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篇1

1引言

由于水源開采井相對集中、長期超采形成一畝泉地下水降落漏斗，該漏斗地處太行山山前沖洪積扇區，2010年低水位期，漏斗中心位于滿城縣城東南部的東佃莊[1]，水位埋深44.80m，水位標高-12.88m，封閉等水位線-11m，封閉面積36.9km2，是保定市城區范圍內最大的地下水降落漏斗。

本文通過對一畝泉水源地開采歷史調查，地下水水位動態變化分析，研究一畝泉地下水水位降落漏斗發展趨勢，為地下水降落漏斗修復提供借鑒。

2水源地開采歷史與現狀

（1）開采歷史。一畝泉水源地于1956年建成第1眼供水井。水源地六十年代地下水開采量約2960×104m3/a、七十年代約4217×104m3/a、八十年代達到最高峰6708×104m3/a、九十年代約6551×104m3/a。2000年保定市引用西大洋地表水作為供水水源，地下水開采量開始減少，目前地下水開采量約1500～1700×104m3/a。

（2）開采現狀。一畝泉水源地除自來水公司水源井開采外還包括農業井開采、企事業單位自備井開采，機井深度一般在100～120m，個別機井深度達150m。其中，自來水公司開采量約占總開采量的44.75%，地方小工業約占4.77%，農業開采量約占47.31%，人畜用水約占3.17%，開采強度57.82～76.62m3×104/a?km2，機井開采密度約4.86眼/km2。

3地下水水位動態變化分析

3.1地下水水位動態變化

根據監測資料，一畝泉區多年地下水水位動態變化見圖1。

動態變化特征分析：①水源地地下水水位雖有升有降，但總體呈下降趨勢，地下水水位由60年代初的25m下降到-4.6m左右，水位埋深由10m下降到40m左右。②1980C1989年、1991C1994年、1997C2006年，水源地地下水水位持續下降，下降主要受降水持續偏枯，開采量偏大所致。③水源地地下水水位動態主要受降水、人工開采共同影響，其中人工開采占主導因子。

3.2地下水降落漏斗演變趨勢分析

（1）初步形成階段：水源地開采初期地下水水位標高在27～30m之間，地下水自西向東徑流，水力坡度1.33‰～1.84‰，在開采井附近形成以單井為中心的水位降落漏斗，地下水水位等水位線呈局部彎曲狀。七十年代開始大量開采地下水，水位出現區域性下降，形成一畝泉漏斗雛形。

（2）加速演變階段：八十年代地下水開采量持續增加，形成一畝泉漏斗區，地下水流場由西向東流向轉變為向一畝泉漏斗匯集。九十年代仍為地下水較強烈開采階段，由于一畝泉漏斗的形成及保定熱電排灰場（平原水庫）反漏斗的存在，地下水由西、北、東三個方向，向一畝泉漏斗區匯集。

（3）穩定階段：2000年后水源地自來水生產井開采量減少，一畝泉漏斗區基本穩定。西部補給邊界依然存在，北部補給邊界已不明顯，但在水源區東部仍形成補給邊界，水力坡度1.56‰左右;南部形成由南向北徑流邊界，水力坡度0.52‰。

4地下水水位恢復措施

（1）減少地下水開采量。隨著南水北調建成，保定市供水結構將進一步調整，地下水供水比重將進一步降低，充分利用南水北調水源，進一步壓縮自來水公司地下水開采量，逐步關閉水源區內工農業自備井，將有助于一畝泉水源地地下水水位恢復。

（2）人工干預地下水水位恢復。選擇合適位置，利用人工回灌補充地下水，一畝泉西南補給區（北伍候）單井回灌量可達40m3/h～60m3/h[2]，如采用地表水回灌地下水，將加速一畝泉水源地的水位恢復[3]。

（3）加大水源地保護力度。加強水資源管理，加強環境執法監察，嚴格按照國家、河北省有關法律法規要求及《保定市一畝泉水源地污染防治管理辦法》加大對一畝泉水源地的保護力度，切實保護地下水水源。

5結論與建議

一畝泉水源地地下水水位動態主要受降水、人工開采的耦合作用影響，其中人工開采占主導因子。采取減少地下水開采量、人工回灌等措施有助于水源地地下水水位恢復。應加大水源地保護力度，嚴格執行國家、省市有關法律法規，確保水質不受污染。隨著南水北調建成通水，進一步壓縮地下水開采量，一畝泉水源地地下水水位將呈逐步恢復。

參考文獻

[1] 左洪臣，劉勝乾，等.河北省保定市地質環境監測報告（2006-2010年）[R].河北省地質環境監測總站，2011。

篇2

目前，地下水污染問題越來越受到人們的關注。如何評價人為活動和自然污染源可能造成影響，已經成為環境影響評價技術的核心內容之一。《環境評價技術導則》（HJ610-2011）[1]實施以來，要求一級評價項目對地下水水質采用數值法進行影響預測和評價，從而對預測和評價工作提出了新要求。污染源的形成、遷移和轉化過程極其繁雜，對水質的變化及預測也是難題。國際上（美國、加拿大及歐盟各國）在這一領域有較為成熟的評價體系，如MapGIS下的DRASTIC模塊、GMS下的Mt3dmas模塊、Visual MODFLOW等[2]。由于我國在這一領域的研究起步較晚，還未形成自己的具有自主產權的評價體系，業內人士大都是應用上述軟件進行預測和評價工作。雖然近幾年來在這一領域我國也得到了一些發展，但由于上述軟件界面多未漢化，使得應用難以普遍，多局限于院校及科研單位。本文利用某礦山環境影響評價報告之地下水環境尾礦庫部分的溶質運移預測及評價的實例，簡要介紹環境水文地質試驗和運用地下水環境中的一維穩定流動溶質彌散模型進行預測和評價過程。這一彌散模型因其簡捷易懂，可避難就簡，這也是一維穩定流動溶質彌散模型納入國家環境保護標準之緣由所在。

1彌散模型的選擇及參數涵義

與大多數尾礦庫一樣，實例中的尾礦庫也是建設在兩側為高山的狹窄地帶，天然流場地下水流向與山之走向平行，與設計初期壩近于垂直。所以，在預測沿流向方向和垂深方向溶質濃度隨時間變化時，可選擇一維無限長多孔介質柱體，一端為定濃度邊界一維穩定流動一維水動力彌散模型進行概化。以溝谷作中軸線，以中軸線于初期壩交點作原點，垂直于中軸線不同距離溶質濃度隨時間變化時，可選擇連續注入平面點源一維穩定流動二維水動力彌散模型進行概化。

⑴一維半無限多孔介質柱狀定濃度邊界預測模型

…………………………………………………………………………………（1）

式中，x為距注入點的距離（m）; t為時間（d）;為t時刻x處的污染質濃度（mg/L）；C0為污染質源匯濃度（初始濃度）（mg/L）；uT，uL分別為水平和垂直滲流速度（m/d）;DL為縱向彌散系數（m2/d）；Erfc()為余誤差函數[3]。

⑵連續注入污染質—平面連續點源預測模型

………………………………………………………（2）

式中，x，y為計算點處位置坐標（m）; M為含水層厚度（m）； mt為單位時間注入污染水的質量（kg/d）；n為有效孔隙度; DT為y方向的彌散系數；（m2/d）；為第二類零級修正貝塞爾函數[3];為第一類越流系數井函數[3]。

2環境水文地質試驗

環境水文地質試驗需根據求得上式中各參數來進行設計，其中彌散試驗最重要。本案中考慮了巖土的吸附能力還進行了淋濾試驗，但未考慮化學分解及生物降解作用。限于篇幅，本文僅簡要介紹彌散試驗的過程及獲得的參數。根據土壤淋濾試驗：土壤對淋濾液中Cu離子及Pb離子吸附能力在逐漸降低，至庫首已無吸附能力，轉變為解吸土壤中的Cu進入地下水。有鑒如此，在建立污染質運移數學模型時，不考慮考慮污染物在地下含水層中的吸附、揮發、生物化學反應。

⑴綜合評價法污染因子的確定

按標準指數及綜合評價法確定尾礦庫水質均屬Ⅴ類（極差）。污染因子確定為重金屬Cu、Cd、Zn。本文僅以Cu為例。

⑵彌散試驗

本次彌散試驗的目的是確定基巖裂隙含水層的動力彌散系數，為污染物在該含水層中的遷移、擴散規律的預測提供基礎的水文地質依據。

試驗選位于礦尾礦庫的中部（如圖1所示），共由ZK57-1、ZK57-2、ZK57-3三個鉆孔組成，間距分別為1.50m和1.71m，孔深分別為20.50m和20.70m，分別揭穿了表層第四系粉質粘土和侏羅系強風化和中風化砂巖。其中表層第四系殘坡積粉質粘土結構致密，為相對隔水層；侏羅系強風化和中風化砂巖裂隙較發育，富含基巖裂隙水，具承壓性。由于試驗場地侏羅系砂巖裂隙含水層的滲透性較差，且天然條件下地下水的水力坡度較小（約為1.27%），地下水的流速非常緩慢，采用在人工抽水流場條件下進行。ZK57-1抽水， ZK57-3、ZK57-2投放熒光素鈉示蹤劑示蹤劑，監測抽水孔示蹤劑濃度的變化過程和電導率的變化情況，據此計算含水層的水動力彌散系數和彌散度參數。監測設備分別采用加拿大生產的GGUN-FL Fluorometer野外熒光分光光度計和Solinst Levelogger三參數地下水自動監測儀進行實時監測，前者監測熒光增白劑和熒光素鈉的濃度變化，后者監測氯化鈉示蹤劑引起的地下水電導率的變化。

彌散系數的確定

首先根據示蹤劑濃度歷時曲線，確定示蹤劑濃度峰值出現的時間（tm）和濃度峰值（Cm）;然后根據; 繪制X-Y散點圖（圖2），可由在峰值出現前和出現后的數據各擬合一條直線，確定平均直線斜率K；

再計算縱向彌散系數和實際流速。接著，依據用所有的監測數據

橫向彌散系數DT，剔除一些明顯不合理的值后取平均值，得到橫向彌散系數DT均值。最后計算; 。

圖2X-Y散點圖

試驗測得峰值濃度出現在13:41:44，濃度為67.1ppb。根據上述方法繪制散點圖得到兩條直線如圖2，求得平均斜率K=0.033，從而計算得到的彌散參數見表1。

表1彌散試驗計算成果表

圖3-100米主要污染因子與時間變化曲線（左）和 重度污染深度與時間變化曲線（右）

（1）垂直方向：根據以上數據分析和結果（圖3），可得如下結論：各污染因子在垂直方向上同一標高污染濃度是一個不斷增長的過程，且隨著時間的重度污染區不斷地加深，直至隔水底板。因而，為了防止污染源對深部地下水的污染，尾礦庫僅設置截水溝是永遠不夠的，設置反濾層是唯一的選擇。

圖4 沿地下水流向重度污染隨時間擴散曲線

（2）水平方向：從圖4可以看出：各污染因子沿地下水流向擴散較快，二年后長度可達1.5km左右。其大致為一狹長舌狀。5年后，影響長度超過3.0km。庫區范圍由于受地形及地下水控制，寬度窄。流出山谷后，呈扇形擴散，但速度有所減緩。

4 公式（2）模型水平方向預測結果及分析

⑴參數的選用：

各參數主要來源于環境水文地質試驗及《尾礦庫工程水文地質詳細勘察報告》。單位時間注入污染水的質量mt的確定：根據《可行性研究報告》，正常生產過程中選廠年產尾礦約60×104t/a。按2：3水砂比排至尾礦庫，大約需40×104t/a選礦污水，每日用水量1095 t/d。仍以最具代表性的Cu2+及F-作示蹤，其含量分別為18.7 mg/L 、53.1 mg/L，據此得mt（Cu）=20.5 kg/d 、mt（F）=54.3 kg/d。令CCu=0.0208,基巖裂隙含水層厚度按有效裂隙發育深度確定，并假設有效裂隙均勻分布。其余所需參數取值見下表。

表2平面連續點源預測模型參數選用一覽表

⑵預測結果及分析

表8 Cu2+離子垂直于地下水流向污染寬度預測結果表

從以上兩表可以得出如下結論：Cu2+離子及F-離子垂直于地下水流向污染寬度均不超過50米。說明側向污染范圍狹窄。

5結語

本文旨在從實際操作層面簡述環境水文地質試驗及利用一維穩定流動溶質彌散模型進行預測和評價的方法與過程，以供從業人員及同行借鑒、參考。這一數值法與眾多利用計算機技術開發的軟件差距主要是不能向國外評價體系生成大量的三維圖件，但所需資料少，計算方便，較易掌握，對缺乏外語及計算機技能的專業人員也不失為行之有效的解決急所的好方法。

6參考文獻

1 環境保護部. 環境評價技術導則(HJ610-2011),2011

篇3

可以。地下水是水資源的重要組成部分，由于水量穩定，水質好，是農業灌溉、工礦和城市的重要水源之一。但在一定條件下，地下水的變化也會引起沼澤化、鹽漬化、滑坡、地面沉降等不利自然現象。

地下水定義：國外學者認為地下水的定義有三種：一是指與地表水有顯著區別的所有埋藏在地下水的水，特指含水層中飽水帶的那部分水；二是向下流動或滲透，使土壤和巖石飽和，并補給泉和井的水；三是在地下的巖石空洞里、在組成地殼物質的空隙中儲存的水。

（來源：文章屋網 ）

篇4

淺層地下水水質惡化，會嚴重影響到居民的生活質量及健康狀況，對當地的經濟可持續也會造成影響。由于我國大部分地域淺層地下水周邊的環境被污染，所以有必要加強對地下水污染抵御的能力并及時改善地下水質量。

一、淺層地下水資源的嚴重形勢

隨著城市的發展，地下水在城市中的作用越來越重要，人類活動的影響使得地下水環境越來越呈現惡化的狀況。在干旱尤為嚴重的北方地區，地下水量衰竭，由于城市的發展帶來的水資源污染和短缺，工業廢水和生活污水的大量排放都使得地下水環境問題日益突出，此外有地下水過度采取浪費，不潔地表水的污染，種種原因已經對地下水造成嚴重的影響。

二、地下水敏感性的定義

淺層地下水是潛藏于地下第一層不透水層上的地下水，地下水是我國百分七十人口常用水的主要優質水源，土壤的吸附和過濾使得地下水水質較好，細菌少。此外地下水還具有廣泛分布、開采較為便利等優點。

地下水系統由于其本身水文地質條件的不同，對人類干擾具有不同的敏感性。不同區段地下水敏感度的區分是環境保護中所必須要解決的問題。

有研究者認為污染敏感性是地下水系統的本質特征，而大多數學者認為地下水污染敏感性可本定義作污染物經由水層上部某位置的介入，而滲透到地下水系統。污染物的天然衰減決定了地下水的污染程度，土壤中物理以及化學反應的過程能夠導致污染物本身性質的改變，這樣便減輕了地下水污染的程度。

地質、水文地質、污染物的排放條件以及污染物的化學物理性質等多種因素決定了地下水的敏感性。污染物由地表滲透地下水系統整個過程非常的緩慢，而一經污染，水質的恢復會極其困難。地下水水質狀況被予以高度重視，而水污染敏感性的研究也被關注起來。

三、地下水敏感性研究

污染敏感性評價體系有經驗技術以及模型模擬。國外的評價敏感性方法體系有水文地質背景值法、系統參數法和相關分析以及數值模型法三種。從敏感性的對象來劃分，污染敏感性的評價又可以分為含水層內在的污染敏感性評價，而因此簡稱為內在污染敏感性評價。

1.指標疊加法。指標疊加法主要有GOD法、DRASTIC法。GOD法是一個評價過程簡單的經驗體系，評價結果有實際性的指導意義。G是指地下水的狀況為，O是上覆巖層特性，D是地下水埋深。GOD指數則是指三位評分值的乘積。而在非承壓含水層情況下，才會考慮覆巖層指數評分。系統參數法中的DRASTIC模型考慮的參數是：地下水埋深、含水層的凈補給、含水層中的巖性、土壤類型、地形和包氣帶的影響和含水層水力傳導系數，此模型較多用。

2.模擬模型法。人們隨著對野外檢測手段、實驗研究方法和地下水運移理論的逐漸研究認知，控制地下水中污染物運移的環境化學過程也越來越精確。用于預測污染物運移的各種模型如：簡而化之的屏蔽模型和以過程作為向導的復雜模型。屏蔽模型廣泛應用于空間不同尺度和地下水污染敏感性評價，其中包括：衰減影子模型AF、遷移能力指數模型LPI和分類指數模型RI。

衰減因子模型是為了根據農藥對地下水污染敏感性進行分類，此方法主要考慮農藥的關鍵性質和水文地質條件，以及土壤性質對農藥污染的影響。

三、研究技術平臺

顯然，在我國地下水已成為可持續發展的制約因素。有毒化合物、農藥、硝酸鹽的使用使得我國地下水面臨著嚴重的污染威脅。我國已明確強調加強地下水管理，嚴格控制地下水超采，要抓緊解決部分地區水資源短缺以及水資源污染等問題。水利生態的提出，是對研究水資源污染防治、水資源優化配置和可持續利用的重要指導，地下水污染問題是其內容之一，我國剛起步的關于地下水污染敏感性研究的專題試圖探索地下水污染敏感性分析與制圖的有效方法。

在此領域歐美發達國家起步較早，具有綜合分析和進行空間建木能力的GIS技術已經日漸趨于成熟，能刻隨時地修改和更新數據庫，使評價過程變得極為簡單和容易。運用DRATMIC和GIS模型軟件對具體區域進行地下水污染敏感性分區，而且敏感性指標并不能夠反應該區域地下水是否已經被污染，因為量化數值有相對意義，但是可以根據評價結果，在建設管理和規劃布局中對某些區段作充分的考慮，進而采取相應的措施確保地下水資源可持續利用。

參考文獻：

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隨著科技的發展，大量的工業廢水、城市垃圾及農藥化肥等被生產出來。而地下水是全國近1／3人口飲用的主要水資源，是城市和工農業的主要用水資源。由于一些管理體制的不完善，以及很多企業沒有認真做好排污項目，還有一些市民對于保護地下水資源的意識不夠等，使得我國的地下水資源在逐漸受到污染，這對我國經濟社會的可持續發展都是很大的挑戰，對公民的正常生活和飲水安全也是很大的威脅。所以，筆者認為應該加大對地下水資源的關注程度，采用有效的措施保護地下水資源，防治地下水資源受到污染。通過了解地下水污染定義及特點，分析污染途徑，從而提出污染防治措施，望能給相關者提供一些幫助。

一、地下水污染的定義及特點

1 地下水污染的定義

所謂的地下水污染是指，基于地下水受到人類活動的影響后，超過背景值的基礎上，地下水的可利用范圍與原來的水質可利用范圍相比受到了一定的限制。可見，地下水的污染跟人類的活動有很大的關系，在受到人類活動的影響之后，地下水資源的水質比之前有所改變，而且是向著負面方向的改變。

2 地下水污染的特點

區別于地表水污染，地下水污染有著自身特殊的一面，主要表現在以下幾點：(1)隱蔽性。與地表水污染不同，地下水污染有著很好的隱蔽性，很難被人們發現。通常情況下，地表水被污染之后都可以通過一些水的氣味或者顏色有所發現，或者是通過觀察水生物的狀況來判斷，但是地下水污染就不同，很難發現其是否受到污染，以及受污染的程度。這種隱蔽性很容易使得人們誤飲到受污染的地下水。（2）難以逆轉性。由于地下水的流速較慢，自凈能力有限，當發現水質被污染時已是幾十年甚至上百年的事，這就大大增加了治理地下水污染的難度，所以，更加應該注意防止地下水的污染，只有減少了污染的情況，才能減少后期的治理工作。這不僅是對水資源的有效保護策略，也是節約我國發展成本的有效渠道，更是堅持可持續發展觀的重要體現。

二、地下水污染途徑

1 間歇入滲型。通過大氣降水或灌溉水的沖刷，固體廢物、表層土壤或地層中的有害或有毒組分從污染源通過包氣帶滲入含水層，這一過程是周期性的。這種方式一般都是呈非飽和狀態的淋雨狀滲流形式，或呈短時間的飽水狀態連續浚流形式。此種污染途徑是隨著季節的變化而變化的，其污染對象主要是潛水。

2 連續入滲型。存在于污水或污水溶液中的污染物隨之不間斷的滲入地下含水層。日常生活中最常見的就是諸如污水池、污水快速滲濾場及污水管道等的污水聚積地段，此外，還有被污染地表水體和污水渠的滲入。一般其主要污染對象是潛水。

3 越流型。通過層間弱透水層，污染物以越流的形式向其他含水層轉移。引發這種污染途徑的原因有多種，不僅可通過水文地質天窗等的天然途徑，還可通過如結構不合理的井管、破損的老井管等的人為途徑，此外人為開采引起的地下水動力條件的變化也是觸發水流方向改變的原因。其污染來源具有不確定性，可是地下水環境本身的，也可是外來流入的。由于越流的具體地點及地質部位難以查清，因此對這一污染途徑的研究較困難。

三、如何有效防治地下水污染

1 采用有效措施防治地下水污染

地下水污染的防治工作要把預防作為重要內容，不能采取先污染后治理的理念，而是要將預防污染的理念放在前面。注重地下水污染的防治，首先就是樹立正確的防治觀念，以保護為先，利用為后。其次，在社會上積極宣傳保護地下水資源的信息，加強社會各界對于地下水資源保護的關注程度，提升公民保護地下水資源的意識，從每個人自身小事做起，堅決約束自身的行為，減少對地下水資源的污染行為。

2 健全和完善我國地下水污染防治管理體系

要想實現對我國地下水資源的有效管理，實現對地下水污染的防治目標，就必須要健全和完善我國地下水污染防治管理體系，對相關管理部分之間的權限和職責進行明確的劃分。只有明確了各主管部門之間的職責和權限，才能發揮各管理單位各自的優勢，在管理中能夠有效合作。另外，各管理部門對于任何企業和個人實施的地下水污染行為都要采用有效措施進行制止，并且根據相應的管理法律法規對其進行懲罰，以便在社會上起到警示的作用，以保證我國法律法規的威信。

3 合理確定工業布局、選擇水源地。在城市建設中，應根據全面規劃、合理布局、統籌兼顧的原則，規劃工業基地、勘測水文地質，特別是新建城市或新建的工業基地。供水水源地的選擇通常是在地下水上游補給區，對化工石油、電鍍造紙，冶煉、煉焦印染等易造成污染的工業應修建在遠離水源地的下游地區。對于新建廠礦，必須嚴格實施“三同時”制度，設置污染治理設施；而老廠礦的管理，應根據生態環境的需求，慢慢減少對地下水有嚴重污染的工業，采用限期治理、搬遷及轉產停產等措施，防止地下水受到嚴重污染。

4 建立地下水污染的預警系統。地下水的污染，由于人們的不重視，特別是工作的廢物排放，其污染程度有愈演愈烈的趨勢。只有提高防治地下水污染的意識，采取循序漸進的方式開展治理工作，建立有效的地下水污染防治管理系統，對地下水的變化狀況進行時時的監控，才能及時發現地下水污染的情況，進而及時采取有效措施對污染狀況進行治理，將問題在惡化之前盡早解決。將現代信息技術有效運用到我國地下水動態預警系統是十分可取的方式。在建立我國地下水動態監控網絡系統的基礎上，時刻搜集我國地下水的變化情況數據，將數據進行科學有效的處理和分析，進而及時發現我國地下水資源的污染情況，對污染狀況采取有效的措施，或者是對污染狀況的趨勢進行合理的預估，進而采用相應的預防措施等。

5 重視并實施城市環境的綜合整治，有針對性的制定并落實保護地下水資源的措施。對于地下水的防治，最有效的措施還是應先從開展城市的綜合治理開始，著重確立合理開采地下水資源計劃，制定相關的規章制度，禁止出現超量開采地下水情況；組織專家開展相關的理論研究，及時掌握地下水水質變化趨勢，從而更好的指導地下水資源的保護和治污工作。

總而言之，地下水資源的保護和治污工作是一項比較復雜的工程，基于“預防為主、防治結合”原則，應加強對水質的檢測，一旦污染應及時采取有效措施進行治污。筆者在文中詳細論述了我國地下水資源污染的相關內容，著重對地下水資源的污染防治措施進行了闡述。希望此文可以引起大家對于地下水資源污染的重視，可以從自身的小事做起，為保護我國水資源出一份力，也為堅持我國經濟社會可持續發展出一份力。地下水資源關乎到每一個人的生命及活動，因此應受到全社會的關注，動員大家一起開展防治水污染工作，才能盡快解決污染情況，還給人類一個健康的生活環境。

參考文獻

[1]姬亞東,張黎,錢會.銀川地區地下水氮污染原因及防治[J].地球科學與環境學報,2005,27(3):100—103．

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一、 前 言

陜北礦區煤層賦存穩定，地質結構簡單，充水水源包括地表水、松散含水層水、基巖含水層水和采空區積水等。陜北礦區大多礦井的主要水害威脅來自基巖風氧化裂隙水，其補給條件較為復雜，補給源豐富、寬泛，大多無法采取常規的堵、截等措施，只能采取強行疏排的方式。為了有效指導礦井疏排工作，確保煤礦安全生產，杜絕由于排水能力不夠引發水害事故的發生，就需要對主要含水層的水文地質條件進行進一步分析，盡量準備的計算礦機開采過程中的礦井涌水量，從而使礦井排水系統的設計依據更加充分、科學。

二、 數學模型與數值方法

采用國際上先進的三維有限差分軟件Visual MODFLOW來模擬陜北某煤礦S1210工作面放水試驗過程（放水I、II、III、 IV及水位恢復階段）地下水系統的動態變化，通過放水試驗成果進一步校正模型，進而以校正模型為基礎預測地下水流場發展趨勢與涌水量計算預測，分析礦井水文地質條件和水害問題。

1、三維流數學模型

根據地下水流動的水文地質概念模型，區內放水試驗過程中含水系統地下水流動的三維非穩定流數學模型可描述如下：

邊界條件：

式中， x，y，z為笛卡爾坐標軸；t為時間；H0為初始統測水頭，H為已知水頭；Kxx為坐標軸方向的主滲透系數；？s為比彈性給水度；？d為重力給水度；W為單位體積井流量，抽水時取負號；Γ1為第一類邊界；Γ2-1為潛水面邊界；Γ2-2為零流量邊界；ε’為降雨入滲補給量。

2、 數值方法

有限差分方法（FDM）是計算機數值模擬最早采用的方法，至今仍被廣泛運用。該方法將求解域劃分為差分網格，用有限個網格節點代替連續的求解域。有限差分法以Taylor級數展開等方法，用網格節點上的函數值的差商代替控制方程中的導數進行離散，從而建立以網格節點上的值為未知數的代數方程組。基于質量守恒（水流連續性方程）與滲流基本定律（達西定律）的有限差分與有限元技術的數學微分方程（數學模型）表達式相同。

有限差分方法的基本思想是：用滲流區內的有限個離散點的集合代替連續的滲流區，在離散點上用差商近似代替微商，將微分方程及其定解條件化為未知函數在離散點上的近似值為未知量的代數方程，然后求解差分方程，進而得到微分方程的解在離散點上的近似值。該方法是根據地下水流動的連續性方程進行的，按照連續性方程，流入和流出某個計算單元的水量之差等于該單元儲水量的變化。

地下水連續性方程可表示為：

式中：――單位時間內流進或流出該計算單元的水量；

SS――含水層的貯水率；

――計算單元的體積；

――單位時間內水頭的變化。

將滲流區進行剖分離散后，可以確定計算單元，根據連續性方程及達西公式：

可以得到在行方向上由計算單元（i，j-1，k）流入單元（i，j，k）的流量，表達為：

式中：――水頭在格點（i，j，k）處的值；

――水頭在格點（i，j-1，k）的值；

――通過格點（i，j，k）和格點（i，j-1，k）之間界面的流量（L3 T-1）；

―― 格點（i，j，k）和格點（i，j-1，k）之間的滲透系數（LT-1）；

―― 橫斷面面積（L2）；

――格點（i，j，k）和格點（i，j-1，k）之間的距離（L）。

通過其他五個界面的地下水流量，均可類推，例如，沿行方向的格點（i，j+1，k）至格點（i，j，k）的地下水流量為

同理，可依次得出：

以上公式表示了通過計算單元（i，j，k）的六個界面的地下水流量，將格點間距和滲透系數合并為一個變量，成為水力傳導系數：

將水力傳導系數（12）應用于公式（6）～（11）得到：

這些公式用來計算單元（i，j，k）的六個邊界面流入的地下水流量，此外，還需要考慮其他各種外部源和匯對計算單元的影響，例如河流，溝渠，生產井，注水井，蒸發蒸騰等，這些源匯流入單元的量可用一個通式表達：

式中： ―― 第n項外部源對計算單元（i，j，k）的補給量（L3 T-1）；

，――常數。單位為（L2 T-1），（L3 T-1）。

考慮計算單元的六個相鄰的格點以及該單元中所包含的所有源匯項，可將連續性方程公式（4）表示為：

式中：―水頭對于時間的偏導數之差分近似表達式；―計算單元的貯水率（L-1）；

――計算單元的體積（L3）。

將公式（13）～（18）以及（19）代入（20）：

將水頭對時間的偏導數用差商近似表示：

則所有流量項均以某一時間段的結束時間tm為準，則（21）變為：

對以上方程進行迭代求解，開始時，對每個水頭未知的計算單元賦給初始水頭或者估計水頭，每次迭代的結果，用于下一次的計算。

根據差分方程，可以寫出方程組得矩陣形式：

式中：[A]――水頭的系數矩陣；{h}――所求水頭矩陣；

[q]――各個方程的中包含的所有常數項和已知項。

在MODFLOW中，系數矩陣和右側項是通過各個軟件包逐步建立起來的，最后MODFLOW根據這兩個矩陣，通過迭代對{h}進行求解。

通過資料分析和本次水位實測， S1210工作面砂巖裂隙含水層水主徑流方向為：由西至東，南北兩側基本均為排泄邊界。因此，根據對礦井充水條件的分析，綜合本次放水試驗成果認識，定義模擬區北部以可可烏素河為界定義為一類河流邊界（根據實際河流地表水體的標高），南部以蘆草溝為界定義為一類河流邊界，東西兩側根據本次放水試驗周邊水文水位標高實測與動態信息（水位穩定，變幅小），定義距離模擬區邊界300～500m處為定義為人為水頭邊界（在模擬區內無自然邊界或者已知流量邊界時，一般在邊界外主徑流方向上選取3～5倍的含水層厚度的距離，定義為水頭邊界，可以較好的降低邊界條件對模擬區流場的干擾）；其它未定義邊界類型區段均為零通量邊界。模型的頂部以保德組紅土為界及下部以2-2煤層底板由于均存在穩定的相對隔水層，故處理為零通量邊界。

3、 模型分層與剖分

通過充分收集井田南翼各時期施工的入2-2煤的150個地質鉆孔信息，將研究區含水層結構進行了三維剖分分層，采用矩形六面體（上、下兩平面不一定平行）剖分，在垂向上對應于（自上而下）含水層巖性的變化把砂巖裂隙含水層與2-2煤之間垂向上共剖分了三個單元層，四個結點層。第一層：直羅組含水層，為本次主要模擬計算層位，第二層：延安組含水層，為砂巖裂隙裂隙相對較弱的含水層。第三層：2-2煤層，為相對弱的含水層。在資料缺乏區或一些鉆孔中某些地質單元層缺失的地區，為了自動剖分與結點單元編號的連續性，進行差值剖分，圖8.3是根據模擬區內各鉆孔資料進行分層，繪制保德組隔水層底板標高等值線圖并導入模型分層，作為模型的第一層的上邊界，繪制直羅組底板標高等值線圖并導入模型分層，作為模型的第一層的下邊界，較好的控制了直羅組含水層的空間結構特征，以此統計繪制各地質地層標高信息導入模型，構建模擬區的三維地質模型（圖2-1）。

在平面上剖分結點400*500個。整個模型共計剖分單元80萬個。如圖2-2所示：在S1210工作面內各放水孔及水位觀測孔位置，為了提高計算精度，以實際的孔位為基礎，進一步增加結點，進行加密剖分，以提高計算精度。

4、參數及分區

模型在垂向上根據地質巖性結構特征劃分了3個對應的參數分區，分別為直羅組、延安組、煤層三個地質分層。平面上，根據收集到井田南翼30個水文地質鉆孔資料的水文地質參數信息在平面上根據統計資料繪制滲透系數等值線圖（圖2-3），將滲透系數通過插值計算導入模型，作為模型的計算預賦值，其后再根據直羅組含水層地層對接關系、巖性分布特征，帷幕注漿區段和地下水補給、徑流、排泄等，將放水試驗周邊分為14個水文地質參數分區（圖2-4）。通過本次放水試驗數據反演得出研究區的水文地質參數。

5、 模型的運行

模型運行即為模型核心計算過程，分為穩定流模擬與非穩定流模擬。穩定流主要進行現狀的模擬計算，非穩定流主要模擬地下水水位時空動態特征，該試驗為非穩定放水過程，故對整個放水試驗以小時為時間步長進行非穩定流模擬，而在預測礦井涌水量時，以水平標高（以地段直羅組含水層底板標高水平）為水頭約束條件，進行流場的穩定流模擬，達到對涌水量預測。

經過反復計算調參，反演得出試驗區砂巖裂隙含水層主要計算水文地質參數，14個計算滲透系數分區參數如下表2.1所示：

三 、三維有限差分流場模擬及涌水量計算

1放水試驗流場模擬

通過模型的識別與校正，對區內的各項水文地質參數進行了反演輸出，較好的反演了放水試驗的全過程。隨著放水量的增加和放水區段的延伸，總體上水位降低趨勢明顯，但由于大流量放水區段的集中程度不夠，計算水位集中漏斗區主要以S1210工作面的目前的采空區涌水段為漏斗中心，采空區南部由于帷幕注漿成果，水力梯度增加明顯。

2 含水層流場與工作面涌水量預測

通過數值模型對放水試驗整個過程的反演與水位擬合，校正得出合理的模擬區水文地質參數，在該校正后的數值模型的基礎上，根據工作面開采中地段的煤層頂板含水層底板水平標高為基本約束條件，進行模型的穩定流模擬，即在模型中反復調試疏降水量使計算區砂巖裂隙地下水位保持在各水平之下，從而預測工作面不同范圍2-2煤頂板疏涌水量特征。按照此預測方案，反復調試疏降水量來擬合地下水位，最終計算得到各范圍的涌水量（疏降水量）值。

四、總結

1、通過數值模擬計算所得的工作面涌水量與實際較為接近。

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水和空氣是人類賴以生存的兩種最重的物質。據世界氣象組織和聯合國教科文組織2000年報告[1]，全球水消耗量由20世紀初的5000×108m3/a，到20世紀末已增長至50000×108m3/a，即增長約10倍，按地區分布，歐洲和亞洲用水量增長最快，北美洲和非洲居中，南美洲和大洋洲增長最慢。據法國水文地質學家J.馬爾蓋和印度等最新資料，全球在80年代中后期地下水開采量為5500×108m3/a，其中開采量大于100×108m3/a的美國、印度、中國、巴基斯坦、歐共體、獨聯體、伊郎、墨西哥、日本、土耳其等十個國家和地區的開采量之和占全球總開采量的85%，地下水年開采量在（10-100）×108m3/a的近30個國家，其總開采量占全球地下水開采量約10%。上述數據說明，全球地下水開發極度不平衡。這與各國自然條件、人口密度、社會經濟發展水平、開發利用地下水歷史經驗等因素有關。

當今世界面臨的“人口、資源、環境”三大問題，都直接或間接地與地下水有關。據美國地質調查局統計資料，全美有52.5%的人口依賴地下水作為飲用水[1]。我國的情況大致與此相當，僅以地表水相對豐富的江蘇省為例：目前開采地下水的機井約有12000眼，民井10000眼，地下水開采總量達到15×108m3/a，可以說對地下水資源進行準確評價與科學管理是人類對地下水資源進行有效開發利用的前提和基礎。

1.1原蘇聯區域性地下水天然資源和開采資源的評價

1960年蘇聯水文地質學家B.H.庫德林教授在《地下水天然資源區域評價原則》一書中，系統地提出了應用水文-水文地質綜合方法分解河流水文河流水文圖和評價》一書中，系統地提出提出了應用水文-水文綜合方法分解河流水文圖和據此評價地下徑流的原理和實例，1965年B.H.庫德林教授主編了《蘇聯地下水天然資源圖》（比例尺1/500萬）和《蘇聯領土的地下徑流》專著[2]，對于有水文網發育的廣大領土，采用的主要方法是河流水文圖成因分解法，對于地下水主要靠降水入滲補給而又主要消耗于蒸發的地區，利用地下水動態資料評價地下水資源，積極交替帶的地下徑流用多年平均模數（L/km2?a）在等值線在圖上表示。

俄羅斯水文地質學家H.C.澤克茨爾應用類似的方法編制了全歐洲地下徑流模數圖（1989年），綜合地反映了地形、巖性、降水等因素對各地的地下徑流形成的控制作用，他還主持完成了國際水文計劃項目“地下水在水文循環和大陸水均衡中的作用”，有美國、加拿大、印度等專家參加，該項目成果報告于1990年出版，并附有世界地下徑流圖（1/100萬）。

60年代中期，為配合制訂“蘇聯水資源利用總體規劃”，由當時任全蘇水文地質工程地質研究所所長的普洛特尼柯夫教授主持編制了“蘇聯地下水開采資源圖（1/500萬）”，計算范圍僅包括平原、盆地、丘陵區，采用的主要方法是按平均布井方案，用解析法預測在一定允許降深下的可開采量，當時給定的條件是允許動用一部分儲存量，但在開采期50年之末，地下水位下降至距地表不超100m，且疏干含水層不得超過其厚度之一半，圖上反映了各地區地下水開采資源模數。

1.2美國的區域含水層系統分析計劃

美國聯邦地質調查局（USGS）于70年代后斯開始執行區域含水層系統分析計劃（RASAP）是一項很有特色的龐大計劃，1976年和1977年美國西部連續遇到特大干旱，水資源問題引起全國公眾的關注，經國會批準許立項撥款，USGS開始執行此項為期17年的計劃（1978--1994），以研究大面積分布的層狀含水層系統的地下水資源為主要內容，對在全美領土上圈定的28個區域含水層系統進行評價，共分兩大類型，各個區域含水層系統是一個項目，作為“區域含水層系統計劃分析”計劃的一個組成部分，于1991年提交了第一份大區域水資源圖集。

此時，各種數值計算法也日趨成熟，為實現地下水系統的管理提供了良好的基礎。RASAP計劃采用分布參數系統的有限差分法評價地下水資源，一般采用正方形規則網格，有些面積大的區域的網格邊長可達10km或15km，以綜合整理和分析研究現有資料為主，有的項目也補打少量控制性探孔，取得深部水文地質資料和必要的計算參數[3,4,5,6,7]。

美國是私有制社會，在地下水的開發制度、法律、規章等方面的與其它國家相比，美國具有豐富的水資源，在其200多年的發展歷史中，一直占有全國供水充足的良機[8]。

發展演變都圍繞著如何解決用水爭端，在用戶中公平地分配地下水，節約或延長可利用的供水水源等問題。雖然他們早已將地下水看作整個水資源的一部分，但直到50年代初仍認為地下水是一種“局部”資源，水源地仍以泉、單井或小井群供水為主，因此，有關研究多注重含水層、單井或井群涌水量的評價[9,10,11,12]。

1.3歐共體地下水資源綜合研究的基本作法

歐共體各國聯合在區域地下水開采資源評價方面作了有益的嘗試，1982年出版了由聯邦德國水文地質學家佛利德主編《歐共體地下水資源》綜合報告，此項成果是為提供給供水管理和計劃當局使用，也供國家和地方政府決策者使用，范圍包括了當時的歐共體九個成員國。項目共分四個專題，每個專題建立了數據庫。第四專題的思路和作法有借鑒之處。該專題討論全區“潛在可擴大開采的資源量（potential additional resource）”，反映當時水文地質學家試圖在總結水文地質條件和地下水開采 現狀的基礎上，定量評價全區各地的潛在可擴大開采的地下水資源量，以便更好地為供水規劃和管理服務。

該專題中首先對“含水層系統的資源量”給出了如下的定主義：“對于一個含水層系統，資源量等于多年平均補給量減去為滿足各種經濟的、技術的、生態的限制條件所需的水量”。這個定義表示，只考慮利用地下水含水層的調節能力并不破壞環境的條件下可抽出的地下水量，是受一定技術和經濟條件限制的，但未考慮消耗儲存量，并以非承壓含水層為主的計算和評價對象。

其次對“潛在可擴大開采的資源量”作了說明，資源量減去現狀開采量等于“可擴大開采的資源量”。此項研究認為，地下水補給量應滿足多年的水均衡方程式：

I+QS=P-ETR

式中：I―降水入滲補量；QS―地表徑流量；P―降水量；ETR―蒸發蒸騰量。

計算“潛在可擴大開采的資源量”后，得出了全區地下水潛力的總體概念，共可劃分五種類型的地區：（1）可擴大開采的資源為正值，有擴大開采地下水潛力的地區（2）引值為零，可維持現狀開采的地區（3）此值為負數，地下水已超采的地區（4）具有局部有供水意義的地下水資源的地區（5）無地下水資源地區。此次計算的結果表明：地下水水超采區占丹麥國土的16%，占英國國土的4%。

1.4我國地下水資源評價的現狀及展望

自20世紀70年代以來，由于應用數學和地下水動力學的相互滲透，以及電算技術的推廣和應用，大大豐富和突破了傳統水文地質學的內容，使水文地質從定性研究發展到定量研究的新階段。地下水資源計算的基本理論，從穩定流發展到非穩定流，從二維流發展到三維流，從一般均衡法、比擬法進到解析解、數值解。舉凡有限單元或有限差分法、相關分析法以及解析法等，在地下水資源評價中得到普遍應用，因而不論在理論上和具體計算技術上，都較以前提高到一個新的水平。

80年代后期是地下水資源研究的一個重要標志，是把主要目標逐漸轉向管理模型的研究，即研究如何合理開發、利用、調控和保護地下水資源，使之處于對人類生活與生產最有利狀態。因此它不僅涉及水文地質學和各個領域，而且涉及與地下水開發活動有關的自然環境、社會環境和技術經濟環境等各方面的問題，通過數學模型和最優化技術，建立地下水管理模型，實現管理目標。

目前，地下水資源的研究范疇日益擴大，從地下水資源的定義、分類，到地下水系統的研究，發展到地下水系統與自然環境系統和社會經濟系統相互關系的研究，從概念模型、數學模型，發展到管理模型的研究，從信息系統發展到專家決策系統的研究，從水資源管理發展到水資源保護的研究等等，所以地下水資源的研究，實際上包括從水資源評價到水資源管理與保護的全過程，逐漸形成了一門獨立的分支學科，可以稱之為“水資源水文地質學”。展望21世紀，在地下水資源理論研究方面，將以滲流理論為基礎，以水資源水文地質學為重點，以模型研究為中心，加快開發三維地理信息系統在模型研究中的應用。

參考文獻

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[2] Bindeman，N.N.Yazvin，L.S.The main problems of regional evaluation of exploitation groundwater resources，International symposium on development of groundwater resources，prodeeding Vol.4：427-437，1973.

[3] G.卡斯塔尼，周秀芬譯.法國水資源評價方法、數據及地下水分布.水文地質工程地質譯叢，第3期，1981.

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[7] Bredehoeft，J.D.，et al.Groundwater Models.The Vnesco Press，1982.

[8] 柴畸達雄著，王秉忱等譯.地下水盆地管理（理論與實踐）.地質出版社，1982.

[9] 陳夢雄等.我國區域地下水資源評價的若干問題及有關意見.全國地下水資源評價經驗交流會論文選.地質出版社，1983.

[10] 王大純，張人權，史毅虹.水文地質學基礎.地質出版社，1980。

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由上，我們將地理信息系統的定義歸納總結為：針對地表空間，具有采集信息、存儲數據、并能夠便捷的進行維護、及時更新的功能。具有綜合分析、管理和預測的特征；它的主要工具是使用計算機的軟件、硬件的作用，結合地理理論知識，快速有效的分析復雜的地表空間信息。

地理信息系統的主要核心來源于計算機系統，另一方面管理和使用者則是地理信息系統表現形式和運行方式的決定者。主要內容則是通過空間的數據來體現。因此，完整的地理信息系統的構成，必須含有其核心：計算機硬件系統以及軟件系統；其內容的體現：空間數據的收集。運行方式的決定者，操作人員。

2.地理信息系統的內容

（1）特定的專題信息。這一方面的內容是某一地理資源體系或地理形態的專項信息類別。是專項為某種目的服務的，具有很強的專業性和目的性。

（2）根據地域形態或區域劃分不同，設定的地理信息系統。這一內容主要服務于相應的區域。是地區內對氣候、資源、生態環境等地理情況的綜合分析和了解的主要工具。比如國家地理信息系統。

（3）主要的系統工具。主要是計算機軟件系統的工具運用。一般性是以軟件包形式出現。將所有圖片信息、文字材料組合形成綜合信息，借助數字化軟件，將其數字化，以方便于管理和查詢；

3.GIS的主要運用

國際上，地理信息系統的首次出現是在加拿大，于1964年由加拿大政府批準，稱為CGIS（加拿大國家地理信息系統）。這為后期GIS的發展做了鋪墊。在這之后，GIS在美國得到了高速發展，在二十年間，由美國研究開發的GIS軟件已超過兩百個。

國內GIS的發展從上世紀80年代初才開始萌芽，主要由國家科技發展委員會進行組織，建立了專項的研究小組，主要規范研究我國國家資源和生態環境體系。隨著遙感技術得到越來越廣泛的運用，一些專門性研究所和國家高等院校開始加入到研究隊伍中來。豐富了研究體系，并取得了明顯的研究成績。

關于地理信息系統的運用，在國內外主要在土地和資源的規劃、勘測方面。例如城市的規劃、水土流失的研究、水資源管理等方面。地理信息系統逐步發展，不再是單一的在地理、自然科學領域的運用。同時在社會科學領域中，它可以幫助社會經濟的發展，進行規劃管理，協助研究的作用。

3.1水文地質的地理信息系統運用

由于GIS在我國的發展時間較短，在水文地質方面的應用還處于基礎萌芽階段。其實，水文地質方面的GIS運用在一些發達國家已經發展的較為成熟，為我國的GIS實踐，提供了寶貴的經驗。

3.1.1國外對水文地質方面GIS的應用的發展

上世紀90年代初，美國亞拉巴馬州的莫比爾市，開展了專題討論會。討論了地下水模型以及水文資源運用方面的問題。這次專題討論會還討論了GIS的主要技術問題。比如計算機軟件的應用，硬件的使用以及結合遙感系統的發展等各個方面。

緊接著美國“地理信息系統和水資源專題討論會”的召開，在奧地利的維也納也召開了同類型的學術討論會，主要討論了水文學和水資源管理的實際應用。這次討論會比較全面的提出了GIS在水文地質專業的應用。包含了相關的決策系統，遙感技術的具體應用方法，三維立體技術以及四維技術的問題研究，低下水系統如何運用GIS系統等。

3.1.2 GIS在水文地質方面的應用形式

（1）決策支持系統：主要運用于地下水管理中，由操作者即信息管理工作人員、操作工具即主要的計算機硬件、軟件系統，主要的載體即用戶操作體系組成。主要作用是幫助決策者進行決策。主要方式的是數據庫和基本模型庫的綜合利用，以構建半結構化的過程。主要的研究成果是識別和分析采集到的空間數據庫。并形成相應的圖像顯示出來。以Sandia國家實驗室為例，在環境保護的決策系統中，提出了定量化的概率形式來評估監測井網。因為按照美國的環境恢復法要求，必須設置地下水監測系統。但是只規定了關于數量的設定，監測井網的質量和其他方面的細節之處則需要通過管理者的主觀判斷。這就容易形成較大的誤差和環境保護結果的區別。

（2）地下水系統：主要是地下水流模型的運用。可以有效準確的模擬地下水的具置、地下水流量的大小以及根據測算結果，進行地下水量補給的過程。這一系列活動的原理，來源于GIS的各個方面，例如對專業模型的開發和設計。方便清楚模擬情景展示等。以水量的平衡模型來舉例。主要利用數學微積分，根據水文數據、地形遙感圖像，運算出區域年降水量平衡、構建一維模型。來研究某一區域的年水量是否平衡。

（3）不同的含水層確定：這一應用，可以判斷出沖擊含水層和深層含水層。首先運用信息軟件生成地域空間圖像。采集已挖掘水井的含水層深度。分析出供水的主要含水層。

（4）地下水監測網的設計：為了促使GIS性能的一體化，運用分析法和排列法等方式，驗證實例已達到對空間數據的管理。因為其具有靈活形象的顯示功能，在評價權重方案和監測最優監測點方面，有非常重要的作用。

（5）數據的比較和計算設置：GIS在地下水流模型邊界的排列方面、以及地質圖和地區地表厚度圖的數據比較是非常有效的，結果也十分準確。這給社會學科的部分解釋提供了有力依據。但是對寬闊的山谷、高原地區等起伏較小的地表高度數據的形成，有部分錯誤性。需要進一步的檢查。

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文獻標識碼:A

文章編號:1672-3198(2010)07-0317-01

1 有關地下水資源相關概述

(1)地下水定義。地下水就是賦存并運移于地下巖土空隙中的水。含水巖土分為兩個帶,上部是包氣帶,即非飽和帶,在這里,除水以外,還有氣體;下部為飽水帶,即飽和帶,飽水帶巖土中的空隙充滿水。狹義的地下水是指飽水帶中的水。

(2)地下水利用的利與弊。有利的方面是①分布廣泛,便于就地開采使用;②潔凈、不易被污染,水質普遍較優;③不占用地表空間;④動態比較穩定;⑤供水量受氣候變化影響較小,具有較大到調蓄能力等。有弊的方面是①不合理的灌溉可造成次生鹽堿化;②過量開采,可造成:在沿海地區,海水入侵,水質惡化,地面沉降,使區內建筑物失去穩定,不同含水層之間誘發水力聯系,產生水的混合作用,使水質惡化,巖溶區地面塌陷;③其它,如礦坑涌水、基礎及邊坡的穩定問題等。

(3)地下水對我國經濟發展的重要作用。全國地下水淡水天然補給量8837億立方米/年,占全國水資源總量的1/3;我國農村普遍飲用地下水,地下水灌溉面積占全國耕地面積的40%;全國660多個城市中,利用地下水供水的400多個;全國城市總供水量中,地下水供水量占30%,華北、西北城市分別高達72%和66%。自上世紀70年代以來,地下水的開采量以平均每年25億立方米的速度遞增,說明經濟發展對地下水的依賴程度越來越高。

2 我國地下水資源開發利用現狀

地下水資源是指在一定期限內,能提供給人類使用的,且能逐年得到恢復的地下淡水量。是水資源的組成部分。通常以地面入滲補給量(包括天然補給量和開采補給量)計算其數量。因此,地下水資源的開采一般不應超過補給量,否則會給環境帶來危害,使生態條件惡化。

(1)地下水資源污染嚴重。隨著經濟的發展,農藥、化肥、生活污水及工業“三廢”的排放量日益增大,而這些污水大部分未經處理直接排入環境,構成了地下水的主要污染源。據監測,目前全國多數城市地下水受到一定程度的點狀和面狀污染,且有逐年加重的趨勢,嚴重威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的健康。

(2)持續過量開采,降水漏斗不斷擴大。由于持續高強度的過量開采,使得地下水資源不能得到及時補充,使得降落漏斗不斷擴大,甚至造成含水層的疏干。石家莊市由于長年過量開采地下水降落漏斗逐年擴大,漏斗中心水位埋深1989年為36.06m,1999年已發展到為39.98m,并形成區域性水位下降。

(3)監控體系不完善與預警應急缺位。資料顯示,由于管理、維護等方面的投入嚴重不足,目前,在幾萬個監測點中,能夠正常運轉的不足一半,國家級監測點僅有1422個,監測范圍僅為國土面積的10.2%,與我國地下水資源開發利用的現狀嚴重脫節。同時,各級部門監測能力與監測項目嚴重不足,無法為管理工作提供有效的支持。

(4)法律法規的不完善。我國現行的有關法律法規規定了地下水資源的保護措施,但是,都不夠系統和具體,不利于地下水資源的保護。主要表現在法律、法規體系很不完善,至今沒有一部系統的地下水資源保護法規。

3 對策

(1)加強地下水的監測。地下水動態監測是水資源水文地質、工程地質、環境地質工作的基礎,它為水資源的管理提供了重要的依據。我國已經了《地下水質量標準》(GB/T 14848-93),應用于我國地下水的評價工作。2005年12月19日中華人民共和國水利部了《地下水監測規范》SL183-2005,并于2006年3月1日起實施。《地下水監測規范》對我國的地下水監測起到了指導性的意義,是我國地下水監測工作的一個新的轉折。目前國內對地下水監測的研究很多,其研究主要集中在監測布點的優化、提高數據的可靠性,以及地下水模型的建立與研究等方向。

(2)要進一步完善節水管理的法規體系,加大執法力度,加強執法監督,真正做到依法管水。各地方也根據法律和行政法規的授權,結合各地的實際,制定了相應的地方法規和地力方政府規章。應當在現有基礎上,并根據當前的實際,進一步修訂、完善和配套,同時要加強執法和執法監督工作,保證各項法律法規的有效實施。各部門和各級地方政府首先要嚴格地、不折不扣地執行國家現行的法律法規,保證依法行政,才能做到依法管水。

(3)加強科普宣傳教育工作,提高全民的水環境意識。通過各種途徑,積極開展水環境問題的宣傳、普及教育,提高公眾的環境保護意識和減災意識,調動全社會的力量,開展和做好保護地下水資源工作。

(4)嚴格規定破壞、超采地下水資源行為的法律責任。對于污染地下水資源的行為,要按“誰污染,誰治理”的原則,將環境民事、行政、刑事責任有機結合,嚴格規定法律責任,充分發揮法律責任的威懾力。既制止現有污染者破壞地下水資源行為,又可起到有效防止新污染者的出現。而對于超采地下水資源的行為,可采取“恢復原狀”的原則,對其承擔的責任做出明確規定。

(5)做好地下水庫建設工程、地下水回灌工程和污水凈化等地下水環境治理工程。應當具體明確規定上述地下水環境治理工程建設的組織、管理、實施等內容。可以在水文地質條件較好的地段筑建地下攔水壩修建地下水庫,也可以利用地下廢棄的礦井、巷道構建地下水庫。

參考文獻

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1水文地質的工程地質勘察分類

1.1綜合狀況水文地質勘察

為了能夠促進經濟與社會的發展進程，水文地質勘察屬于一項基本形式的水文地質性質調研工作，提交相應的地區水文地質調研報告與綜合情況水文地質圖。其相應的具體任務為有效確認地區地下水的實際類型、分布狀況、埋藏情況、地下水相應的化學成分、動態性質與地下水資源等各個方面[1]。

1.2供水狀況水文地質勘察

供水狀況水文地質勘察作為一種進行勘察地下區域水源的勘察性質工作，其具體包含了城市供水勘察、礦山、港灣、機場、站點、村落與市鎮等各個方面[]。特殊形式的水文地質工作環節中，通過測繪、物探、鉆探、測試與監測等各種具體方法確定相應的含水層分布狀況，埋藏條件、地下水相應的構成條件、水質狀況與動態變化狀況等方面。

1.3工程狀況水文地質勘察

為了能夠避免地下水對于工程項目建設的實際性危害與水文地質相應的具體勘察工作。比如進行地下水的引流狀況調查，可以避免進行地下水相應的滲漏勘察，從而可以有效降低地下水相應的水位探測，在實際操作處理過程中通常是包含了具體的巖土工程勘察類。

1.4特殊項目水文地質調查

為了能夠有效預防與治療流行性疾病等進行相應的具體水文地質調查，使用地下水相應成分與各種元素進行水文地質勘察，為了能夠實現含水層儲的合理使用，使用冷庫對于地下水污染狀況進行控制的水文地質調查。

2水文地質的工程地質勘察問題

2.1地下水類型

依據特殊性質，地下水相應的賦存介質分為松散形式巖類狀孔隙水、碎屑巖形式裂隙相應的孔隙水、碳酸鹽形式巖裂相應的隙喀斯特水、火山巖形式相應的裂隙孔隙水與基巖形式相應的裂隙水等各種類型[2]。

2.2靜水位與變化程度

天然形式的地基承載力相應的設計值可以計算出砂土的地震液化程度，進行膨脹土相應的脹縮深度、基礎深度與邊坡穩定程度的確定性評價。基坑位置相應的側土壓力主要用于計算基坑相應的降水量與地下工程規模，涌水量計算，計算相應的深基坑，地下室底板相應的抗浮計算，判斷巖石滲透變形等方面的一系列具體問題，應當需要靜水位相應的地下水資料。

地下水位相應的地形、氣象、水文與人等各方面的因素與變化，集中收集地區相應的水文地質數據，數據相應的鄰近區域或者經過長期觀察與調查，查明分析地下水相應的水位變化特征。通常情況下隨著季節改變而改變，隨著潮汐海岸的作用，河流與湖泊岸邊洪水的直接影響，人工排水區與抽水等有關影響。

2.3地下水相應的徑流、補給、排泄

依據地形、氣象、水文、地質結構、含水層分布情況等各種因素，研究并分析地下水相應的流動與動態特性。地下分布的相應水流量，依據水位線圖的有關因素進行確定。

2.4建筑材料腐蝕評價

需要為腐蝕性評價實現分析，應當對飲用水進行適宜性的評價分析。評價腐蝕相應的二級或者三環境評價，依據地層相應的滲透性評價，弱透水層定義為以粉砂與粘土，強透水層定義沙質土壤。

2.5測定水文地質參數

依據實際的工程要求，經過抽水試驗、滲透試驗、注水試驗與水壓試驗等形式測定地下水相應的流速，測定并進行長期觀測從而分析滲透系數、影響半徑、導水系數、水供應、釋水因子、吸收率、地下水實際流速流量與孔隙水壓力等各方面實際參數。

對于一般形式的工程實際測量過程當中，通常只需要做到簡單形式的抽水實驗，應當提供相應的滲透系數。關鍵性的重要項目應當需要實行兩次以上相應的降水抽水實驗，至少應當需要有一個觀察孔的具體安排，最大程度的下降方法相對應工程設計應當需要達到降水設計相應的降深的一半程度[3]。

3水文地質的工程地質勘察工作建議

3.1地下水水質污染狀況調查

對于我國目前階段的水質出現嚴重污染的實際狀況，所以應當發展的全面充分調查地下水的水質情況，當作一項主要工程來把控執行。在具體的工作部署上為大流域或者經濟發展相應的重點地區、城市群地區與農牧業重點開發地區不斷發展。建議這項具體工作實行進地下水和環境地質實際調查項目環節中單獨分離出來，成為一個單獨形式的具體項目。

3.2建設區域性國家級示范基地

第一個實行聯合構建生態系統實現綜合評價相應地下水資源的實際目的，在若干年后以評估潛在形式的地下水資源作為關鍵點，能夠符合國家的戰略轉移發展目標，進行能源基地的大力建設。

3.3提升地下水均衡實驗基地建設水平

需要強化水文地質標準參數，為各個不同區域相應的地下水科學實驗基地，發展與地下水有關的具體科學實驗項目。西北區域除了需要測試地下水相應的蒸發蒸騰相關性研究，應當充分結合各種不同的實際地貌類型，研究各種不同介質水和相應的入滲機理，東部區域應當依據各種不同區域，研究相應的包氣帶水分運移土壤水分與鹽分的水，充分合理地運用內容的變革化研究。

3.4充分實行地下水監測具體性項目規劃

全面實行地下水相應的監測網絡建設，引入數據采集系統與自動傳輸系統，同時提升一部分具有代表性意義的實際監測點。由我國開始實行實際監測措施以來，不可以直接反映出真實狀況的數據，應當需要一部分新型的監測孔，這作為實行國土資源部對于地下水監測，為了能夠防止地下水出現過度開采污染的現象[4]。

3.5積極落實新興理論、新型技術與新穎方法的研究與應用

遙感技術、同位素技術、數值模擬技術與信息技術等各種實用技術是提升水文地質特征的主要技術方法。目前階段所研究的相應服務不斷得到擴大，有利于降低相應的實際工作量，為相應的決策與分析提供一定程度的技術支持和管理。地下水相應的系統理論在水文地質中的實際應用，地下水運動與分析相應的水資源評價具有相應的基本理論，需要充分結合中國的實際情況，實現進一步完善與提高的目的。

3.6強化區域性綜合研究與專題研究

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（一）科學界定我國《水法》中水資源的概念

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1引言

地震地區最為重要的地質災害類型分別有巖溶塌陷與采空塌陷，在出現斷裂附近的位置是地裂縫，特別是沿海地區是地面出現沉降、砂土液化與軟土地基發生變形的狀況。崩塌、滑坡與泥石流等現象一般會在相應的山區發生，然而實際災害相應的發生次數會相對比較少。依據地質勘測的相關結果顯示，地震地區巖溶塌陷的形成原因是和水文條件存在著密切的實際關系，深入有效地分析水文地質條件對于地質災害的實質影響有利于防治工作的大力開展。根據社會主義經濟相應的可持續發展角度進行分析，對于地質災害相應的設計針對性的實際處理策略是不可或缺的[1]。

2水文地質結構概述

水文地質定義為在自然界當中地下水的各種實際變化與運動的具體現象。地下水一般是貯存在位于包氣帶位置以下相應的地層空隙，應當包含巖石孔隙、裂隙與溶洞之中相應的水。地下水屬于水資源的主要構成部分，因為具有水量充足與水質量好的特點，已經作為農業灌溉、工礦與城市實際的重要水源。然而在一定程度的基礎條件下，地下水相應的變化會導致出現沼澤化、鹽漬化、滑坡與地面沉降等各種有害的自然現象。地下水通常是存在于地表位置以下相應巖層具體空隙當中的各種具體不同形式水的相應統稱。地下水通常主要是來源于大氣降水與地表水相應的入滲形式補給；與此同時會根據地下滲流方式補充到河流、湖泊與沼澤中或者會直接注入到海洋中；位于上層土壤之中相應的水分則會蒸發或者被植物根系進行吸收之后直接散發到空氣當中最終便會回歸到大氣之中，進而能夠積極地參與到地球環境上的具體水循環過程，以及在地球環境上會形成溶蝕、滑坡與土壤鹽堿化等各種實際過程，因此地下水系統屬于自然界環境中水循環大系統相應的主要亞系統。因為過度地開發與不恰當地使用地下水，通常會導致地下水位出現嚴重下降現象，構成大面積形式的地下水具體下降漏斗，在地下水使用規模相對比較集中的城市區域，還會導致地面出現沉降現象。另外工業廢水和生活污水出現大規模入滲現象，通常會對地下水源造成嚴重的影響甚至會危及到相應的地下水資源。所以全面系統地分析研究地下水的構成與類型、地下水的運動、地表水與大氣水之間具體的相應轉換補給關系，這具有非常重要的實際意義[2]。

3水文地質因素對于地質災害的影響

3.1巖溶塌陷

巖溶塌陷所構成的直接條件是具有開口型溶洞與溶隙相應的碳酸鹽巖，具有一定程度的松散形式覆蓋層，容易改變相應的地下水動力條件，在一定程度上會損壞地下水運動相應的均衡性程度。水文地質對于巖溶塌陷現象的重要影響是導致極大規模的水流式沖刷力，會損壞溶洞相應底層結構具備的牢固性，導致土體抵抗力發生減弱從而會引發相應的塌陷問題。地震地區巖溶塌陷點相應的密集區域一般主要會產生在陡河斷裂和山脈斷裂兩者之間相應的隆起地帶區域，這一帶相應的具體沉積厚度顯得相對較小，基巖埋深程度相對比較淺，受到多期形式構造應力場相對應的反復作用，在多處位置會出現巖溶塌陷現象。

3.2砂土液化

砂土液化定義為飽水相應的疏松粉與細砂土受到臨界的直接地震作用下，瞬間會產生損壞從而會形成液態的具體現象。飽和砂土一旦受到震動作用之后會趨于密實的狀態，使得孔隙相應的水壓力狀況突然上升，在周期性形式的地震荷載具體作用下，孔隙相應的水壓力逐步會累積促使土粒變成相應的懸浮狀態，從而會更加接近于液體的實際特性。砂土液化在各種不同的實際地質條件下會形成各種不同的具體結果，對于地質結構所產生的破壞力也各不相同。在沉積顆粒顯得相對比較粗的相應地段，液化土層在很大程度上能夠相應地增加孔隙水壓力一般大于蓋層的相應強度，地下水所攜帶砂粒會沖破蓋層或者沿著蓋層裂隙相應地噴出地表位置從而會形成噴水冒砂的實際現象[3]。

3.3地面沉降

導致地面發生沉降現象的具體原因主要有自然因素與人為因素，前者一般會存在構造活動所形成的沉降、軟弱土層的沉降、地震活動與海平面升高等各種現象；后者會出現過度開發深層地下水、地下熱水與開發油氣資源都會導致地面產生沉降現象。地面沉降現象會相應地伴隨著地下水的開發而出現，地面沉降的形成速率與發展趨勢會伴隨著地下水位的實際變化而產生相應的變化。

3.4地基變形

軟土地基對于現代化建筑施工或者地質開發過程是經常出現的問題，這種具體的土體結構本身就已經缺乏足夠的穩定性，遭到地下水運動相應的直接影響后會變得更加不穩固。一般情況下軟土層具有各種不同的實際有害特性，這會導致水文地質對于軟土地基產生變形的有害影響變得更大。軟土具有相應的觸變特性，如果原狀土產生振動之后，毀壞了相應的結構連接，會導致降土強度降低從而很快使土處于稀釋狀態。與此同時在初始階段地基中通常會形成相對比較大的孔隙水壓力，從而會影響帶地基的相應強度[4]。

4地質災害的防止對策

4.1實時監測

對于地質災害相應的高發區域應當設置24小時的監測系統，從而掌握地下水運動的具體實際狀況，如果監測到相應的異常信號時會提醒到有關人員執行相應的緊急措施處理。山地區域屬于我國地質災害頻繁發生的區域，政府部門應當需要加強山地區域的抗災實際性指導工作，指導當地居民能夠做好全面有效的災害防止工作。

4.2開發利用

因為我國所處的地理位置具有特殊性，相應的地下水資源會長期地處在相對飽和的狀態，地下水相應的儲存量太大會導致對地質結構形成的沖擊力變大，這種情況下非常容易出現地質災害現象。積極主動地開發使用地下水應當作為防止災害的重要性措施，其不但可以充分使用地下水資源，同時可以相應地減少災害發生的實際次數，有利于保持地表結構相應的穩定性[5]。

4.3緊急處理

如果在發生地質災害現象以后，現場的有關人員需要及時采取相應的緊急處理措施，將實際災害的有害影響降低到最小的范圍，從而有利于防止出現更多的生命危險與財產安全問題。各種不同的地質災害所使用的具體應急處理辦法各不相同，然而地質災害相應的緊急處理應當需要堅持以人為本的具體性原則，首先應當保護有關人員的人身安全，然后則是急救財物。

5結束語

水文地質出現異常現象是導致地質災害現象產生的重要性相關因素，對于國家社會經濟的實際發展、人們群眾的正常生活狀態、土地資源開發等各個具體方面都會造成的很大程度的實質性破壞作用。根據地震地區的可持續發展角度分析考慮，深入地研究地下水運動對于地質災害相應的各種不同影響，可以為政府以及有關部門設置災害防止措施提供有效可行的理論依據。另外，全面充分地解決水文地質對于地質災害的實質性影響，也會成為城市現代化交通建設環節的重要基礎條件。

參考文獻：

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[2]朱明梅.我國常見地質災害的形式及誘發因素的研究[J].水文現象研究，2010，20（17）.

[3]曹旭爾.地下水運動的季節性特點勘測對比探究[J].貴州大學學報，2010，15（7）.

[4]熊一斌.山區地面沉降因素的詳細分析與數據列表[J].科技咨詢，2009，30（7）.

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0.引言

關于地下水污染的概念，目前國內外尚無明確的定義，但是隨著人類社會高度發達和城市居民生活的快速發展，進入工業化社會以來，大量在工農業中使用地下水，地下水環境惡化情況加劇。對地下水污染概念的明確有重要的現實意義和理論意義。隨著地下水污染問題的日益嚴重，引起了世界各國的高度重視。我們應該采取積極的措施，防治地下水污染，避免地下水污染和過量開采使用地下水。

1.地下水污染的途徑及成因

1.1地下水污染的途徑

地下水污染途徑大致有5類。

1.1.1間歇入滲

大氣降水或其他灌溉水使污染物隨水通過非飽水帶，周期性地滲入含水層，主要污染潛水。常見的污染源有地表廢物堆、垃圾填埋場、尾礦庫、飼養場、污灌的農田等。此類途徑的污染程度與污染物的種類、污染源強度等有關。

1.1.2連續入滲

污染物隨補給水不斷地滲入含水層，主要污染潛水。常見的污染源包括廢水坑、污水池、沉淀池、沉渣池、化糞池、排污溝、管道滲漏處等。污染物在進入地下水之前，要經過包氣帶，由于地層本身具有一定的過濾和吸附作用，可以在一定程度上使污染物濃度降低，因此此類途徑的污染程度受包氣帶巖層厚度和巖性的影響較大。

1.1.3含水層之間的越流

污染物是通過越流的方式從已受污染的含水層（或天然咸水層）轉移到未受污染的含水層（或天然淡水層）。污染物通過整個層間或破損的井管污染潛水和承壓水。如地下水的開采改變了越流方向，使已受污染的潛水進入未受污染的承壓水即屬此類。

1.1.4由地表水側向滲入

污染物通過地表水補給過程進入地下含水層，污染潛水或承壓水。其特征是污染物影響范圍局限于地表水周邊，呈帶狀或環狀分布。此類途徑的污染程度受地表水水質、水動力條件以及距岸邊的距離等因素的影響較大。

1.1.5由通道直接注入

某些情況下，在利用井、孔、坑道等將污水直接排入地下巖石裂隙中進行地下處理時，排入的污染物質超過了地層的吸附、過濾等自凈能力，就會造成地下水污染，嚴重時可能形成大面積地下水的連片污染。

1.2 地下水污染的成因

1.2.1地下水超采導致地下水水質下降

過量開采地下水除了會造成區域性的地面沉降、造成地表塌陷、改變自然景觀等地震災害之外，還會造成沿海地區超采地下水會破壞地下淡水與海水的壓力平衡，使海水內侵，造成機井報廢，人畜飲水困難，土壤鹽堿化，地下水質下降。

1.2.2地表污（廢）水排放和農耕污染造成的硝酸鹽污染

農耕污染具有量大面廣的特征，未經利用的氮肥在經過地層時通過生物或化學轉化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，長期飲用這種污染的地下水將可能導致氰紫癥、食道癌等疾病的發生。

1.2.3石油和石油化工產品的污染

隨著石油的大規模勘探、開采、石油化工業的發展及其產品的廣泛應用，石油及石油化工產品的泄漏對于地下水的污染已成為不可忽視的問題。在目前已發現的地下水有機污染物中，石化產品是生物難以降解、對人類健康危害較大的污染源。

1.2.4垃圾填埋場滲漏污染

許多垃圾填埋場采用的是混合填埋法，各種垃圾沒有進行分類，統統堆放在一起，且大部分垃圾填埋場的防滲層都只有單層結構。垃圾填埋場長期滲漏積累造成有毒物污染地下水，很容易進入食物鏈系統，進而造成更大的危害。

2.地下水污染的危害

地下水污染不僅對工農業產生影響，而且對人類的身體健康產生潛在威脅。人類生活無時無刻不在利用地下水，地下水一旦遭受污染，則會對長期依賴地下水的人類造成嚴重影響。人類在開發利用地下水資源的同時，如果不積極加以保護，將會惡化人類賴以生存的生態環境，造成無法彌補的損失。地下水污染對人類生活及生產活動帶來的影響主要概括為以下幾個方面：

首先，地下水污染對工業生產的影響。地下水的硬度的變化會影響工業生產，硬度變強，便會不利于工業水的使用。地下水的污染將嚴重影響工業生產，對工業生產特別是工業設施的危害極大。利用地下水的硬度增加，不僅會使工業設施消耗增多，易產生次品或廢品，而且需對硬水進行軟化處理，大大增加企業的生產成本，不利于清潔生產工藝在現代企業的推廣。

其次，地下水的污染嚴重對農業生產產生極大的危害。農業中大量利用受污染的地下水進行灌溉，長期的大面積的灌溉會使農田中的土壤組分變化，土壤結構產生改變，長期使用污水進行灌溉會使土壤板結嚴重，最終導致無法進行耕作。不僅如此，地下水污水中由于含有大量的對人體有害的礦物質，比如井水中的氯離子、硫酸鹽的含量過高，不僅會對農業生產帶來不利的影響，抑制農作物的生長，同時造成大量農作物的減產，而且對人體健康產生威脅。

最后，地下水污染對人體健康的影響。地下水遭受污染后，水中大量不適合人類飲用的礦物質增多，危害人體健康。

3地下水污染的防治措施

3.1 預防固體廢物對地下水污染。固體廢物包括工業廢渣和城市垃圾,這些廢物雖然通過回收和焚化可減少其排放量,但極大部分仍然堆放在地面上,在降水和融雪水的淋濾作用下,可把含有大量無機污染物的溶濾液帶入地下水中。為此,一些國家要求把固體廢物置于具有工程設施的排放系統中去。在這種坑中,固體廢物要經過壓實并分層蓋土。固體廢物在水的溶濾作用下,除了產生溶濾液之外,還產生有機物分解而產生的二氧化碳、甲烷、硫化氫、氫和氮等氣體,因此需要在坑中設通氣孔,以防止地下水位以上的土壤帶中累積甲烷。

3.2 預防城市污水排放對地下水污染,實現污水資源化。從城市下水道排出的污水,對地下水污染危害最大。在工業化國家中,城市污水大部分經過一級和二級污水處理廠加工后排放,從而減少對地下水的污染。污水處理廠加工產生的固體剩余物———污泥,可作為肥料使用,但它的潛在性副作用可能對地下水產生污染。城市污水處理廠處理后的污水,某些企業可以將其作為冷卻水或其他水資源統統加以利用。污水經過處理加以利用,將會有效地緩解缺水所帶來的巨大壓力。國內外經驗表明,對廢污水進行處理回收在技術上是可行的。

3.3預防工業廢水、污水的漏失和排放對地下水的污染。對生產過程中漏失廢液和污水較多的工廠,應建立各種防滲幕,防止污水滲入地下水中,并在地下建立排水設施。利用深井排放工業有毒污水, 在發達的工業國家已得到廣泛應用。國外污水注入井都在200~4000m深度范圍內,大部分深度為300~2000m,注入地層一般為砂巖、石灰巖和玄武巖,也有注入到咸水含水層的。注入井的注入壓力小于7×106Pa,注入流量在 50~1400L/min 范圍內。污水注入后所形成流場為一個圓丘,并向水流方向呈非對稱延伸。隨著注入繼續,圓丘擴展范圍不斷擴大。因此,污水向深井排放,必須選擇合適的水文地質條件,否則會帶來嚴重后果。

3.4 預防放射性堆放對地下水污染。放射性廢物包括采礦、選礦中的廢渣,鈾提純過程中的固體或半固體的低放射性廢物和反應堆廢物。具有放射性元素的廢物,要分解衰變到很低的放射性水平,需要幾百年的時間。反應堆廢物中含有各種放射性物質,其半衰期的范圍從幾秒到幾十年或更長。在國外,掩埋放射性廢物有幾種類型。盛裝放射性廢料的容器,一般是用水泥和鋼材等制作的。在美國有 4 種地層正在考慮作為儲存放射性廢物予以開放,它們是深硅酸鹽層、深結晶火成巖、深頁巖層、干砂區內厚的非飽和帶。

3.5 預防農業活動對地下水的污染。農業活動對地下水的污染包括兩個方面:一是使用肥料和殺蟲劑,以及在土地上圈養家禽或儲存家畜排放的糞便;二是污水灌溉。防治的方法是:除了對牲畜圈、廁所等設置防滲層外,最好是進行發酵處理,使有機氮的分解產物保持在 NH3- N狀態,以防止進一步氧化。經過消化處理的大糞,可提供無害的和穩定的污泥,而它的肥料價值沒有降低,同時還產生沼氣可用作燃燒或照明。大糞在消化處理過程中可消減病原微生物。農業上大量使用化肥也是重要污染源。只要抑制硝化作用,把氮素固定在土壤中,就能防止氮素下降。由于硝酸氨化肥易于淋失,故應盡量使用其他化肥來代替硝酸氨化肥。使用氮肥增效劑,對硝化作用的抑制也是有效的。

4.小結

隨著社會經濟的不斷發展城市化進程的不斷加快，在城市及周邊以及農業開發區，地下水的污染程度越來越重，逐步呈現由點向線、由線向面擴散的趨勢。因此必須采取切實可行的有效措施對地下水污染進行管控和治理，遏制地下水污染加劇的趨勢，改善地下水環境質量，以保障水資源可持續利用和經濟社會可持續發展。