地下水调查方法范文
时间：2023-06-05 17:59:42
导语：如何才能写好一篇地下水调查方法，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词:水位站；水位观测；平均海平面；理论最低潮位面；测深；GPS-RTK无验潮
Abstract: 1:10000 underwater topographic surveying and the deep-water shoreline surveying pre-production project in the Ningbo City are introduced. Some viable experience in pre-production process and key technologies are summarized and discussed.
Keywords: hydrometric gage；hydrometric observation；mean sea level；theoretically lowest tide level ；bathymetric survey；GPS-RTK without tidal observation
中图分类号：P332.3文献标识码： A文章编号：2095-2104（2012）
1 引言
为加快推进省委省政府关于“发展海洋经济，建设海上浙江”重大战略部署，省政府专门就海洋测绘下发了《关于切实做好全省海洋测绘工作的通知》，明确全省海洋测绘工作是省重点专项工作，明确全省海洋测绘工作由省测绘与地理信息局统一组织实施，统筹安排全省海洋测绘的项目实施，负责编制全省海洋测绘工作方案并对全省海洋测绘工作进行了全面部署。宁波市域海洋测绘工作是全省海洋测绘工作的重要组成部分，也是建设海洋经济强市的重要保障性工作。项目年度计划经省测绘与地理信息局批准后实施。为了更好的完成宁波市域海洋测绘与调查工作，采取有效的工作方法和手段，提供可靠数据，宁波市于2011年8月
开始启动了试生产，我公司本次的试生产项目为1:1万比例尺水下地形测量和深水岸线调查。
2 数量与时间参考
本次完成1:1万的水下地形测绘面积310.6km2，测线701条，检查测线21条，总长度2376.1km；深水岸线调查24.8km。本次作业时间为年9月3日至12月18日， 实际作业时
间约105天，其中外业45天，内业60天。外业数据采集可达到8 km2/日，其中水下地形测量10km2/日，潮间带测量2.6 km2/日；内业数据编辑约5 km2/日（不含入库）；海上岸线调查15天，岸线调查测2 km/日。
3 临时水位站的布设与观测
本次水域控制面积300多km2，含有内港、航道、外海，潮流复杂，海面受潮汐、气象等影响起伏较大，根据潮位站布设的密度能控制全测区的潮汐变化，相邻潮位站之间的距离满足最大潮高差小于1m，最大潮时差小于2h，潮汐性质基本相同的原则，共布设了12个临时水位站，平均相邻站之间距离约15km。临时水位站的水位观测采用自记水位仪或水尺、或同时使用两种方法进行观测，同时使用两种方法进行观测的，以自记水位仪的观测数据为准，以人工验潮作为检核修正。
本次测量区域包括金塘水道、大榭岛水域、蚂蚁岛水域和佛渡岛水道，临时水位站布设位置见图3.1。表3.1是对相近几个临时水位站的观测数据统计分析，关系中有的临时水位站在采用水位三角分带改正中并不具有一定的关联性，只是作为测绘整体区域临时水位站布设的分析。
图3.1 临时水位站位置布设图
表3.1 临时水位站数据统计分析
由表3.1可以看出，统计中最远的临时水位站之间距离约为80km（金塘大桥～三山大闸），最大潮高差相差最大的为0.72（白峰～三山大闸），最大潮时差相差最大的2h（金塘大桥～蚂蚁岛）。从对所布设的临时水位站的水位观测数据分析来看，本次用于三角分带水位改正的临时水位站布设均符合要求，从整个数据也可以看出，外海（水道）与内港、处于南北位置的潮时差变化比较大。
4 临时水位站基准面选择与理论最低潮面的确定
根据长期或短期水位站推算临时水位站的平均海平面，确定深度基准面（采用理论最低潮位面），是非常重要的一个工作。为统一各水位站的水位资料，本项目实施过程中将各水位站的水位资料（即水位观测起算基准）统一归算至1985国家高程基准。
本次收集了定海、镇海、湖头渡3个长期验潮站资料，并全部采用2年以上连续水位观测数据，采用同步观测水位平均值，计算与临时水位站同步观测时间内的平均海平面与其多年平均海面的差值，然后将此期间的短期平均海面加上改正数求得本期间的平均海平面，再根据临时验潮站与长期站同步观测的数据（本次各临时水位站同步观测时间不少于10天），采用同步传递法确定其平均海面。
根据定海站已知的理论最低潮位面，采用弗拉基尔法计算长期验潮镇海、湖头渡的理论最低潮位面，计算公式如下：
式中：表示求极小值运算符；
，为分潮相角；
负号“－”使求得的相对平均海面的深度基准垂直偏差表达为正值；
为分潮交点因子与分潮振幅的乘积；
和为、、、、、、、、、、、、等13个分潮的调和常数和节点因数；为分潮的相角，它的变化从0至360。
根据已知的3个长期水位站的理论最低潮位面，采用两点内插法确定临时水位站的理论最低潮位面，计算公式如下：
L=(DBLA+DALB)/(DA+DB)
式中：L-临时水位站深度基准面至其平均海平面的高度；
LA、LB-已知A、B两个水位站的深度基准面至其平均海平面的高度；
DA、DB-在同一比例尺图上分别量取的临时水位站到已知A、B站的垂足间距离。
5 水下地形测量
5.1定位与测深设备的选择
本项目定位利用NBCORS采用双频GPS接收机，测深全部采用单频数字测深仪，区域内最大深度达130多米，为验证单频数字测深仪对深度达到100米的测深精度，后用双频数字测深仪进行检查，其检测结果对比如下表：
由此可看，对比误差均小于0.02H，采用单频测深仪还是可行的。
双频GPS接收机在使用前进行了定位对比检查，单频数字测深仪进行了一致性检验和稳定性测试。测量时根据不同深度通过检查板对测深进行了检验。
5.2测量船只、船速的选择
为保证测量精度，增强船体平台稳定性，减少因海浪对船体产生纵、横摇，本次选择了30吨级的船舶作为测量船。
在一般的作业区船速选择在5节，在涨潮和退潮的潮流方向、深度大于30米地区，船速控制2～4节。
5.3数据处理
对采集数据的后处理是保证数据精度的一个最重要过程之一，本次项目主要进行了潮位改正、声速改正、动吃水改正、静吃水改正。初始声速改正在测量时进行了相应的改正，根据测量海水的不同深度，取其一中间值，设置为1517m/s。由于不同的海域，海水的温度、盐度、介质也不相同，所以应该在测量时根据不同的深度采用不同的声速进行改正，但此方法在实际作业过程中很难实现，因此本项目根据外业以不同深度，采集同声速进行测定改正数，按声速公式进行计算，在数据处理软件中进行水深批量改正。
依据检查线统计，本次测量在20米内的测深误差在0.2米内的占81.7%，粗差只占0.2%，在大于20米深度，深误差在0.4米内的占81.7%，84.1%，粗差占0.6%。
6 GPS-RTK无验潮水下地形测量
本项目在确定采用验潮方式进行测量时，也在采用无验潮方式进行检验，本次采用NBCORS直接记录测深点的三维坐标，高程转换采用NBCORS中心的坐标转换软件进行。
选择金塘水域、大榭水域及蚂蚁岛水域部分数据进行无验潮数据处理，数据处理时没有进行消浪处理，对测深数据进行了声速改正。高程对比精度统计如下表:
从15214个数据来看，剔除个别粗差，单从0.4米误差（水深大于20米时，对比误差与深度关系式ΔH ≤0.02H ）来看，98.6%数据满足规范要求，所以采用NBCORS以无验潮方式进行水下地形测量可以满足精度要求。
7 结束语
（1）本次试验区的水位站布设合理，在采用三角分带水位控制进行水位改正的情况下，根据一些相关的验潮站比较，所布设的临时水位站还可以适当再减少，但在外海与内港或航道等衔接处、地形变化区域（山嘴等）地方，应布设临时水文站。
（2）在水下地形测量时，应该选择合适的船只，过大在转弯、航道狭窄，礁石多等情况下行驶不方便，过小又由于风浪原因会造成不稳定。
（3）在水下地形数据采集时，根据风速、涨、退潮等情况，制定合理的行驶速度，以保证水深数据采集的准确性。
（4）在进行数据处理时，进行正确的声速改正、潮位改正、动吃水、静吃水的改正。
（5）在CORS快速发展的今天，扩展应用领域，更好的发挥利用此项资源。本次采用的无验潮与有验潮测深数据的比较来看，均可以达到精度要求，从数据的比较来看，两者的差值属于偶然误差（随机误差）并不具有一定的系统误差变化趋势。根据NBCORS的大地水准面精化的情况来分析，应该随着距离陆地远近的变化而造成高程精度也随同样的趋势而变化，但在本次实验过程中，高程误差的变化并不十分明显，并没有随着远离陆地而有明显的降低，这个原因也可能是由于测区边缘距离陆地（大约15km）还不够远，所以影响不大。
采用NBCORS进行无验潮水下地形测量，精度较高，可有效降低成本，提高工作效率。
测量时部分地区数据链信号不好，时断时续，针对对信号不好的区域采用不同时间段重新测绘的方法进行解决。
参考文献：
[1]水运工程测量规范；
篇2
关键词：GRACE卫星；地下水；储量；GRACE Followon；降尺度；数值模拟；监测；超采
中图分类号：P641.8文献标志码：A
Review on the Application of GRACE Satellite in Regional Groundwater Management
HU Litang1，2， SUN Kangning1，2， YIN Wenjie1，2
（1. School of Water Science， Beijing Normal University， Beijing 100875， China； 2. Engineering Research
Centre of Groundwater Pollution Control and Remediation of Ministry of Education，
Beijing Normal University， Beijing 100875， China）
Abstract： GRACE satellite can be used to derive monthly regional groundwater storage changes， and the data can be freely downloaded， which provides a new method for regional groundwater management. The processes in the management of regional groundwater， the application of GRACEderived groundwater storage and the current status of GRACE satellite used in regional groundwater management were summarized. GRACEderived data can be successfully used to the assessment of regional groundwater storage by case studies from the researchers all over the world. GRACEderived data can be used in model calibration for regional groundwater flow model. GRACE satellite shows great potential in regional groundwater management. However， there are two problems in the application of GRACEderived data. One is that the date can not be directly used to evaluate regional groundwater resource. The another one is low spatial resolution of GRACE data. Studying on the method for effectively evaluating regional groundwater resources from GRACE satellite and improving the spatial resolution of GRACEderived data are the problems to be addressed in the future.
Key words： GRACE satellite； groundwater； storage； GRACE Followon； downscaling； numerical simulation； monitoring； overdraft
0引言
近50年来，由于地下水的不合理开采，全球范围内出现不同程度的地下水位下降、地面沉降、海水入侵、河道萎缩、地下水质恶化、盐渍化、沙漠化等环境地质问题[1]。地下水动态监测是有效管理地下水的必要手段，因此，区域地下水管理依赖于地下水动态监测数据。就中国来说，国土资源部、水利部已着手联合建设国家地下水监测工程[2]，在全国范围内将耗资数十亿元形成国家级地下水监测站网。然而，地下水监测信息一般代表局部区域地下水动态，而且对于比较大的区域来说，系统的地下水监测网投资和维护成本大。如何结合有限的地下水监测信息和已开展的水文地质条件勘查成果进行有效的区域地下水管理，已成为水资源管理相关部门的现实问题需求。
21世纪是人类利用卫星跟踪卫星和卫星重力梯度技术提升对“数字地球”认知能力的新纪元[34]。地球重力场反演与气候试验（Gravity Recovery and Climate Experiment， GRACE）是美国国家航空航天局（NASA）和德国航空中心（DLR）的合作计划项目，旨在观测地球重力场变化。自2002年发射以来，GRACE卫星在大地测量学、地球物理学、海洋学、水文学和冰川学等方面展示了巨大的应用潜力[5]。就水文学方面来说，首次使空间探测区域尺度的陆地水储量（Terrestrial Water Storage，TWS）变化成为可能[6]。TWS包括地下水、地表水、土壤水和雪水。结合GRACE卫星反演的TWS变异数据，通过区域陆面水文模型可反演出地下水储量变化[7]。GRACE卫星数据的地下水储量估计已经被广泛应用于多个区域，如美国密西西比河流域[6]、印度[89]、美国伊利诺伊州[1011]、也门[12]。在荒漠和偏远山区，GRACE卫星数据已经成为区域地下水储量评价的唯一希望[6，13]。GRACE卫星数据是月尺度的，而且可以免费下载，可以弥补地下水监测网的不足，已有应用案例证实了反演的地下水储量数据已经在跟踪地下水储量变化方面显示出了巨大的潜力。
GRACE卫星可提供较高精度的区域地下水储量变化信息，是区域地下水资源评价的重要佐证信息，这些信息可进一步识别地下水补给和排泄条件，从而为区域地下水模型和管理服务。本文讨论国内外相关研究现状和GRACE卫星应用潜力，为GRACE卫星在区域地下水管理中的应用提供参考。
1国内外相关研究现状
1.1区域地下水管理和模型
Hubbert早在1940年就提出区域地下水系统概念。文献[14]陆续对局部、中间和区域地下水流动系统的地形、地质和气候控制因素进行了详细讨论，提出“重力穿层流动”的概念。而将区域地下水流模型应用到大尺度含水层开始于1978年美国的RASA（Regional Aquifer System Analysis）项目[15]。在此项目的18年间，集中研究了25个区域含水层系统，其中包括著名的高盆地（High Plain）含水层系统、加利福尼亚州中央峡谷含水层系统及弗罗里达州和Great Basin含水层系统。整个项目完成了4项工作：①创建了区域水文地质数据库；②建设了水文地质框架（概念模型）；③弄清了自然和人类干扰情景对区域地下水含水层系统的影响；④汇编了国家地下水图集。Bakker等通过数值模拟的方式来研究尤卡山区域地下水流[16]。Rossman等评价了来自美国西部灌溉量很大的7个州88个区域地下水模型[17]，以便于水文地质工作者、建模者、水资源管理者和决策者更好地了解以往的模型成果。美国、英国、澳大利亚等已将区域地下水管理和地下水模型紧密结合在一起，应用地下水模型来指导区域地下水合理开发利用和保护。提高模型仿真性也一直是地下水模型的现实要求和核心任务[18]。
至今，一些区域地下水数值模型已经研发出来[17，1927]，而范围较小的地下水模型不胜枚举。表1列出了部分区域地下水模型的位置、面积、目标和参考文献，包括美国、加拿大、中国和欧洲的模型。值得注意的是，澳大利亚大自流盆地（Great Artesian Basin）的模型由5 km×5 km单元组成，共超过 6×104个活动单元，面积约154×106 km2，其目的是为减缓盆地地下水用水的压力[24]。在所有模型中，最大的地下水模型是加拿大景观（Canadian Landscape）的地下水模型，其目的是讨论Wisconsinian冰川的前进和后退引起的地下水动态及对生态的影响，模型由404 960个单元组成（每个单元约62 km2）和10层（厚度从地面到海平面以下10 km）[21]。就中国而言，地下水数值模拟开始于20世纪70年代，经过40多年来数学工作者和水文地质工作者以及科研院所的共同努力，地下水模拟技术发展迅速。中国区域地下水流数值模型是伴随国家科技攻关计划和中国地质调查局地质大调查项目进行的。中国地质调查局地质大调查项目在柴达木盆地[28]、河西走廊[29]、山西六大盆地[30]、塔里木盆地[31]、准噶尔盆地[32]、华北平原[33]、三江平原[34]、松嫩平原[35]、西辽河平原[36]和银川平原[37]建立了三维地下水流数值模型。在中国最大的是华北平原地下水模型[26，33，3839]，面积达14×104 km2。这些模型定量分析了地下水开发利用和地下水动态的关系，为区域地下水资源管理提供了依据。
1.2GRACE卫星在区域地下水储量变化中的应用
地球引力场监测卫星的基本原理是万有引力定律，主要思路是通过监测地球引力场的变化得到地球物质量的变化，进而分析地球大气层、地表物质量及地球内部固体物质的变化情况[40]。GRACE卫星监测到时变的地球重力场，等价转换为地球表面的质量变化，从而反演得到陆地水储量的变化，通常以等效水柱高表示。为从陆地水储量中分离出地下水储量信息，经常借助全球陆地同化系统（GLDAS）。GLDAS是高时间分辨率模型，其目的是获取陆地表面变化的近实时信息。GLDAS可以模拟大量的气象观测数据限制模型的输出，从而能够准确估计许多水文过程，系统中包括CLM、MOS、VIC和NOAH模型。GRACE卫星数据已应用于大地测量学、冰川学、水文学、海洋学和固体地球科学等领域[41]。据统计（http：//grace.jpl.nasa.gov/publications/），自2000年以来，GRACE相关的科技论文数量呈显著增加趋势。从2011年起，每年GRACE相关的科技论文超过150篇，其中部分文献被《Nature》和《Science》等著名期刊收录。
从国外来说，Rodell等的理论研究表明，在美国中部的高平原含水层上用GRACE卫星来观测地下水的变化是可行的，他们发现陆地水储量变化与地下水储量变化和土壤水储量变化之和具有较高的相关性，GRACE卫星反演与实测的地下水储量变化之间相关系数为058[42]。Yeh等发现在美国伊利诺伊州利用GRACE卫星估计的地下水与实测数据吻合相当好，地下水季节变化的估计值与实测值吻合较好，认为GRACE是反映流域尺度在2.0×105 km2以上范围内估计地下水储量季节变化的一套新方法[10]。Rodell等利用全球陆面同化系统数据从GRACE卫星数据中提取了密西西比河流域及其4个子流域的地下水储量变化量，发现从GRACE卫星反演的陆地水储量中除去雪水储量和土壤水储量则是地下水储量，而且当研究流域的面积大于90×105 km2时的结果比面积约50×105 km2时更准确[6]。Strassberg等利用GRACE卫星数据对美国中心地带的半干旱高地平原地下水储量变化趋势进行了评估[43]。Voss等运用GRACE卫星数据评价了中东地区地下水淡水储量的变化趋势[44]。Awange等在澳大利亚墨累―达令盆地进行了多年干旱研究，证实实际观测的地下水储量变化与GRACE卫星估计的陆地水储量之间有较高的相关性[4546]。Rodell等利用印度某区域的GRACE卫星和全球陆地同化系统对地下水消耗量进行了量化[9]。Sun等形成了一套利用遥感观测和模拟进行参数估计的方法，发现GRACE卫星数据可以推导出地下水模型中具有空间分布的参数[47]。
就中国而言，GRACE卫星主要应用范围包括黑河流域、海河流域、长江流域等地下水储量变化情况，主要研究大尺度区域陆地水储量的时空变化特征[4853]。曹艳萍等利用CSR数据中心公布的GRACE卫星重力测量数据，反演得到黑河流域2002～2008年水储量变化趋势，并对其进行时序特征和空间分布特征分析[54]。苏晓莉等使用GRACE卫星8年（2002年8月至2010年8月）的时变重力位资料，分析了华北地区陆地水量的月变化，发现这段时间内该地区的陆地水储量以每年-11 cm的趋势减少，并且利用CPC水文模型、全球陆地同化系统数据分别估计了华北地区地表水的变化，两者得到的地表水变化与GRACE卫星结果均吻合较好，从而验证了GRACE卫星数据的可靠性[55]。胡小工等利用长时间序列的GRACE卫星时变重力数据反演得到长江流域陆地水储量变化，并对3个典型区域的水储量变化做了分析，发现GRACE卫星数据能有效揭示长江流域水储量季节性变化及其长期变化趋势[5657]。冉全等结合GRACE卫星数据和全球陆地同化系统反演了2004～2009年连续72个月的海河流域地下水储量变化[58]。任永强等利用GRACE卫星CSR05数据反演推算了海河流域2005～2009年地下水储量的时序变化[59]。
综上所述，国内外应用实例已证实GRACE卫星反演区域地下水储量变化具有较高的准确性。GRACE卫星能反演2002年至2015年月变化的地下水储量。GRACE卫星时变数据在区域地下水应用中已显示出巨大潜力，其区域研究范围一般要求在几十万平方千米以上。
1.3GRACE卫星用于区域地下水管理
Sutanudjaja等试图利用全球数据集建立地下水模型，并结合地下水监测数据评判模型的性能[23]。区域地下水数值模型是区域地下水管理的有效手段，它具有不确定性，而且传统获取实测数据的方法耗时耗力。GRACE卫星反演的陆地水储量变化数据为区域地下水数值模型的参数率定和校准提供了一种新的机遇和方法。目前，GRACE卫星多集中于验证地下水储量数据的准确性，将GRACE卫星数据应用于区域地下水管理或者区域地下水模型的研究较少。Sun等首次尝试利用GRACE卫星数据和遗传优化算法再次标定西德克萨斯地下水模型，发现GRACE卫星数据可以进一步约束参数，同化地下水补给项，从而提高区域地下水模型的有效性[60]。但该模型将研究区地下水储量变化量作为模型识别项，没有详细讨论GRACE卫星多个基础网格单元内的模型识别。Hu等利用GRACE卫星反演的地下水储量变化数据对观测数据较少的柴达木盆地地下水流数值模型进行参数率定工作，取得了较好的效果[61]。
2GRACE卫星在区域地下水管理中的应用展望
2.1区域地下水资源评价和管理方法
GRACE卫星可较好反映区域地下水储量变化，但如何应用于区域地下水管理是一个问题。Famiglietti研究团队最近提出了总地下水压力指数和可更新的地下水压力指数来衡量区域地下水状况，认为GRACE卫星能较好地用于区域地下水资源评价[6263]。他们定义总地下水压力指数为地下水总储量和地下水消耗速率之比，可利用地下水压力指数为地下水利用量和可利用量之比；他们分析了世界37个大型盆地地下水利用量和可利用量之间的关系，其中地下水利用量借助GRACE卫星反演的地下水储量变化数据，将区域含水层的状态分为过量开采、可变可采、人类可支配的可采和无压力开采状态，压力状态与人类活动（经济活动和土地利用）有很大关系；他们认为基于GRACE卫星的地下水数据有助于定量分析地下水使用对地下水压力的影响。
当前，中国在国家地下水监测工程基础上，启动了地下水超采治理项目[64]，将禁止或限制地下水开采量，逐步恢复地下水位，使区域地下水补给量和排泄量达到平衡。河北省已作为试点之一[65]，治理重点是以衡水为主的黑龙港运东地区，涉及衡水、沧州、邯郸、邢台等区域。在全国地下水管理中，区域地下水位变化和地下水开采量难以准确衡量和确定。鉴于目前地下水管理相关研究较少，在区域地下水管理中可结合GRACE卫星反演数据。GRACE卫星反演的地下水储量一方面反映区域地下水位的变化，另一方面可间接判定区域调查的地下水开采量数据的准确性，为区域地下水管理提供可行的辅助工具，因此，GRACE卫星将在区域地下水管理中起着重要的辅助作用。
2.2GRACE卫星低空间分辨率问题
GRACE卫星数据的空间分辨率约为350 km，该范围内反演的等效水柱高误差小于1 cm，但大多数地下水研究区小于该尺度，如何提高GRACE卫星反演数据的空间分辨率是亟待解决的问题。当前限制GRACE时变地球重力场模型精度的主要因素在于南北向条带误差和混频效应。由于GRACE双星被设计为“串行式”编队系统，所以仅能感测轨向卫星观测数据，而无法同时获得垂向和径向地球重力场信号。由于获得的卫星观测信号和误差非各向同性，而且GRACE卫星串行式轨道设计对经向重力场变化异常敏感，所以导致了削弱地球时变重力场精度的南北向条带误差效应。目前，国内外学者在条带去噪的处理上做了大量工作，并提出了多种去条带方法。Sweason等首先发现，对于固定次、奇（偶）数阶之间存在着明显的相关性，根据平滑窗口对球谐系数进行多项式拟合得到拟合值，然后从原始数值中扣除拟合值，从而得到去相关之后的球谐系数值[66]。Chambers在计算海水质量变化时，则没有采取滑动窗口的方法，而是对同一次的所有偶（奇）数阶进行一次多项式拟合[67]。Chen等在计算苏门答腊岛地震引起的重力变化时，采用了P3M6方法，即采用三阶多项式去除六阶及以上阶数的相关性；在研究极地冰川变化、陆地冰川变化和陆地变化时，采用了P4M6方法，即采用四阶多项式去除六阶及以上阶数的相关性[68]。GRACE卫星的双星被设计为非重复轨道，约30 d的卫星轨道在地面的投影轨迹可完全覆盖地球，因此，基于GRACE卫星观测数据最大程度仅能获得时间分辨率为30 d的时变重力场模型。因为时间变化周期小于30 d的海潮和大气潮等高频误差无法从地球时变重力场月模型中精确扣除，所以导致了限制地球时变重力场精度的混频效应。
GRACE卫星由于自身固有的局限性已无法满足在地球物理学和水文学等研究的要求，如无法实质性降低轨道高度、无法减弱高频信号混淆效应等。基于以上原因，国际众多科研机构正积极寻求下一代更好时空分辨率的卫星重力计划，例如GRACE Followon（双星）、钟摆式（双星）、车轮式（双星和四星）、钟摆和车轮复合式（三星）、三星串行式、不同轨道倾角式（四星）等。其中，GRACE Followon卫星将于2017年发射，其反演数据的空间分辨率将增大[6971]。Loomis等讨论了插值公式、相关系数和采样间隔对GRACE Followon卫星的双星间加速度精度的影响[7273]。郑伟等利用重力梯度法研究表明，GRACE Followon卫星比GRACE卫星反演的地球重力场数据精度高61倍[4]。根据已有文献，2017年计划发射的GRACE Followon卫星将产生至少比GRACE卫星高10倍的地球重力场精度[4，70，7274]。因此，GRACE Followon卫星反演的地下水储量数据时空分辨率将完全满足几千至几万平方千米区域尺度的地下水管理需求，将会比GRACE卫星的应用潜力更大更广泛。解决GRACE卫星反演数据空间分辨率低的另一种方法是在区域地下水研究的基础上，基于GRACE卫星反演数据研究细化GRACE卫星空间数据（降尺度）的研究方法，即在GRACE卫星反演的区域地下水储量动态数据基础上，结合区域水文地质参数的分布来研究降尺度的方法。例如，Gao等尝试利用温度植旱指数法[75]来降尺度GLDAS模型反演的土壤水分含量数据。
3结语
地下水监测是区域地下水管理中最重要的基础，然而监测点有限，难以反映区域地下水动态信息。GRACE卫星能反演区域地下水储量月变化动态，而且数据免费。GRACE卫星反演的地下水储量变异数据具有应用于区域地下水评价和管理的巨大潜力。本文评述了区域地下水管理的研究进展以及GRACE卫星在地下水储量方面的应用现状，通过多个案例分析展示了GRACE卫星成功应用于区域地下水储量动态评价。区域地下水模型作为区域地下水管理的辅助手段，GRACE卫星反演的地下水动态数据可用于约束水文地质参数，部分文献已证实该方法的有效性。
将GRACE卫星反演的地下水数据应用于区域地下水管理存在2个问题，即无法直接用于区域地下水资源评价和GRACE卫星数据空间分辨率低。区域地下水资源评价涉及地下水可利用量和补给资源量。GRACE卫星反演数据虽然不能直接用于计算地下水资源量，但可作为计算地下水资源量和管理地下水的重要佐证信息，如何有效利用该信息评价区域地下水资源利用状况仍有待进一步的研究，将GRACE卫星反演数据用于建立区域地下水模型可能是一个很好的选择。GRACE卫星反演的地下水储量变化数据空间分辨率低，这是GRACE卫星在地下水资源管理应用中的最大障碍，一方面希望GRACE Followon卫星的发射，适当提高数据的精度和改善空间分辨率，另一方面可借助区域地下水调查的基础数据，研究GRACE卫星反演数据的网格细化（降尺度）方法，从而提高其空间分辨率。
参考文献：
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篇3
1.1水文地质学科涵义与研究对象
地下水即是赋存于地面以下岩石空隙中的水。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。地下水及赋存地下水的介质还具有一些另外的功能。水文地质学在国民经济发展中的作用是与地下水及其赋存介质的功能相联系的。
1.2水文地质学的定义
地下水这一名词有广义与狭义之分。广义的地下水是指赋存于地面以下岩土空隙中的水；包气带及饱水带中所有含于岩石空隙中的水均属之。狭义的地下水仅指赋存于饱水带岩土空隙中的水。
水文地质学（hydrogeology）是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或防治其危害的学科。它研究在与岩石圈、水圈、大气圈、生物圈以及人类活动相互作用下地下水水量和水质的时空变化规律以及如何运用这些规律兴利除害。
1.3水文地质学研究的范畴及任务
水文地质学是研究地下水的科学，主要研究地下水的分布、运动和形成规律，地下水的物理性质和化学成分，地下水资源评价、开发及其合理利用，地下水对工程建设和矿山开采的不利影响及其防治等。在不同环境中，地下水的埋藏、分布、运动和组成成分均不相同。查明上述各方面状况，可为科学地利用或防治地下水提供根据。水文地质学对地下水的研究，着重自然历史和地质环境的影响，同主要用水文循环和水量平衡原理研究地下水的地下水水文学关系密切，只是研究的侧重点稍有不同。
1.4水文地质学及分支
随着科学的发展和生产建设的需要，水文地质学又分为区域水文地质学、地下水动力学、水文地球化学、供水水文地质学、矿床水文地质学、土壤改良水文地质学等分支学科。近年来，水文地质学与地热、地震、环境地质等方面的研究相互渗透，又形成了若干新领域，如环境水文地质学、地下水资源管理、同位素水文地质学等。随着生产力和科学技术的高速发展，人类对生态环境的影响到了举足轻重的地步，与环境生态有关的水文地质问题迅速增长。
水文地质学是从寻找和利用地下水源开始发展的，围绕实际应用，逐渐开展了理论研究，目前已形成了一系列分支。
1.4.1地下水动力学
地下水动力学是研究地下水的运动规律，探讨地下水量、水质和温度传输的计算方法，进行水文地质定量模拟。这是水文地质学的重要基础。
1.4.2水文地球化学
水文地球化学是水文地质学的另一个重要基础。研究各种元素在地下水中的迁移和富集规律，利用这些规律探讨地下水的形成和起源、地下水污染形成的机制和污染物在地下水中的迁移和变化、地下水与矿产形成和分布的关系，寻找金属矿床、放射性矿床、石油和天然气，研究矿水的形成和分布等。
1.4.3供水水文地质学
供水水文地质学是为了确定供水水源而寻找地下水，通过勘察，查明含水层的分布规律、埋藏条件，进行水质与水量评价。合理开发利用并保护地下水资源，按含水系统进行科学管理。
1.4.4矿床水文地质学
矿床水文地质学是研究采矿时地下水涌入矿坑的条件，预测矿坑涌水量以及其它与采矿有关的水文地质问题。
1.4.5农业水文地质学
农业水文地质学的内容主要包括两方面，一是为农田提供灌溉水源进行水文地质研究；二是为沼泽地和盐碱地的土壤改良，防治次生土壤盐碱化等问题进行水文地质论证。
1.4.6水文地热学
地热是一种新的能源，如何利用由地下热水或热蒸汽携至地表的地热能，用来取暖、温室栽培或地热发电等，以及地下热水的形成、分布规律，以及勘察与开发方法等，是水文地热学的研究内容。
1.4.7区域水文地质学
区域水文地质学是研究地下水区域性分布和形成规律，以指导进一步水文地质勘察研究，为各种目的的经济区划提供水文地质依据。
1.4.8古水文地质学
古水文地质学是研究地质历史时期地下水的形成、埋藏分布、循环和化学成分的变化等。据此，可以分析古代地下水的起源与形成机制，阐明与地下水有关的各种矿产的形成、保存与破坏条件。
地下水的形成和分布与地质环境有密切联系。水文地质学以地质学为基础，同时又与岩石学、构造地质学、地史学、地貌学、第四纪地质学、地球化学等学科关系密切。工程地质学是与水文地质学是同时相应发展起来的，因此两者有不少内容相互交叉。
地下水积极参与水文循环，一个地区水循环的强度与频率，往往决定着地下水的补给状况。因此，水文地质学与水文学、气象学、气候学有密切关系，水文学的许多方法也可应用于水文地质学。地下水运动的研究，是以水力学、流体力学理论为基础的，并应用各种数学方法和计算技术。
2 水文地质学演化历史与发展现状
2.1水文地质学发展简史
人们早在远古时代就已打井取水。中国已知最古老的水井是距今约5700年的浙江余姚河姆渡古文化遗址水井。古波斯时期在德黑兰附近修建了坎儿井，最长达26公里，最深达150米。约公元前250年，在中国四川，为采地下卤水开凿了深达百米以上的自流井。中国汉代凿龙首渠，是一种井、渠结合的取水建筑物。在利用井泉的过程中，人们也探索了地下水的来源。法国帕利西、中国徐光启和法国马略特，先后指出了井泉水来源于大气降水或河水入渗。马略特还提出了含水层与隔水层的概念。
1855年，法国水力工程师达西，进行了水通过砂的渗透试验，得出线性渗透定律，即著名的达西定律，奠定了水文地质学的基础。1863年，法国裘布依以达西定律为基础，提出计算潜水流的假设和地下水流向井的稳定流公式。1885年。英国的张伯伦确定了自流井出现的地质条件。奥地利福希海默在1885年制出了流网图并开始应用映射法。
19世纪末20世纪初，对地下水起源又提出了一些新的学说。奥地利修斯于1902年提出了初生说。美国莱恩、戈登和俄国安德鲁索夫在1908年分别提出在自然界中存在与沉积岩同时生成的沉积水。1912年，德国凯尔哈克提出地下水和泉的分类，总结了地下水的埋藏特征和排泄条件。美国迈因策尔于1928年提出了承压含水层的压缩性和弹性。他们为水文地质学的形成作出了重要贡献。
泰斯于1935年利用地下水非稳定流与热传导的相似性，得出了地下水流向水井的非稳定流公式即泰斯公式，把地下水定量计算推进到了一个新阶段。20世纪中叶，苏联奥弗琴尼科夫和美国的怀特在水文地球化学方面作出了许多贡献。到第二次世界大战结束时，在地下水的赋存、运动、补给、排泄、起源以至化学成分变化、水量评价等方面，均有了较为系统的理论和研究方法。水文地质学已经发展成为一门成熟的学科。
20世纪中叶以来，合理开发、科学管理与保护地下水资源的迫切性和有关的环境问题，越来越引起人们的重视。同时，人们对某些地下水运动过程有了新的认识。1946年起，雅可布和汉图什等论述了孔隙承压含水层的越流现象。英国博尔顿和美国的纽曼分别导出了潜水完整井非稳定流方程。
由于预测地下水运动过程的需要，促进了水文地质模拟技术的发展，20世纪30年代开展了实验室物理模拟，40年代末发展起来的电网络模拟，到50—60年代在解决水文地质问题中得到应用。
由于电子计算机技术的发展，70～80年代，地下水数学模拟成为处理复杂水文地质问题的主要手段。同时，同位素方法在确定地下水平均贮留时间，追踪地下水流动等研究中得到应用。遥感技术及数学地质方法也被引进，用以解决水文地质问题。对于地下水中污染物的运移和开采地下水引起的环境变化，引起广泛的重视。20世纪60年代以来，加拿大的托特提出了地下水流动系统理论，为水文地质学的发展开拓了新的发展前景。
2.2国外水文地质学发展现状
水文地质学是一门年轻的学科，它是基于地下水在地质单元内运移时所发生的物理和化学变化而发展起来的，水文地质学是研究地下水的数量和质量随空间和时间变化的规律，以及合理利用地下水或防治其危害的学科。水文地质学诞生于19世纪中期，在20世纪初，依据法国水文地质学理论原则（A.Hazen，C.Slichter，F.King，O.Mainzer等），美国水文地质科学家发展了实用水文地质学的应用。与此同时，德国和奥地利的水文地质学家（F.Forchheimer，A.Thiem，O.Smreker，J.Kozeny等）详细解释了水文地质，尤其是关于地下水流域和水力工程方面调查的方法。俄国人对水文地质学发展有着重大的贡献（W.Dokutchaev，A.F.Lebedev等）。水文地质学成为地质科学中一门比较完整、系统的独立学科，是在20世纪30—40年代。水文地质学已被公认为是地球科学的一个分支，是跨越于地质科学和水文学之问的一门独立科学。水文地质学在二战以后有了深入的发展，特别是在地下水动力学、水文地质编图、水文地质采矿、模型和同位素方法、水文地球化学和地下水监控这些领域。人类活动对包括地下水在内的自然环境的改造异常强烈，产生了一系列生态环境问题，当代水文地质学进入了生态环境水文地质学的新阶段。
在过去的几十年中，国际水文地质学发生了翻天覆地的变化，从专业期刊的发展中就可以看出。1963年，《地下水》（Ground Water）和《水文学杂志》（Journal of Hydrology）创刊；1965年，开始出版《水资源研究》。此后，陆续创刊的欧美主流学术期刊有：1976年，《水资源进展》（Advances in Water Resources）和《污染水文学杂志》（Joumalof Contaminant Hydrology）；1986年，《水文过程》（Hydrologic Processes）；1993年，《水文地质学杂志》；1995年，《水文工程学杂志》（Joumalof Hydrologic Engineering）。期刊的数目大幅增加的同时，每种期刊上论文的数量和内容也显著增加。
国际水文地质大会是公认的比较权威的世界级水文地质会议，至今已经召开了39届（2011年在泰国举行）。其中2006年10月9日在我国北京举行的第34届国际水文地质大会是继1988年在广西桂林举办的第21届国际水文地质大会之后，再次在中国举办。此次大会又恰逢国际水文地质学家协会成立50周年庆典，是国际水文地质发展史上的重要里程碑。此次会议以“地下水的现状与未来”为主题，围绕全球地下水问题与需求、中国地下水的现状与未来等开展交流与研讨，展示全球、亚洲和中国水文地质成果及新一轮国土资源大调查的水文地质工作进展。
在国际上，美国水文地质调查研究经历了100多年的发展，在该领域长期居于国际领先地位，影响和引导了国际水文地质学的发展方向。从20世纪80年代开始，美国地质调查局启动了多个项目，开始对有害物质水文过程和地质隔离技术进行深入研究。其水文地质资料有90%向普通大众公布，实现了水文地质调查成果全国共享；在法国，各种公共管理部门、盆地基金机构和地质调查部门，通过各种媒介向公众宣传有关水资源的重要情况，回答提出的特殊技术问题。目的是让大家了解各种生产活动给自然资源带来的严重影响，提高对地下水和当前共同利益的认识，解释那些按公众意愿制定的政策和收费规定。在总体研究结果基础上对地下水变化情况进行监测和计算，以有利于管理机构的决策。日本的东京湾将地下温度场应用于研究地下水循环，而这是我国学者地下水循环研究中一直忽视的一个主要因素。在欧洲，生态水文学的研究已经形成一个网络，各国之间的联系及对比研究较多。冰岛是世界上地热资源开发利用率较高的国家之一，地热发电站装机容量总计200 MWe，排名世界第8位，87%的家庭使用地热取暖。由于经济发展所处的阶段不同，国外目前研究矿山水文地质工作的比较少。
总之，目前水文地质在各个不同的领域都有发展，例如地下水文学、土壤力学、经济地质、石油采钻工程、构造地质学、地球化学、地球物理学、海洋地质学和生态学。这个领域由于以上所有领域研究人员的杰出贡献而丰富起来。目前，水文地质处于转折时期，由发现并最大程度的开发利用新资源转变为合理地管理它们，这对于人类和其它生物来说是至关重要的。
2.3国内水文地质学发展现状
我国人民早在4000年前的龙山文化时期就已经凿井开发利用地下水了，但直到建国前，从事水文地质工作的人员极少，几乎没有设备，只零星地进行一些地下水调查工作。直到建国后，水文地质事业才得到了较大发展。
我国水文地质事业的发展经历了坎坷曲折的道路。20世纪50年代，是我国水文地质事业创建、发展的重要年代，而后的“”，曾使正处在兴旺发达的水文地质工程地质事业受到挫折。60年代前期，经过重新调整，水文地质工程地质战线再次出现大好形势。可1966年开始的10年动乱再次使水文地质工作受到了损害，到70年代前期，水文地质工程地质工作逐步有了好转，并组建了基建工程兵水文地质部队，加强了水文地质普查工作。直到1978年12月党的以后，水文地质工程地质事业才走向了健康发展的道路，进入了振兴开拓的新时期。
解放前，在水文地质方面，地质人员最先介入的是城市供水水文地质勘查。上海、北京、天津等大城市由于需要开凿深井取用地下水。地质学家谢家荣，曾在《地理杂志》第二卷第一期上发表过《钟山地质与南京井水供给的关系》一文，这是我国早期的重要水文地质文献之一。同时。西安、兰州等城市也相继完成了部分水文地质调查报告。济南、福建等地完成了泉水水文地质调查等工作。
解放后，中华人民共和国的成立，为水文地质工程地质事业开辟了广阔的前景。1956年3月，地质部召开了第一届全国水文地质工程地质协作会议。50年代的中后期，地质部已在各地区建立了23个水文地质工程地质队，职工已达11000人，包括地质、钻探、化验等各个兵种，并开始应用物探手段。在此期间基本完成了我国主要平原地区1：20万水文地质普查近100×104km2；编制了一些全国性水文地质图件；进行了30多个城市和工业基地的供水水文地质勘探；建立了40多个地下长期观测站；在近1000个矿区开展了水文地质工作，并在北京、山东、河北、福建等省市进行了矿泉水勘察。20世纪60年代前期，由于自然灾害和“”所造成的后果，使我国国民经济陷入严重困难境地，整个地质工作的发展，也同样受到严重影响。地质部门专业队伍经过调整，重新组建了个直属大队，分别承担北京市城市建设、上海地面沉降、长江三峡、湖北丹江口、黄河治理、西南铁路及岩溶研究等方面的任务。但1966年编制出版了黄淮海平原和松辽平原的水文地质图系，是我国第一批正式出版的跨省图系，在编图技术和编图方法等方面，都有所创新。20世纪70年代，我国水文地质在地热、农业水文地质等方面都取得了较大进展。70年代后期，在一些重要城市开展了环境水文地质工作。各省广泛开展区域地下水资源的评价，比较普遍地应用了电子计算机，并推广数值法建立数学模型。工程地质向定量评价方向发展，逐步采用先进的测试技术，在岩、土体特性，区域稳定性的岩体力学研究等方面，初步形成了自己的理论体系和技术系统。物探、遥感及同位素技术在水文地质工程地质工作中得到了初步应用，取得了较好的效果。同期举办了若干次全国性的水文地质工作会议，且国际交流日益增多。
1978年，党的胜利召开，从此我国的水文地质事业发展迈入了一个崭新的时期。至1996年，我国以1/20万为主的区域水文地质普查工作全面完成。据不完全统计，从1978年以来，中国地质学会、中国建筑学会、中国水利学会、中国地理学会等部门，先后组织召开了“地下水资源概念和评价方法”、“全国地下水资源评价学术会议”、“西北干旱地区地下水资源学术讨论会”、“全国水文专业会议”等会议。重点讨论了地下水资源的概念、分类、评价方法、开发利用及其它水文地质问题，并出版了相应的学术会议论文集。基岩山区裂隙水与岩溶水的开发利用，也日益受到重视。在全国性的岩溶水和裂隙水学术会议上，着重讨论了岩溶地区岩溶发育规律，岩溶水和裂隙水的运移机制及其评价方法。在环境地质方面，召开了全国性的环境水文地质经验交流会、水文地球化学学术讨论会、地质灾害研究与防治学术讨论会等。探讨了我国不同地区地下水污染现状、评价方法，地质灾害的成因、特征及防治措施，出版了相应的学术会议论文集。此外，还召开了地下水人工补给、地面沉降学术研讨会。所有这些不仅反映了我国水文地质研究的新方向，同时也可看出水文地质研究已进入一个新的发展阶段。
2.4福建省水文地质学发展现状
福建省的水文地质基础调查资料虽然较全面，但局限于当时的技术方法和条件，调查深度及广度有限，而且随着国民经济与社会发展及人类经济工程活动的不断加强，水文地质条件已发生了较大的变化，新的情况未能及时查清。
环境地质调查资料相当欠缺。环境地质调查评价工作，滞后于国民经济建设和社会发展的需要。如在生态环境保护、城市规划、土地综合利用、土壤改良、地质环境的合理开发利用、地质灾害防治等方面，有的已开展工作、但还很不全面，有的则刚刚起步。
水文地质环境地质调查的技术与思路，基本上仍依托传统思路和技术为主，在跨学科聚集、综合和开发研究，在应用高新技术于调查上，同先进省区相比，存在一些差距。如以往水文地质工作重点放在地下水资源较丰富的地区，以找到多少地下水资源储量为荣，而忽视了贫水地区水文地质调查工作的重要性。
水文地质环境地质调查成果的信息化、网络化、社会化程度低，不能满足政府和社会性公益成果的实用性、时效性需求，改变成果表达形式，改革服务方式并提供社会化服务已是一个重要问题。
3 福建省水文地质学为国民经济发展服务的内容及主要成果
3.1背景材料
3.1.1上世纪60年代及以前完成的全省性水文地质方面的工作主要成果
（1）提交1/20万区域性地质—水文地质综合测量中间报告及普查报告和农田供水水文地质勘察中间报告；
（2）各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告（上世纪60年代及以前具体项目的工作）：1960年1月，福建省地质局水文地质工程地质队童永福、程登科《福建省永安宁洋旧城幅综合水文地质测量普查报告书》等10余份城市水文地质测量普查报告。
3.1.2上世纪70年代
（1）1970年～1979年提交《福建省沿海地区1/20万水文地质工程地质调查报告》等；
（2）提交完成了1/20万福州、福安、三沙、浮鹰岛、福清幅、泉州幅、南日岛、厦门、漳州、东山等区域水文地质普查报告；
（3）各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告（上世纪70年代具体项目的工作）：1974年1月，福建省地质局水文工程地质队《漳州幅、东山幅1/20万区域地质报告：地貌、第四系地质、水文地质部分》等10余份城市1/20万区域地质报告（包括水文地质调查部分）。
3.1.3上世纪80年代
（1）1980年一1989年，完成1/50万福建省水文地质图、福建省1/50万农业水文地质区划图说明书岛屿水文地质调查项目；
（2）分别完成了福建省多幅1/20万和1/5万区域水文地质工程地质调查报告；
（3）各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告：1980年10月，福建省水文工程地质队童永福《福建省水文地质图1/50万》；1980年8月，江西省地质局水文地质大队万益民、邓健如、赵维良等《广昌幅G-50-9 1/20万区域水文地质普查报告》；福建省水文地质工程地质队完成《连城盆地水文地质勘探报告》；福建省第一水文队完成《漳州盆地水文地质勘探报告》；1985年9月，福建省第二水文工程地质队福州综合地质组李文曲、黄宏沣、赵钦铭等完成《福建省福州市福州盆地水文地质勘探报告》等20余份1/20万区域水文地质普查报告，尚有单点供水简报672份。
3.1.4上世纪90年代
（1）1990年一1999年，提交了闽东、闽南沿海缺水地区供水水文地质调查报告；
（2）提交1/2.5万同安县新店埔园—刘五店规划区水文地质工程地质调查报告；
（3）各地市城镇供水、水文地质地质勘查报告：1990年8月，福建省厦门水文地质工程地质公司林恢亮、陈强、郑英才等《福建省同安县新店埔园—刘五店规划区水文地质工程地质调查报告1/2.5万》等近30份水文地质调查报告，尚有单点供水简报495份。
3.1.5 2000年以来地市城镇供水、水文地质地质勘查
三明地区：2000年3月，闽西地质矿产开发公司林昌威、林昭丽、吴开化等《福建省大田县区域水文地质调查报告》；
龙岩地区：2000年8月，福建省水文地质工程地质勘察研究院李文祥、郑艺贞、白振炎《福建省长汀县区域水文地质调查报告》等各地区均有展开；
厦门地质工程勘察院进行厦门地下热水调查。
3.2已进行和正在进行为社会服务方面的专门水文地质工作
福建省主要对地热、矿泉水等资源进行了专项保护和为社会服务工作，并专门发文。如：闽地发[1999]85号《关于委托地（市）、县地矿主管部门对部分地热、矿泉水采矿权进行审批、发证的通知》等。
3.2.1福建省矿泉水水源保护
至2004年统计，福建省经省或原地矿部全国储委评审鉴定和储量审批的饮用天然矿泉水水源地勘探报告235处，批准允许开采资源量（B级或C级）28990m3/d。矿泉水类型主要为偏硅酸型233处，其中偏硅酸锶复合型45处，碳酸偏硅酸型4处，到目前为止尚未发现锂、硒、溴、碘、锌等类型矿泉水。矿泉水点勘探报告211项，其中，单矿泉水点专项的勘探报告209项。
至2008年，我省现同时具有采矿许可证和注册登记证的矿泉水水源有40处，包括福州市6处、莆田市1处、泉州市7处、厦门市7处、漳州市7处、龙岩市3处、三明市4处、南平市2处、宁德市3处；仅有注册登记证的矿泉水水源7处；仅有采矿许可证的矿泉水水源6处。尚有10余处有开采未申报或正在申报等工作。
3.2.2福建省地热水资源保护
地热是一种宝贵的能源矿产，开发利用地热资源首先是从开发温泉起始的，根据志书记载，福建温泉利用已有1000多年历史，进入20世纪70年代以后，福建省开始进入有计划的勘查开发。在此之前仅对温泉点进行零星记载和研究。1971年，福建省水文地质工程地质队开展了南靖汤坑的地热勘探工作。1982年，童永福等编制1：50万福建省地热区划图时，统计各类温泉点190余处（其中包括部分20℃的）。至2000年为止，福建省已查明的地下热水分布共196处。
由于趋利原因，近些年地热工作调查和水源地的勘查有了长足的开展，但进行系统研究的极少。
已在多个领域运用地热资源，如城镇地下热水集中供热、水产养殖与研究、农业利用与研究、温泉医疗保健、地震观测等。
3.3福建省矿区水文地质调查工作
矿区水文地质工作始于上世纪50年代，主要是为矿山开采设计提供水文工程地质依据。如：1960年4月，福建省地质局第一地质大队郭树春完成《福建邵武枫林硫铁矿区水文地质初步普查报告》；1959年3月。1962年3月，福建省地质局第五地质大队五〇七分队提交了《福建省龙岩马坑铁矿地质勘探中间报告》；1971年1月～1976年3月，福建省地质一团三中队提交了《福建省龙岩马坑铁矿详细勘探报告》；1979年12月，冶金工业部冶金地质会战指挥部第五地质勘探桂世芳完成《福建省德化县阳山铁矿西矿段矿床水文地质勘探报告》等，矿山多数已经或正在进行水文地质调查工作。
3.4福建省地下水水源地工作
全省已探明C级地下水可开采资源量1万m3/d以上的水源地有：龙岩盆地岩溶水水源地、连城城郊盆地岩溶水水源地、永安市大湖—虾蛤水源地、长汀盆地岩溶水水源地、东山岛松散岩类孔隙水水源地、平潭岛松散岩类孔隙水水源地。
4 水文地质学发展趋势及预测
对于地下水的区域研究，可以扩展到整个流域或完整水文地质单元来研究。进一步研究典型生态环境区域的地下水动力学特征，如荒漠、岩溶和黄土高原区域地下水运动规律，特别是浅层地下水变化的地表生态效应及深层地下水赋存规律，可为地下水合理利用提供新的途径。并且在已积累大量实际资料基础上，做好对资料的二次开发，编制相应成果，以供生产部门应用。在我国，由于地域面积较大，生态水文学研究也必需实行区际间的配合与协作，同时也必须与国际研究相同步，谋求更大范围内的合作。我国应加强地下水的监测，掌握地下水的动态，在已有监测站网监测的基础上，逐步完善地下水监测技术、方法和新的监测网站的建设，提高全国地下水动态变化监测水平和预测能力。
地下水资源评价方面，在地表水、地下水综合考虑的原则下，按照地下水系统进行评价。
地下水动力学与计算技术方面，要加强基本理论的研究，研究建立在各种复杂条件下的水文地质模型及其相对应的数学模型，研究建立水文地质数据库及相应的储存系统，运用计算机技术进行地下水评价、预测、预报等。
对裂隙介质、岩溶介质中地下水系统数值模拟的关键技术尚未解决，地下水水质模拟的可靠性问题有待深入分析，地下水系统不同模拟方法的结合应用具有更大的价值。
对环境水文地质问题的研究、人工补给的理论和方法的研究、遥感技术、同位素技术的应用、裂隙水和岩溶水的研究以及目前所存在的城市供水不足、地面沉降、海水入浸、水质污染等各种复杂的水文地质问题都是水文地质工作者当前或将来所面临的重要研究课题。
我国矿山研究得较多，油田的水文地质问题仅是泛泛而谈，未深入讨论，还涉及一些关于隧道、高速公路等的工程地质问题；且国内对工程中的水文地质问题和水岩相互作用造成的地质灾害问题研究较少。今后要加强矿山环境问题的研究工作，水文地质专业学者要与采矿人员合作。进行多学科多方法研究；水资源与矿产资源要综合开发利用，例如把水资源作为伴生的矿产资源，建立煤水双资源矿井。在涵养、保护地下水资源方面，需要加强与生态建设相协调的应用基础研究，挖掘潜力，节约用水、探索深层承压地下水如何科学利用，有关地下水形成、运动等基础性问题的科学研究也应成为重要的战略措施。
人类活动对地下水资源的影响亦需要进一步深入探索。土壤水研究理论及检测技术尚需发展，尤其在溶质运移方面的研究欠缺很多。地热的研究基本上都属于区域现状的评价，目前基本无实际创新性成果，如地热弃水回灌技术、沉积盆地地热资源勘探技术、地热资源综合利用技术、热储工程等的研究。其它特殊类型水，如矿泉水、凝结水、微咸水、咸水、卤水等亦需进一步研究。
纵观水文地质学的发展，初期实质上是找水水文地质学，到本世纪70年代，资源成为水文地质学的主要课题，现在与环境生态有关的水文地质问题迅速增多。从某种意义上讲，环境水文地质已成为水文地质学研究的核心课题。
5 福建省水文地质学科发展中存在的问题及研究对策
5.1福建省水文地质学科发展中存在的一些问题
历史的原因，福建省在上世纪90年代后，水文地质学科的发展基本开始处于停滞状态，一方面，供水多依赖于地表水，仅局部地区是地下水为主（如福建龙岩地区），另一方面，国家投入减少，使得水文地质学科的发展研究也没有大的进展。2010年后，国家已经开始重视水文地质学科的发展。
工程引发的地下水问题。如：（1）矿山开采过程因为地下水造成矿山涌水、突水；（2）隧道掘进过程造成问题。龙厦铁路象山隧道；（3）地下水超采引起的地面沉降等。
岩溶塌陷：三明、龙岩等覆盖型岩溶区。
采空塌陷：主要发生于矿山地下开采范围大、持续历史长的区域。
地面沉降：东部沿海港湾河口平原区（福州温泉开采区）。
突发性、季节性特大雨造成地质灾害，地表水和地下水互相沟通、连成一体，水源地成为一项迫切要去解决的问题。
这些问题的出现都会造成人民生命、财产的重大损失，国家也开始进行水文地质学科与相关学科结合的发展。
5.2水文地质学的发展趋势
由主要研究天然状态下的地下水，转向更重视研究人类活动影响下的地下水；由局限于饱水带的含水层，扩展到包气带及“隔水层”；由只研究地壳表层地下水，扩展到地球深层的水。
预计今后的水文地质研究，在下列方面将有突破：裂隙水与岩溶水运动机制和计算方法；地下水中污染物和温度运移机制和计算方法；粘性土的渗透机制；包气带水盐运移机制；水文地球化学和同位素水文地质学，地下水数学模型；地球深层水文地质。
5.3福建省水文地质学科发展趋势
近年来，水文地质学科迎来了发展契机。2011年6月1日，中华人民共和国国家环境保护标准《环境影响评价技术导则地下水环境》（HJ610-2011）在全国范围内实施。导则的实施对地下水工作者是一个新的开端，特别是对于一级项目的地下水评价工作有了更高的要求，也使得社会发展环境中开始重视地下水的工作，地下水成为社会发展中环境的一个不可或缺的重要因素。福建省在这个大环境下也从2011年开始进行了多流域、地区项目的地下水评价工作。
随着人民生活水平的提高，社会开始关注和参与地热开发租研究工作。一方面，民间投资者的热情，使得原有地热资源开发利用不断提升；另一方面，当前我国正在努力实现节能减排的工作目标，发展低碳经济。福建省在地热利用、开发已有逾百年的历史，开发利用地热特别是浅层地热资源不仅对于缓解我省能源紧张的形势，对实现节能减排的工作目标将起到积极的推进作用，依靠科技进步，提高地热资源勘查开发利用水平；加强地热资源特别是浅层地热资源的规划工作，同时也能提供福建独特的旅游资源和民生资源。
5.4福建省水文地质学科发展的对策建设
地下水是水资源的组成部分，是生态与环境的重要要素，是我国经济社会发展的重要水源之一。在我省大部特别是沿海平原和海岛地区，地下水在生活饮水、农田灌溉、工业生产、城市发展和维系良好生态与环境方面发挥了重要作用。近年来，一些地区由于过量开采地下水，导致地下水水位持续下降，地下含水层被疏干，引发了地面沉降、海水入侵、土地沙化；一些地区由于废污水过量排放和面源污染的不断加剧，造成地下水水质恶化，地下水资源开发利用中存在的诸多问题已严重危及水资源的可持续利用，对经济社会可持续发展和生态安全构成威胁，加强对地下水资源的管理和保护刻不容缓。
水资源属国家所有，加强水资源的合理分配、管理和保护事关国家经济安全与公共安全。根据地下水的资源与环境属性，经济社会发展以及生态与环境保护对地下水的要求，统筹考虑水资源的合理配置和公共资源的使用和保护准则，合理划分地下水功能区，协调地下水不同使用功能之间的关系，是政府加强公共管理和社会服务的重要体现，是履行《水法》赋予水行政主管部门依法管理地下水资源职责的客观要求。
地下水赋存于地质介质中，具有运动缓慢、补给周期长、循环更新慢、自我修复能力差、地下水系统遭到破坏后难以治理和修复等特点，必须采取严格的措施加以有效保护。以水文地质单元为基础、结合区域地下水主导功能划分地下水功能区，制订开发利用和保护目标及标准，为地下水合理开发、保护、治理与管理提供科学依据，以保障供水安全、生态与环境安全和地下水资源的可持续利用。
针对福建省的上述特点和福建省现状：最好按区域性（1：50万、1：20万、1：5万）、城镇供水（如龙岩市、永安市……）、农业供水（如连城）、工矿供水（洪宽工业区、永安造纸厂……）、专题性研究（如福建省地下水污染调查……）、地下水治理（如航站楼工程降水、铁矿采空区降水）、地方病、地下热水等。将有地下水可作为供水水源地区，以及沿海半岛、岛屿缺水地区，进行多手段、全方位地下水找水的工作；同时应对地下水水源地进行划分，利于不同层级的保护；将地下水作为福建省水源地的应急水源和储备资源。
1999年，福建省地表水资源总量1215.39×108m3，多年平均值为1201×108m3。全省水资源总量1216.11×108m3，约占全国水资源总量的4.2%；人均水资源3665m3，高于全国平均水平，但其空间分配不均。缺水地区主要为沿海岛屿、半岛岬角区及红土台地区。沿海四地市人口和工业产值占全省总量的70%，而水资源只占全省水资源的36%。特别是近年开发港湾岛屿为开发区、投资区，水资源供需矛盾突出。缺水者主要为农灌用水和重点投资开发区用水。这就需要福建省应对沿海半岛、岛屿缺水地区进行多手段、全方位地下水找水的工作。
福建省地貌最大特点是平原分散，分水岭分割面积小，地下水的汇水面积普遍较小。地貌形态受构造控制，分水岭及主干河谷常以北东、北西及北北东方向为主，海岸线总体方向和主要干河呈交叉状分布。这就要求按流域进行系统性水文地质、环境污染等综合调查与研究。同时城市周边1/5万区域水文地质调查较欠缺，应尽快完善该部分的工作。
加强地热资源勘查评价，同时勘查新的地热水源区、评价不同地区地热资源开发利用的适宜性、科学统一管理全省地下热水资源、研究开发新的地热资源形式等，提供一个成熟的技术流程、坚实的科学基础和可靠的工作示范。
5.5今后工作建议
（1）开展县市范围内的主要地下水供水地域调查，以应对极端气象条件下的工程取水目标。
（2）开展地下水分散供水的水文地质条件研究，解决广大分散居住生活工作人员的地下水水源地。
篇4
关键词：地质勘查；水文问题
中图分类号：P64文献标识码： A
一、水文地质勘察存在的问题
1各种类型的地下水
1．1地下水类型
根据特有性质，及赋存介质将地下水分为松散岩类孔隙水，碎屑岩裂隙孔隙水，碳酸盐岩裂隙喀斯特水，火山岩裂隙孔隙水、基岩裂隙水；按其埋藏条件和水力特性是栖息，潜水和承压水。
1．2含水层水平，分布，岩性，厚度，埋藏深度含水层：(卵石砾石土，砾石，砾石，砂砾岩)，性别(砾砂，砂砾，沙，沙细，淤泥，淤泥质土)破碎基岩风化带，构造破碎带，岩层孔隙与裂缝，石灰岩的溶蚀、孔洞、漏斗、山洞等，玄武岩的裂隙带。隔水层：粉质粘土和致密完整岩石。
2静水位和变化幅度
天然地基承载力设计值计算砂土地震液化，膨胀土，胀缩深度确定，基础深度的确定，边坡稳定性评价。基坑侧土压力计算基坑降水和地下工程，涌水量计算，计算深基坑，地下室底板抗浮计算，判别岩石渗透变形(流土，管道，腐蚀)等一系列问题，需要静水位地下水资料。要准确的测定，一般在洞后24h后统一测定。充分利用抽水孔观察孔观察，必要时下测水管观测。地下水位的地形，气象，水文和人的因素和变化，收集区域水文地质数据，数据的邻近地区或通过长期观察和调查，查明地下水水位变化特征。一般随季节变化而变化，随潮汐海岸，河流和湖泊岸边洪水影响，人工排水区抽水影响地下室底板的抗浮计算时，应提供最高水位数据。如果不是最高水位，平原区地下水设防水准的建筑室外地坪标高。
3地下水的径流、补给、排泄
根据地形，气象，水文，地质结构，含水层分布状况及其与水接触，分析地下水流动和动态特性。地下的水流量，根据水位(压力)线图确定。水力坡度根据水位(压力)图计算。
4地下水化学成分及其对建筑材料腐蚀评价，需要饮用水，适宜性评价
只为腐蚀性评价浅析，需要饮用水适宜性评价分析。评价腐蚀的二级或三环境评价，根据地层渗透性评价，弱透水层是指粉土和粘性土，强透水层是指沙质土壤(粉砂，细砂，砂，砂，砾石，碎石土和裂缝，沙)孔和摇滚的发展。
5测定水文地质参数
根据工程要求，通过抽水试验，渗透试验，注水试验，水压试验测定地下水流速，孔隙水压力，测定长期观测和室内试验，渗透系数，影响半径，提供导水系数，水供应，释水因子，吸收率，地下水实际流速流量，孔隙水压力等参数。一般工程测量中，经常只做简单的抽水试验，提供粗略的渗透系数。重要的项目要做2次以上的降水抽水试验，至少要有1个观察孔的安排，最大下降方法的工程设计需要缩编水平或达到降水设计降深的一半。常用的方法计算地下水井
6地下水预测不良地质作用
沼泽和盐碱化；岩石软化，解体和湿陷性；膨胀土胀缩变形；地面塌陷；边坡失稳；井下突水；基础上浮，坑底突涌；海水入侵。
二、对水文地质工作的建议
1地下水水质污染情况的调查是保障供水安全的基本措施
针对我国的水质受到严重污染的情况，因此急需发展的全面调查地下水水质，并作为一个主要的工程来抓。在工作部署上可以是大流域或经济发展重点区域，城市群区域，农牧业重点开发区逐步蔓延。建议这项工作已进行了地下水与环境地质调查项目中分离出来，作为一个单独的项目。在我国现在已经很难找到地下水反映本地背景值的区域作为对比，提供l?20万区域水文地质普查数据作为原始背景。
2加强地下水均衡试验基地建设
论加强水文地质参数，为不同地区(代表不同的水文地质类型)地下水科学实验基地，发展和地下水科学实验。除了测试地下水蒸发蒸腾的研究，还应结合不同的地貌类型。
3全面实施地下水监测项目规划
根据示范多个地区，全面建设地下水监测网络，数据采集系统和自动传输系统，一批有代表性的监测点。自从我国开始实施监测以来，不能反映真实的数据，急需一批新的监测孔，这是实施国土资源部对地下水监测，防止地下水的过度开采污染和重大举措。
4积极实施新理论、新技术和新方法的研究和推广
应用遥感技术，同位素技术，数值模拟技术，信息技术是提高水文地质特征和机制的重要技术方法。目前研究的服务继续扩大，以准确的水文地质参数，降低身体的工作量，为决策分析提供技术支持与管理。地下水系统理论，系统理论在水文地质中的应用，地下水运动和分析的水资源评价的基本理论，要结合中国的实践，进一步完善和提高。
5加强区域综合研究和专题研究
我国地域辽阔，自然地理和地质条件复杂，地质条件极其复杂，我国地下水的分布和演化具有深刻影响。地下水的形成理论，平均价值的地下水运动，水文学与地球化学作用，人为干扰的影响下条件的变化，需要进行深入的研究。中国地质调查局已明确区域研究院，是一家专业研究机构，也是区域管理中心，中国地质环境监测研究所与各大专院校，更应成为跨学科研究中心，培训水文地质专家的理论和实际应用的专家，并不断的提高我们的水文地质研究。
6加强地下水合理利用与保护
继续实施的带有全局性，长期性，定向问题研究。国民经济发展规划中，规划的水文地质工作的发展带来了巨大的机遇。国家需要的是水文地质工作的出发点和落脚点，结合经济和社会发展的需要，服务经济社会的发展，水文工作才有生命力。根据政府的职能部门，应不断加强地下水开发利用和保护的相关政策的战略研究，使地下水这一宝贵资源的自然属性和社会属性是紧密结合经济，走出一条适合我国国情和自然环境的综合与协调的办法可持续发展。
结束语
地下水是岩土体的组成部分，它直接影响建筑场地地基岩土体的工程特性，对建筑物地基基础的稳定性和耐久性都产生影响，但在工程勘察设计和施工过程中水文地质问题却常常被忽视。本文结合笔者多年工作经验，就水文地质的分类以及存在的问题进行了初步的分析，并对水文地质勘查工作提出了相关的建议，供相关人员参考。
参考文献
[1]吴波．工程地质勘察中水文地质测试与研究[J]．中国新技术新产品，2009第2l期．
篇5
关键词：长输油气管道 地下水 环境影响评价 防范措施
一、前言
为了更好地贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国环境影响评价法》等相关法律法规，保护环境，防治污染，规范建设项目环境管理工作。2011年2月11日，国家环境保护部批准了《环境影响评价技术导则—地下水环境》（以下简称《导则》）为地下水环境保护标准，并于2011年6月1日起实施。该标准规定了地下水环境影响评价的一般性原则、内容、工作程序、方法和要求。
一直以来，地下水环境影响评价是整个建设项目环境影响评价中较薄弱的一个环节，其主要原因有：（1） 地下水环境影响的隐蔽性：由于地下水环境受到污染之后会隐藏到地下，不易被直接观察到，即使污染已经相当严重，也是很难被发现；（2） 地下水环境影响的滞后性：从地下水环境污染发生到显现危害需要经历漫长的历程，有可能建设项目已经结束，地下水的危害才突显出来；（3） 地下水环境影响评价任务的艰巨性：查清地下水环境耗资大、专业性强、技术复杂，在项目论证阶段实施难度大。此新导则的实施，充分表明国家对地下水环境污染问题非常重视，这对我国地下水资源的保护具有重要的指导意义。也会促使今后的地下水环境影响评价工作更加规范。
二、长输油气管道项目的性质
在认识油气长输管道之前，我们先要知道两个概念。压力管道和长输管道。压力管道（pressure pipe）：是指利用一定的压力，用于输送气体或者液体的管状设备，其范围规定为最高工作压力大于或等于0.1MPa（表压）的气体、液化气体、蒸汽介质或者可燃、易爆、有毒、有腐蚀性、最高工作温度高于或者等于标准沸点的液体介质，且公称直径大于25mm的管道。压力管道按其用途划分为工业管道、公用管道和长输管道。长输管道（long-distance pipeline）：长输管道系指产地、储存库、使用单位之间用于输送商品介质的管道，具体讲就是跨越地、市输送或跨越省、自治区、直辖市输送商品介质的长距离（一般大于50km）管道。
在国际上，管道输送是与铁路、公路、水运、航空并列的五大运输方式之一。在油气输运方面，管道运输和其他运输方式相比，有着十分得天独厚的优点，一般是一次投入，多年受益，是一项有益又有效的运输工程。随着西气东输天然气管道工程，西油东送、北油南运原油成品油管道工程的建设，国家能源格局战略调整发展正在逐步形成。
从环境保护的角度来讲，长输油气管道工程具有以下特点：
1.管道一般长度较长，管径较大，临时占地面积大，弃土石方分散且量大，影响面广；
2.长输管道经过的地貌复杂多样，因此存在着不同特点，工程在建设过程中作业线路清理将破坏沿线地貌；
3.作业线路的清理还可能涉及居民搬迁， 穿过林带的线路区域使用功能发生改变等；
4.长输管道输送的介质为天然气或石油， 具有较大的潜在危险性。
管道工程属于线性工程，常常穿越不同的地形地貌，不同的地下水类型区。其工程建设大致可以分为3个时期：勘察设计期，施工期和运行期。在勘察设计期，主要进行现场踏勘、土地调查，实地测量及文物保护区调查等活动，以确定合理的路由通道，此阶段对周围环境影响极小。施工期，主要活动包括测量、放线、扫线、布管、组对、焊接、补口补伤、下沟、三桩埋设和表土回填、地貌恢复等活动。期间要进行植被剔除、地表开挖、施工便道的整修、穿跨越河道、隧道的挖掘、管道和设备及辅助材料的运输和临时堆放。对周围环境影响较大。运行期，管道运输的石油和天然气，能够调整地方能源格局，对社会环境影响较大。此时若无重大油气泄漏事故发生，对周围环境影响较小。但长输油气管道工程的事故风险率比较高，例如洪涝灾害、滑坡、泥石流、地面沉降、地震等地质灾害以及海水、湿地等对管线的侵蚀，在运行期会造成管线的破裂、闸门破裂、以及管线放空等可能会造成油气泄漏，引发火灾，导致地表水、土壤、植被的破坏，造成大面积的环境污染。
长输油气管道工程在进行地下水环境影响评价时，应该首先区分是长输天然气管道工程还是长输油管道工程，因为它们给地下水的潜在威胁是不一样的，下面我们将分别进行讨论。
三、地下水环境影响评价等级的划分
在进行地下水环境影响评价等级的划分工作前，首先要确定建设项目的项目类型。根据《环境影响评价技术导则-地下水环境》（HJ 610-2011），考虑建设项目对地下水环境影响的特征，将建设项目分成三类。一类是可能造成地下水水质污染的建设项目；二类是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的建设项目；三类是指同时具备一类和二类建设项目环境影响特征的建设项目。在长输油气管道工程施工期，作业带宽度一般在18～25m，深度一般3～5m，虽然会造成一定的地表扰动，水质污染，但其影响是暂时的，且不会影响地下水水力联系及区域地下水流场或水位变化，因此，可依据《导则》，该管道工程确定为Ⅰ类建设项目。
确定完项目类型之后，根据建设项目场地的包气带防污性能、含水层易污染特征、地下水环境敏感程度、污水排放量与污水水质复杂程度等指标，确定长输天然气管道建设项目的工作等级为三级，确定长输原油或成品油管道工作等级为二级或者三级。
四、地下水环境影响现状调查和评价
1.现状调查
长输油气管道工程地下水环境现状调查的主要内容是区域水文地质条件调查和地下水环境现状监测。这些具体的内容在《导则》中均有了详细的规定。特别强调的是在管道沿线穿越的生态敏感点及具有供水作用的水源地需再进行较详细的调查。
2.现状评价
长输油气管道工程地下水环境现状评价的主要内容主要包括两方面：一是采用单项水质因子标准指数法进行地下水水质现状评价，若存在超标问题，应分析原因；二是若评价范围内存在区域地下水水位降落漏斗状况、地面沉降、地裂缝等环境水文地质问题，应结合地下水的排泄、补给、径流对其进行定量半定量分析。
五、地下水敏感目标的确定
敏感目标是指在建设项目施工和营运过程中，需要重点保护避免受其影响破坏的特定对象。一般建设项目，地下水影响评价中最常见的敏感目标包括饮用水源地、生态湿地、河流、地下水水库、泉等环境敏感区。分析确定长输油管道工程沿线敏感点时，应考虑两个方面：一，长输油气管道工程一般跨多地区、多地形地貌，沿线难免会经过地质脆弱点，增加长输管道的风险事故概率。因此，确定地下水敏感目标时应结合地质灾害报告中提到的地质脆弱点，充分考虑地震、地质灾害和不良地质现象等。二、在油管道经过的不可避免地段，应充分考虑人类活动对管道的潜在影响，如部分城镇郊区、人类活动密集区等也应该是长输油管道工程地下水环境影响评价的敏感目标。
长输天然气管道工程地下水敏感目标的确定应考虑管道沿线饮用水水源保护区、具有饮用水功能的水井为主要敏感目标。因为管道在上述地区施工时，产生的生活废水、生活垃圾、以及可能撒漏的机械油会对地下水产生一定的影响，除此以外，天然气管道工程对地下水影响较小。
六、地下水环境影响预测
在确定长输油气管道地下水环境敏感目标之后，我们结合地下水环境影响预测原则， 对长输天然气管道工程在施工期和运行期，对地下水环境敏感目标进行三级评价预测，预测方法主要是回归分析法、趋势外推法、类比法和时序分析法。对长输油管道工程在施工期和运行期，在地下水敏感目标区域应进行正常的和风险事故状态下两种预测。主要预测方法是二级评价中水文地质条件复杂时采用数值法，水文地质条件简单时采用解析法。三级评价多采用回归分析法、趋势外推法、类比法和时序分析法。
在重要地下水环境敏感目标区域，预测范围应该充分考虑到地下水源汇项，覆盖一个完整的水文地质单元，以及可能与建设项目所在的水文地质单元存在直接补径排关系的区域。模拟预测结果应包括管道与敏感目标间水文地质图剖面图、地下水潜水流场图以及能够反映地下水受到溢油事故污染时模拟结果预测图等。
七、地下水环境影响评价执行的标准
我们知道，依据我国地下水水质现状、人体健康基准值及地下水质量保护目标，并参照了生活饮用水、工业用水水质要求，《地下水质量标准》（GB/T 14848-93）将地下水质量划分为五类。
Ⅰ类，主要反映地下水化学组分的天然低背景值含量。适用于各种用途。
Ⅱ类，主要反映地下水化学组分的天然背景含量。适用于各种用途。
Ⅲ类，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。
Ⅳ类，以农业和工业用水要求为依据。除适用于农业和部分工业用水外，适当处理后可作生活用水。
Ⅴ类，不宜饮用，其他用水可根据使用目的选用。
在长输油气管道地下水环境影响评价中，地下水评价执行《地下水质量标准》（GB/T 14848-93）中的Ⅲ类标准，其中，石油类参照《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）Ⅲ类标准值（详见表1），是能够满足国家环保要求的。
表1 地下水环境评价执行标准 （mg/L）
八、风险防范措施
长输油气管道工程对地下水的环境影响总结为以下两点：一、在施工期，施工人员的生活污水、生活垃圾、施工机械油料的意外撒漏等若不加强管理，有可能经雨水流入地下水流场，给水体造成污染。二、在运行期，若有油气泄漏事故发生，泄漏出的原油随地下水流场渗入地下水系统，造成水体污染。根据不同地段的不同水文地质特征，工程对地下水的环境影响也不同，只有充分分析了工程沿线的地下水水文地质条件、地下水类型等，合理划分水文地质单元之后，才能进一步对地下水污染进行模拟预测，并提出相应污染防治措施。
根据长输油气管道工程特点，以及管道沿线的地质地貌环境，并结合管道工程建设的经验和教训，为最大限度地减少对地下水环境的影响，防止地下水环境污染，应采取以下措施：
1.对管道施工过程中可能产生的环境影响以预防为主，要求建设单位必须制定环境保护管理的具体措施，加强环境管理，预防对地下水环境产生不利影响；
2.在地下水埋深小于2.3m的区域埋设管道时，应在管道上部填充砂砾，以尽量减少地下水流的阻力，增加渗透率，最大限度地减少地下水位上升，从而达到减轻地下水环境影响的目的；
3.在长输油气管道沿线地下水环境敏感区域设置地下水防污监控点，建立地区地下水环境监控体系，制定监测计划，并配备先进的监测仪器和设备，以便在日常巡线工作中及时发现问题，及时采取措施；
4.协助建设单位制定地下水风险事故应急响应预案，明确风险事故状态下应采取的封闭、截流等措施，提出防止受污染的地下水扩散和对受污染的地下水治理的具体方案。
九、小结
综上所述，地下水环境影响评价因其具有隐蔽性和滞后性，一直以来是环境影响评价工作的重点。同任何建设项目一样，长输油气管道工程在经济发展的作用是毋容质疑的，但他们对环境的影响也是显而易见的。在实际生产当中，采取适当的地下水保护措施和完备的应急响应预案，长输油气管道工程对地下水环境的影响是可以得到预防和治理的。本文就结合生产中遇到的一些实际问题，总结了以上几点地下水环境影评价思路，仅供相互参考讨论。希望在广大环境影响评价工作者的共同努力下，地下水环境影响评价工作能够实现更大的突破。
参考文献
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[5]朱学愚，钱孝星.地下水环境影响评价的工作重点[J]水资源保护，1998，48-53.
篇6
关键词：水质评价；超标评价；洗车河流域；猛洞河流域；地下水
随着社会经济的发展，地下水开发利用规模日益增大，与地下水有关的环境问题日益突出。地下水环境质量的优劣直接关系到城市的经济建设、人民的生产生活和环境保护等一系列问题[1]。以往对地表水的研究较多，而对地下水质量关注相对较少。因此，开展湘西地区地下水质量综合评价， 对促进湘西地区社会经济和生态环境持续健康发展，具有重要意义。
湘西地下水污染调查评价是属于中国地质调查局布置的国土资源大项目―《西南地区岩溶地下水污染调查评价》的一小部分，受中国地质科学院岩溶地质研究所委托，由湖南省地质环境监测总站承担湘西片区工作，2011年主要开展了酉水河下游猛洞河流域地下水污染调查评价，2012年主要开展了酉水河上游洗车河流域地下水污染调查评价工作。
1 研究区水文地质条件
1.1 区域地质
区内出露的地层主要包括寒武系、奥陶系、志留系、泥盆系、二叠系、三叠系、白垩系等。其中岩溶地层主要为寒武系、奥陶系、二叠系、三叠系等。
1.2 区域构造
区内主要褶皱有龙山向斜、洗洛背斜、洛塔向斜、八面山向斜等9个。主要断裂有龙山性质不明断裂、张家坡压性断裂、唐家湾压性断裂等19条。
1.3 地下水类型
区内依据地层岩性组合特征、含水空隙介质组合特征及地下水的水理性等，地下水类型大致可划分为四大类：松散岩类孔隙水、红层碎屑岩裂隙孔隙水、基岩裂隙水、碳酸盐岩岩溶水。
松散岩类孔隙水主要分布于酉水河左岸龙山县城第四系冲积相砂砾层中。
红层碎屑岩裂隙孔隙水分布于龙山县（城）白垩系东湖群紫红色砂岩、钙质粉砂岩等裂隙、孔隙中。
基岩裂隙水主要赋存于砂岩、页岩等碎屑岩类风化裂隙和构造裂隙中。
碳酸盐岩岩溶水含水丰富的主要分布于洗洛、洛塔、八面山和马蹄寨～靛芳等向斜近翼部及南部边陲；洗洛背斜、红岩溪～洗车河背斜等5个褶皱的核部及近核部也有分布。含水中等的主要分布在洗洛、洛塔和马蹄寨～靛芳等向斜近核部。含水贫乏的主要分布在龙山（县城）向斜核部或近核部。
2 评价指标，方法及标准
2.1 评价指标
本次地下水质量评价选定评价指标50项。从单指标及分类指标类别对这50项指标进行归类说明。可分为一般化学指标、无机毒理指标、毒性重金属指标、挥发性有机指标、半挥发性有机物五类。
2.2 评价方法
采用《地下水质量标准》（GB/T14848-2007）（报批稿）评价方法。按单指标评价结果的最高类别确定，并指出最高类别的指标。
2.3 评价标准
地下水质量评价，以《地下水质量标准》（GB/T14848-2007）（报批稿）为评价标准。根据地下水各指标含量待征，将地下水质量分为五类：
Ⅰ类地下水化学组分含量低，可适用于各种用途。
Ⅱ类地下水化学组分含量较低，可适用于各种用途。
Ⅲ类以人体健康基准值为依据，适用于生活饮用水、农业用水和大多数工业用水。
Ⅳ类以农业和工业用水质量要求以及一定水平的人体健康风险为依据，适用于农业和部分工业用水，适当处理后可作生活饮用水。
Ⅴ类不宜作生活饮用水，其他用水可根据使用目的选用。
3 地下水质量综合评价结果
3.1 洗车河流域地下水质量
2012年的地下水样品（样品数为44组）分析结果表明，湘西酉水河上游洗车河流域（龙山县）岩溶地下水质量现状整体良好。Ⅰ类、Ⅱ类样品分别占总样品数的68.2%、29.5%，为适用于各种用途的水；Ⅲ类样品占总样品数的2.3%，为适用于集中式生活饮用水源及工农业用水。Ⅰ类～Ⅲ类样品比例数达100 %，广泛分布于工作区各个地下水系统。
Ⅰ类水质分区面积703.26Km2，占整个工作区面积的27.54%，主要分布在三元、石牌、乌鸦、白羊、茅坪、召市、老兴、八面山、贾坝、洛塔、水田坝等乡镇；Ⅱ类水质分区面积1792.45Km2，占整个工作区面积的70.2%，主要分布在龙山县城、石羔、桶车、大安、水田坝、湾塘、桂塘、咱果、贾市、隆头、里耶、洗车河、苗儿滩、红岩溪等乡镇；Ⅲ类水质分区面积57.71 Km2，占整个工作区面积的2.26%，主要集中在兴隆街乡镇一带，呈小块面状分布。见图1
3.2 猛洞河流域地下水质量
根据2011年取样测试数据（样品数为44组）结果得出，猛洞河流域地下水质量整体较好，不经任何处理可以直接饮用的地下水（Ⅰ～Ⅲ类水）2166.65Km2，占评价区总面积的85%，经适当处理可以饮用的地下水（Ⅳ类水）382.35Km2，占评价区总面积的15%，因调查点都属于浅层水，故不考虑深层与浅层区别。但由于各地区水文地质条件与经济发展有所不同，永顺地下水质量总体优良，主要为可直接饮用水；保靖仅城区附近地下水质量一般，为Ⅳ类水，其余区域都为可直接饮用水；古丈调查区内地下水质量总体质量一般，主要为Ⅳ类水，通过调查得出主要是由于周围工矿企业的污染。
Ⅰ～Ⅲ类水（可直接饮用）在全区大面积分布，主要为永顺县。Ⅳ类水主要分布在保靖县迁陵镇、阳朝乡，古丈县断龙山乡，永顺县芙蓉镇、石堤镇、松柏镇西北部，呈小块面状分布。
从地下水影响因子来看，Ⅳ类水的影响因子主要是NO2-、Mn、NH4+等，NO2-是影响地下水质量的最主要因子。见图2
4 超标评价
超标率可以反映地下水污染的程度，参照《1∶250000区域地下水污染调查评价技术要求》提出的超标限进行评价，评价指标为本次测试的所有无机和有机指标。
4.1 洗车河流域超标评价
经过测试结果得出，所有无机指标中无超标项目，有机指标中只有一项超标，超标项目为六氯苯，超标率为2.27%。易产生六氯苯污染的来源主要有污水污泥处理、造纸过程、木材处理等[2]，所以该点六氯苯超标很大程度上来源于附近的造纸厂的污水排放。
4.2 猛洞河流域超标评价
根据测试结果表明，超标率最高的为NO2-，44个采样点中有5个超标，超标率为11.36%；锰、SO42-、总硬度、耗氧量、NH4+等均有超标，但是超标率普遍不高，有机指标中经检测不含超标项。
NO2-超标原因与农田灌溉水（氮肥施用量过高）直接流入地下河系统有一定联系，其次工业废水中的主要污染物是化学需氧量和氨氮，未经处理的污水通过河道、渗井、渗坑或农田灌溉渗入地下，其有机氮化合物在土壤微生物的作用下，最终形成硝酸盐，污染地下水。再次，生活垃圾中大量的含氮物质在土壤微生物的作用下发酵分解，经过土壤和包气带入渗到地下水中，垃圾渗沥液中的NH4+在雨水的作用下，迁移到表土层中。在下渗水流和弥散作用下，大量NH4+和经亚硝化、硝化作用形成的NO2-和NO3-穿越土壤和包气带入渗到地下水体中，也会造成局部NO2-超标。
5 结论
湘西酉水河流域地下水资源丰富，地下水质量状况较好，大多为可直接饮用水源。人类活动对地下水的影响相对其他市县较小，地下水污染多发生在主要城镇、工矿企业周边，主要呈点状和小块面状分布，主要超标项目有NO2-、六氯苯、锰、NH4+等。地下水开发利用潜力大，为此需要根据评价结果对已有水源地加大保护力度，开发并寻找新的水源地，使地下水成为主要的供水水源。
参考文献：
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关键词：地区域；水文地质条件；地下水循环；
中图分类号：P641.2文献标识码：A文章编号：
导言：
随着城市化、工业化建设进程的不断加快，人们物质生活水平和生活质量在不断提高的同时地下水的开采也呈每年呈现递增的趋势。但对于某些地区而言，地下水水量较为匮乏，因此，如何有效地对其进行开发，也是目前区域发展的重要内容之一。而就当前来看，地下水污染问题的存在，不仅导致了一系列问题的产生，甚至给人们的生命财产埋下了巨大的安全隐患。为此，本文就针对地区域水文地质条件及地下水循环展开研究。
1地区域水文地质条件的分析方法
1.1 开采实验法
在当前地下水需求量持续增加，地下水污染状况，愈发严峻的产业时代背景下，如何高效地进行地下水资源的开采成为现阶段起企业发展的核心问题。水文地质分析可帮助工作人员明确地判断出地下水的状况，提出相应的预防措施，为预期开采效果的取得打下坚实基础。而其中开采实验法是现阶段相关企业进行水文地质分析常用的方峰之一，即按照实际抽水量进行抽水试验，根据试验数据对其相关信息进行判断。开采实验法通常应用于水文地质条件复杂且一时难以查清又急需做出资源评价的地区。
1.2 水文分析法
对于地下水系统而言，水量在进行循环作业的过程中，无论补给多么复杂，其最终都需要转换成地表水。而在进行地下水水文地质条件分析时，水文分析洁也是现阶段相关企业和主管部门最常用的一种方式之一，其主雯包括清水流量法、泉水流量法以及暗盒测流法。与开采实验法相比，这种方式的应用不仅能保证地下水数据信息获取的全面性、科学性和合理性，而且操作简单，适用面也相对广泛。主要应用于全排型流域。
2 地区域地下水循环的演化研究方法
2.1 同位素示踪技术
对于较为复杂的或需要精细刻画的水文地质单元，环境同位素通常能达到比较好的效果，其应用的实例也比较多。通过对研究区域特定水文地质单元内环境同位素的研究，能够获取地下水径流排泄、补径排的水资源量，对特定的环境同位素浓度梯度的研究，能够进一步分析出地下水不同的水循环模式，对于基岩裂隙水的水循环演化研究亦能得到比较好的效果，对于隐伏岩溶水系统的环境同位素研究，能够确定大气降水、地表水、地下水三水转化关系，并对定量评价岩溶地区地下水的可更新能力提供有效的数据。
研究中采用的同位素多为氢氧同位素，氦同位素等。其中氢氧同位素直接来源于大气降水，因而研究氢氧同位素的浓度，对降水补给具有广泛的意义，并对地下水演化研究起到了重要的作用;氦同位素来源于空气、含水岩石释放和地慢，在饱和空气的水中溶解的大气3He/4He是一个常数，地下水中氦的浓度主要受大气降水的温度、汇水流域的平均空气压力、含水岩石中铀和社的浓度、含水岩石的孔隙度和密度、脱气率和构造因素有关，而氦同位素受温度和盐度影响较小，因此氦同位素特征的研究可以了解有关地下水的来源、水一岩反应，运移速率和混合作用等重要信息。
2.2 水文地球化学演化及水化学动力学
水文地球化学资料同样能揭示地下水循环演化规律，作为划分地下水系统的依据。在研究的过程中，介质场、水动力场和水文地球化学场之间能够相互验证，获取较为准确的地下水循环演化特征。经过前人的研究，地下水化学场可以用来研究水动力的特征，在大尺度水文地质单元上能够取得很好的效果，以此形成了地下水化学动力学的概念，地下水化学组分的变化不但反映出岩石矿物学上的变化，也反映出了水文地质条件的定量变化，耦合达西定律的表达式，进而根据水化学资料确定水文地质参数，计算地下水年龄，由此对含水层的富水性进行预测。从另一个角度来看，水文地球化学规律的研究，还能显示出水质的循环变化。
总之，采用环境同位素作为研究手段研究水循环演化规律的水文地质单元时，水文地球化学可以的进一步揭示其变化规律，并起到验证和深入研究的目的。同时，地下水循环演化的研究，结合多种手段，可以达到更为深入的结果，如气候变迁、自然环境演化等。较为详尽的信息能够更好地研究出地下水循环演化的机理，并从多元的角度对其进行验证。
3 地区域水文地质条件下地下水源的保护措施
3.1 对地下水污染情况进行全面调查
随着城市化、工业化建设进程不断加快的产业时代背景下，企业的高速发展在推动国民经济进－步发展的同时，也严重地破坏了周遭的生态环境，给人们的生命财产安全埋下了巨大的安全隐患。特别是对于地下水而言，近年来，地下水污染问题也伴随其开采量的逐渐增加变得愈发严重，故为贯彻落实国家可持续发展政策方针，提高对地下水治污作业的高度重视刻不容缓，为此相关基层产业机构和主管部门，首先需要进行系统的地下水污染情况调查工作，即通过建立地下水污染区域的评价指标体系，划分地下水质量区域，明确了解和分析水质的总体状况和污染来源，从而在分析和判定中将相关数据资料进行整合，以此为后期治污作业的顺利开展提供科学依据。
3.2 建立科学完善的地下水污染预警系统
地下水河染问题的产生，其根本原因在于人们的不重视。无论是工业生产还是农业生产，在进行实际作业过程中，人们的关注度始终集中于提高企业自身的经济效益和社会效益，却忽视了对环境保护的高度重视，特别是在工业生产作业过程中，随着工业废物排放量的不断增加，地下污染问题也愈发严峻。因此，要想、从根本上有效地解决上述问题，建立科学完善的地下水污染预警系统是提高治污质量和治污效率的重要战略手段。污染预警系统建立后，企业和相关单位可对地下水的变化情况进行实时监测，从而对地下水污染情况做出及时的应对措施，防止问题的恶化闷。
3.3 做好地下水的评估作业
地下水污染评估作业是否落到实处，对于企业和国家的整体发展而言具有重要影响。地下水的评估作业流程主要为:搜集巧染物的数据资料，进行抽样调查分析，对污染物成分尽心分析，判断其是否存在危害。店去行数据资料搜集过程中，为从根本上有效地推动产业的进一步发展，工作人员可借助当前先进的信息技术开展数据搜集作业，以此在降低人力、物力、财力消耗的同时，确保数据结果的科学性、合理性和有效性。
4 结语
总之，随着我国地下水开采量的持续增加，地下水总量在不断减小的同时，污染问题也逐渐加重，给人们的生命财产安全带来了巨大的威胁。为贯彻落实我国可持续发展的政策方针，提高对地下水污染治理工作的重视是很有必要的。所以，相关产业机构和主管部门除了需基于水文地质条件分析对地下水污染情况进行全面调查、建立科学完善的地下水污染预警系统以及做好地下水的评估作业外，开展地下水污染的防治规划也是推动产业可持续发展的重要战略手段。
参考文献
[1]张光辉，陈宗宇，费字红．华北平原地下水形成与区域水文循环演化的关系[J].2017.
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关 键 词 BP神经网络；地下水水质；水井
中图分类号：X824 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-048-02
我国随着经济步伐的加快，导致地下水环境日趋恶化，地下水污染的防治工作俨然已成为自然环境保护迫切需要解决的问题。可是，地下水系统具有复杂性、多变性、不确定性的特点，导致传统的评价方法难以定量地描述。随着计算机网络的不断发展进步，模糊数学评判法、灰色聚类法、灰色模式识别法应用进了地下水水质评价中，然而，这些方法受主观因素影响严重，导致评价结果的精度受到质疑，本文针对地下水水环境的特点，应用BP神经网络的理论与方法评价地下水水质，通过分析地下水环境要素间的非线性关系，评价地下水水环境质量。
1 BP神经网络理论
人工神经网络（Artificial Neural Network，ANN）是一种非线性的动力学系统，它通过对人脑或自然的神经网络若干基本特性进行抽象和模拟，具有将强的处理和分布式存储信息的能力。BP神经网络属于前馈人工神经网络，网络由输入层、隐含层及输出层组成。BP神经网络的建立首先要调整输出与隐含层之间的权值，其次调整隐含层单元之间的权值，最后调整隐含层各个单元与输出层之间的权值。BP神经网络学习训练过程如图1所示。
2 应用
2.1 研究区概况
研究区选取吉林省辉南县，地处长白山系龙岗山脉的中北部。研究区属于低山丘陵地貌，属北温带大陆性季风气候区，主要气候特点是夏季温热多雨，春季风大干旱，秋季凉爽短促，冬季寒冷漫长。辉南气象站多年平均气温4.1℃，最高气温为34.6℃，最低气温为-40.3℃，无霜期130天，≥10℃积温2650℃，多年平均降雨量为754.7 mm，多年平均蒸发量为752.4 mm，多年平均风速为3.4 m/s，风向NW，多年平均日照时数为2572小时，最大冻土深度1.5 m。
由于辉南县属于低山丘陵区，且由东南向西北倾斜，因此，地表水系统发达，县城内属于辉发河水系10 km以上河流就有22条，主要有辉发河、三统河等。辉发河发源于辽宁省清源县，自西向东流经县城，并有大沙河、一统河、三通河、亮子河、蛤蟆河、蛟河汇入辉发河。俗有“九行下哨”之称。辉发河历年平均水位高程298 m，最高供水位高程302.25 m，最低水位294 m。平均流速0.5 m/s -0.8 m/s，最大流量4850 m3/s，含沙量2.14 kg/m3。
2.2 数据来源与处理
野外样品分别在2011年5月、7月和10月进行三期同点采集。根据辉南县6口水井的地下水水环境质量监测资料以及采样数据，采用计算污染分担率的方法确定水质评价因子。污染分担率达到了72.36%，选取水质指标总硬度、硝酸盐氮、挥发酚、六价铬、砷、铁等组分作为评价因子。
2.3 BP神经网络模型的构建
建立6-3-1结构的BP神经网络模型，如图2所示。以地下水质量标准（GB/T 14848-93）作为地下水水质评价标准，由于活化函数值域范围在[0，1]间，经过5500次迭代，网络收敛，达到指定精度10-5。BP神经网络模型评价结果见表1。
表1 地下水水质BP神经网络模型评价结果
由表1、表2分析可以看出，采用尼梅罗综合污染指数法评价的地下水水质并无明显变化，而应用BP神经网络模型计算后得出的结果地下水水质环境变化显著。这主要是由于2011年7月份与8月份辉南县降水丰富，一些工矿企业的生产污水随降雨入渗到地下，从而引起地下水水环境质量恶化，因此应用BP神经网络模型得出的地下水水质评价结果才是客观合理的。
3 结论
本文将BP神经网络的理论与方法引入到地下水水环境质量评价中，针对地下水水环境系统的复杂性、多变性与不确定性，构造出地下水水质评价的BP神经网络模型，通过分析地下水与其他影响因素间的非线性关系，评价了地下水水环境质量。通过应用发现，BP神经网络模型在求解地下水水环境系统中变量间不确定性问题方面，BP神经网络具有很强的自适应、自学习的能力。通过实例应用表明BP神经网络应用于地下水水质评价中是切实可行的，其评价结果符合客观实际，提高了地下水水质评价的精度，具有广阔的应用前景。
参考文献
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关键词：土壤；地下水；有机污染物；修复技术
引言
现阶段，土壤和地下水污染的形式愈发的严峻，不仅会影响自然生态系统，而且土壤生产出来农作物也会危害人们的身体健康，此外，土壤和地下水的数量终究是有限的，不能让污染范围进一步扩大，因此，相关单位必须重视对有机污染物的修复，加大资金投入的力度，完善修复技术，尽量消除有机污染物对土壤和地下水的影响。
1土壤污染的危害性分析
1.1土壤污染来源分析
土壤污染可以分为有机物污染，重金属污染，放射性元素污染等几种类型，除了重工业企业产生的污染物，有害气体，汽车尾气的排放是土壤污染的主要来源之外，农民使用农药，肥料浇灌农田，铺设塑料薄膜，人们生活所产生的垃圾，生活污水通过地表渗入到土壤或是农田中，或是直接汇入河流，也会导致土壤污染的出现。这些污染物会使土壤肥力下降，减少了农作物产量，部分有害物质还会直接进入农产品中，通过食物链被富集在人的身体内部，对人体健康造成危害。
1.2土壤污染物特征分析
人类活动会让大量污染物积累在土壤中，土壤无法完成自净，就会导致土壤环境恶化，也就是土壤污染。土壤污染因为具有隐蔽性和滞后性，而与其他类型的污染存在着差异，大气污染和水污染可以采取饮食和呼吸方式直接进入到人体内，而土壤受到污染时，不会直接将污染状况显现出来，而是通过农作物的生长状况进行反应，人体在食用这些农作物时就会间接的感受到土壤污染对人们的伤害，很难轻易的发现。此外，滞后性导致土壤污染的时间越长，所造成的危害就越严重，污染物会在这段时间内大量积累，之后就很难将其修复[1]。
2地下水调查分析
地下水调查的范围包括地下水周围的环境，水质状况等，通常是采用抽样采集的方法进行调查，会对环境发展造成一定的影响，而对污染性企业进行地下水调查时，则需要在企业周围地区对土壤污染状况进行相关调查。第一，要了解企业用水状况，找到污染源和污染排放口的具置，并采集排放废物，分析过后再与排放量和渗透量之间进行对比，根据污水排放的时间，地点，排放量等数据详细的进行研究；第二，充分了解企业生产过程中排放污染物的渠道，污染物排放口通向的区域和已经造成污染的水源；第三，调查企业内部的污水排放池，这将会对企业的内部调整产生一定的影响。在具体调查时，要清楚的知道到污水排放池的排水口所处的位置，以及污水排放池和排水口的体积和容积，充分了解企业排污过程中的每个环节；第四，除了主要污染源之外，还要对其他污染源进行调查和了解，根据污染程度完成相关分析；第五，明确其固体污染物的堆放位置，处理固体污染物时，通常采取的方式是填埋，在填埋之前，要清楚固体污染物堆积的各项数据，明确其中的各类有害物质。
3土壤和地下水修复技术分析
3.1化学修复技术
在对土壤污染物进行修复时，先要明确有机污染物的挥发性质和具体含量，才能采用合适的技术完成修复。处理土壤中有机污染物的过程中，通常是采用化学氧化的方式进行修复，使用的药品为硫酸盐。芬顿试剂本身具有一定的氧化性，能够对许多有机污染物进行氧化分解，与其他化学试剂相比，氧化性更强，氧化分解的效果更好，对周边压力和温度等氧化条件的限制较小，能够更快的进行反应，可以有效的运用在需要较短时间内完成土壤修复的项目中。当硫酸盐发生活化时，会产生硫酸根离子，硫酸根离子本身的氧化能力与硫酸盐相比更强，这两种氧化方式都具备不同的优点和缺点，最为合适的适用范围也存在着不同，因此，可以将二者结合起来，尽量减少相关缺陷，实现更强的修复效果。此外，芬顿修复技术在处理地下水污染时也能够显现出良好的使用效果，减少地下水修复的成本支出，是处理废水过程中的关键性技术，但是很容易被环境的酸碱度影响，要想完成氧化分解就要让芬顿试剂处于酸性条件下才能够进行，氧化分解过后还会出现元素的残留，将造成二次污染。硫酸盐修复的范围更加广泛，但是并不能将土壤中的污染物完全去除，完成修复需要较长的时间，在修复过程中也极容易与其他污染物产生反应，导致新型污染物的出现，进而影响最终降解效果。在处理挥发性有机污染物时，通常是采用常温热解析的方式进行，利用光催化技术，在常温状况下对污染物进行处理，将其分解为水和二氧化碳，与其他修复方法相比，这种方式所需的环境条件较为温和，修复效率更高，但是修复时，催化剂极易出现失活现象，这将会导致部分产物不能够降解，进而对周边环境造成二次污染。在修复土壤的时候，要想让产物完全降解，可以将其转移到液相，这样可以增强修复效益，在这个过程中，会极大的增加氯化钙药品的消耗成本和技术成本，还会对这种修复效果造成一定的影响，因此可以将这项技术与其他技术相结合，从而达到最佳修复效果。可以增加一定数量的活性炭，对这些很难降解的污染物进行吸附，让部分污染物可以催化，多次利用活性炭完成修复，两种方法相互协同可以有效的提高实际修复效果，还会增强相关单位的经济效益[2]。
3.2生物修复技术
3.2.1修复土壤污染利用生物修复技术修复土壤污染时，通常是将污染物放置在土壤中，将原本有害的污染物变得无害。之所以会出现这种转变，是因为改变了土壤的物理，化学条件或是降解微生物过于特别可以完成污染物的转变工作。利用这种生物修复技术处理土壤污染物具有很多优势，首先，利用生物修复技术修复土壤污染所需成本更低，不会给相关单位造成巨大的经济负担，其次，这种技术不会对土壤造成二次污染，并且与其他技术相比修复效率更高，基本上可以将污染物完全氧化，尤其是对于分子量低的污染来说，修复效果更佳。更加重要的是技术操作较为简便，可以直接在原本的位置完成操作过程。一般情况下来说，利用生物修复技术完成土壤的修复可以采取三种形式进行，第一，就地处理法，对土壤进行处理之后，直接将污染物放在土壤或是经过施肥和石灰处理的场地上，当土壤的营养，水分和pH等化学物质能够保持在相对稳定的状态时，就可以完成降解，降解使用的微生物是原本土壤中就存在的微生物群系，要想增强土壤的降解能力，也可以在土壤中放入特有的微生物，提高微生物修复效率；其次，原位处理法，这种方法可以不用对土壤进行搅动，直接进入渗透性较强的不饱和土壤中对污染物进行生物降解，可以加大土壤的供氧力度，提高土壤的营养程度，接种细菌来增强土壤的降解力，也可以抽取一定量的地下水将其放置在地表，经过生物处理后，在将其放回原本位置，不断重复这样操作，从而完成对土壤的改良；第三，生物反应器法，这种方式较为特别，需要利用生物反应器这一专门用来处理土壤污染的装置，可以直接将其放置在污染地上，将污染物处理过后制成泥浆后放到生物反应器里面，它可以在降解的过程中，让生物存在于最为合适的降解环境内，从而达到最佳修复效果[3]。
3.2.2修复地下水污染当土壤表面的环境受到污染时，也会对地下水的水质造成严重的影响，部分地区地下水作为主要的饮水来源，极易对人体的生命安全造成威胁，修复地下水污染时，可以使用多种生物修复技术，一般情况下，不同的污染物对地下水的污染状况是不同的，所以在选择修复技术时，应该从实际污染物的状况出发，与之相结合完成技术的选择。生物注射法主要是通过对空气加压，将空气注射到被污染后的地下水中，让水中的气流加速从而实现污染物的降解，这种方式可以延长一定的停留时间，加强修复效率，如果将空气变为表面活性剂微泡再将其注射到被污染后的地下水，可以给地下水中的微生物输送空气和营养物质，加快其代谢效率；有机粘土法可以有效的控制地下水的自由移动状况，将季铵盐阳离子表面活性剂直接注射到蓄水层当中，能够形成一个吸附区，从而实现对污染物的控制，让周边的微生物完成对吸附区中污染物的降解。生物反应器法需要将地下水抽提到地面上，放置在反应装置中进行氧化分解，之后再将其回灌到土壤中，由于生物反应器会定时补充氧气和营养物，所以回灌时会增加地下水中的氧气和营养物含量，这样就可以加快降解速度。就目前的生物技术而言，将地下水和回注系统结合起来，能够有效的减少修复成本的投入，还能在较短时间内完成修复，是当前效率最佳的一种修复方式。大多数生物修复技术是在好氧环境中进行，但是在厌氧条件下完成修复也极具潜力，因此，今后要提高对厌氧修复的研究[4]。
篇10
关键词：地下水资源 ；开发现状；对策
中图分类号：TU991.11+2文献标识码： A 文章编号：
世界上大部分的水资源都来自于地表水。地下水资源不仅仅是我们生活中必不可少的生命之源，而且地表的水资源还能够参与全球的水循环，通过水循环保持世界上的水资源平衡，调节整个地球的气候稳定，净化我们的空气，同时，水资源在保持生物多样性方面也有很大的贡献。但是，目前世界很多国家不注意对水资源的可持续开发和利用，过度的开采地下水，对地下水进行污染，最终都面临着水资源短缺的问题。
一、地下水资源开发现状
我国地下水资源平均每年都能够达到9000亿立方米，其实我国的地下水的存储量还是很大的。但是，由于我们社会的发展，很多工业大量的用水，导致地下水开采集中于工业区密集地带，而且随着人们的生活用水量的不断提高和人们对环境和水资源的污染，导致地下水的开采和利用出现了一系列的严重问题。如何才能够保护地下水资源，人类对水资源的需求越来越大，仅仅控制需求量还是不够的，寻找新的水源和节水方法，成为我们思考的重点。
存储量丰富，但南北地区开采有差异
我国地下水资源丰富，占我国水资源的30%。其中山区地下水总量要远远的高于平原地区的地下水资源的存储量。根据调查显示，一半以上的地下水水质良好，可以提取出来供人们直接引用的。但是，我国南北地区地下水资源存在明显的差异。相对于北方地区，南方地区的地下水资源丰富，但是北方地区的地下水开采量却远远的高于南方地区。据调查显示，北方地区的地下水开采量即将占到国家总开采量的80%。如果还是这样不合理的开采下去，那么北方面临的可能就是连喝的水都不能自己自给自足。
地下水资源的集中开采引发地质问题
由于，我国工业的不断发展，很多的工业发展需要大量的水资源，所以在很多工业区集中的地段，出现了严重的地面塌陷、漏斗区和沉降。过度的对一个地区的地下水进行开采，导致地下含水成出现断层和下降，从而导致地表的下降和塌陷，有些地区还出现了严重的漏斗区。我国很多城市的工业集中区都出现了这样的情况。比如，作为工业城市的天津、太原等，很多地方的地面下降都达到一米以上。这些漏斗区或者是地面塌陷的地方都会造成房屋的倒塌，道路的裂缝或者是出现严重的工业水倒回现象。
地下水污染严重
地下水的总储备量是丰富的，如果满足人们的合理需求也是可以的，但是，目前地下水存在着很多的污染情况，这就导致很多的地下水无法被人们使用。造成地下水污染的原因有很多。比如，工业废水的排放，就会深入地下和地下水混合，污染地下水，同时，开采地下水造成的地面塌陷也会造成污水的回流。据调查显示，武汉、天津、沈阳等城市的地下水硬度严重超标。南京、上海等城市的地下水中也检测出了很多有害的化学成分。
大量的资金投入，造成财政负担
很多地区对地表水资源的开采和污染，使得很多地下浅层水资源已经出现了匮乏的情况，水井中的水资源迅速减少。据调查，在河北省出现了很多的漏斗区，这些漏斗区的地下水位平均每年下降2-3米。还有很多地区和城市的漏斗区地下水位下降程度达到了30米左右，人们从地下取水就会很困难，所以，就必须花巨资购买大量的抽水机进行辅助抽水。有统计显示，北京市每年购买和更新抽水机就会花去上亿元。如果能够合理的利用地下水资源，那么这些投入都是不必要的。
二、合理开发地下水资源的措施
健全国家水资源保护法。
利用法律的强制性，贯彻执行水资源保护法和其他相关的水资源法律法规，对保护水资源的部门单位或者是个人给予奖励。对于不遵循法律，过度开采和破坏水资源的现象要给与严厉的制裁。通过法律手段，对地下水资源进行统一的、有规划的开采和利用，使地下水能够得到循环持续的利用。
国家对水资源的开发进行统一的规划
我国南北方的地下水资源的开发是存在很大的差异的，北方的地下水开采量占到了总量的80%，说明南北方的水资源开发严重的不合理。所以，国家应该对整个国家的地下水资源进行统一的规划，针对水资源南多北少的情况，将南北方的水资源按一定合理的比例进行开发，这样就不会导致北方水少开发多的情况，最终才能够实现我国水资源的均衡开发和可持续使用。
控制工业用水，实现水资源的重复使用
工业用水占了人们总用水量的一大部分，所以，想要保护地下水资源首先就要从控制需求做起。世界上很多的国家都在积极的建设节水工业，采取各种措施来降低工业用水。我国的很多城市也意识到了水资源缺乏的问题，采取铺设循环管道等方法进行水资源的循环利用，大连、太远都是这方面的代表。但是，我国的平均工业的循环用水整体水平还是很低，需要进一步努力。
加大节水技术的投入力度
很多工业不能够积极的进行地下水保护措施，一个关键的原因就是节水技术的限制以及不能够对污水进行处理再利用。现在世界上很多发达的国家，在工业上采取了冷却池、风冷却等高科技方法，将使用过的水资源进行循环使用。还有很多的国家都建有自己的污水处理厂和净化池等，将污水进行技术上的处理之后，将污水净化为农业或者是工业，也甚至是人们可以直接引用的水。虽然在我国也有这方面技术的研发，但是还应该加大资金投入力度和支持力度，研发出各种能过节水的技术和措施。同时，每个工厂也应该有自己的污水处理技术和节水技术的研发机构，保障工业用水的循环使用。
用其他的水代替地下水资源
世界上还有很多的水资源，不仅仅只是地下水资源这一种，北冰洋就有大面积的淡水资源。从长远来看，国家可以寻找一种新的办法，就是获取北冰洋的冰块来供人类使用，但是这项办法短期之内是不可能实现的，还需要我们进一步的努力。除了北冰洋大面积的淡水资源，世界上还有很多的海水，但是海水是盐水，并不能够供我们直接使用，这就要使用淡化技术，目前世界整体的淡化水平都不是很高，只有少数国家的海水淡化技术和设备在世界上是拔尖的，面对着水资源的日益短缺，我们必须要加大对海水淡化技术的重视，将海水作为我们的后备资源，以备不时之需。
结束语：
水资源日益短缺的情况已经给我们敲响了警钟，针对水资源开采过程中的一系列问题，我们要积极的采取行动，节约用水不能仅仅停留在口号上，真正的行动起来。最重要的还是利用科技手段，保障水资源的循环可持续利用。为了人类的明天能够有充足的水源，进一步努力吧。
参考文献：
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