多種污染源作用下,我國淺層地下水污染嚴(yán)重且污染速度快。2011年,全國200個城市地下水質(zhì)監(jiān)測中,“較差—極差”水質(zhì)比例55%,并且與2010年比15.2%的監(jiān)測點水質(zhì)在變差。
根據(jù)國土資源部十年的調(diào)查,197萬平方公里的平原區(qū),淺層地下水已不能飲用的面積達六成。地下水形勢已刻不容緩。按環(huán)保部等部門制定的規(guī)劃,到2020年,對典型地下水污染源實現(xiàn)全面監(jiān)控。
2000年-2002年國土資源部進行了全國地下水資源評價,按照《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》,37%已是不能飲用的類、類水。
2011年,全國共200個城市開展了地下水質(zhì)監(jiān)測,其中“較差—極差”水質(zhì)監(jiān)測點比例為55%。與2010年相比,15.2%的監(jiān)測點水質(zhì)在變差。
根據(jù)2000年-2002年國土資源部的全國地下水資源評價,全國195個城市監(jiān)測結(jié)果表明,97%的城市地下水受到不同程度污染,40%的城市污染趨勢加重;北方17個省會城市中16個污染趨勢加重,南方14個省會城市中3個污染趨勢加重。
如前所述,地下水流系統(tǒng)的空間上的立體性,是地下水與地表水之間存在的主要差異之一。而地下水垂向的層次結(jié)構(gòu),則是地下水空間立體性的具體表征。典型水文地質(zhì)條件下,地下水垂向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)的基本模式。自地表面起至地下某一深度出現(xiàn)不透水基巖為止,可區(qū)分為包氣帶和飽和水帶兩大部分。其中包氣帶又可進一步區(qū)分為土壤水帶、中間過渡帶及毛細水帶等3個亞帶;飽和水帶則可區(qū)分為潛水帶和承壓水帶兩個亞帶。從貯水形式來看,與包氣帶相對應(yīng)的是存在結(jié)合水(包括吸濕水和薄膜水)和毛管水;與飽和水帶相對應(yīng)的是重力水(包括潛水和承壓水)。以上是地下水層次結(jié)構(gòu)的基本模式,在具體的水文地質(zhì)條件下,各地區(qū)地下水的實際層次結(jié)構(gòu)不盡一致。有的層次可能充分發(fā)展,有的則不發(fā)育。如在嚴(yán)重干旱的沙漠地區(qū),包氣帶很厚,飽和水帶深埋在地下,甚至基本不存在;反之,在多雨的濕潤地區(qū),尤其是在地下水排泄不暢的低洼易澇地帶,包氣帶往往很薄,甚至地下潛水面出露地表,所以地下水層次結(jié)構(gòu)亦不明顯。至于象承壓水帶的存在,要求有特定的貯水構(gòu)造和承壓條件。而這種構(gòu)造和承壓條件并非處處都具備,所以承壓水的分布受到很大的限制。但是上述地下水層次結(jié)構(gòu)在地區(qū)上的差異性,并不否定地下水垂向?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)的總體規(guī)律性。這一層次結(jié)構(gòu)對于人們認識和把握地下水性質(zhì)具有重要意義,并成為按埋藏條件進行地下水分類的基本依據(jù)。
地下水在垂向上的層次結(jié)構(gòu),還表現(xiàn)為在不同層次的地下水所受到的作用力亦存在明顯的差別,形成不同的力學(xué)性質(zhì)。如包氣帶中的吸濕水和薄膜水,均受分子吸力的作用而結(jié)合在巖土顆粒的表面。通常,巖土顆粒愈細小,其顆粒的比表面積愈大,分子吸附力亦愈大,吸濕水和薄膜水的含量便愈多。其中吸濕水又稱強結(jié)合水,水分子與巖土顆粒表面之間的分子吸引力可達到幾千甚至上萬個大氣壓,因此不受重力的影響,不能自由移動,密度大于1,不溶解鹽類,無導(dǎo)電性,也不能被植物根系所吸收。 薄膜水 又稱弱結(jié)合水,它們受分子力的作用,但薄膜水與巖土顆粒之間的吸附力要比吸濕水弱得多,并隨著薄膜的加厚,分子力的作用不斷減弱,直至向自由水過渡。所以薄膜水的性質(zhì)亦介于自由水和吸濕水之間,能溶解鹽類,但溶解力低。薄膜水還可以由薄膜厚的顆粒表面向薄膜水層薄的顆粒表面移動,直到兩者薄膜厚度相當(dāng)時為止。而且其外層的水可被植物根系所吸收。當(dāng)外力大于結(jié)合水本身的抗剪強度(指能抵抗剪應(yīng)力破壞的極限能力)時,薄膜水不僅能運動,并可傳遞靜水壓力。
毛管水 當(dāng)巖土中的空隙小于1毫米,空隙之間彼此連通,就象毛細管一樣,當(dāng)這些細小空隙貯存液態(tài)水時,就形成毛管水。如果毛管水是從地下水面上升上來的,稱為毛管上升水;如果與地下水面沒有關(guān)系,水源來自地面滲入而形成的毛管水,稱為懸著毛管水。毛管水受重力和負的靜水壓力的作用,其水分是連續(xù)的,并可以把飽和水帶與包氣帶聯(lián)起來。毛管水可以傳遞靜水壓力,并能被植物根系所吸收。
重力水 當(dāng)含水層中空隙被水充滿時,地下水分將在重力作用下在巖土孔隙中發(fā)生滲透移動,形成滲透重力水。飽和水帶中的地下水正是在重力作用下由高處向低處運動,并傳遞靜水壓力。
綜上所述,地下水在垂向上不僅形成結(jié)合水、毛細水與重力水等不同的層次結(jié)構(gòu),而且各層次上所受到的作用力亦存在差異,形成垂向力學(xué)結(jié)構(gòu)。
地下水體系作用勢
所謂“勢”是指單位質(zhì)量的水從位勢為零的點,移到另一點所需的功,它是衡量地下水能量的指標(biāo)。根據(jù)理查茲(Richards)的測定,發(fā)現(xiàn)勢能(Φ)是隨距離(L)呈遞減趨勢,并證明勢能梯度(-dΦ/dL)是地下水在巖土中運動的驅(qū)動力。地下水總是由勢能較高的部位向勢能較低的方向移動。
地下水體系的作用勢根據(jù)其力源性質(zhì),可分為重力勢、靜水壓勢、滲透壓勢、吸附勢等分勢,這些分勢的組合稱為總水勢。
1.重力勢(Φg)指將單位質(zhì)量的水體,從重力勢零的某一基準(zhǔn)面移至重力場中某給定位置所需的能量,并定義為Φg=Z,式中Z為地下水位置高度。具體計算時,一般均以地下水位的高度作為比照的標(biāo)準(zhǔn),并將該位置的重力勢視為零,則地下水位以上的重力勢為正值,地下水面以下的重力勢為負值。
2.靜水壓勢(Φp)連續(xù)水層對它層下的水所產(chǎn)生的靜水壓力,由此引起的作用勢稱靜水壓勢,由于靜水壓勢是相對于大氣壓而定義的,所以處于平衡狀態(tài)下地下水自由水面處靜水壓力為零,位于地下水面以下的水則處于高于大氣壓的條件下,承載了靜水壓力,其壓力的大小隨水的深度而增加,以單位質(zhì)量的能量來表達,即為正的靜水壓勢,反之,位于地下水面以上非飽和帶中地下水則處于低于大氣壓的狀態(tài)條件下。由于非飽和帶中有閉蓄氣體的存在,以及吸附力和毛管力的對水分的吸附作用,從而降低了地下水的能量水平,產(chǎn)生了負壓效應(yīng),稱為負的靜水壓勢,又稱基模勢。
3.滲透壓勢(Φ0)又稱溶質(zhì)勢,它是由于可溶性物質(zhì)在溶于水形成離子時,因水化作用將其周圍的水分子吸引并作走向排列,并部分地抑制了巖土中水分子的自由活動能力,這種由溶質(zhì)產(chǎn)生的勢能稱為溶質(zhì)勢,其勢值的大小恰與溶液的滲透壓相等,但兩者的作用方向正好相反,顯然滲透壓勢為負值。
4.吸附勢(Φa)巖土作為吸水介質(zhì),所以能夠吸收和保持水分,主要是由吸附力的作用,水分被巖土介質(zhì)吸附后,其自由活動的能力相應(yīng)減弱,如將不受介質(zhì)影響的自由水勢作為零,則由介質(zhì)所吸附的水分,其勢值必然為負值,這種由介質(zhì)吸附而產(chǎn)生的勢值稱為吸附勢。或介質(zhì)勢。
5.總水勢 總水勢就是上述分勢的組合,即Φ=Φg+Φp+Φ0+Φa,但處于不同水帶的地下水其作用勢并不相等。
地下水雖然埋藏于地下,難以用肉眼觀察,但它象地表上河流湖泊一樣,存在集水區(qū)域,在同一集水區(qū)域內(nèi)的地下水流,構(gòu)成相對獨立的地下水流系統(tǒng)。
基本特征
地下水流系統(tǒng)的基本特征
在一定的水文地質(zhì)條件下,匯集于某一排泄區(qū)的全部水流,自成一個相對獨立的地下水流系統(tǒng),又稱地下水流動系。處于同一水流系統(tǒng)的地下水,往往具有相同的補給來源,相互之間存在密切的水力聯(lián)系,形成相對統(tǒng)一的整體;而屬于不同地下水流系統(tǒng)的地下水,則指向不同的排泄區(qū),相互之間沒有或只有極微弱的水力聯(lián)系。 此外,與地表水系相比較,地下水流系統(tǒng)具有如下的特征:
1.空間上的立體性 地表上的江河水系基本上呈平面狀態(tài)展布;而地下水流系統(tǒng)往往自地表面起可直指地下幾百上千米深處,形成空間立體分布,并自上到下呈現(xiàn)多層次的結(jié)構(gòu),這是地下水流系統(tǒng)與地表水系的明顯區(qū)別之一。2.流線組合的復(fù)雜性和不穩(wěn)定性 地表上的江河水系,一般均由一條主流和若干等級的支流組合而成有規(guī)律的河網(wǎng)系統(tǒng)。而地下水流系統(tǒng)則是由眾多的流線組合而成的復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng),在系統(tǒng)內(nèi)部不僅難以區(qū)別主流和支流,而且具有多變性和不穩(wěn)定性。這種不穩(wěn)定性,可以表現(xiàn)為受氣候和補給條件的影響呈現(xiàn)周期性變化;亦可因為開采和人為排泄,促使地下水流系統(tǒng)發(fā)生劇烈變化,甚至在不同水流系統(tǒng)之間造成地下水劫奪現(xiàn)象。
3.流動方向上的下降與上升的并存性 在重力作用下,地表江河水流總是自高處流向低處;然而地下水流方向在補給區(qū)表現(xiàn)為下降,但在排泄區(qū)則往往表現(xiàn)為上升,有的甚至形成噴泉。
除上述特點外,地下水流系統(tǒng)涉及的區(qū)域范圍一般比較小,不可能象地表江河那樣組合成面積廣達幾十萬乃至上百萬平方公里的大流域系統(tǒng)。根據(jù)托思的研究,在一塊面積不大的地區(qū),由于受局部復(fù)合地形的控制,可形成多級地下水流系統(tǒng),不同等級的水流系統(tǒng),它們的補給區(qū)和排泄區(qū)在地面上交替分布。
集水區(qū)域
地下水域就是地下水流系統(tǒng)的集水區(qū)域。它與地表水的流域亦存在明顯區(qū)別,地表水的流動主要受地形控制,其流域范圍以地形分水嶺為界,主要表現(xiàn)為平面形態(tài);而地下水域則要受巖性地質(zhì)構(gòu)造控制,并以地下的隔水邊界及水流系統(tǒng)之間的分水界面為界,往往涉及很大深度,表現(xiàn)為立體的集水空間。如以人類歷史時期來衡量,地表水流域范圍很少變動或變動極其緩慢,而地下水域范圍的變化則要快速得多,尤其是在大量開采地下水或人工大規(guī)模排水的條件下,往往引起地下水流系統(tǒng)發(fā)生劫奪,促使地下水域范圍產(chǎn)生劇變。
通常,每一個地下水域在地表上均存在相應(yīng)的補給區(qū)與排泄區(qū),其中補給區(qū)由于地表水不斷地滲入地下,地面常呈現(xiàn)干旱缺水狀態(tài);而在排泄區(qū)則由于地下水的流出,增加了地面上的水量,因而呈現(xiàn)相對濕潤的狀態(tài)。如果地下水在排泄區(qū)以泉的形式排泄,則可稱這個地下水域為泉域。
進入地下水的污染物有來自人類活動的,有來自自然過程的。1.生活污水和生活垃圾會造成地下水的總礦化度、總硬度、硝酸鹽和氯化物含量的升高,有時也會造成病原體污染。2.工業(yè)廢水和工業(yè)廢物可使地下水中有機和無...
看你是檢測那個部位的水,如果是某一承壓含水層,那你的井要能打進含水層內(nèi)部,如果是測非拘限含水層,及普通地下水,那你只要打井能出水就行。
環(huán)保局或者第三方質(zhì)檢機構(gòu),環(huán)保局的主要任務(wù)是監(jiān)督處理,檢測技術(shù)也有,但是你找第三方質(zhì)檢機構(gòu)拿到相應(yīng)樣本的真實結(jié)果,找環(huán)保局也可?。?!
地下水成分用途
地下水與人類的關(guān)系十分密切,井水和泉水是我們?nèi)粘J褂米疃嗟牡叵滤?。不過,地下水也會造成一些危害,如地下水過多,會引起鐵路、公路塌陷,淹沒礦區(qū)坑道,形成沼澤地等。同時,需要注意的是:地下水有一個總體平衡問題,不能盲目和過度開發(fā),否則容易形成地下空洞、地層下陷等問題。
賦存在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。地下水可開發(fā)利用,作為居民生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)田灌溉用水的水源。地下水具有給水量穩(wěn)定、污染少的優(yōu)點。含有特殊化學(xué)成分或水溫較高的地下水,還可用作醫(yī)療、熱源、飲料和提取有用元素的原料。在礦坑和隧道掘進中,可能發(fā)生大量涌水,給工程造成危害。在地下水位較淺的平原、盆地中,潛水蒸發(fā)可能引起土壤鹽漬化;在地下水位高,土壤長期過濕,地表滯水地段,可能產(chǎn)生沼澤化,給農(nóng)作物造成危害。地下水中分布最廣的是鉀、鈉、鎂、鈣、氯、硫酸根和碳酸氫根7 種離子。地下水中各種離子、分子和化合物的總量稱總礦化度 ,總礦化度小于1克/升的 ,稱淡水,1~3克/升的 ,稱微水,3 ~ 10克/升的,稱咸水 ,10~50克/升的,稱鹽水,大于 50 克/升的,稱鹵水。地下水中鈣、鎂、鐵、錳、鍶、鋁等溶解鹽類的含量稱硬度,含量高的硬度大,反之硬度小。
絕大多數(shù)地下水的運動屬層流運動。在寬大的空隙中,如水流速度高,則易呈紊流運動。地下水主要有降水入滲、灌溉水入滲、地表水入滲補給,越流補給和人工補給。在一定條件下,還有側(cè)向補給。地下水的排泄主要有泉、潛水蒸發(fā)、向地表水體排泄、越流排泄和人工排泄。泉是地下水天然排泄的主要方式。
一類水質(zhì):水質(zhì)良好。地下水只需消毒處理,地表水經(jīng)簡易凈化處理(如過濾)、消毒后即可供生活飲用者。
二類水質(zhì):水質(zhì)受輕度污染。經(jīng)常規(guī)凈化處理(如絮凝、沉淀、過濾、消毒等),其水質(zhì)即可供生活飲用者。
三類水質(zhì):適用于集中式生活飲用水源地二級保護區(qū)、一般魚類保護區(qū)及游泳區(qū)。
四類水質(zhì):適用于一般工業(yè)保護區(qū)及人體非直接接觸的娛樂用水區(qū)。
五類水質(zhì):適用于農(nóng)業(yè)用水區(qū)及一般景觀要求水域。超過五類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的水體基本上已無使用功能
地下水貯存空間
地下水由于埋藏于地下巖土的空隙之中可以流動的水體,因而其分布、運動和水的性質(zhì),要受到巖土的特性以及貯存它的空間特性的深刻影響。與地表水系統(tǒng)相比,地下水系統(tǒng)顯得更為復(fù)雜多樣,并表現(xiàn)出立體結(jié)構(gòu)的特點。
含水介質(zhì)、含水層和隔水層
自然界的巖石、土壤均是多孔介質(zhì),在它們的固體骨架間存在著形狀不一、大小不等的孔隙、裂隙或溶隙,其中有的含水,有的不含水,有的雖然含水卻難以透水。通常把既能透水,又飽含水的多孔介質(zhì)稱為含水介質(zhì),這是地下水存在的首要條件。 所謂含水層是指貯存有地下水,并在自然狀態(tài)或人為條件下,能夠流出地下水來的巖體。由于這類含水的巖體大多呈層狀、故名含水層,如砂層、砂礫石層等。亦有的含水巖體呈帶狀、脈狀甚至是塊狀等復(fù)雜狀態(tài)分布,對于這樣的含水巖體可稱為含水帶、含水體或稱為含水巖組。
對于那些雖然含水,但幾乎不透水或透水能力很弱的巖體,稱為隔水層,如質(zhì)地致密的火成巖、變質(zhì)巖,以及孔隙細小的頁巖和粘土層均可戌為良好的隔水層。實際上,含水層與隔水層之間并無一條截然的界線,它們的劃分是相對的,并在一定的條件下可以互相轉(zhuǎn)化。如飽含結(jié)合水的粘土層,在尋常條件下,不能透水與給水,成為良好的隔水層;但在較大的水頭作用下,由于部分結(jié)合水發(fā)生運動,粘土層就可以由隔水層轉(zhuǎn)化為含水層。
含水介質(zhì)的空隙性與水理性
1.含水介質(zhì)的空隙性 含水介質(zhì)的空隱性是地下水存在的先決條件之一??障兜亩嗌佟⒋笮?、均勻程度及其連通情況,直接決定了地下水的埋藏、分布和運動特性。通常,將松散沉積物顆粒之間的空隙稱為孔隙,堅硬巖石因破裂產(chǎn)生的空隙稱裂隙,可溶性巖石中的空隙稱溶隙(包括巨大的溶穴,溶洞等)。
1)孔隙率(n)又稱孔隙度,它是反映含水介質(zhì)特性的重要指標(biāo),以孔隙體積(Vn)與包括孔隙在內(nèi)的巖土體積(V)之比值來表示,即n = Vn/V×100%??紫堵实拇笮?,取決于巖土顆粒本身的大小,顆粒之間的排列形式、分選程度以及顆粒的形狀和膠結(jié)的狀況等。必須指出,孔隙率只有孔隙數(shù)量多少的概念,并不說明孔隙本身的大?。纯紫堵蚀蟛⒉槐硎究紫兑泊螅?紫兜拇笮∨c巖土顆粒粗細有關(guān),通常是顆粒粗則孔隙大,顆粒細則孔隙小。但因細顆粒巖土表面積增大,因而孔隙率反而增大,如粘土孔隙率達到45—55%;而礫石的平均孔隙率只有27%。
2)裂隙率(KT)裂隙率即裂隙體積(VT)與包括裂隙在內(nèi)巖石體積(V)之比值:KT = VT/V×100%。與孔隙相比裂隙的分布具有明顯的不均勻性,因此,即使是同一種巖石,有的部位的裂隙率KT可能達到百分之幾十,有的部位KT值可能小于1%。
3)巖溶率(KK)溶隙的多少用巖溶率表示,即溶隙的體積(Vk)與包括溶隙在內(nèi)的巖石體積(V)之比值:K k = Vk/V×100%。溶隙與裂隙相比較,在形狀、大小等方面顯得更加千變?nèi)f化,小的溶孔直徑只幾毫米,大的溶洞可達幾百米,有的形成地下暗河延伸數(shù)千米。因此巖溶率在空間上極不均勻。
綜上所述,雖然裂隙率(KT)、巖溶率(Kk)與孔隙率(n)的定義相似,在數(shù)量上均說明巖土空隙空間所占的比例。但實際意義卻頗有區(qū)別,其中孔隙率具有較好的代表性,可適用于相當(dāng)大的范圍;而裂隙率囿于裂隙分布的不均勻性,適用范圍受到極大限制;對于巖溶率(Kk)來說,即使是平均值也不能完全反映實際情況,所以局限性更大。
2.含水介質(zhì)的水理性質(zhì) 巖土的空隙,雖然為地下水提供了存在的空間,但是水能否自由的進出這些空間,以及巖土保持水的能力,卻與巖土表面控制水分活動的條件、性質(zhì)有很大的關(guān)系。這些與水分的貯容、運移有關(guān)的巖石性質(zhì),稱為含水介質(zhì)的水理性質(zhì),包括巖土的容水性、持水性、給水性、貯水性、透水性及毛細性等。
1)容水性指在常壓下巖土空隙能夠容納一定水量的性能,以容水度來衡量。容水度(Wn)定義為巖土容納水的最大體積Vn與巖土總體積V之比,即Wn=Vn/V×100%。由定義可知,容水度Wn值的大小取決于巖土空隙的多少和水在空隙中充填的程度,如全部空隙被水充滿,則容水度在數(shù)值上等于孔隙度;對于具有膨脹性的粘土,充水后其體積會增大,所以容水度可以大于孔隙度。
2)持水性飽水巖土在重力作用下排水后,依靠分子力和毛管力仍然保持一定水分的能力稱持水性。持水性在數(shù)量上用持水度表示。持水度Wr定義為飽水巖土經(jīng)重力排水后所保持水的體積Vr和巖土總體積V之比。即Wr=Vr/V×100%,其值大小取決于巖土顆粒表面對水分子的吸附能力。在松散沉積物中,顆粒愈細,空隙直徑愈小,則同體積內(nèi)的比表面積愈大,Wr,愈大。
3)給水性 指飽水巖土在重力作用下能自由排出水的性能,其值用給水度(μ)來表示。給水度定義為飽水巖土在重力作用下,能自由排出水的體積Vg和巖土總體積V之比,即μ=Vg/V×100%。
由上述3個定義可知:巖土持水度和給水度之和等于容水度(或孔隙度),即Wn=Wr+μ或n = Wr+μ。式中n為孔隙度。
4)透水性 指在一定條件下,巖土允許水通過的性能。透水性能一般用滲透系數(shù)K值來表示。其值大小首先與巖土空隙的直徑大小和連通性有關(guān),其次才和空隙的多少有關(guān)。如粘土的孔隙度很大,但孔隙直徑很小,水在這些微孔中運動時,不僅由于水與孔壁的摩阻力大而難以通過,而且還由于粘土顆粒表面吸附形成一層結(jié)合水膜,這種水膜幾乎占滿了整個孔隙,使水更難通過。透水層與隔水層雖然沒有嚴(yán)格的界限,不過常常將滲透系數(shù)K值小于0.001米/日的巖土,列入隔水層,大于或等于此值的巖土屬透水層。
5)貯水性 上述巖土的容水性和給水性,對于埋藏不深、厚度不大的潛水(無壓水)來說是適合的,但對于埋藏較深的承壓水層來說,往往存在明顯的誤差。主要原因是在高壓條件下釋放出來的水量,與承壓含水介質(zhì)所具有的彈性釋放性能以及來自承壓水自身的彈性膨脹性有關(guān)。通常,埋藏愈深,承壓愈大則誤差愈大。因而需要引入貯水性概念。承壓含水介質(zhì)的貯水性能可用貯水系數(shù)或釋水系數(shù)表示,其定義為:當(dāng)水頭變化為一個單位時,從單位面積含水介質(zhì)柱體中釋放出來的水體積,稱為釋水系數(shù)(s),它是一個無量綱的參數(shù)。大部分承壓含水介質(zhì)的s值大約從10-5變化到10-3。
蓄水構(gòu)造
所謂蓄水構(gòu)造,是指由透水巖層與隔水層相互結(jié)合而構(gòu)成的能夠富集和貯存地下水的地質(zhì)構(gòu)造體。一個蓄水構(gòu)造體需具備以下3個基本條件,第一,要有透水的巖層或巖體所構(gòu)成的蓄水空間;第二,有相對的隔水巖層或巖體構(gòu)成的隔水邊界;第三,具有透水邊界,補給水源和排泄出路。 不同的蓄水構(gòu)造,對含水層的埋藏及地下水的補給水量、水質(zhì)均有很大的影響。尤其在堅硬巖層分布區(qū),首先要查明蓄水構(gòu)造,才能找到比較理想的地下水垂直分布結(jié)構(gòu)源。這類蓄水構(gòu)造主要有:單斜蓄水構(gòu)造、背斜蓄水構(gòu)造、向斜蓄水構(gòu)造、斷裂型蓄水構(gòu)造、巖溶型蓄水構(gòu)造等。在松散沉積物廣泛分布的河谷、山前平原地帶,有人根據(jù)沉積物的成因類型,空間分布及水源條件,區(qū)分為山前沖洪積型蓄水構(gòu)造、河谷沖積型蓄水構(gòu)造、湖盆沉積型蓄水構(gòu)造等。
地下水結(jié)構(gòu)運動
地下水作為地球上重要的水體,
與人類社會有著密切的關(guān)系。地下水的貯存有如在地下形成一個巨大的水庫,以其穩(wěn)定的供水條件、良好的水質(zhì),而成為農(nóng)業(yè)灌溉、工礦企業(yè)以及城市生活用水的重要水源,成為人類社會必不可少的重要水資源,尤其是在地表缺水的干旱、半干旱地區(qū),地下水常常成為當(dāng)?shù)氐闹饕┧?。?jù)不完全統(tǒng)計,70年代以色列國75%以上的用水依靠地下水供給,德國的許多城市供水,亦主要依靠地下水;法國的地下水開采量,要占到全國總用水量1/3左右;像美國,日本等地表水資源比較豐富的國家,地下水亦要占到全國總用水量的20%左右。中國地下水的開采利用量約占全國總用水量的10—15%,其中北方各省區(qū)由于地表水資源不足,地下水開采利用量大。根據(jù)統(tǒng)計,1979年黃河流域平原區(qū)的淺層地下水利用率達48.6%,海、灤河流域更高達87.4%;1988年全國270多萬眼機井的實際抽水量為529.2億立方米,機井的開采能力則超過800億立方米。
問題的另一面,由于過量的開采和不合理的利用地下水,常常造成地下水位嚴(yán)重下降,形成大面積的地下水下降漏斗,在地下水用量集中的城市地區(qū),還會引起地面發(fā)生沉降。此外工業(yè)廢水與生活污水的大量入滲,常常嚴(yán)重地污染地下水源,危及地下水資源。因而系統(tǒng)地研究地下水的形成和類型、地下水的運動以及與地表水、大氣水之間的相互轉(zhuǎn)換補給關(guān)系,具有重要意義。?
包氣帶水指潛水面以上包氣帶中的水,這里有吸著水、薄膜水、毛管水、氣態(tài)水和暫時存在的重力水。包氣帶中局部隔水層之上季節(jié)性地存在的水稱上層滯水。
潛水是指存在于地表以下第一個穩(wěn)定隔水層上面、具有自由水面的重力水。它主要由降水和地表水入滲補給。 承壓水是充滿于上下兩個隔水層之間的含水層中的水。它承受壓力,當(dāng)上覆的隔水層被鑿穿時,水能從鉆孔上升或噴出。按含水空隙的類型,地下水又被分為孔隙水、裂隙水和巖溶水。孔隙水是存在于巖土孔隙中的地下水,如松散的砂層、礫石層和砂巖層中的地下水。裂隙水是存在于堅硬巖石和某些粘土層裂隙中的水。巖溶水又稱喀斯特水,指存在于可溶巖石(如石灰?guī)r、白云巖等)的洞隙中的地下水。
地下水是一個龐大的家庭。據(jù)估算,全世界的地下水總量多達1.5億立方公里,幾乎占地球總水量的十分之一,比整個大西洋的水量還要多!?
根據(jù)地下埋藏條件的不同,地下水可分為上層滯水、潛水和承壓水三大類。
上層滯水是由于局部的隔水作用,使下滲的大氣降水停留在淺層的巖石裂縫或沉積層中所形成的蓄水體。
潛水是埋藏于地表以下第一個穩(wěn)定隔水層上的地下水,通常所見到的地下水多半是潛水。當(dāng)?shù)叵滤鞒龅孛鏁r就形成泉。
承壓水(自流水)是埋藏較深的、賦存于兩個隔水層之間的地下水。這種地下水往往具有較大的水壓力,特別是當(dāng)上下兩個隔水層呈傾斜狀時,隔層中的水體要承受更大的水壓力。當(dāng)井或鉆孔穿過上層頂板時,強大的壓力就會使水體噴涌而出,形成自流水。?
2013年6月,環(huán)保部公布2012年環(huán)境公報,六成地級以上城市空氣質(zhì)量不達標(biāo),新標(biāo)準(zhǔn)納入PM2.5達標(biāo)率降低。對于2012年全國環(huán)境質(zhì)量狀況,環(huán)保部表示總體保持平穩(wěn),但形勢依然嚴(yán)峻:超過30%的河流和超過50%的地下水不達標(biāo);空氣質(zhì)量方面,325個地級城市中,有59.1%的城市不符合新的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),113個環(huán)保重點城市的不達標(biāo)率更是達到76.1%。
PM2.5相關(guān)指標(biāo)下降
公報稱,我國污染物總量排放均有所下降。環(huán)保部強制要求減排的四項污染物,和廢水相關(guān)的化學(xué)需氧量和氨氮,均較去年有所減少,和廢氣相關(guān)二氧化硫和氮氧化物,也比上一年降低。
在2011年,和PM2.5關(guān)系密切的氮氧化物排放總量當(dāng)年有所上升,環(huán)保部曾解釋這與該指標(biāo)剛剛增加,尚未達到減排節(jié)點有關(guān)。去年,全國氮氧化物的排放量也開始全面下降。
但是,排放的廢水廢氣減少,不代表環(huán)境質(zhì)量改善。根據(jù)《公報》,2012年,全國325個地級市及以上城市,如果用新的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)衡量,達標(biāo)城市比例僅40.9%,113個環(huán)保重點城市的達標(biāo)率更是只有23.9%。
農(nóng)村飲用水源受污染
對于水環(huán)境,環(huán)保部稱“質(zhì)量不容樂觀”,針對全國798個村莊的農(nóng)村環(huán)境質(zhì)量試點監(jiān)測結(jié)果表明,農(nóng)村飲用水源和地表水受到不同程度污染。
此外,環(huán)保部認為,農(nóng)村環(huán)境問題日益顯現(xiàn),突出表現(xiàn)為工礦污染壓力加大,生活污染局部加劇,畜禽養(yǎng)殖污染嚴(yán)重等。
2012年,環(huán)保部批復(fù)了240個項目的建設(shè)項目環(huán)境影響評價,涉及總投資近1.4萬億元,其中基礎(chǔ)設(shè)施和民生工程有79個,約占總投資的一半,有24個項目被退回環(huán)評,不予審批或暫緩審批,涉及總投資1000多億元。
2013年世界環(huán)境日中國主題為“同呼吸 共奮斗”,重點關(guān)注以防治PM2.5為重點的大氣污染防治工作。
水環(huán)境
在198個城市4929個地下水監(jiān)測點位中,優(yōu)良-良好-較好水質(zhì)的監(jiān)測點比例為42.7%,較差-極差水質(zhì)的監(jiān)測點比例為57.3%。農(nóng)村地區(qū)的水環(huán)境問題更為嚴(yán)重,試點村莊飲用水源地的水質(zhì)達標(biāo)率僅77.2%,地下水飲用水源地水質(zhì)達標(biāo)率僅70.3%。地表水達標(biāo)率只有64.7%。
點評:人民大學(xué)環(huán)境學(xué)院院長馬中表示,水污染與污水排放量過大有關(guān),雖然目前國家對廢水的化學(xué)需氧量和氨氮進行了控制,但總量控制目標(biāo)依然遠遠低于環(huán)境承載能力,“每年降百分之幾的遠遠不夠”。
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中國地下水污染概況 THE SURVEY OF CHINESE GROUND WATER POLLUTION 胡俊松 08822016 南京大學(xué)金陵學(xué)院 環(huán)境科學(xué) 摘要 :地下水資源是我國重要的水資源,然而由于人們不合理的 開發(fā)利用和人為的污染, 使得地下水資源的質(zhì)量不斷下降。 地下水污 染正日益受到關(guān)注, 如生活和工業(yè)污水入滲, 過度開采等都回造成地 下水的污染。我們只有認清地下水的污染原因以及方式, 才能找到根 本方法解決地下水污染的問題。 關(guān)鍵詞 : 地下水( ground water ) 污染 (pollution) 原因 (reason) 概況 (survey) 地下水資源是重要的自然資源 ,在維持生態(tài)平衡 ,保障城鄉(xiāng)居民生活 , 維持經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。 地下水資源不僅儲存量大 ,還具 有水質(zhì)好分布廣泛,便于就地開采利用等優(yōu)點。 我國地下水資源的概
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地下水污染場地污染的控制與修復(fù) 趙勇勝 吉林大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院 ,長春 130026 摘要 :我國存在大量的地下水污染場地 ,給地下水資源的使用帶來了嚴(yán)重威脅 。將地下水污染場地劃 分為 4 大類 ,15 個亞類 ,為制定不同地下水污染場地的管理 、控制和修復(fù)規(guī)定提供了依據(jù) ;對地下水污染防 治規(guī)劃的內(nèi)容和方法技術(shù)進行了論述 。提出了建立地下水污染的預(yù)警系統(tǒng) ,為污染的預(yù)防奠定基礎(chǔ) ;介紹 了地下水污染的控制與修復(fù)技術(shù) ,并對地下水污染防控和治理的基本原則進行了探討 。 關(guān)鍵詞 :地下水污染場地類型 ;地下水污染防治規(guī)劃 ;地下水污染預(yù)警系統(tǒng) ;污染控制 ;修復(fù) 中圖分類號 :X52 文獻標(biāo)識碼 :A 文章編號 :1671 5888 (2007 ) 02 0303 08 收稿日期 :2006 11 20 基金項目 :國家自然科學(xué)基金項目 ( 50478006 ) ;國家
關(guān)于地下水年代測量存在以下問題:
①對地下水年代的真正內(nèi)涵不清楚;
②將地下水年代測量簡單理解為數(shù)據(jù)獲??;
③認為地下水年代不可信。
內(nèi) 容 提 要
本書重點介紹淺層地下水的消耗、補給、更新、排泄等循環(huán)過程;天然狀況或人類活
動條件下地下水的運動規(guī)律和計算方法;地下水與環(huán)境的關(guān)系以及地下水調(diào)控等方面的
內(nèi)容。全書分五章,內(nèi)容包括:地下水的形成及其特征;地下水運動的基本方程、水井開
采及河渠影響條件下地下水的計算以及水文地質(zhì)參數(shù)的測定方法;地下水文要素和地下
水資源評價的多年均衡法;地下水水質(zhì)與環(huán)境;地下水水、鹽動態(tài)、監(jiān)測以及地下水調(diào)控
原理。
本書是作者在參閱國內(nèi)外大量有關(guān)文獻資料和總結(jié)多年從事地下水開發(fā)利用、地下
水資源評價、地下水非穩(wěn)定流計算及溶質(zhì)運移理論等方面教學(xué)和研究成果的基礎(chǔ)上,按照
地下水循環(huán)、地下水控制以及地下水與環(huán)境這一體系編寫的。本書可作為農(nóng)田水利工程專
業(yè)的選修課教材,也可作供水文地質(zhì)、水文與水資源、環(huán)境工程等專業(yè)的學(xué)生以及有關(guān)專
業(yè)科研和工程技術(shù)人員參考。
側(cè)向補給量是指計算區(qū)以外的地下水通過水平運動方式補給計算區(qū)的水量。在研究平原地區(qū)地下水資源時,應(yīng)當(dāng)計算來自山前的地下水補給量,即山前側(cè)向補給量。如果研究對象是一個流域,應(yīng)視流域是否閉合來確定有無側(cè)向補給,閉合流域無側(cè)向補給,流域不閉合時則有側(cè)向補給。
修建灌溉工程以及對潛水采用地面、河渠、坑塘蓄水滲補,對承壓水采用井、孔灌注等方式進行地下水人工補給等人類活動也會增加地下水的補給。利用河水灌溉農(nóng)田的地區(qū),一般灌溉水入滲在地下水總補給量中占很大比重,可分為兩部分:一是渠系滲漏補給;二是田間滲漏補給。有的地區(qū)利用當(dāng)?shù)氐乃矗ㄈ绯槿〉叵滤┻M行灌溉,灌溉水入滲后地下水得到的補給,稱之為灌溉回滲,它是當(dāng)?shù)氐乃Y源重復(fù)量。
我國西北、東北高寒地區(qū)每年積雪時間長,包氣帶和部分飽水帶土層溫度常處于零度以下,形成凍土,在土層凍結(jié)期幾乎無入滲補給;至夏季才開始逐漸消融,其人滲補給地下水量的大小與積雪的厚度、包氣帶凍土厚度、化凍時間長短及氣溫高低等因素有關(guān)。有些高寒地區(qū)在融凍期的入滲補給系數(shù)相對較大,有時竟高達0.8以上。但在我國大小興安嶺北部、青藏高原、阿爾泰山、天山等地的多年凍土區(qū),由于季節(jié)解凍范圍僅限于地表以下4~5m深度內(nèi),再向下直至50~60m深度內(nèi)則常年處于負溫,形成天然的隔水介質(zhì),往往得不到直接的入滲補給。 2100433B