)Ⅲ类标准。以人体健康基准值为依据,主要适用于集中式生活饮用水水源及工、农业用水。

2 评价保护的目标及地下水评价因子

根据矿区的环境特点和工程排污情况,本次评价保护的目标主要为矿区地下水环境以及生态环境。确定本项目地下水评价的因子为:PH、高锰酸盐指数、可溶性固体、氨氮、硫酸盐、氟化物、Cu、Pb、Zn、Cd、As、Hg、Fe、Mn、Tl。

3 地下水环境影响识别

根据分析可知,矿山在建设、生产、服务期满三个阶段,在正常状态下,采矿活动只涉及矿石的采掘和机械运输,可能造成的环境影响有:地下水位下降;在事故状态下,可能造成的环境影响有:地下水水质污染、地下水位下降。

4 地下水环境影响评价工作等级

矿山在建设、生产运行和服务期满后的各个过程中,可能造成地下水水质污染,也可能引起地下水流场或地下水水位变化,并导致环境水文地质问题,故评价工作等级为Ⅲ类三级。

5 地下水环境评价范围

综合分析考虑,本项目评价范围:以围绕矿区的地表分水岭为界所包括的范围,评价区面积约为2.85km2。

6 拟建项分析

(1)水位变化分析;根据调查分析,245中段、318、380、410中段位于潜水面以下,地下水主要为承压裂隙水,含水层主要为龙头寨群变质岩、石英斑岩及石英脉壁的裂隙水,一般表现为坑道滴水。坑道之间水力联系性很差。(2)废水污染源、污染物分析;2011年12月,韶关市环境监测站对现有矿坑出水、300m标高、410m标高废石场处进行采样监测,监测结果显示所取水样水质基本达到了《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)Ⅲ类地下水标准。(3)固体污染源、污染物分析;韶关市环境监测站将矿区的三个废石样品送国土资源部放射性矿产资源监督检测中心采用光谱半定量法对各样品进行成份检验,另外,韶关市环境监测站对同期所取废石样品按《固体废物 浸出毒性浸出方法 硫酸硝酸法》(HJ/T299-2007)进行酸浸,按《固体废物 浸出毒性浸出方法 水平振荡法》(HJ 557-2010)进行水浸,并分别对浸出液进行分析。

根据检验结果分析可知,本项目废石属于第Ⅰ类一般工业固体废物。

7 地下水环境现状调查及监测

现状对地下水水质、地下水水位及涌水量进行了监测。水质监测分布在315、380平硐基岩裂隙水与300、410废石堆场浅层孔隙水。

8 地下水水质各元素超达标情况分析

根据监测数据,采用标准指数法进行地下水水质现状评价。各水质因子均未超过规定的水质标准。

9 矿坑涌水量预测与评价

未来矿山开采采用与以前相同的开采方式(地下开采),水文地质条件基本相同。坑道涌水量估算采用过往矿山开采采矿坑道控制面积,水位降低、坑道排水量等水文地质参数,用比拟法预测未来矿山开采矿坑涌水量。则经过计算,未来矿山开采的矿坑涌水量约为1246m3/d。

10 地下水水位影响预测与评价

由于本矿山已有开采历史,矿山以后采用的开采方式与以往一样,故“矿山以往开采时的环境水文地质条件、水动力场条件”、“矿山以往开采的工程特征及对地下水环境的影响”与以后矿山开采时基本没有变化,所以采用“矿山过往开采”作为类比分析对象是可行的。故本次地下水影响评价对地下水水位影响预测与评价采用类比预测法。预测时段主要为矿山基建、运行及闭坑阶段。矿山过往开采矿坑排水引起地下水水位下降的降深较大,但降落漏斗的范围也局限于矿区内,故预测今后矿山开采引起地下水水位下降的降深不大,地下水降落漏斗影响半径约为0.32km,降落漏斗的范围局限于矿区内,对下游当地居民生活及农业用水影响小。

11 地下水水质影响预测与评价

根据分析,采用趋势分析法对地下水水质进行预测与评价。根据矿山现有的监测资料,选取2011年12月所取矿区下游200m标高浅层孔隙水水质分析结果、380m标高基岩裂隙水水质分析结果、300m废石堆场浅层孔隙水与2008年所取的浅层孔隙水、基岩裂隙水与废石堆场浅层孔隙水作为本次地下水水质预测评价的分析资料。预测时段主要为矿山基建、运行及闭坑阶段。根据上述分析可知,在矿山停止开采的情况下,评价区地下水水质变化趋势是逐年改善或者是处于稳定状态的,随着以后矿山重新开采,矿坑排水的地下水水质出现恶化趋势的可能性是存在的,但由于矿坑排水的地下水水质本就能达到《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)Ⅲ类地下水标准,故须采取措施使矿坑排水水质稳定在Ⅲ类地下水以上再外排,以保护矿区地下水环境。

12 地下水环境保护措施

根据开发利用方案,井下排出的酸性废水集中排放硐口附近的沉淀池,经处理检验合格后,再排入地表水体,防止废水对环境的污染。废石场上游布置截水沟,拦截坡面径流;下游设置挡渣墙,对废石进行有效拦挡;闭矿后,对废石场进行全面的场地清理和植被恢复工作。

主要监测措施分述如下:(1)矿山生产期依托各中段出水点建立长期地下水文监测点,以掌握地下水水位、水质动态变化,为保护地下水环境提供数据支持。(2)矿山生产期在矿区范围内布置专业人员2名监测地表是否发生地面塌陷、地面沉降等环境水文地质问题。 (3)在315中段排水口设置矿坑排水量监测点,每月监测一次。

第3篇

饮用地下水是农村居民饮水中的重要组成部分,关系着农村居民的身体健康。我国部分地区均存在着饮用地下水的安全问题。为了解湖北省武汉市农村地下饮用水的卫生学状况,于2007年8月~11月对武汉市新洲、黄陂、蔡甸、江夏、洪山5个远城区的农村地下饮用水进行调查。

    1  对象与方法

    1.1  对象  以武汉市新洲、黄陂、蔡甸、江夏、洪山5个远城区所辖1 986个行政村作为调查对象,覆盖率100%

    1.2  采集方法  水样采集按照《生活饮用水卫生标准检验方法》(gb/t5750.1-2006)中《水样的采集与保存》执行。

    1.3  检测指标与评价方法  检测按照《生活饮用水卫生标准检验方法》(gb/t5750-2006)执行,评价标准按《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)执行。检测指标按照《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)《小型集中式供水和分散式供水部分水质指标及限值》为主确定15项指标:菌落总数、色度、溶解性总固体、浑浊度、ph、铁、锰、氯化物、硫酸盐、总硬度、砷、氟化物、硝酸盐,增加总大肠菌群。

    1.4  统计分析  采用spss统计软件进行描述性分析、χ2检验等。

    2  结  果

    2.1  水样检测合格情况  经过检测,在所采集的1 945份水样中,合格份数为299份,合格率为15.37%。其中,蔡甸区合格份数为30,占15.00%;洪山区合格份数为0;黄陂区合格份数为39,占5.95%,江夏区合格份数为13,占3.77%;新洲区合格份数为216,占30.00%。经χ2检验,各区农村居民饮用地下水的合格率差异有统计学意义(p<0.05),新洲区农村居民饮用地下水合格率最低。

    2.2  微生物指标检测(表1)  在所采集的1927份水样中,表1  不同地区地下饮用水细菌学指标检测结果注:*新洲区18件样品未做微生物指标检测。

    共1 388份水样微生物学指标超过标准限值,超标率为72.03%。菌落总数超标1 103份,超标率为57.24%;总大肠菌群指标超过标准限值的有1 261份,超标率为65.44%,表明地下水可能存在粪便污染。经χ2检验,各区农村居民饮用地下水的微生物指标检出率差异有统计学意义(p<0.05);新洲区农村居民饮用地下水微生物检出率最低,江夏区、洪山区、黄陂区地下水微生物指标超高率较高。

    2.3  一般化学指标  感官性状和一般化学指标浑浊度超标306份,占15.73%;锰超标199份,占10.23%。另外,ph值、总硬度、铁、氯化物、色度、溶解性总固体均有不同程度的超标(超标率<4%),未发现硫酸盐超标的样品。

    2.4  毒理学指标  在所检的1 945份水样中,毒理学指标超过标准限值的为125份,超标率为6.43%。共2份水样砷超标,超标率为0.20%;氟化物超标水样份数为2份,超标率为0.08%;硝酸盐超过标准限值的为123份,超标率为6.32%。

    3  讨  论

    本次调查显示,武汉市农村居民饮用地下水水质合格率仅为15.37%,水质状况较差。目前,各地报道的地下水水质合格情况不尽相同〔1,2〕。所监测的15项指标中,只有硫酸盐符合《生活饮用水卫生标准》,其余指标均有超标现象。主要问题为微生物指标超标较为严重,是我市农村居民饮用地下水的主要影响因素,此结果高于北京市农村生活饮用水菌落总数超标率(水源水菌落总数超标率为20.6%)〔3〕。同时,水质中的毒理学指标超标情况呈现点状分布的特点,对这部分地下水建议立即封停,另择水源。调查中发现,部分井周围环境卫生状况较差,主要原因是在井周边30m内普遍有厕所、牛栏、猪圈及污水坑、垃圾等污染源,同时井水未过滤消毒的现象普遍存在,垃圾场周围地下水水质超标较为严重〔4〕。因此,应该加强对地下水水源的保护和维护。

    为解决我市农村居民饮用地下水的安全问题,保障农民群众身体健康,针对本次调查结果,建议:生活饮用水必须符合《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)的要求,对于超过国家标准的地下水,未经处理禁止直接饮用。同时,加强宣传教育,提高农村居民的安全用水意识;加强地下水的选址指导工作,提高居民对水源的保护意识;加强水质监测工作力度,以确保农村居民饮水安全。

【参考文献】

  1〕 刘波.北京市通州区地下水卫生学调查[j].环境与健康杂志,2004,21(1):52-53.

第4篇

【关键词】地下水资源;污染治理;方法

0.前言

地下水资源的循环持续应用对创建洁净、环保、低碳城市极为有利。倘若无法应对处理地下水资源持续应用有关问题,便会对社会经济建设发展形成不良影响。为此,应采用科学有效的工作策略,凸显地下水资源综合效益,预防对社会环境、自然环境形成破坏影响。在实现效益最大化的基础上,可凸显有利影响,降低不利因素。可在保护与应用资源之中赢得平衡。本文基于这一目标研究了地下水资源污染治理的有效方式技术,明确了应依据具体的污染物类别、地貌地形状况、区域地质环境等因素综合考量,选择合理可行的治理方式,进而提升工作实效性。

1.地下水资源污染治理方法

1.1抽出处理修复方法

抽出处理修复技术方法为修复地下水异位的核心技术手段,实现了广泛持久的应用。伴随污染治理技术的不断深化发展,令该方法具备了更丰富的含义。应用该方法修复处理通常划分成两类,即地下水动力管控以及处理地上污染物质。该技术依据地下水形成污染的范畴,在场地之中布置定量抽水井,借助水泵以及水井抽取污染地下水,而后通过地面净化处理设施进行有效的污染治理。该抽取阶段中水井水位将不断降低,位于水井四周将构成水位下降漏斗,令四周地下水持续的流入水井,降低污染扩散。可引入地表径流,回灌入地下,也可满足当地供水需求。

当前抽出处理修复方法主要的治理对象包括十二类污染物质。典型目标为TCE,还包括卤化有机物质,例如VC以及PCE等。

1.2监测自然衰减修复方法

监测自然衰减法是利用污染场地天然存在的自然衰减作用使污染物浓度和总量减小,在合理的时间范围内达到污染修复目标的一种地下水污染修复方法。自然衰减作用包括对流、弥散、稀释、吸附、沉淀、挥发、化学反应和生物降解作用等。污染物的自然衰减存在于任何一个污染场地,但是自然衰减强度各不相同,主要取决于污染物性质和地下环境条件。对一个具体的污染场地,地下水污染修复能否采用监测自然衰减法修复需要调查评价。通过野外和室内物理、化学、生物调查获得有关数据,进行自然衰减有效性评价,包括污染场地水文地质条件评价,提供生物自然衰减正在发生的证据,估计污染物衰减速率和衰减容量,预测修复达到目标所需的时间等。

监测布置应考量污染源的综合分布以及具体的扩散模式、呈现出的地质水文状况、开采地下水的条件、呈现出的水化学特点等。应引入点面结合方式,明确核心重点。针对区域状况应进行合理管控,监测控制对象主体为排放大量毒害物质、危害影响明显的污染源、重度污染区域,供水水源基地等。监测点位的设置应基于地下水质中污染物质的扩散状况明确。

1.3原位修复方法

原位修复方法可用于治理饱水带有机污染问题,并适合同SVE联合应用。具体方法为,注入空气至地下,构成气流屏障,预防污染晕持续的向下方扩散并发生迁移现象。可在气压梯度影响下对地下存在的挥发污染物进行汇总收集,并通过供养方式,令污染物完成生物降解。该过程之中,形成质量迁移转化的机理较为复杂,在各个修复时期,存在的控制速度以及效率也包含差别。

1.4石油污染物有效治理方法

针对石油污染物进行有效治理的方法包括,物理方式、水利控制技术、原位处理方式、化学氧化处理、生物修复方法、地下曝气以及综合处置方式。

应用物理方式手段,可针对导致石油烃污染现象的地下水展开有效治理,具体方式涵盖评比处理以及被动收集技术方式等。水利控制技术主要借助井群系统,利用抽水,或者向着含水层进行注水的方式,通过人为影响令地下水水利梯度发生变化,进而可令形成石油污染的水质同洁净水质实现有效分离。采用原位处理方式为治理地下水形成石油烃污染现象的重要研究内容。该方法技术不但投入经费较低,同时还可省略较多地表处理系统设施,可最大化的降低石油烃暴露,进而预防潜在的污染问题。为一类具有广泛发展前景的治理污染方法技术。

原位化学氧化处理方式为新时期逐步研发的,可良好处置土壤与地下水之中石油污染物质。另外可采用地下水曝气处理方式应对污染问题。原位生物修复处理为抵御地下水石油污染现象的创新方法,在目前具备良好的发展前途。

2.地下水资源污染治理方法比较

针对各类修复处理方法不同的工作机理,探究其治理不同污染物质的功效,可通过选择较为常见的污染物作为治理对象。例如选择汽油添加剂,比较各类治理污染方法的应用,为工程投资、技术方法运行成本、具体的治理时间以及呈现的修复水平分析提供统一的研究平台。

通过综合比对,区域调查层面,自然衰减监测修复方法所需的投入最高,接下来便是原位修复技术。工程设备配备投入层面抽出处理方法技术呈现出较高的造价水平,相比之下,自然衰减监测修复方法的技术造价水平最低。系统运行维护管理工作中,原位修复以及自然衰减监测修复方法实力相当,投入成本较低,抽出处理方法需要投入较高的成本费用。系统检测管理工作中,自然衰减监测修复方法需要投入较多经费,而原位修复方法投入较低。

综上所述不难看出,抽出处理修复方法总体成本处在首位,而原位修复技术投入成本水平最低。治理时间层面,排除自然衰减监测修复方法外,其他方法并不具备鲜明的优势与缺陷。修复处理的效果则为抽出处理方法排在首位,接下来依次为原位修复技术以及自然衰减监测修复方法。

3.结语

总之,针对地下水资源污染状况,为有效的治理修复,我们只有明确各类方法技术特征、应用机理,适用范畴,通过比对研究、内涵把握,合理的选择适用性、可行性技术手段,树立创新发展意识,借鉴发达国家成功经验,方能真正提升地下水资源污染治理综合水平,达到事半功倍的工作效果,进而实现可持续的全面发展。 [科]

【参考文献】

[1]温随群,刘雁翼,宋文娟.我国地下水资源开发对环境的影响与治理对策[J].华北水利水电学院学报,2008,29(2).

[2]吴亲帮.地下水资源可持续发展存在的问题及治理对策[J].中国水运(下半月),2009,9(1).

第5篇

关键词:地下水;污染;整治;启示

1引言

地下水资源是支撑经济社会可持续发展的重要战略资源。我国北方地区65% 的生活用水、50%的工业用水和33%的农业灌溉用水都来自地下水。但随着我国经济的快速发展,地下水污染问题日益突出。据初步调查显示,全国近20%的城市集中式地下水水源水质劣于Ⅲ类,华北平原部分城市及工矿企业周边地下水存在重金属和有机物超标现象[1~5]。随着我国城镇化进程的不断加速,因产业结构升级、城市布局调整以及污染扰民企业搬迁所遗留在城市区域的工业污染场地(即“棕地”),成为了造成地下水污染的新一类污染源。因此,为保障饮水安全和人体健康,急需建立我国的地下水污染整治制度。

2地下水污染整治制度的国际经验

2.1立法支撑是开展地下水污染整治的前提

美国1980 年通过了《综合环境 反应、赔偿与责任法》(CERCLA,即超级基金),针对潜在责任方建立“严格、连带与具有溯及既往性”的法律责任,即无论潜在责任方是否实际直接参与污染行为造成污染,或任何污染行为是否合法,当场址发生污染,潜在责任方必须为后续的相关污染整治付费,当存在二个或更多潜在责任方时,环境保护局有权对其一责任方或全部责任方要求负担场址整治费用。为确保目标达成与强化超级基金制度实施成效,1986 年美国国会通过《超级基金修正与再授权法》(SARA),修正案根据前6年执行经验进行了调整与补充。

日本2002 年制定了《土壤污染对策法》,随后又制定了相关施行细则。根据法律要求,土地经调查被判定特定有害物质超过标准时,该土地即被指定为污染地域(即指定区域),除公告周知外,列入指定区域地籍册,并提供公众阅览。另外,为防止在指定区域空气及地下水污染危害人体健康,该法要求土地所有者等必须采取对策,进行污染整治。

英国污染场址法规主要目的是管理使用遭受污染场址所衍伸的问题,这些问题包含污染物对于人体健康的影响、对于环境的影响、如何整治、谁来整治、如何降低风险等等。1995年,英国通过了《环境保护法案1990(IIA部分)》(Environmental Protection Act 1990 Part IIA),该法的主要目标是处理因历史性的污染所产生的人体健康风险与环境伤害。此外在保护人体健康与复育土地的前提下,该法亦主张促进土地再利用,以减少对“处女地”或绿地不必要的开发。

韩国1994 年制定了地下水法,目的是防止地下水污染,保全及管理地下水生态系统,增进公共福利。该法主要内容包括:制定地下水污染程度的测量、制定地下水管理计划、地下水开发与利用许可、指定和维护需要地下水保护应对措施的地区、在地下水保护地区内的行为限制、地下水防治污染命令、水质污染测定、设立地下水相关事业机构和地下水净化业务、处罚、损失补偿等。

2.2标准制定是开展地下水污染整治的基础

美国、日本、韩国均制订了污染管制标准,并作为土壤及地下水是否遭受污染的判定依据,只有英国以“是否可能造成伤害”(即人体健康风险评估)作为判定依据。

以污染管制标准为是否遭受污染的判定依据,可使主管机关担负较低的行政成本,只要土壤或地下水经采样分析后超过污染管制标准,即判定具有污染,需进一步实行相关整治或管制措施。在此判定依据准则中,污染程度与风险排序系统的辅助尤其重要,其可协助主管机关与民众了解污染严重程度与暴露风险,并可提供后续政府或民间整治时进行资源分配参考;以“是否可能造成伤害”作为判定依据,将增加主管机关的行政成本,须根据各场址之周遭区域不同特性进行深度调查与研究,方可确定该污染场址是否对可能受体造成伤害。在此判定依据准则下,对于场址是否为“污染”的认定参考原则为民众风险暴露程度。

2.3资金来源是开展地下水污染整治的保障

美国、韩国均将污染行为人列为地下水污染整治责任者;日本则将污染行为人和土地所有人均列为地下水污染整治责任者;英国通过负责的“排除测试”来确定污染行为人。但对于找不到污染行为人的污染场址,其整治经费来源,各国的做法亦存在差异。

美国从1981~1995年,联邦政府环保局执行污染场址管理与整治的主要经费来源于超级基金信托基金,包括税费征收、罚金与成本追偿和利息收入三项。1995年以后,无法明确污染行为人的场址整治经费主要来源于政府经常性拨款。另外,为使污染土地活化,美国针对“棕地”再开发提供资金或税赋减免辅助政策,鼓励开发商投资治理污染。

日本相关法律规定,对于找不到污染行为人的污染场址,由土地所有人负担整治责任,但当整治金额超出土地所有人承担能力时,由“土壤污染对策基金”提供不同类别补助金额,“土壤污染对策基金”主要经费来源于土壤管理票部分捐赠、委托工程费用部分捐赠、委托调查费用部分捐赠、民间自发捐款等。同时,日本针对污染整治设备提供优惠税率与低利贷款,鼓励民间进行污染治理。

英国和韩国对于找不到污染行为人的污染场址,均由政府预算进行污染整治。为减小政府财政负担,英国还出台了鼓励开发商治理污染的相关辅助政策,如公司法人取得污染土地并进行治理,可获得150%的公司税金减免,并可申请相应的欧盟提供的棕地再开发补助[6~18]。

3建立我国地下水污染整治制度的建议

3.1立法先行,建立和完善地下水污染防治法律法规体系

统筹协调相关法律法规的关系,建立健全地下水环境管理和污染防治方面的政策法规。加快制定并完善与地下水环境资源利用和管理、污染责任追究和补偿、地下水环境标准和评价等方面相关的规章。建立地下水污染责任终身追究制,对造成地下水环境危害的有关单位和个人要依法追究责任,并进行环境损害赔偿,构成犯罪的,依法移送司法机关。借鉴美国、日本、韩国先进经验,完善现有环境标准体系,同时参考英国健康风险评估做法,研究制定适合于我国的地下水污染“标准控制-风险管理”相结合的整治模式,实行污染场地的分级管控。

3.2摸清家底,深入开展地下水污染调查评估

积极落实《全国地下水污染防治规划(2011-2020年)》和《华北平原地下水污染防治工作方案》,深入开展全国地下水基础环境状况调查评估,摸清家底,建立全国地下水污染源及污染场地清单。结合地下水污染程度及风险,对污染场地进行分级列管,并建立场地及其周边地下水定期调查、监测和评估制度。

3.3筹措资金,创新地下水污染整治经济政策

多方筹措资金,拓展融资渠道,保障地下水污染整治的永续实施。借鉴国际先进经验,适时建立“地下水污染整治基金”。以污染者付费为原则,向石油化工、矿山开采及加工、工业企业等涉及有毒有害的行业征收整治基金。同时要加大国家及地方财政对地下水污染整治的支持力度。另外,可通过优惠税率、绿色信贷、绿色保险、“棕地”再开发等辅助政策,鼓励开发商及民间治理资金的流入。

参考文献:

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[12] 顾婉莹.英国高度关注地下水问题[N].中国水利报,2010-06-03(7).

[13] 姜斌,邵天一.国外地下水管理制度经验借鉴[J].水利发展研究,2010(6):68~73.

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[15] 刘佳.中韩地下水资源保护制度比较[J].环境与可持续发展,2011(1):14~17.

[16] 李贵宝,谈国良,窦晓桂.韩国地下水资源利用与管理现状[J].南水北调与水利科技,2006(3):69~72.

第6篇

【关键词】地下水;环评;导则;岩溶;应用;思考

自《环境影响评价技术导则-地下水》(HJ610-2011)(以下简称《导则》)2011年6月1日颁布实施以来,贵州省环境工程评估中心收到了来自省内外各评价单位及相关从业人员对贵州省执行《导则》的诸多意见和建议,意见和建议主要集中在《导则》在贵州省及西南地区是否适用方面,而执行难度大也是相关单位及从业人员重点关注的问题。根据近期收集到的信息同省内外相关专家、技术人员的交流情况以及我们对导则的理解,现就《导则》在贵州省境内应用方面存在的主要问题及建议简化《导则》的相关情况提出来,与行业同仁共同探讨。

一、首先介绍一下《导则》在岩溶地区应用存在的问题:

(一)该《导则》所规定的评价内容及评价方法对第四系覆盖层厚含水介质、结构几乎一样、且连续稳定的冲积平原区较为适用,不适用于管道、岩溶、暗河广布的岩溶地区,而西南地区多数省区岩溶发育强烈,尤其以我省的喀斯特岩溶发育最为强烈,根据统计资料,与喀斯特岩溶密切先关的碳酸岩占到了贵州省国土面的70%。岩溶喀斯特地区地下水主要以岩溶裂隙水、岩溶管道水、基岩裂隙水等形态赋存,因此按照《导则》要求对此类地下水进行评价,评价工作开展存在较大困难。

(二)按照该《导则》评价级别的确定方法,贵州省基本上处于水土流失重点防治区以及地质灾害易发区,多属地下水环境敏感区,按此确定的建设项目地下水环境影响评价级别基本上在二级评价以上,按照二级以上评价要求,在地下水现状调查、现状监测、现状评价、预测评价等在贵州省应用均存在较大困难。

如二级评价必须要给出大于或等于1/50000的水文地质图,贵州省目前仅有1/200000水文地质图,仅少部分特殊区域小范围内(如主要城市区)有大比例尺的水文地质图;同时二级以上评价还需要查明各含水层与地表水的水力联系,还要结合污染特点及具体水文地质条件有针对性地补充必要的勘察试验,这些要求对于地下岩溶管道发育强烈的区域是难以实现的。

(三)按照该《导则》进行地下水环境影响评价,需要按照不同评价等级的要求了解区域多年地下水动态变化规律、勘察报告以及地表、地下水的水力联系等。这些材料的获取必须由专业的水文地质研究人员才能完成。而西南多数省区地下水资源调查起步均较晚、调查精度尚需要进一步细化,因此,建设项目环境影响评价的水文地质基础资料缺乏,按照《导则》要求,地下水现状监测、评价必须以实地调查、踏勘和钻孔为基础,新增工作量巨大;同时,地下水分布呈现区域性特征明显,由于我省地形切割强烈,水文地质单元界限不明确,地下水水文地质复杂,因此,地下水分布情况难于确定。

(四)按照新《导则》要求,一般情况下地下水现状监测很多项目需要钻探勘察资料,环境影响评价工作一般和项目《可研》同步,而勘探相关资料要到工程设计阶段才会有,按照《导则》要求,要满足地下水环境影响评价需要做相关的勘探工作,这对于处于环境影响评价阶段的工作来说难度非常大。

对于岩溶发育强烈的区域来说,即便开展相关钻探工作及勘察试验工作,也不一定能弄清楚区域内的地下水文特征,这里举两个实际例子:一个县级垃圾填埋场项目为了搞清楚项目所处位置地下水情况,场地中有一井泉出露,项目业主委托地质勘探部门对该场地进行了相关的地质勘探,在井泉附近钻孔均未发现地下水;另一个是煤矿企业建设场地有一溶洞,为了搞清楚溶洞内地下水排水去向,做了相关的示踪试验,示踪剂投放后,在可能联通出露的区域均未检测到示踪剂的存在。这两个实例说明了贵州省岩溶地区地下水的赋存极为复杂,要弄清楚此类区域的地下水情况,必须花费大量的人力、物力,也未必取得环评所需要的技术参数和成果,同时还必须有专业的技术队伍方可能完成。

(五)按照《导则》确定的级别要求,在贵州省,一级评价地下水监测至少需要一个水文年(丰、平、枯)监测资料,二级评价也至少需要一个水文年(枯、丰)的监测资料,同时要进行的地下水文地质调查、勘探及相关的水文试验也需要大量的时间,导致项目环评时间较长,项目环境影响评价工作在现形势下开展会更加困难。

由于地下水监测单位也没有具体明确,到底是由地质部门还是水文(水利)部门也未明确,并且现有环境监测站均不具备相应的资质和能力,也导致监测工作的时效性、可靠性难以保证。

二、根据以上问题,同时结合岩溶喀斯特地形发育地区的实际情况,对喀斯特岩溶发育地区执行该《导则》提出以下意见和建议:

(一)对于不涉及地下水抽采、回灌、正常状况下明确排水不影响地下水的建设项目,建议不设地下水专章,环境影响评价利用已有资料作简要分析。

目前,在我省审批的项目中,尚没有涉及地下水回灌的项目,项目排水正常情况及非正常情况下排放均不直接排入地下水,而是排入区域地表水,因此对地下水的影响不明显。

第7篇

(一)水文地质工作的主要内容

对地下水的埋藏深度、分布位置、种类、水利坡度、流动方向等进行全面调查,并对地下岩层的物理特征、地下水在岩层中的分布情况、各个水层间的相互联系、与地表水资源的联系等进行详细调查,同时,还要对水文地质的给水度、渗透系数、水位在不同季节的变化规律等相关数据进行有效测量,才能为水文地质工程建设提供重要参考依据。

(二)施工区域的水文地质状况

地下岩层特点等在对施工区域的水文地质状况、地下岩层特点等进行调查时,需要对水文地质条件的变化情况,以及其对水文地质工程建设施工、施工环境带来的影响给以高度重视,通过对其可能造成的破坏、可能引发的地质灾害等进行全面分析和推测,才能制定出具有一定针对性的防范措施,以提高水文地质工程建设施工过程的安全性,避免不必要的人员伤亡和经济损失。

(三)水文地质工程地基施工情况

通常情况下,水文地质工程的顺利建设与基础地基有着紧密联系,因此,必须根据实际建设情况和水文地质工程的施工要求,将两者紧密有机结合在一起,并对实际施工现场的水文地质工作进行深入调查,才能为水文地质工程建设施工设计提供准确的参数和相关资料,以不断提高施工设计的质量和水平。在设计的基础地质调查工作中,要对地下岩层水资源的分布情况、状态等进行仔细勘查、对地下水的影响因素进行科学性的预测,并地下岩层、水资源、水文地质工程建设可能受到的人为因素,从而为防止各种意外安全事故做好充分准备。另外,在某些大型的水文地质工程建设中,如果基础地质环境资料、相关文件不完整或者缺失,必须及时安排人员进行调查,才能确保基础地质调查资料的针对性和准确性,从而提高地质工作的可靠性和真实性。

(四)地下水位的变化情况

在实际施工过程中,根据已经获得基础地质的相关资料,按照相关规定进行有针对性的分析,并制定比较完善的防范措施,可以有效降低地下水位变化带来的影响。

二、水文地质条件变化带来的影响

在以往的地质工作中,基础地质调查工作也存在着一些问题,究其原因主要是没有严格遵循地质工作的相关程序,没有对基础地质调查工作给以高度重视,并且,水文地质工程中地质学理论方法还不够完善,不能很好的适应地质工程建设发展的各种要求,特别是基础地质调查研究没有真正得到落实。虽然新测试方法和计算手段的不断推广和应用,在一定程度上可以帮助地质工作人员解释许多地质现象,并获得地质工作有效开展所需的各种资料,但受到不同地质体的物质组分极为复杂,并不断发生许多复杂演变,的影响,以及实验地质学工作中模拟条件与规模带来的限制性,使得时间和空间关系的多种因素很难得到有效处理。对水文地质工程的建设情况进行分析发现,水文地质条件变化带来的影响主要有如下两个方面:

(一)地下岩层变化带来的影响

如果地下岩层发生变化,则会引起地下水资源的变化,从而导致水文地质灾害发生。一般情况下,在成这种影响的原因是地下水位上升或下降、地下压力变化,因此,在进行水文地质工程建设时,必须高度重视地质勘查工作,认真落实基础地质调查,才能避免地下岩层变化带来的水文地质危害。

(二)地下水位、压力变化带来的影响

第8篇

关键词:环境影响评估 水文地质勘察 重庆

中图分类号:TU46

文献标识码:A

文章编号:1007-3973(2012)003-138-02

根据有关规划和标准的要求,建设场地开展环境影响评估中,需要对评估区进行水文地质勘察和评价工作。

1 水文地质勘察工作任务

(1)获取场区岩土渗透系数,查明含水层的岩性组成、厚度、渗透系数和富水程度,隔水层的岩性组成、厚度,地下水类型、地下水补给、径流和排泄条件,地下水水位、水质、水量、水温,泉的成因类型、出露位置、形成条件,泉水流量、水质、水温及开发利用情况。

(2)开展地下水现状监测,说明集中供水水源地和水源井的分布情况,包括开采层的成井的密度、水井结构、深度以及开采历史。

(3)掌握地下水污染情况,分析原生环境水文地质问题,如天然劣质水分布状况以及由此引发的地方性疾病等,预估地下水开采过程中水质、水量、水位的变化情况,以及引起的环境水文地质问题。

(4)开展与地下水有关的其它人类活动情况调查,如保护区划分情况等。

2 水文地质勘察工作手段及其质量要求

2.1 工程地质测绘

调查地形、地貌、微地貌特征、地表岩溶发育情况、地表泉井分布及其特征、地表植被覆盖情况等,调查各岩土层的分布及岩性特征;了解基岩的出露情况、岩石成分、结构、厚度、风化程度。重点调查有无不良地质现象及其形成条件、规模、性质及发展情况、调查场地有无基岩出露(岩层产状以及裂隙发育的规模和特征);调查地下水的类型及补排关系。

2.2 工程测量

在1:500总平面地形图,从2个控制点作为测量控制起算成果,进行钻孔定位施放、剖面测量。坐标系采用北京直角坐标系,1956年黄海高程系。钻孔及剖面测量直接采用全球卫星定位系统RTK进行施测。RTK定位精度为平面:?cm+1ppm;高程:?cm+1ppm。测量成果精度达到规范要求。

2.3 工程钻探

对土层和强风化基岩可采用油压JT-200型钻机小泵量清水钻进,控制回次进尺小于1.0m,岩心采取率62~80%;基岩采用中等泵量清水钻进,控制回次进尺小于2.0m,中风化基岩岩心采取率78~95%。地质技术人员应现场跟班,对钻探岩芯进行了详细的地质描述、记录,野外资料及时自检整理,保证各岩性段描述及分层划分的客观性、准确性。

2.4 简易抽水试验

对钻孔水位进行简易观测,即对所有钻孔终孔后抽干孔内循环液再观测水位恢复,每隔5分钟观测一次水位,持续观测1小时,隔24小时后再对所有孔观测一次并记录作为地下静止水位。按照相关规程规范进行抽水试验,单孔进行1个最大降深的综合抽水试验,稳定时间不小于8h,静止水位观测不少于8h。

3 水文地质勘察实例

3.1 工程概况

重庆一电解锰厂堆渣场场地规划用地面积约90000m2,位于紧邻主厂房西侧山脊一凹槽内。拟建堆渣场属低山岩溶地貌,场地总体呈四周高、中间低,中间凹槽大致沿南北向贯穿整个场地,周边主要为自然斜坡,坡度较大,一般20~35埃糠殖识缚残问剑罡叩阄挥诔〉匚鞑嘈逼律蕉ィ叱淘?50m。

3.2 地表水及水文调查

距离场区约1000m外的西侧斜坡坡脚发育有溶溪河,总展布方向为南北向,局部呈斜歪的“S”型。枯季水位351.9m,50年一遇洪水位356.00m,河床高程350.0~348.0m。

拟建场地地面未见水塘、水库分布。场区西侧为溶溪河,距离本场地远、且其河床高程低于本场区最低点约50余m,对本场区基本无影响。中部溶蚀凹槽的最低处发育一条季节性冲沟,与溶蚀凹槽呈平行状呈南北向展布,冲沟东西两侧在地形上为一小山脊,为场区地表水分水岭,纵坡度约1%,其汇水面积小,旱季基本无水,雨季可形成暂时性水流,最大流量可达50m3/s。

场地两侧高、中间低的地形条件,有利于地表水的排泄,部分地表水可沿着溶蚀裂隙、溶孔等通道渗入地下形成地下水。场区第四系粘土层厚度小,且在场区斜坡一带零星分布,属于相对隔水层,基本不含水,主要起隔水作用。

地面未发现有天然劣质水源分布,以及由此引发的地方性疾病等环境问题,未发现集中供水水源地和水源井分布,也未发现有专门的针对地下水进行开采的人工井、巷工程。

3.3 地下水调查及分析

场地内出露主要地层为奥陶系下统南津关组(O1n)石灰岩、白云质灰岩,在拟建场区均有分布,产状较陡,分布均匀,呈单斜产出,为场区主要含水地层。场区第四系残坡积粘土零星分布,主要集中在场区中部凹槽及周边地势稍缓一带,其余大部分地段基岩出露,第四系粘土层厚度较小,一般1~2m,局部地段最厚达8m(ZK3号钻孔),粘土塑性强,为隔水层,基本不含水,场区地下水赋存形式主要为基岩岩溶裂隙水,根据其埋藏条件,本场地地下水类型为潜水。从钻探揭示情况及钻孔水位简易观测,钻孔内水位恢复较快,水量较大,地下水较丰富。

(1)井泉调查

堆渣场范围内共发现三处地表泉水,均为下降泉,主要分布在场区中部溶蚀凹槽等地势低凹一带。出露地层为奥陶系下统南津关组(O1n)石灰岩(白云质灰岩)地层,枯季流量0.07~0.15m3/d(调查时间2011年11月13日),根据调查访问,该三处地表泉水在雨季流量增大,调查时水温15℃。

(2)抽水试验

根据现场实际情况,选择ZK2号钻孔进行了综合抽水水文试验(见图1),渗透系数K为1.535m/d,单位流量为0.995L/s·m;影响半径R为54.51m。根据试验成果,说明拟建堆渣场场地内主要岩层为强透水层,富水性强,地下水水量较丰富。

根据钻孔资料和现场调查,地下水具有统一的水位,埋藏较浅,统一地下水位以上至地表一带为本场地包气带,含水量受地区性气候条件影响很大,常在雨季出现,旱季消失,水量很少,本层主要由石灰岩及白云岩等组成,零星分布有厚度1~2m的粘土层,分布连续,性质稳定,厚度5~20m不等。

(3)补给排泄条件分析

由于现场周边一定距离范围内无常年性大中型河流、水塘等地表水体,地下水水量主要接受大气降水的补给,拟建场地特殊的地形条件,有利于地表水及地下水的排泄,其排泄方式主要沿地表以面流的形式向场地中部溶蚀凹槽集中,进而沿着溶蚀凹槽向场区北侧地势低凹一带排出本场区。大气降水时,一部分地表水沿着溶蚀裂隙及岩层层面渗入地下补给、形成地下水,小部分排泄方式以地表井泉进行排泄。大部分地下水沿着溶蚀裂隙及岩层层面在地下进行循环运移。

综上,该场地地下水位埋藏较浅,水量较大,主要接受大气降水补给,岩层富水性强,属于强透水层,场区水文地质条件中等复杂。

参考文献:

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第9篇

关键词 地下水资源管理;新技术新方法;水位调节;技术

中图分类号:P6 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)17-0154-01

随着经济的发展和城市化进程的加快,地下水的开采受到严重不良影响,不合理的开采、废弃物的污染都造成了水资源的管理问题日益严峻,引起社会各界的广泛关注。尽管水资源管理部门已经采取一些措施加以管理,但面对水资源管理基础薄弱的问题,作用依然不明显。目前,科技的进步为水资源管理带来了各项新技术与新方法,结合计算机技术、遥感技术和通信技术、地理信息技术、定位系统等为水资源管理提供更多的便捷方式,极大提高了管理质量。

1 地下水资源调查分析技术与方法

1)地理信息系统的管理应用。地理信息系统具备极强的空间数据处理功能,以及地图的可视化,因此被广泛应用于环境监控和能源勘探方面。在水资源防污染性能评价方面,地理信息技术的应用首先进行浅层地下水防污染因素的提取,对主要因素进行多次对比,权衡轻重,选取最关键因素。其次,对收集到的数据进行整理,绘制成图,并对各因素进行量化[1];利用相关软件将图层栅格化;最后使用地理信息系统进行空间分析,对地下水层防污染性能进行具体分区。

2)同位素技术的管理应用。地下水循环系统是极为重要的水资源研究内容,包括地下水循环深度等,通过研究地下水的补给、径流、排水量三方面的具体特点,进而反映该地区地下水的自动更新能力。当前,对于地下水循环深度的主要研究技术有同位素水文地质学方法和水动力学法,同位素水文地质学主要通过同位素标志性和计时性对水文进行研究。地下水动力学方法的应用所需数据量大,涉及的参数较多,对地下水文有详细的资料。在城市人动较密集的地区可以有效利用该技术,但往往在一些缺乏基础资料、地处偏远、人口稀少的环境就不适合使用,存在一定局限性。同位素水文地质学的应用时间早,至今使用也比较成熟,主要用于水体的起源、水体年龄和水径流途径方面。对于水的主要成分氢和氧,同位素水文地质学可对之进行浅层地下水的追踪[2],达到理想的研究效果。

2 地下水资源管理软件

国外有专家在20世纪70年代就已经提出对地下水的水流模型和先进的技术相整合,形成一个地下水管理模式进行科学管理。目前为止,国外的地下水资源管理模式已经得到成熟的发展与应用,各种管理软件的设计为水资源管理提供了有效服务,对于解决水资源的难题也得到相应开发和利用。随着科技的不断进步,地下水的研究得到更多的重视,管理方式也日新月异,例如应用较普遍的地理信息技术,地下水资源管理遗传算法,地下水动态预测小波随机耦合模型,地表水与地下水资源管理模型等等较为先进的管理软件。各具特色的管理软件的发展,是计算机技术的发展和地下水数学模型相结合的产物。模型与模拟软件关系紧密,不可缺少,模型是软件的核心成分,模拟软件则是模型实现的关键方式,模型的发展会带动模拟软件的适用范围更加广泛,并有效提高模拟的准确率,提高管理的质量和效益,实现良好的现代化水平。在发达国家,已经研制出叫成功的管理软件,并发展成为世界标准水平。如美国的MODFLOW软件[3]。

20世纪80年代已经发展得火热的人工神经网络模型ANN,是一种对人脑或者自然的神经网络的基本特征进行模拟,是一种抽象的非线性动力学研究系统。该系统拥有极强的对信息的处理能力,能大规模并行处理以及储存各类复杂信息,功能强大,系统自身具有良好的适应性、组织性和学习能力,对事物的联想、错荣和对干扰物的抵抗能力,对一些模糊性的问题有分析内在规律的能力,系统先进性极强。该系统使用在地下水资源的研究方面,对于地下水环境的分析评价也可以通过该功能进行,将研究问题看做一个模式来识别问题。目前,使用得较广泛的人工神经网络模型为BP网络,可以有效地对相关数据进行分析,对函数的传递十分有效,网络包括三层:传递层、隐含层、输出层。

3 新技术与新方法

1)水污染修复技术。近几年,经济的发展使工业废料的排放量逐渐增加,导致土壤和地下水都受到严重影响。地下水的污染情况越来越严重,有相关数据显示,对全国200个城市地下水质量进行调查,发现有65%的城市地下水已经受到重度污染,35%的城市轻度污染,只有5%的小城市基本没有污染。可见,经济的发展导致了水土的污染,而水土的污染又会阻碍经济的更好发展,也会对人类身体健康造成威胁。因此,研制一门针对水污染修复技术十分有必要。针对地下水的污染源来看,主要有铅污染、石油烃污染和硝酸盐污染,根据不同污染源设计不同的修复技术和处理方法。首先,针对铅污染,主要处理方式有物理屏蔽技术、原位修复技术以及抽出处理技术。三项技术中以原位修复技术为主,是研究的重点技术,该技术包含的项目有生物修复技术、物理化学修复技术和可渗透反应墙等,根据水污染情况采取相应措施。其次,地下水硝酸盐氮的修复技术主要包括的内容有化学修复技术、生物修复技术和物理化学修复技术。国外有相关调查表明,地下水在受到石油烃污染后,在很长时间内都无法恢复原样,几十年甚至几百年都处于污染状态,因此,对该类状况进行经济适用的去污处理已经成为各国水文研究专家探讨的热点话题,对原位修复技术的研究也越来越受到重视。原位修复技术主要研究技术包括原位化学氧、原位电动修复、环境同位素技术、渗透反应格栅技术以及土壤气抽出技术等主要内容。

2)水源补给技术。对地下水实行人工补给,可以有效调节地下水的补给量。人工补给的实质就是利用相关工程设备,将地表水自流或用压力引入地下含水层内,以此丰富地下水的自我补给量,使地下水水位常年保持稳定,并进一步对地下水资源进行季节或年度的调节,确保地下水的长期充足。国外对该技术已经发展得较成熟,已经普遍运用于小规模的地下水补给利用。

4 结束语

综上所述,地下水资源的管理技术和方法已经越来越多,对于先进技术的使用应根据各地区污染源的具体情况进行合理运用。政府部门也应在积极的引导下加强水资源的管理,使人们充分认识到水资源危机,促进社会经济的合理发展和实现可持续发展,构建生态文明。

参考文献

[1]唐克旺,唐蕴,等.地下水功能区划体系及其应用[J].水利学报,2012,21(11):110-111.

第10篇

[关键词]地下水;水污染;防治技术

中图分类号:X523 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)21-0214-01

地下水作为一项生活中最基本的用水选择,其作用可想而知,同时即便地下水不作为日常饮用水来帮助百姓的日常生活,但是它的污染仍旧会影响整个地球的环境,因此,重视地下水污染防治已经是一个十分紧迫的现实问题。

一、地下水污染的概念、特点与现状

(一)基本概念

地下水污染是指在人类活动影响下,地下水水质朝着恶化方向发展的现象。也就是人类的生产生活活动,导致溶解物或悬浮物进入地下水环境,引起水质恶化,无论其浓度是否使水质恶化达到影响其使用的程度。地下水污染源可分为人为污染源和天然污染源两大类。

(二)地下水污染的特点

地下水污染的特点总的来讲,地下水由于贮存于地下含水介质中,不易被污染。一是是因为包气所具有过滤屏障作用能将害物质优先过滤掉;二是因为岩石、土壤及水体中的微生物对污染物的降解,使之成为无害物质。人们往往忽视地下水污染是因为地下水不易被污染且很难直接观察。但因环境容量的有限性,污染物进入地下水系统并超出它的自净能力时,就会对地下水造成一定污染。一旦地下水被污染,及时很难被发现,后果危害极大。地下水污染具有如下特点:(1)难确定性。即地下水含水介质的差异性和复杂性导致污染范围很难确定。(2)污染过程的隐蔽性。地下水在地表以下,被污染后不像地表水污染直观明显而易于监测。(3)延迟性。地下水污染早期不易被觉察。(4)广泛性。与地表水污染仅局限于水体所流经或贮存的有限空间内不同,地下水是处于不断运移和循环中,各个水力系统又有着密切的水力联系,从而决定了地下水污染范围广泛。(5)危害长久性。地下水运移于含水介质中,运移速率极其缓慢,循环周期时间长(从几年到几百年不等),天然地下径流将污染物带走需要相当长的时间,且作为含水介质的砂土对较多污染物都具有吸附作用,从而使污染地下水体在地下滞留时间长,污染物的清除极为困难。

(三)地下水污染现状

地下水污染实质是因为人类的活动使地下水的物理、化学、生物性质发生改变,进而限制了水的使用范围和领域。中国水资源总量有1/3是地下水,其具有水质澄清、水温稳定、分布面广、供水稳定的特点,并且取水条件及取水构筑物构造简单,因此合理开发利用地下水对于人们的生产和生活具有重要的意义。不合理处置生活垃圾和工业三废,农业生产中过量使用化肥农药,不科学的采矿及冶炼重金属等导致地下水遭受严重污染。根据《全国地下水污染防治规划》,全国90%的城市地下水已受到不同程度污染,其中约有64%的城市地下水遭受严重污染,33%的地下水受到轻度污染,基本清洁的城市地下水仅有3%。

二、地下水的质量状况和变化趋势

质量状况:地下水对于人们的生活有着至关重要的作用,联系着百姓生活的日常起居,而近年来,国土资源部的各项调查显示出来的信息都是地下水被污染,例如最明显的北方地区和南方地区的对比,地下水质的状况需要多方因素共同的作用下才能保持清洁;像北方地区的平原和丘陵地带水质相对较好,而在中原地区水质则明显变差,而质量状况最差的当属沿海地区。

变化趋势:对于发展中的我国来说,地下水资源是受到极大的重视的,针对其中应该觉察的变化趋势,经过分析也得出了相应的结论:在我国能够划分的明显区域便是南方和北方,而较两者之间的明显变化方向来说更是有目共睹的,北方地区因为地域和城市的关系,所以地下水的质量通常检测出来的都是呈现的下降趋势;而南方的地下水质量相对来说比较稳定,因此它的地下水污染通常分布在城市和相关的周边地区。

三、我国地下水污染防治技术探究

如上所述,我国的地下水污染现象已经非常严重,有些甚至已经严重影响到了当地居民的生产生活情况,为此,可以从以下几个方面加强对我国地下水污染情况进行有效防治。

(一)加大资金投入,切实提高污染防治能力

众所周知,地下水污染不同于地表水污染,污染物质一旦进入到地下水层,污染物的移动速度会非常缓慢,但一旦该区域地下水遭遇污染将会非常难以消除。因此,各级政府部门和相关企事业单位一定要加强地下水污染的预防工作,投入大量人力物力和财力及时做好城市排污系统、生活垃圾填埋及废物消纳场的建设工作。

(二)严厉查处环境污染尤其是水污染等违法行为

地下水污染归根结底仍属于环境污染的范畴,因此,对于已经造成大量地下水污染或者对地下水存在潜在污染威胁的企业和个人,各级政府和相关部门需要切实做好本职工作,加大环境执法力度,建立健全地下水污染责任人追究制度,严格规范各类工业污水排放企业的排放形式和排放量。而对于居民生活污水的排放,各级政府和相关部门应该加大居民生活垃圾厂的投建和改进工作,不仅严格规范居民生活污水的排放量和排放去向,而且对已经进入居民生活垃圾厂的生活污水采取切实有效的措施,尽可能地将该生活污水尽快处理或进行二次改进使用。

(三)地下水污染源和污染物渗入地下含水层的途径

针对由于煤炭开采导致的严重地下水污染问题,建议改进工艺,尽最大可能减少污染物的排放量,严格控制污染物的排放标准,妥善处置工业废渣和生活垃圾,除此之外,还需要正确选择采矿过程中U石及尾矿排放点。

四、地下水污染的保护

(一)适时地开展关于地下水资源用度的调查

关于水资源的利用,只有找到了用途才能更好的分析污染的来源,保证对症下药,综合考虑地下水的发展源头,以及地质构造包括使用区域和环境等各方面的因素,只有适时开展对于水资源利用状况的调查才能更好的预防或者是治理水污染,保证有证可循的举措。

(二)严格控制污染源头

对于地下水最严重的一个污染源无非就是居民用水对其过度的排放和无休止的接取,导致水污染问题成为当下一个比较重要的问题,而控制城镇居民用水的污水排放,不失为一种重要的举措。

(三)加强重工业污水排放检测和管理

在重工业加工领域加强水环境的监控和检测是治理地下水污染的关键所在,尤其是在排查的过程中能够防止污染源和存在的安全隐患,给地下水污染起到一个把关的作用,防止黑色金属影响水质。

(四)应分类控制农业用水对于地下水的污染

面对农业的发展离不开对于养料的需求,而在水和药中合的作用下会产生一些杂质,而其就是影响水资源的关键点,它们一旦排不出去就会对水资源造成污染,甚至是更坏的影响,所以在农业发展的同时要注重查看其残留药物对地下水的影响,保证合理用药,科学施肥,做到无公害的绿色庄园,是地下水更好的为农业服务。

水是人类生存的根本,也是社会经济发展的必要基础。但是由于不合理的开发和严峻的水污染形势,使水资源与社会发展矛盾突出。一方面由于社会经济发展需求量逐年增大,另一方面则是由于社会发展引起的水污染问题加重了水资源的短缺。在当今时代,环境污染问题已经是人们关注的焦点话题,特别是与人类生活直接相关的水环境污染问题,世界各国都在积极研究和治理地下水污染,但中国在这方面起步较晚,而其社会经济又以惊人的速度在增长,因此在学习借鉴国外先进经验的同时,应不断探索研究,寻找适合本国国情的研究方法和治理措施。

参考文献

[1] 杨柳涛,刘莹.地下水污染防治技术方法进展[J].广东化工,2015,11.

第11篇

[关键词] 采空区;灌浆;地下水;影响

[中图分类号] TV68 [文献标识码] A

1 概况

南水北调中线工程禹州煤矿采空区段沿线主要分布有4个煤矿,分别为新峰矿务局二矿、梁北镇郭村煤矿、梁北镇工贸公司煤矿、梁北镇福利煤矿,经多年开采,形成采空区。根据南水北调工程安全需要,对各采空区进行了灌浆处理。灌浆施工过程中及完成以后,附近村民反映灌浆影响地下水,引起地下水位下降、水质浑浊、水量减少等现象。

1.1 地质概况

总干渠采空区处理场区为三峰山周边丘陵前坡洪积裙与颍河冲积平原的过渡地带,属颍河二级阶地后缘地带。地形较平缓,地面高程119 m~145 m。

禹州矿区采空区灌浆处理深度范围内地层由老至新依次为:二迭系上统上石盒子组、平顶山组泥岩与砂岩;新生界第三系粘土岩;第四系上更新统黄土状轻、重粉质壤土、中更新统卵石。区内地层走向105°左右,倾向195°,地层倾角10°~20°,一般14°左右。

1.2 水文地质特征

按浅层含水层50 m埋深范围内含水介质的富水性及渗透性,可划分为两个含水层(组):

1.2.1 第四系孔隙含水层:含水层组主要由第四系冲积、冲洪积成因的砂壤土、砂、卵砾石及少黏性土组成,含水层厚度一般4 m~11 m。属于孔隙潜水含水层(组),局部具有承压性。分布在颍河二级阶地平原及三峰山周边丘前的过渡地带(采空区注浆区),水位埋深10 m~13 m。水位高程147.2 m~115.5 m。

1.2.2 基岩裂隙含水层(组):由二迭系砂岩夹页岩、泥岩、石英砂岩、粉砂岩等裂隙水组成,主要分布于三峰山一带和丘前平原洼地第四系地层以下。由于裂隙发育的差异,该含水层组渗透性差别很大。相比上部第四系砂卵石层含水层而言,该含水层赋水性差且分布不均匀。

2 地下水位调查与水文地质现场试验

对勘察区的52眼民井调查井的位置、井壁结构、成井时间、地质结构、进入含水层的厚度、井的使用情况(如使用频率、作用、洗井情况)、大致的出水量、枯水期和丰水期的水位、水量,测量民井的井径、井深、井口高程、坐标、地下水埋深等情况。

为了解浅层含水层渗透系数、影响半径、涌水量等水文地质参数。布置现场大型群孔抽水试验2组,每组群孔抽水采用稳定流3个降深试验方法,并布置2-3个水文地质观测孔;另选8个民井进行了简易抽水试验(一个降深)。采空区注浆材料为425#普通硅酸盐水泥和粉煤灰,浆液较稀(配比为水:固=1:1或0.8:1),为查明采空区灌浆处理对卵石层的影响,对卵石层进行了钻孔注水试验。通过试验成果分析,由于钻孔洗孔不充分及采空区灌浆处理影响,卵石层渗透系数较小,为中等透水性。

3 采空区注浆施工对地下水环境的影响分析

3.1 注浆施工概况

南水北调中线禹州段渠道主要穿过原新峰矿务局二矿、禹州市梁北镇郭村煤矿、梁北镇工贸公司煤矿、梁北镇福利煤矿和梁北镇刘垌村一组煤矿的采空区等5个煤矿,穿越采空区渠段长度约3.11 km。

设计采用地面注浆法对采空区进行加固处理,注浆孔采用梅花状布孔均匀布设,孔距20 m或18 m。注浆顺序为首先对下山及边界实施隔断性注浆,简称帷幕孔,孔距2.5 m,以减少和阻止注入浆液的流失和浪费,然后对中间孔进行施工。注浆材料采用水泥粉煤灰浆,初定425#普通硅酸盐水泥和粉煤灰,配比为水:固=1:1,其中水泥:粉煤灰=0.15:0.85。

注浆施工采用钻孔全孔一次性注浆,注浆目标向采空区的垮落带和裂隙带里注入具有复合浆液材料,以便硬化后增加其强度或降低渗透性,改善岩土层的物理力学性质,达到加固地基减少差异沉降变形的目的。止浆位置一般位于进入基岩5m后采用似法兰盘简易止浆。

4.2 注浆对含水层补给、径流的影响分析

如前所述,采空区注浆的主要区域是采空区的垮落带和裂隙带,目的是充填采空区内的残余空腔。但是由于采空区埋深一般在100 m~300 m左右,施工单位反映在埋深20 m~40 m内有一层厚约3 m~7 m的砂卵石层,造孔过程中遇到塌孔时,曾进行过无压或低压预注浆固结。另外,似法兰盘简易止浆位置一般为进入基岩5 m,局部基岩表层为弱至强风化,裂隙发育,浆液可从裂隙向上扩散至砂卵石层,且赋水性好的砂卵石层可灌性好,导致注浆区内的含水层有不同程度的浆液充填。注浆区域是孔距2.5 m的帷幕孔,内部是满堂布孔,施工后砂卵石含水层受不同程度的浆体充填影响改变了其渗透介质特性,即孔隙性变小、赋水性变差、渗透性变弱。

注浆区域位于三峰山周边,呈环形带状分布于两个不同的水文地质单元之间,注浆区平面宽度一般250 m~400 m左右。总干渠注浆区左侧邻近区基本无居民,属基岩裂隙水单元,松散层是黏土层,原本富水性差,地下水流向是岗顶流向坡脚,注浆区相当于阻水或雍水效应。而对于总干渠注浆区右侧,是富水性较好的砂卵石含水层,右侧邻近区域地下水侧向径流变弱,水井的补给受限,导致水泵抽水时动水位下降、出水量减少。

据现状地下水等水位高程线分布图分析,三标采空区及地下水影响区域地下水的流向是西北流向东南,四标采空区及地下水影响区域地下水的流向是从西流向东,水力坡度较平缓。经与注浆施工前期地下水位线图对比,地下水等水位线流向正常、埋深与多年平水位接近,说明调查区内的地下水没有漏失,即潜水位没有下降。

4.3 注浆对周边富水性的影响

根据10组抽水试验,按松散层单井涌水量采用同一口径、同一降深值的涌水量(吨/日)为标准,浅层水井径按0.7m、降深5m的涌水量。小于0.7m及降深5m的涌水量按下式换算:

Q1=0.5*Q*(1+0.7)/D

Q2=Q1*(2H-5)*5/(2H-S)*S

Q—为实际抽水量

Q1—为换算0.7m井径时的涌水量

D—民井实际井径

Q2—同一口径5m降深涌水量

H—水头高度

S—实际抽水降深值

成果表明多数水井水量因影响半径、补给边界变化减弱,低于前期注浆前的出水量,为中等富水性,个别井属弱富水。

4.4 注浆影响区水质评价

招标设计阶段,附近地下水进行水质常规指标检测,按《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)及《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)进行评价:各项指标均符合小型集中式供水生活饮用水水质卫生标准要求;可作为生活饮用水水源。

注浆期间因注浆压力作用下浆液的弥散效应,在当时没有稳定的化学成分对水质有一定的影响,主要表现为水质浑浊、有异味、硫化物超标。但注浆结束3个月以后,浆液多已凝固。本次勘察期间取水样二组,做《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)表1的试验项目。根据水质分析成果,按《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)及《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)进行评价:经过注浆施工前与注浆施工后的水质分析试验对比成果表明,除总硬度较高外,各项指标均符合小型集中式供水生活饮用水水质卫生标准要求;可作为生活饮用水水源。

4.5 注浆影响区范围及分区

根据水文地质调查与水文地质试验,采空区灌浆处理后两侧邻近地带地下水有影响。水文地质调查显示,地下水流向是岗顶流向坡脚,灌浆区相当于阻水或雍水效应,对左侧水利条件影响不大,个别井由于距总干渠灌浆处理帷幕孔较近,受灌浆处理影响,施工时有水质浑浊现象。总干渠注浆区右侧,是富水性较好的砂卵石含水层,由于灌浆处理,注浆区内地下水富水性变差,使右侧邻近区域地下水侧向径流变弱,水井的补给受限,导致水泵抽水时动水位下降、出水量减少。据调查及现场试验,紧邻注浆区的陈口村和董村少数水井出水量明显减小,个别民井家庭用的潜水泵用不足10分钟可抽干。

注浆施工受影响区域含水层主要为砂卵石层(Q2),据民井简易抽水试验及群孔抽水试验成果,其为强透水性,和前期资料基本一致。但多数抽水试验井的涌水量有不同程度的下降。根据单井涌水量(标准井径标准降深的涌水量,下同)的大小将影响区划分为显著影响区(单井涌水量≤500 m3/d)和轻微影响区(500 m3/d

5 结论与建议

5.1 注浆区域位于三峰山周边,呈环形带状分布于两个不同的水文地质单元之间,注浆区左侧属基岩裂隙水水文地质单元,右侧属松散层孔隙水水文地质单元。采空区灌浆施工处理影响仅涉及到浅层含水层,而赋水性较弱的中深层基岩裂隙含水层则基本未受影响。

5.2 现状地下水埋深与施工前基本一致,地下水等水位线及流向正常、埋深与多年平水位接近,调查区内的地下水没有漏失。浅层地下水流向是岗顶流向坡脚,注浆区相当于阻水或雍水效应,对左侧地下水环境影响较小。而对于总干渠注浆区右侧邻近区域地下水侧向径流变弱,水井的补给受限,水泵抽水时动水位下降、出水量减少。

5.3 本区的地下水质经施工前、后期试验成果对比,除总硬度超标外,其余指标均符合小型集中式供水生活饮用水质卫生标准要求,可作为生活饮用水源。说有现状地下水环境已基本稳定,水质基本合格,与施工前的水质标准一致。

5.4 根据单井涌水量的大小将影响区划分为显著影响区和轻微影响区,其中显著影响区在总干渠右岸(永久征地线)120 m~330 m范围内和总干渠左岸(永久征地线)100 m~150 m范围,轻微影响区位于显著影响区外侧100 m~250 m。渠道左侧显著影响区主要为灌浆处理区附近,轻微影响区主要在梁北陶瓷厂附近。

参考文献:

[1]《许昌幅I-49-18 1/20万区域水文地质普查报告》(1986).

[2]《河南省禹州市区域水文地质调查报告》(1998).

[3]《南水北调中线(河南段)禹州市地下水库调蓄工程勘察报告》(1997).

第12篇

关键词:地下水资源 评价 管理

前言

水和空气是人类赖以生存的两种最重的物质。据世界气象组织和联合国教科文组织2000年报告[1],全球水消耗量由20世纪初的5000×108m3/a,到20世纪末已增长至50000×108m3/a,即增长约10倍,按地区分布,欧洲和亚洲用水量增长最快,北美洲和非洲居中,南美洲和大洋洲增长最慢。据法国水文地质学家J.马尔盖和印度等最新资料,全球在80年代中后期地下水开采量为5500×108m3/a,其中开采量大于100×108m3/a的美国、印度、中国、巴基斯坦、欧共体、独联体、伊郎、墨西哥、日本、土耳其等十个国家和地区的开采量之和占全球总开采量的85%,地下水年开采量在(10-100)×108m3/a的近30个国家,其总开采量占全球地下水开采量约10%。上述数据说明,全球地下水开发极度不平衡。这与各国自然条件、人口密度、社会经济发展水平、开发利用地下水历史经验等因素有关。

当今世界面临的“人口、资源、环境”三大问题,都直接或间接地与地下水有关。据美国地质调查局统计资料,全美有52.5%的人口依赖地下水作为饮用水[1]。我国的情况大致与此相当,仅以地表水相对丰富的江苏省为例:目前开采地下水的机井约有12000眼,民井10000眼,地下水开采总量达到15×108m3/a,可以说对地下水资源进行准确评价与科学管理是人类对地下水资源进行有效开发利用的前提和基础。

1.1原苏联区域性地下水天然资源和开采资源的评价

1960年苏联水文地质学家B.H.库德林教授在《地下水天然资源区域评价原则》一书中,系统地提出了应用水文-水文地质综合方法分解河流水文河流水文图和评价》一书中,系统地提出提出了应用水文-水文综合方法分解河流水文图和据此评价地下径流的原理和实例,1965年B.H.库德林教授主编了《苏联地下水天然资源图》(比例尺1/500万)和《苏联领土的地下径流》专著[2],对于有水文网发育的广大领土,采用的主要方法是河流水文图成因分解法,对于地下水主要靠降水入渗补给而又主要消耗于蒸发的地区,利用地下水动态资料评价地下水资源,积极交替带的地下径流用多年平均模数(L/km2・a)在等值线在图上表示。

俄罗斯水文地质学家H.C.泽克茨尔应用类似的方法编制了全欧洲地下径流模数图(1989年),综合地反映了地形、岩性、降水等因素对各地的地下径流形成的控制作用,他还主持完成了国际水文计划项目“地下水在水文循环和大陆水均衡中的作用”,有美国、加拿大、印度等专家参加,该项目成果报告于1990年出版,并附有世界地下径流图(1/100万)。

60年代中期,为配合制订“苏联水资源利用总体规划”,由当时任全苏水文地质工程地质研究所所长的普洛特尼柯夫教授主持编制了“苏联地下水开采资源图(1/500万)”,计算范围仅包括平原、盆地、丘陵区,采用的主要方法是按平均布井方案,用解析法预测在一定允许降深下的可开采量,当时给定的条件是允许动用一部分储存量,但在开采期50年之末,地下水位下降至距地表不超100m,且疏干含水层不得超过其厚度之一半,图上反映了各地区地下水开采资源模数。

1.2美国的区域含水层系统分析计划

美国联邦地质调查局(USGS)于70年代后斯开始执行区域含水层系统分析计划(RASAP)是一项很有特色的庞大计划,1976年和1977年美国西部连续遇到特大干旱,水资源问题引起全国公众的关注,经国会批准许立项拨款,USGS开始执行此项为期17年的计划(1978--1994),以研究大面积分布的层状含水层系统的地下水资源为主要内容,对在全美领土上圈定的28个区域含水层系统进行评价,共分两大类型,各个区域含水层系统是一个项目,作为“区域含水层系统计划分析”计划的一个组成部分,于1991年提交了第一份大区域水资源图集。

此时,各种数值计算法也日趋成熟,为实现地下水系统的管理提供了良好的基础。RASAP计划采用分布参数系统的有限差分法评价地下水资源,一般采用正方形规则网格,有些面积大的区域的网格边长可达10km或15km,以综合整理和分析研究现有资料为主,有的项目也补打少量控制性探孔,取得深部水文地质资料和必要的计算参数[3,4,5,6,7]。

美国是私有制社会,在地下水的开发制度、法律、规章等方面的与其它国家相比,美国具有丰富的水资源,在其200多年的发展历史中,一直占有全国供水充足的良机[8]。

发展演变都围绕着如何解决用水争端,在用户中公平地分配地下水,节约或延长可利用的供水水源等问题。虽然他们早已将地下水看作整个水资源的一部分,但直到50年代初仍认为地下水是一种“局部”资源,水源地仍以泉、单井或小井群供水为主,因此,有关研究多注重含水层、单井或井群涌水量的评价[9,10,11,12]。

1.3欧共体地下水资源综合研究的基本作法

欧共体各国联合在区域地下水开采资源评价方面作了有益的尝试,1982年出版了由联邦德国水文地质学家佛利德主编《欧共体地下水资源》综合报告,此项成果是为提供给供水管理和计划当局使用,也供国家和地方政府决策者使用,范围包括了当时的欧共体九个成员国。项目共分四个专题,每个专题建立了数据库。第四专题的思路和作法有借鉴之处。该专题讨论全区“潜在可扩大开采的资源量(potential additional resource)”,反映当时水文地质学家试图在总结水文地质条件和地下水开采 现状的基础上,定量评价全区各地的潜在可扩大开采的地下水资源量,以便更好地为供水规划和管理服务。

该专题中首先对“含水层系统的资源量”给出了如下的定主义:“对于一个含水层系统,资源量等于多年平均补给量减去为满足各种经济的、技术的、生态的限制条件所需的水量”。这个定义表示,只考虑利用地下水含水层的调节能力并不破坏环境的条件下可抽出的地下水量,是受一定技术和经济条件限制的,但未考虑消耗储存量,并以非承压含水层为主的计算和评价对象。

其次对“潜在可扩大开采的资源量”作了说明,资源量减去现状开采量等于“可扩大开采的资源量”。此项研究认为,地下水补给量应满足多年的水均衡方程式:

I+QS=P-ETR

式中:I―降水入渗补量;QS―地表径流量;P―降水量;ETR―蒸发蒸腾量。

计算“潜在可扩大开采的资源量”后,得出了全区地下水潜力的总体概念,共可划分五种类型的地区:(1)可扩大开采的资源为正值,有扩大开采地下水潜力的地区(2)引值为零,可维持现状开采的地区(3)此值为负数,地下水已超采的地区(4)具有局部有供水意义的地下水资源的地区(5)无地下水资源地区。此次计算的结果表明:地下水水超采区占丹麦国土的16%,占英国国土的4%。

1.4我国地下水资源评价的现状及展望

自20世纪70年代以来,由于应用数学和地下水动力学的相互渗透,以及电算技术的推广和应用,大大丰富和突破了传统水文地质学的内容,使水文地质从定性研究发展到定量研究的新阶段。地下水资源计算的基本理论,从稳定流发展到非稳定流,从二维流发展到三维流,从一般均衡法、比拟法进到解析解、数值解。举凡有限单元或有限差分法、相关分析法以及解析法等,在地下水资源评价中得到普遍应用,因而不论在理论上和具体计算技术上,都较以前提高到一个新的水平。

80年代后期是地下水资源研究的一个重要标志,是把主要目标逐渐转向管理模型的研究,即研究如何合理开发、利用、调控和保护地下水资源,使之处于对人类生活与生产最有利状态。因此它不仅涉及水文地质学和各个领域,而且涉及与地下水开发活动有关的自然环境、社会环境和技术经济环境等各方面的问题,通过数学模型和最优化技术,建立地下水管理模型,实现管理目标。

目前,地下水资源的研究范畴日益扩大,从地下水资源的定义、分类,到地下水系统的研究,发展到地下水系统与自然环境系统和社会经济系统相互关系的研究,从概念模型、数学模型,发展到管理模型的研究,从信息系统发展到专家决策系统的研究,从水资源管理发展到水资源保护的研究等等,所以地下水资源的研究,实际上包括从水资源评价到水资源管理与保护的全过程,逐渐形成了一门独立的分支学科,可以称之为“水资源水文地质学”。展望21世纪,在地下水资源理论研究方面,将以渗流理论为基础,以水资源水文地质学为重点,以模型研究为中心,加快开发三维地理信息系统在模型研究中的应用。

参考文献

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