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地下水资源的保护与管理
2014-08-05 14:56:54   来源:   作者:   评论:0   点击:

1 概述水资源是人类生活、社会发展和人类进步不可缺少的一种资源。地下水是贮存和运动于地表以下土层和岩石空隙中的水,是水资源的重要组成部分。地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地
    1 概述

水资源是人类生活、社会发展和人类进步不可缺少的一种资源。地下水是贮存和运动于地表以下土层和岩石空隙中的水,是水资源的重要组成部分。地下水的功能主要包括:资源、生态环境因子、灾害因子、地质营力与信息载体。由于其水质良好、分布广泛、不易被污染、调蓄能力强以及便于利用,因此是理想的供水水源,在我国半干旱与干旱的华北、西北地区,地下水往往是主要的,有时甚至是唯一的生活以及工农业生产供水水源。

2 地下水资源在国民经济建设中的作用

2.1 地下水是城市供水的重要水源

世界著名城市,如伦敦、纽约、莫斯科等都利用地下水作为主要的供水水源,我国西安、济南、太原、成都等61个大中城市也以地下水作为供水水源,另有北京、上海、武汉等40多个城市的供水水源是地表水与地下水兼用,如北京市总供水量中2/3取自地下水。据统计,我国华北27个城市总供水量约782万m3/d,其中有686万m3/d取自地下水,占总供水量的87.7%。

2.2 地下水是工农业生产发展的命脉

随着工农业建设的发展,对水的需求量将越来越大。工业生产需要大量用水。生产lt钢需用水20~40t,1t纸需用水200~250t,1t化肥需用水500~600t,1t人造纤维需用水1200~1700t,1个年发电100万kW的发电厂日用水量约86400t,故兴建任何一个较大的工厂,在进行厂址勘测的同时,必须对水源进行勘测。此外许多工业对水质有特殊要求,纺织、造纸要求水中不含Fe、Mn等物质,炼钢要求低温冷却水,发电要求水中不含悬浮物质等,通常地下水都能够满足这些要求。当地下水中富集某些盐类与元素,如溴、碘、锶、钡等,便成为有工业价值的液体矿产,称作工业矿水。含有铝、偏硅酸和氟等人类肌体所需微量成分的矿泉水具有较好的医疗和保健作用。

水是农业的命脉,农作物要求稳产高产,首先要求有充足的水源保证。生产lkg小麦约需耗水1000~1500kg,每生产lkg皮棉需耗水5000kg。在半干旱的华北平原,进行灌溉才能保证稳产高产。在干旱的西北地区,无灌溉即无农业。在这些地方,灌溉主要是利用地下水。我国北方17省市自治区,每年开采用于灌溉的地下水达400×108m3,大体相当于黄河全年的总水量。

地球是一个庞大的热库,贮藏着丰富的热能资源。地下水是良好的载热物质,可将热能源源
不断地输送到地表供人们使用。地热具有分布广、成本低、易于开采、可直接利用和无污染等优点,已广泛用于发电、工业锅炉、农业灌溉、医疗卫生和建立温室等方面。

2.3 地下水是生态环境系统的重要子系统

地下水广泛分布于地壳中,是生态环境系统的敏感因子,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。它是多个动平衡系统的组成部分:首先,地下水与大气水、地表水共同构成水循环系统;其次,地下水与其赋存的岩土共同构成力学平衡系统;最后,地下水形成一个处于动平衡状态的渗流场。

地下水是一种重要的地质营力与信息载体。其主要作用是应力的传递者与热量及化学组分的传输者。作为应力的传递者,井孔中地下水位的变动,常反映了地壳的应力变化,因而可以作为预报地震的辅助标志。可以根据水化学异常晕圈定隐伏矿体,可以根据岩石中地下水流动的痕迹恢复古水文地质条件。

3 地下水在开发利用过程中产生的环境地质问题

人类活动使某一范围地下水数量与能量发生明显变化时,地下水参与的水循环动态平衡,岩土水力学动态平衡与地下水流场动态平衡均遭受破坏,产生一系列链式连锁反应。

3.1 过量补充地下水,地下水位上升造成土地盐渍化与沼泽化

5O年代末期,华北平原曾实行所谓“以蓄为主”的方针,拦蓄降水与地表水,只灌不排,使
地下水位抬升,蒸发加强,土壤累盐,造成土壤次生盐渍化,使大片耕地荒芜,粮食作物减产,严重影响当地居民的生活质量。在湿润的平原与盆地,由于人为原因造成地下水位过浅,会产生土壤次生沼泽化。过高的地下水位,使土壤处于嫌氧不透气环境,产生一系列生物化学作用,造成农作物减产。

过量补充地下水使地下水位上升,会使孑L隙水压力升高,有效应力降低,岩土体强度也将随
之降低,从而导致滑坡、水库诱发地震等。裂隙岩体中地下水位抬升,会推动岩体向临空面位移,触发岩崩。

3.2 过量开采地下水,地下水位大幅度下降酿成灾害

过量开采地下水使浅层地下水位大幅度下降后,会疏干原有的沼泽湿地,水生植物与水禽等随之消失,使原有的景观受到破坏。在干旱地区浅层地下水位大幅度下降,原有的绿洲会变成沙漠。过量开采松散沉积物中的深部地下水,地下水位大幅度下降,导致开采条件恶化,形成众多降落漏斗。目前我国已出现地下水下降漏斗180多处,总面积达19万km2,其中面积最大的可达数千平方公里,漏斗中心深达数十米。土层受到压缩,产生地面沉降。50多个城市不同程度的出现了地面沉降。美国加利福尼亚州圣华金流域最大沉降量为8.55m,我国上海为2.37m。

在岩溶地区,碳酸盐岩被不厚的第四系沉积物覆盖时,过量开采地下水,当岩溶水位下降到一定深度后,覆盖于强烈岩溶化岩层之上的松散沉积物会发生坍塌,即岩溶塌陷。塌陷以南方各矿区最严重,城市供水开采过量也会造成地面塌陷,如山东泰安、枣庄等水源地也出现地面塌陷。泰安已形成面积达4O-50km2的地下水降落漏斗、塌陷3O余处,累计面积达3500m2,造成房屋倒塌,农田被毁,铁路路基被破坏。地下水的迅速渗流会冲刷淘蚀松散沉积物而使之变形破坏。

3.3 在沿海地区造成海水入侵和倒灌

在沿海地区或有地下咸水的地方开采地下水,水位下降至海平面以下,海水或咸水将入侵淡地下水,造成水源地水质咸化,饮用水源发生困难,减少可利用的地下水资源,生态和环境恶化。我国发生海水入侵的地区包括辽宁、河北、山东、广西、海南等省(自治区)。

3.4 地下水污染

生活污水的排放,不适当地使用化肥农药,以及工业排放的大量废水废料,已经并正在使许多宝贵的地下水资源因污染而无法利用。

地下水污染特点是由地下水存储特征决定的:

3.4.1 局限性。污染物必须通过包气带或越流途径的渗透变化才能进入含水层;

3.4.2 隐蔽性。即使地下水遭到了较严重的污染,但它还是无色无味,从外表上难以识别,有毒有害的地下水,对人体的影响也只是慢性的长期效应;

3.4.3 难以逆转性。地下水一旦遭到污染,就很难得到恢复,仅靠含水层本身自然净化,需要相当长的时间;

3.4.4 缓慢性。地表以下地层复杂,地下水流动极其缓慢,污染物质进入地下含水层及在其中运移的速度都很缓慢,若不进行专门监测,往往在发现时,地下水污染已达到相当严重的程度,其不良后果很难消除。

3.5 矿井突水严重

我国煤炭资源丰富,但煤矿区水文地质条件异常复杂。因此在煤矿的建设和生产过程中,或多或少都会遇到地下水。大量地下水涌入矿井,会给建设和生产带来很多困难,通常使劳动条件恶化,采掘成本增加。如湖南煤炭坝矿区,顶板为长兴灰岩,底板为茅口灰岩,都是强含水层开采中矿井涌水量很大,达8230m3/h,每采1t煤便要从井下排出120t水,仅排水费用一项便占原煤成本1/4以上。水害严重时还会发生突水淹井事故,造成生命财产的重大损失。

北方许多受奥灰水威胁的大水矿区,区域水资源紧张,供水严重不足。这些矿区一方面受奥灰水威胁,每天要排出大量矿井水,如焦作矿区矿井总排水量为619.01m3/min,其中95%为奥灰水,这些水大部分未加利用。由于矿井大量排水使区域地下水位大幅度下降,工农业用水和生活用水更加紧张,有些地区出现了水源危机。

4 地下水资源的保护与管理

4.1 严格立法控制开采,完善地下水管理体系

完善地方法规,实行谁污染谁治理,谁开发谁保护的原则。努力贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《水污染防治法》和《中华人民共和国水法》。所有关于地下水监测、研发、利用及保护的活动,都必须依法进行。凡因饮用水供应或生产过程中需开采地下水,必须事先向管理部门提供详细材料,包括地质资料、测量数据、生态风险评估报告、施工计划和补偿方案等。对水环境污染的治理工作要做一个长远的规划,有步骤、有重点地解决水环境问题。要通过多种途径,以多种形式不定期地进行以“环保”为主题的宣传教育活动,使公众树立一个对水资源尤其是地下水资源正确的认识观念。

4.2 科学合理地开发利用地下水资源

增强全民环保意识,兴建地下水库,大力提倡节约用水新技术。对于重大的生产项目,一定要做前期水资源的论证评估,特别是对地下水资源的需求,应当把用水需求当成制约项目的重要因素。农业是全球耗水的“龙头老大”,消耗掉全世界水需求的约80%。农业又是“浪费大户”,它所消费的水中,有约6o%会流失、蒸发。而全球有至少1/3的灌溉采用地下水,这些地下水往往是优质的淡水。可在田间地头设置蓄水池,农户根据耕地面积和作物需水情况确定蓄水量。蓄水少了不行,少了不够用;多了也不行,多了排不出去。同时提倡一水多用,以地表水或浅层地下水代替优质地下水用于农业用水方法。

4.3 建立地下水水质监测网,加强水质监测系统

积极开展地下水水质监测工作,建立健全水质监测站网,定期监测地下水水质。定点监测与大范围内水质普查相结合,特别对重点污染地区进行重点监测,系统掌握区域地表水、地下水水质的污染发展变化及动态特征。

4.4 地下水污染的治理措施

要切实贯彻执行“预防为主,防治结合”的方针。为了避免地下水遭受污染,首先要控制污染源,力求污染物质经处理后再行排放。要建立污水处理厂,用物理、化学和生物方法对工业废水进行处理,达标后再排放到自然界中,这样能把对地下水资源的消极影响降到最低。其次,再根据岩性以及地下水流动系统分析污染条件,尽量将可能发生污染的工矿企业安置在不易污染地下水的部位。

对已经污染的地下水,根据其污染的主要原因、污染途径等采取适当防护措施。采用“被动
收集法”,就是在地下水流的下游挖一条足够深的沟道,在沟内布置收集系统,将水面漂浮的污染物收集起来,或将所有受污染地下水收集起来另行处理,把经过处理后的污水注回蓄水层。通过土壤和沙层净化、过滤的水,接近淡水的质量,可以用来灌溉农作物。

5 结语

对地下水资源加强保护与管理工作是我们保持地球生态平衡、保持国民经济可持续发展的重要手段。只要政府加大治理的力度,各级部门高度重视起来,人人都行动起来,以预防为主进行保护,尽量减少污染物进入地下水的机会和数量,就能很好的控制好地下水的污染,更合理充分的利用我们宝贵的地下水资源,实现地下水资源的可持续利用。

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