水文地质勘查：地下水资源的保护.docx

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1、4. 8地下水资源保护地下水资源的保护就是保护地下水量不致很快被消耗，以致枯竭；保护地下水质不被污染和恶化；保证开采地下水后不致产生不良的环境地质问题。其目的是为了保证长期、安全地开发利用地下水资源。各国在采、排地下水的早期，多注重取得最大的供水与排水量，因而许多地方很快就导致了水位过大降低和水质恶化以及其他环境地质问题。进入70年代，国内进一步认识到不合理开发地下水资源的危害，从管理地下水资源和保护地质环境的角度出发,保护地下水资源。一、区域地下水位持续下降的原因、危害及防治措施（一）区域地下水位持续下降的实质和原因许多开采地下水的地区，均出现了地下水位大面积、大幅度持续下降。究其实质，就是

2、在整个含水层或含水层的某些地段上，由于地下水的开采量长期地超过了补给量，逐渐消耗了永久储存量，并在一定补给周期内得不到恢复的结果（图4-16) o198019902000 年份 一 一地囱沉降系平原原淀西清南平原16. 9925. 24-8. 2557. 6401.27-1.2713.41淀东清南平原8. 724. 753. 9716. 933. 325. 42-2. 1068. 66源漠平原13. 7019. 29-5. 5969. 242. 184. 42-2. 2432. 18溢西平原10. 0416. 35-6.3173. 680. 301.63-1.3323. 86漳卫平原12. 9

3、915.41-2. 4263. 820. 243. 45-3.2138. 12黑龙港平原16. 268. 567. 7065. 892. 827. 36-4. 5496.41运东平原5. 192. 023. 177. 120. 821.60-0. 7856. 93总计94. 69102. 2516. 06-23. 63380.5910. 2727. 77-17.5342. 32徒骇马颊平原30. 5722. 578. 001.060. 680. 38海滦河流域平原总计170. 77165. 0429. 19-23. 63471.2413. 0733. 800. 38-21.01424. 602

4、 .不合理开采所造成的地下水位持续和大幅度下降 所谓不合理开采，主要是由开采地段、开采层次和时间上的“三集中”，以及开采管理上的无政府状态所造成的。因此，有时虽整个含水层的补给量与开采量基本是平衡的，但由于某些局部地段或某个含水层位（或在某个深度上）开采井过于集中，开采强度过大，也将造成局部地段或某个含水层的水位持续大幅度下降。3 .由于人为或自然因素变化导致地下水补给量减少，引起区域地下水位下降由于人为或天然原因，使地下水主要补给来源的地表水流量减少、断流；或使河床淤积、渗透性变差；或导致区域气候变化，降水量减少；矿床或其他地下工程的深部疏干；或由于水源地上游新建井群的截流，或外围地区水井增

5、加开1940 i9602000 年图4T7城市面积扩大、超采造成地下水位下降（二）区域地下水位持续下降的危害区域地下水位的大幅度持续下降，不仅给水源地带来巨大的经济损失，也会产生种种环境地质问题。其主要危害有：1 .由于区域地下水位下降，使取水工程的出水量不断减少，有时必须更换抽水设备才能取水，使抽水成本不断增加；严重时，甚至使水井报废。许多大型水源地和井灌区，都存在此问题。2由于区域地下水位下降，可引起地面下沉、地裂、地面塌陷、降落漏斗等严重环境地质问题。由于大量抽取地下水，地下水位大幅度下降，促使上部易压缩黏性土层中的孔隙水排出，引起土层的固结压缩，导致地面下沉。地面下沉是目前许多抽取地下

6、水的平原区，特别是滨海城市所共同面临的严重问题。全国有40多座城市由于不合理开采地下水而发生了地面沉降，其中沉降中心累计最大沉降量超过2m的有上海、天津、太原，个别点最大沉降量已达3. Im。在河北平原、西安、大同、苏锡常等地区，过量开采地下水还导致了地裂缝，对城市基础设施构成严重威胁。我国北方部分地区因不合理开采地下水，出现地下水位持续下降，形成区域地下水位降落漏斗。据初步统计，全国已形成区域地下水降落漏斗100多个，面积达15万k华北平原深层地下水已形成了跨冀、京、津、鲁的区域地下水降落漏斗（图4T8）,有近7万kmZ面积的地下水位低于海平面;区域地下水位下降还使平原或盆地湿地萎缩或消失、

7、地表植被破坏，导致生态环境退化。图4-18华北平原地卜.水降落漏斗图3.在沿海地区，由于区域地下水位的大幅度下降，破坏了咸、淡水的天然平衡条件，引起海水入侵，使开采含水层水质恶化。据初步统计，我国发生海水入侵面积已超过1500 km2,主要分布在渤海和黄海沿岸。4由于区域地下水位下降，使一些著名的岩溶大泉干枯，破坏了以泉源景观为特色的旅游资源。著名的山东济南的突泉等四大名泉、河南辉县百泉及山西太原晋祠泉等，自70年代以来，由于区域地下水位大幅度下降，致使泉流量和涌势大减，甚至出现长时间的干枯断流，使泉源旅游观赏价值大减，并使泉口引水工程废弃。5.地下水位下降可造成地下空气缺氧的灾害 被疏干的含

8、水层（段），通过水井或地下工程等通道贯入空气，当被疏干的含水层空间为强烈的还原环境时,贯入空气与岩层孔隙壁物质及残存水作用，使低价铁变成高价铁，从而消耗掉空气中的大量氧气；加上有机物质、土壤胶质以及不稳定的盐类，也都需要消耗氧气，因此，可使贯入该空间的空气严重缺氧。如果在修建地下工程时遇到上述缺氧空气，它们会由某些通道突然贯入工地，给施工人员带来严重后果。（三）防治区域地下水位持续大幅度下降的措施最好的措施是防，把问题解决在出现之前，以免造成严重后果。在水源地的开发设计中，应根据地下水允许开采量及水资源的形成、分布特点，在开采量和开采井的布局上作出合理的安排，以避免开采后出现水位持续大幅度下降

9、等环境地质问题。为此要求：以地下水流域（系统）或地下水盆地为单位，进行区域地表水、地下水资源统一评价；制定统一的水资源调度和开发方案；统筹兼顾处理区内供、排水问题，并对可能出现的环境地质问题作出预测和提出防治措施，达到既充分利用水资源，又能尽量减少其危害的目的。然而，实际上却难以做到把问题都解决在出现危机之前。这一方面是由于地下水资源量难于作到准确计算；另一方面是由于人们对保护地下水资源的重要性认识不足，为了生产、生活的需要，不惜超量开采，常常是等问题发生到严重的时候才进行治理，这是错误的。一般可采取以下防治措施：1 .关闭某些水源地或减少开采井数，把开采量压缩到水源地地下水补给量所允许的范围

10、内。这是一种在没有条件进行地下水人工补给的地区采取的消极办法。2 .调整开采布局 这是用于改进因不合理开采引起某些含水层水位大幅度下降时所采取的办法。如可采取减小水井密度、扩大开采区或开采层位的办法；对厚大含水层或多层含水层，可实施分段或分层取水方案等。上海市为减少第II、I承压含水层的开采强度，规定把新建机井主要打在第IV、V两个含水层中。3 .加强地下水管理，建立合理的开采制度为了防止过量开采和集中开采，可作出某些限制水井水位降深、开采量、开采时间及井间距离等的规定。4 .对含水层进行地下水的人工补给，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大幅度下降、扩大地下水资源的最积极

11、措施。5 .建立和健全地下水动态监测网，加强水情监测和预报，尽可能早地发现问题，及时采取防患补救措施。二、地下水水质恶化的特征、危害、原因及防治措施（-）地下水水质恶化的主要特征及危害地下水水质恶化一般是指地下水在开发过程中，因环境污染和水动力、水化学形成条件的改变以及不良的勘探所造成的水中某些化学、微生物成分含量不断增加，以致超出规定使用标准的水质恶化现象。地下水的水质恶化是许多国家所共同面临的又一个严重问题，也是全球性环境污染的重要组成部分。其主要特征有：1 .许多天然地下水中不存在的有机化合物（如各种合成染料、去污剂、洗涤剂、溶剂、油类及有机农药等）出现在地下水中。2 .天然地下水中含量

12、极微的毒性金属元素（汞、铭、铜、加、铅及某些放射性元素）大量进入地下水中。3 .各种细菌、病毒在地下水体中大量繁殖，远远超出饮用水水质标准。4 .地下水的硬度、矿化度、酸度和某些单项的常规离子含量不断上升，以至超过规定使用标准。地下水水质环境的恶化，严重损害了地下水资源的使用价值，给人类社会带来了种种不良后果，有损于人体健康，以至造成残疾和死亡；损害了工业产品的质量；使农作物减产和土地盐化；减少了地下水可采资源的数量，以至使整个水源地废弃；为处理水质，增加了水的单位成本。我国地下水水质的污染问题，已不容忽视。我国主要城市，有一半是以地下水作为供水水源，全国有三分之一的人口饮用地下水。2011年

13、，全国200个城市开展了地下水水质监测。2012年5月，国土资源部发布2011年中国国土资源公报，公布了地下水监测结果一一全国地下水水质监测的4727个监测点上，55%呈较差-极差级，较差-极差级水的比例已经超过了优良-良好-较好级水（图4-19）。极差级水优良级水14.8%,0较差级水40.3%较好级水4.7%良好级水29.3%图4-19全国地下水水质状况（据国土资源部）（二）地下水水质恶化的原因引起地下水源地水质恶化的原因很多，可归纳为以下三个方面：1 .存在引起地下水水质恶化的污染源污染源既可存在于地下，也可以存在于地上。从污染源的成因类型来看，可分为两大类：第一类为天然污染源，即自然界

14、本来就存在着的各种劣质水体，如海水、地下高矿化水或其它劣质水体；此外，含水层或包气带中的某些含水介质含有某些矿物（特别是各种易溶盐类），也可成为地下水的污染源。第二类为人为污染源，是指因人类活动所形成的污染源，如各种废水、污水、各种垃圾及化肥、农药等；人为污染源又可分为直接和间接源两类：各种污水、废水、化肥农药，其污染物质直接通过包气带进入含水层中，为直接污染源；污染物首先进入大气或地表水体，而后进入含水层中的称间接污染源，如在工业城市附近形成的含硫酸和硝酸的“酸雨”即是。酸雨的入渗，一方面直接使地下水酸化；另一方面，酸化的水又可增强溶解能力，使地下水中的金属元素含量大大增加，污染地下水；而且酸雨的污染是大面积的，往往比局部点状污染源造成的危害更大。此外，在某些情况下，井管或输水金属管道的腐蚀、混凝土水管的侵蚀，也可构成水质的污染源。2 .存在污染源进入开采含水层的途径（污染通道）污染物通常以三种方式进入含水层：第一种方式，是在含水层的开采降落漏斗范围内，污染物通过含水层上部的透水岩层直接渗入含水层，由于进入途径很短，故常常使地下水迅速而重度污染。在相同污染源的情况下，地下水体遭受污染的程度，主要决定于地表到含水层之间岩层的渗透性能、岩土颗粒对污染物的吸附和净化能力及含水层的埋藏深度。因此，一般承压水较潜水有较好的防污染条件。潜水含水层的包