地下水分析范文
时间：2023-12-26 18:05:35
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篇1
关键词 白洋淀；地层；水文地质；渗流
中图分类号 P331 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）14-0194-02
1 工程概况及勘查
白洋淀千里堤位于河北省沧州任丘境内，是河北省四条必保堤防之一。根据千里堤内外淀渠的水力联系分析可知，在部分千里堤坝基上有较大的渗透现象存在[1-3]。为了保证千里堤的运行安全，定性确定坝基的渗流情况，需要查明千里堤坝基地层、浅层地下水及渗流条件，研究人员选定白洋淀千里堤李广至12孔闸段进行勘探试验工作。
为满足勘探试验的目的，沿千里堤（梁沟至12孔闸段）布设勘探浅孔（孔深15 m左右）12个，孔距1～2 km，垂直千里堤和截渗沟在西大坞和梁沟各布设一条勘探线，共计浅孔（孔深15 m）31个，为取得40 m以内地层资料，在西大坞和梁沟各布设深孔（孔深40 m）1个，勘探试验工作量见表1，勘查工作布置图见图1。
2 区域地质概况
白洋淀处于华北断拗带中冀中拗陷构造单元，自中生代以来该区域构造运动以下降为主，面积约2.6万km2，为河北平原中最大的拗陷区，沉积了较厚的第四纪松散沉积，第四纪地层总厚度600 m。
据白洋淀南端钻孔资料，全新统（Q4）深度25.2 m，上更新统（Q3）深度233.77 m，中更新统（Q2）深度316.22 m，下更新统（Q1）深度393 m，其第四纪地层岩性特征见表2。
3 区域水文地质概况
根据勘查工作资料，该区第四纪含水层共分为4个含水组，含水层岩性主要为粉砂[4]。①第Ⅰ含水组：含水层岩性主要为粉细砂和裂隙黏土，为潜水或微承压水，含水层厚度一般小于10 m，底界深度小于30 m，水位埋深2 m左右，单位涌水量为2.5～5.0 t/h·m，溶解性总固体一般为1～2 g/L。②第Ⅱ含水组：含水层岩性以细砂、中细砂为主，为微承压水和承压水，含水层厚度20～40 m，底界深度约为150 m，水位埋深6～8 m，单位涌水量10 t/h·m左右，上段为咸水，溶解性总固体2～5 g/L，中、下段为淡水，溶解性总固体0.5～1.0 g/L。③第Ⅲ含水组：含水层岩性为中砂、细砂，含水层厚度60～80 m，属承压水，底界深度300～350 m，水位埋深8～10 m，单位涌水量约为20 t/h·m，溶解性总固体为0.5～1.0 g/L，地下水垂向补给困难，水平径流也较差。④第Ⅳ含水组：底界深度为500～600 m，岩性为中细砂和细砂部分为半固结状，水头高，富水性差。
4 白洋淀周边浅层地下水
勘查数据表明，白洋淀千里堤周边，由于白洋淀蓄水侧渗的补给，浅层地下水非常发育，埋深深度在25 m以上（第Ⅰ含水组），其下为咸水含水组（第Ⅱ含水组），浅层淡水含水层岩性为粉砂、细砂和裂隙黏土、亚砂土。溶解性总固体1～2 g/L，地下水流向在白洋淀基本干枯情况下仍自西向东，水力坡度为0.002，渗透系数K为1.98～6.16 m/d。
4.1 浅层地下水的埋深分布条件
根据勘查工作资料，千里堤东侧浅层地下水含水层底板埋深深度，在西大坞为23 m，在梁沟为25 m，由西大坞向北沿千里堤细砂含水层岩相变细，厚度变薄，在李广一带岩性多为粉砂、亚砂土，厚度也仅为2 m左右，西大坞向南细砂层基本消失，梁沟一带全剖面基本为黏性土，仅有薄层亚砂土或粉砂土出露。
4.2 浅层地下水的水化学特征
千里堤周边浅层地下水多为溶解性总固体不高的淡水，根据对工作区23眼井的水质分析资料统计：总溶解性总固体低于1 g/L的水样为1个，占4.35%，1～2 g/L的19个，占82.61%，2～3 g/L的为3个，占13.04%。该区域大部分地区表层为淡水，向下变为咸水，但也有个别地方表层为咸水，向下为浅层淡水，然后在第Ⅱ含水组又为咸水，这也正反映了该区浅层淡水的形成复杂性。采样的23个水样分析结果见表3。
5 千里堤渗流条件分析
通过对白洋淀千里堤周边地区的勘查与分析可知，在白洋淀千里堤上存在不同的渗流段。
5.1 西大坞细砂含水层强渗流段
位于千里堤西大坞段，长度约3 km，该段砂层厚度达7～10 m。根据对原状土进行室内渗透系数测定，结果见表4，细砂为1.24～9.59 m/d。根据抽水试验资料，用博尔顿等方法计算，导水系数T=48.08～79.11 m2/d；渗透系数K=3.48～6.16 m/d；贮水系数μ=1.63×10-3～4.55×10-3；给水度μ=0.11～0.15。
5.2 李广、梁沟粉砂土、亚砂土弱渗流段
位于千里堤李广段（北段）和梁沟段（南段），长度约9 km，该段地层中细砂层很少出露，含水层主要为亚砂土和粉砂土，其中北段砂性土厚度稍大，南段为黏性土地，室内测定渗透系数极小，渗流条件较差。根据抽水试验资料计算；导水系数T=27.85 m2/d；渗透系数K=1.98 m/d；贮水系数μ=4.08×10-3；给水度μ=0.079。
6 结论与讨论
通过对白洋淀千里堤周边、地区的勘探、试验，初步查明了白洋淀周边的地层、含水层，浅层地下水条件及渗流条件。根据实际勘查与试验资料，对千里堤李广至大树刘庄段，
划分了2个渗流条件不同的类型段，即西大坞细砂含水层强渗流段及李广、梁沟粉砂土、亚砂土弱渗流段，并对2个渗流段的有关水文地质参数分别进行了计算分析，为定量评价白洋淀蓄水截渗工程的运行安全及效益提供了技术依据。建议在白洋淀日常监测和管理过程中，重点关注强渗段的安全稳定情况，保障大堤安全。
7 参考文献
[1] 舒安平，匡尚富，徐永年.库区土质边坡稳定性分析[J].水利学报，2000（5）：17-21.
[2] 刘海宁，王俊梅，王思敬，等.黄河下游堤防非饱和土边坡渗流分析[J].岩土力学，2006，27（10）：1835-1840.
篇2
提要：该文以曹妃甸某工程为例，对该场地不同深度的地下水取样并进行水质分析。根据水质分析结果，判定浅层地下水中Cl－、SO2－4、Mg2+、总矿化度等腐蚀介质对混凝土结构及混凝土结构中钢筋的腐蚀性，并分析腐蚀性沿垂直方向及水平方向的变化规律，对地下工程的防腐设计和计算具有指导意义。
关键词：地下潜水腐蚀介质；深度；腐蚀评价
1引言
随着城市建设的高速发展，特别是高层建筑的大量兴建，地下水的水质对地下建筑物的影响日益突出。地下水对建筑材料的腐蚀性强弱直接影响到工程设计对水泥类型、基础类型及防腐措施的选择，最终直接影响到工程总造价，因此工程勘察阶段应对场地及其附近的地下水进行详细的分析和评价。地下水对建筑材料的腐蚀性在空间分布上存在一定的地域性规律，根据工程实际情况，进行深入分析，发现和利用其变化规律，提出相应的对策，可有效减少防腐费用，提高经济效率。该文以曹妃甸现代产业发展试验区项目为例，对场地的地下水进行取样并及时进行化验分析。依据水质分析资料，判定主要腐蚀介质SO2－4、Cl－、Mg2+及总矿化度等对混凝土结构及混凝土结构中钢筋的腐蚀性，并分析其腐蚀性沿垂直方向和水平方向的变化规律。对在有腐蚀性地区进行的工程建设，可在不同部位采取不同的防腐措施。
2工程地质情况
曹妃甸现代产业发展试验区项目拟建场地地貌上属于滨海浅滩。地势较平坦，场地中部有一条南北走向河流，场地地下水埋深1．50～2．00m，地下水流向自西向东南。
3地下水赋存环境及水样采集
地下水对混凝土腐蚀程度决定于混凝土所处的地下水赋存环境和地下水中腐蚀性化学成分的含量两个方面。因此在评价地下水对混凝土结构及混泥土结构中钢筋的腐蚀性时，要查明地下水所赋存的环境，采集符合要求的水样进行水质分析。
3.1地下水赋存环境
试验区未发现影响场地稳定的地质构造。地下水赋存于第②层粉质黏土及以下土层中，属潜水类型，主要由大气降水补给，以蒸发形式排泄。根据调查，拟建场地附近区域的学校、居民区、餐馆产生的生活垃圾均及时运走对本地区不产生污染，亦未发现其它污染源。所以该区地下水的腐蚀性为自然因素产生的，具区域特征。
3.2水样采取
在试验区按网状均匀布置7个取水孔，每孔按地层每层取水一件，每孔取水样8件。钻探工作采用XY－130型钻机，跟管钻进。到取水位置后，采用提桶、活塞、水泵联合洗孔，洗井次数不少于3次，最后两次洗井单位涌水量差值不得大于10%，洗井结束后，孔底淤沙厚度不得大于1.5m;洗孔结束后要求准确测定静止水位。采样瓶选用50mL和500mL聚乙烯瓶，事先将其用去离子水清洗，取样时再用所采水样润洗3遍。因为侵蚀性CO2为不稳定成分，在取样时需加2～3g大理石粉稳定剂。
4地下水中腐蚀性介质在水平、垂直方向变化规律分析
判定地下水的腐蚀性变化规律，首先应分析地下水中各腐蚀介质的变化规律，然后分段判定其腐蚀性。地下水的简分析项目包括:SO2－4Mg2+NH+4、OH－、Cl－、总矿化度、侵蚀性CO2、PH值等。在拟建场地的7个取水钻孔中，取水试样56件，进行室内水质简分析试验。
4.1地下水中腐蚀性介质
在垂直方向变化规律为了直观反映地下水中主要腐蚀介质(SO2－4Mg2+Cl－、总矿化度)在深度方向的变化，将试验数据，绘制成各腐蚀介质含量随深度的变化曲线，见图1～4，根据曲线进行分析，找出其规律。地下水中各离子含量在垂直方向变化具如下规律:以Cl－、SO2－4为例:场地15.5m以上地下水中Cl－含量在22855.8～36746.6mg/L，其下地下水中Cl－含量在11672.4～19812mg/L;场地19.5m以上地下水中SO2－4含量在2581.9～5513.4mg/L，其下地下水中SO2－4含量在2231.2～3121.8mg/L。从大趋势看，地下水腐蚀介质含量随深度增加而减小，且与含水土层的性质有关。在渗透系数小的土层(粉质黏土)，地下水中介质含量稀释的慢，含量较高;在渗透系数大的土层(砂层)，地下水中介质含量稀释的快，含量较低。4.2地下水中腐蚀性介质在水平方向变化规律将各铅孔中同一深度的试样的试验数据绘制成腐蚀介质(Cl－、SO2－4)含量在水平方向的变化曲线，见图5、6，并分析其变化规律。按极差分析，在10m深度处，地下水中Cl－含量变化在29812.00～35608.80mg/L，平均值32602.97mg/L，极差5796.8mg/L，小于平均值的30%，为17.1%;在20m深度处，地下水中Cl－含量变化在12104.80～18124.50mg/L，平均值14161.01mg/L，极差6019.7mg/L，大于平均值的30%，为42.5%。在15.5m深度处由于含水土层性质相近，地下水中SO2－4离子在7件水中的含量为3858.4～4943.6mg/L，平均值4394.56mg/L，极差1085.2mg/L，小于平均值的30%;在20m深度处由于含水土层性质差异较大，7件水中的含量为2652.7～4581.9mg/L，平均值3532.14mg/L，极差1929.2mg/L，大于平均值的30%。地下水中各离子含量在水平方向变化具如下规律:性质相近土层中的地下水，其同一腐蚀介质含量在同一深度变化较小;性质相差较大土层中的地下水，其同一腐蚀介质含量在同一深度变化较大。渗透系数小的土层(如粉质黏土)介质含量高，渗透系数大的土层(如粉土、粉砂)介质含量低。这是因为细粒土阻滞与淋滤能力均不强，而使其地下水中腐蚀成分相对较高，而粗粒土中地下水，因粗粒土淋滤能力强，腐蚀成分稀释快，离子含量降低。
5地下水的腐蚀性规律分析
按地下水中各离子含量在垂直方向变化规律，地下水腐蚀性应根据地下水中介质含量随深度变化分段进行分析判定。场地环境类型按《岩土工程勘察规范》(GB50021－2001)(2009年版)附录G规定判别，属Ⅱ类。1)地下水对混凝土结构中钢筋的腐蚀性评价结果:地下水在15.5m以上，Cl－含量在22855.8～36746.6mg/L，根据《岩土工程勘察规范》(GB50021－2001)(2009年版)12.2.4条及该规范12.2.4条文说明，应进行专门研究，以确定在长期浸水状态下地下水对钢筋混凝土结构中钢筋的腐蚀性等级;在干湿交替状态下具强腐蚀性;地下水在15.5m以下Cl－含量在11672.4～19812mg/L，在长期浸水时具弱腐蚀性。2)按环境类型地下水对混凝土结构的腐蚀性评价。
6结语
通过对曹妃甸现代产业发展试验区项目地下水腐蚀性变化规律的分析研究，可以得出以下结论:
1)在没有明显污染源场地，地下水的腐蚀性在水平方向没有明显变化，只在地层变化处有变化;地下水的腐蚀介质含量，随深度增加而减小，地下水的腐蚀性强度随深度增加逐渐减弱。
2)在沿海地区，浅层地下水含盐量较高，影响深度15～20m，在对地下水腐蚀等级判定时应进行分层取样评价，对基础埋深较浅的建筑物基础，应按浅层水分析结果进行防腐设计，而下部地下水的腐蚀等级小于上部地下水的腐蚀等级，因此分层评价对地基基础的防腐设计和桩基础的桩型选择具有重要意义。
3)按地下水在不同深度处的腐蚀等级，可采用不同的防腐措施及施工工艺。4)地下水对混凝土结构的腐蚀性评价主要基于单因素考虑。然而影响混凝土腐蚀的因素很多，例如区域的自然环境、污染物性质、地质土层及其分布等。但多因素的腐蚀性评价并不多见。
参考文献
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关键词：岩土工程；工程勘察；地下水；水位；腐蚀性；工程地基 文献标识码：A
中图分类号：TU42 文章编号：1009-2374（2016）28-0146-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.28.073
地下水的检定与勘测是岩土工程勘察工作的重要组成部分，因为地下水本身是一个不断变化的水体，其内部成分也相对复杂，多种因素必然会对岩土工程构成威胁，甚至会影响工程基础施工，岩土工程勘察中必须积极重视地下水问题，将一切可能的影响因素纳入考虑范围，重点进行分析、排查，从而确保岩土工程勘察工作质量。
1 地下水水位问题
岩土工程勘察是向地下深入勘察的过程，其中必然涉及到地下水问题，地下水水位的升降与动态变化问题等必然会对岩土工程勘察带来一定影响。
1.1 地下水位上升的影响
由于受地理环境因素、水文条件因素、气候条件、人为因素等的影响，岩土工程附近的地下水位可能上升，例如降水量较大的年份、雨量充沛的季节河流将迎来汛期，工业污水、生活废水等大量排放时都可能导致地下水位上升，地下水位夯实将对岩土工程勘察带来不良危害和影响：
第一，地下水渗透于岩土中，会对土体形成腐蚀、渗透，从而出现沼泽式淤泥式土体，影响岩土工程地基的牢固度，也对岩土工程勘察自身造成影响。
第二，地下水位上升，土体内部水分含量则将增加，这样一些地势相对陡峭、起伏不平的地段则将可能出现滑坡、泥石流等危险，这势必会对岩土工程勘察带来安全威胁。
第三，特殊的岩土土体，例如细砂土、粉土等，易于吸收水分，当地下水位上升时，土体将液化，当液化土体形成颗粒状后，则可能出现管涌、流砂等问题，给岩土工程勘察、勘测等带来不便。
此外，地下水位极度上升可能侵蚀、浸泡岩土工程地基本身，从根源上给建筑物地基带来负面破坏作用。
1.2 地下水位下降的危害作用
地下水位下降同样会给岩土工程带来不良威胁，导致地下水位下降的主要原因为人们无节制、无计划地利用地表水、地下水，例如：工业企业生产与工程施工等对河流水的利用，农业生产无节制地抽取地下水等，各种问题交织在一起势必要破坏水体平衡，导致地下水位下降，地下水位下降也将对地表、地面等带来不良影响，最直接的结果就是地表下沉、地面塌陷等，地表所受浮力也将下降，使得岩土工程无法处于稳定的地基环境中，而且水资源系统受到冲击，自然环境与生态环境等都将面临威胁。正是因为受到人为因素、自然因素等的威胁和干扰，地下水资源系统失去了平衡性、稳定性，从而可能出现地下水涌突、流砂上泛等现象，不仅影响岩土工程勘察工作的正常开展，甚至会带来生命安全问题。
2 地下水水动压力问题
常规情况下，地下水由于所处环境，其水动力不会形成较大压力，然而随着岩土工程勘察工作的开展，地下水的水动力则将逐渐发生变化，进而带来水动压力的变化，引发岩石或土体的松动、变形，导致岩土地基失去稳定性，岩土的构造、工程结构等都可能受到影响，岩土工程结构失稳，下一步将影响建筑工程安全。
地基是工程的基础，从根源上决定着建筑工程的安全度、牢固度，特别是地基坑中有承压水层时，受到来自于上方建筑工程巨大的作用力、压力，则可能导致基坑中的承压水体压力升高，不断升高的水动压力也将给基坑结构、根部等带来一定的压力和作用力，从而可能导致地基中的地下水上泛、外涌等问题，这样基坑中的混凝土则将逐步流失，影响地基牢固度，也使得岩土工程无法按照预定工期和期限施工。
3 地下水腐蚀问题
因为深受内外因素、自然与社会因素等的干扰，多种复杂因素交织在一起使得地下水体中可能出现多种成分，这些复杂的成分很可能对岩土工程地基带来不良威胁和影响。
3.1 气候因素引发的混凝土腐蚀问题
当地下水体内含有腐蚀性成分时，岩土地基混凝土中则可能融入腐蚀性物质，会加剧对混凝土的腐蚀与破坏，特别是盐分、碱性等物质渗透到砼细密纹理中时，混凝土会受到极大破坏。当外界环境中水分不均、干湿不均时，会导致盐分聚集、集中，盐溶液逐渐走向饱和，遇到低温条件，饱和的盐溶液甚至出现固态盐分、晶状成分，具有膨胀作用，可能破坏混凝土内部构造。相反，温度上升后，盐分溶解于水体后则可能出现潮解问题，混凝土反复性的潮解、膨胀则必将影响其结构稳定性，可能更快腐蚀、变质，无疑将对岩土工程地基的稳定性、牢固度带来破坏性影响。
3.2 地下水中腐蚀剂的不良影响
众所周知，地下水因为处于相对特殊的地理环境中，其内部自然融入了多种化学物质成分，各类化学成分之间容易发生反应以及化学物质本身等都可能对岩土工程地基带来腐蚀性影响，具体的影响包括化学物质作用于混凝土、石料、石材、钢材等，对岩土建材表面形成腐蚀作用，特别是地下水体内部的Cl-、NO3-、SO42-等同水体中的氢离子结合，可能生成HCl，酸性成分很容易对砼外部的氧化膜带来腐蚀作用，氧化膜本身是一层保护膜，一旦受损，其内部钢筋将会遭到破坏，钢筋受腐蚀后会出现变形、膨胀、锈蚀等现象，钢筋作为岩土工程地基支撑性框架结构，遭到腐蚀后，地基混凝土也将受到威胁和破坏，从而导致岩土地基无法长期、永久地发挥支撑功效，进而影响建筑工程的使用周期。
4 岩土工程勘察地下水问题的防范与处理
通过以上分析可以看出，地下水问题会对岩土工程带来不良影响，特别是地质条件复杂的环境，要想确保岩土工程施工质量，就要结合常见的地下水问题来进行针对性勘察，从整体上保护岩土工程安全，实际勘察过程中要重点做好以下工作：
4.1 重点测量地下水位情况
根据地下水位变化规律，水体有枯水期、丰水期两大关键时期，在实际的岩土工程勘察工作过程中，应该根据季节时段、水期特征等有目的、有针对性地开展勘察工作，要尽量确保科学、精准、动态地掌握地下水位情况，通过数据测量、计算、统计、分析等来掌握地下水位变化幅度，再对岩土工程施工采取对策和措施，控制其对岩土勘察带来负面影响。
例如：枯水期，由于地下水位下降，水体远离地面，岩土工程勘测难以精准地测量、测算出地下水位高度、变化幅度等，也就无法对工程施工提供科学的指导，此时可以重点锁定关键因素，地下水变化幅度对地基带来的不良威胁程度，再对应采取科学、合理、针对性解决对策。因此应该在丰水期来勘测地下水位、水体变化等，以便为岩土工程勘察提供更为精准、有效的数据，要通过科学的防范对策、措施等来提升岩土工程结构的牢固度、稳定性，尽可能预防地基开裂。
4.2 地下水体腐蚀性测定
地下水体腐蚀性能是威胁岩土工程安全的一大因素，必须强化地下水体腐蚀性检测与测量。根据地质科学规律，通常下层地下水的腐蚀性更强，将对岩土工程地基带来腐蚀性危害，对此，实际工程施工中就必须选择抗腐蚀性强的材料来充当工程地基或者通过科学地把握、掌握水灰比来逐渐提升工程地基的耐腐蚀性能，实际岩土工程勘察中，可以对地下水腐蚀性检测设定等级，根据腐蚀性等级来对岩土地基进行科学处理，提高地基牢固度、稳定性，从而确保建筑工程被长期使用。
4.3 岩土层渗透系数的检测
岩土层渗透系数是岩土工程勘察过程中必须测定的对象，也是用来分析降水法的一项关键标准，应该得到勘察工作的重视。整体来看，岩土工程的设计、结构以及布局等都与岩土层的渗透系数密切相关，最典型的地基挖掘施工中，通常要参照岩土层的渗透系数来对挖掘深度等做出取舍，因此必须对岩土层渗透系数进行精准、客观的测定与求值。
传统的室内试验、现场注水等检测方法所得出的数据一般与岩土工程实际数据存在差异，影响数据的准确度，对此就要改变检测方法，选择野外抽水试验检测方法，以此来确保所获得数据更加靠近实际数值，然而这一方法也存在某种弊端，例如耗时、耗费精力且成本较高等，至今尚未得到深入的运用。因此，实际的岩土层渗透系数检测就要注重方法的选择与对比，可以采用室内实验、室外抽水检测等相结合的方法，经过反复实验、检查与测算，最终得出精准的检测结果，再对应获得一个更为精准的岩土层渗透系数，将其作为地基挖掘、岩土工程勘测等的一项科学依据。
5 结语
岩土工程勘察过程中势必将面临着复杂的地下水问题，主要的地下水问题包括地下水位问题、水体腐蚀性问题等，每一类地下水问题都可能给岩土工程勘察、工程地基质量带来不良影响。因此有必要积极重视岩土工程勘察工作，通过科学的调查、试验、数据统计与分析等来获得准确的数据，再利用这些科学的数据来为岩土工程勘察提供科学的指导，以此来确保岩土土体性能，确保岩土工程安全。
参考文献
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篇4
一、工程地质勘察概述
作为解决各种水文地质问题的专业学科，工程地质勘察工作的顺利开展，可以为各种建筑工程施工质量的增强提供可靠地保障。工程地质勘察的主要目的是：对施工区域的地质条件进行深入地分析，选择出可靠的施工场地，并对施工中可能存在的地质问题做出针对性的措施，为工程施工方案的制定和实施提供重要的参考依据。工程地质勘察的主要任务是：对工程地质条件及可能存在的问题进行必要地分析，促使项目工程施工能够与地质环境相适应，保证项目施工能够实现安全、高效的发展目标，及时地消除工程施工中可能存在的安全隐患。
二、工程地质勘察中地下水的问题
（一）地下水位下降的问题
集中性的抽取地下水、各种基础设施工程的开展、矿山作业的进行等各种人为因素的存在，对于地下水位造成了较大的影响。这些因素使得地下水位原先的内部平衡机制被破坏，相关的作用力出现了失衡的现象，加速了地下水位下降的速度，对工程建设的有效开展带来了较大的阻碍作用。当地下水的下降幅度过大时，很容易出现地面塌陷、地面沉降等现象，加大地地质灾害发生的几率。同时，受到各种自然因素的影响，地下水位也会存在着下降的问题。在这些人为因素及自然因素的作用下，容易使地下水恶化的现象，影响了地下水的正常使用。像常见的矿井塌方、海水倒灌等问题的产生，都与地下水位下降有着必然的联系，影响了相关生产作业的工作效率，威胁着作业人员的生命安全。
（二）潜水位上升的问题
作为常见的地下水问题，潜水位的上升对于工程施工质量带来了潜在的威胁，加大了工程建设中安全事故发生的几率。潜水位上升与含水层结构不稳定、水文气象因素及各种人为因素有着一定的关系。在这些因素的共同作用下，潜水位上升将会对岩土工程建设造成巨大的危害。主要体现在：（1）加大了土壤出现沼泽化的几率，对于建筑物的结构带来了腐蚀问题；（2）容易使某些斜坡出现滑移的现象，可能会产生岩土体塌方的问题；（3）破坏了一些具有特殊性质的岩土体结构，降低了工程施工区域的抗压强度；（4）容易出现粉土管涌的现象，加大了流沙问题产生的几率；（5）一定条件下可能会淹没建筑物的地下室，破坏地基的稳定性。
（三）地下水频繁升降的问题
地下水的升降变化，将会对周围岩土体结构的稳定性带来巨大的破坏作用，引发了这些岩土体结构变形的问题。在各种客观存在因素的影响下，地下水频繁的升降将会使工程施工区域的岩土体出现膨胀收缩变形反复的现象，导致建筑物的地基失衡，容易产生地裂的问题。同时，在地下水频繁升降的影响下，施工区域的土质由于胶结物的丧失，整体的结构紧密性被破坏，导致施工区域的土质逐渐变松，降低了工程的承载力，影响着基础性工程实际作用的充分发挥，加大了工程的施工难度。
三、工程地质勘察中地下水问题有效解决的主要措施
（一）高度重视地下水对工程质量的影响
工程地质勘察的过程中，技术人员应该对地下水位的变化有着全面的认识，并对地下含水层的厚度及分布范围进行有效地分析，理清二者彼此间的组合关系，采取可靠的防渗透措施避免地下水文上升或者下降对工程质量造成较大的影响。在地质勘察报告制定的过程中，技术人员应该对其中地下水在施工过程中可能造成的影响及对施工质量的危害程度做出详细地说明，促使施工企业能够意识到地下水问题存在的危害性，进而加强对施工中地下水问题处理工作的重视，从根本上保证了工程施工质量的可靠性。同时，这些工作的顺利完成，有利于完善施工方案，增强了工程地基结构的稳定性。
（二）高度重视工程地质勘察中水理性质的研究
地下水与岩土之间的相互作用所表现的性质，即为水理性质。比如，岩土层的透水性、融水性等，都与地下水的变化有关，属于水理性质方面的内容。因此，工程地质勘查的过程中，技术人员应该重视水理性质的研究，减少地下水对工程质量的影响，确保工程施工计划的顺利实施。在对地下水采样的过程中，可以选择在枯水期及丰水期进行有效地采样分析，及时地获取地下水位变化的信息，完善工程地质勘察报告的具体内容，为后期工程建设的顺利开展提供可靠的参考依据。
（三）充分地利用信息化的技术手段做好地下水的分析工作
地下水位的变化，对于工程施工质量的增强有着一定的影响，客观地决定了工程地质开展中做好地下水分析工作的必要性。传统的分析方法在实际的应用中容易受到各种客观存在因素的影响，无法保证分析结果的合理科学性。因此，技术人员需要充分地利用各种信息化技术，在工程地质勘察中对地下水位的变化、地下水可能对工程建设中造成的影响等方面进行全面地分析，从根本上避免地下水的存在对工程施工进度造成不必要的影响。同时，信息化技术手段的合理使用，有利于为工程施工方案的完善提供必要的参考信息，可以对地下水问题的有效解决提供可靠的工作思路，在保证工程施工安全的同时增加了工程的经济效益和社会效益，为工程施工质量的增强及服务功能的完善带来了重要的保障作用。
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关键词：防水；渗漏原因分析；预防
中图分类号：TU761.1+1文献标识码：A文章编号：
地下工程防水体系失效性是指防水体系和材料使用过程中，由于外部作用侵蚀破坏或内部材料弱化，抵抗地下水环境的能力减弱或全部丧失。分析和研究地下工程在不同地下工程在不同地下水环境介质中的失效影响因素与机理、失效材料所产生的物质对周围结构体性能的影响、建立评价各种失效影响因素指标及失效检测方法，是地下工程防水体系应研究的重要问题。
一、防水施工原因
前述统计数据表明，防水施工阶段是地下工程防水渗漏的主要环节，对部分防水渗漏案例进行分析后发现，既有施工不精心和工艺方面的原因，也有施工管理和检测方面的原因，同时采用不同施工方法的地下工程，其防水渗漏原因也不尽相同。
（1）喷涂防水地下工程防水体系渗漏的原因有：喷涂防水膜很难保证其均匀性，虽然一般喷涂材料延展性较好，但抗拉强度较低，如发生较大外力作用，结构会发生变形和位移;易导致防水膜破裂，致使整个防水体系失效;另外该施工方法对喷涂的施工工艺精度要求高，但一般工程很难达到。
（2）自防水混凝土的防水体系失败的原因有：地下工程工作面狭小，混凝土振捣密度实度很难达到设计抗渗的要求，另外施工缝合变形缝也是这种防水措施的薄弱环节。混凝土拌和原材料质量不合格，特别是水泥安定性不合格，不仅导致混凝土开裂渗漏，甚至影响结构安全；混凝土水灰比大，致使混凝土收缩加大，引起混凝土收缩裂缝导致渗漏。
（3）施工工艺原因：混凝土中水分蒸发过快、未对混凝土及时养护；混凝土的搅拌、运输、浇注、振捣各道工序中缺陷和疏漏；模板构造不当，漏水、漏浆；钢筋保护层过小、过大，浇灌中钢筋移位；在极端恶劣的天气下施工等因素均会导致现浇混凝土结构裂缝产生，造成渗漏。
（4）混凝土的温度变形：混凝土具有热胀冷缩的性质，当环境温度发生变化时，就会产生温度变形引起附加应力，当其超过混凝土抗拉应力时，即产生裂缝。
（5）混凝土的收缩和徐变：混凝土在空气中硬结，体积会缩小，易产生干缩列缝。
（6）荷载作用：混凝土早期受震、拆模方法不当、拆模过早、施工超载等原因造成裂缝。
（7）施工缝留设不当或后浇带处理不当，照成变形缝或后浇带处渗漏
以上原因说明，防水施工过程是保证工程质量的重要环节，因此应强化防水施工的重要性，针对不同的防水方法制定相应的施工细则，并建立防水施工质量检测机制。
二.防水设计原因
一部分设计师对防水重要性的认识不够，认为地下渗漏水不影响结构的安全问题，在选用材料和设计方式上重视程度不够，因此在防水设计方案中结合结构特征认真研究不充分，致使防水设计不合理。
由防水设计理念问题引发的渗漏：目前地下工程使用寿命都在100年以上，而防水材料的使用寿命均达不到这一要求，因此地下工程防水设计应考虑放排水系统的可维护性和易更换性。
有防水设计经济性问题引发的渗漏：尽管防水工程在地下工程中占得工程总费用比例是较小的，但往往设计者考虑造价的原因，仍选用价廉差的材料，也是导致防水渗漏的原因。
三.防水材料变异的原因
根据研究，发现由于防水材料材质的变异导致防水体系失效的情况占有较大的比例，其原因有地下水环境和微生物侵蚀对防水材料性能的弱化、已有防水材料材质固有的弱点随使用的环境的恶劣和使用时间推移逐渐丧失的防水功能。如某铁路隧道在维修养护时，其防水卷材已变质老化。发生这些情况归纳起来，主要有以下原因：a）劣质的混凝土添加剂中含有高浓度的碱性成分和不易分解的盐类物质，导致混凝土结构的松软，析出的物质对防水卷材起了侵蚀作用；b）冻融交替使得防水材料结构变异；c）微生物侵蚀、粘结材料变异；d）地下水中含有不同浓度的酸、碱、盐离子对材料的侵蚀；e）防水材料材质结构的不稳定导致材料结构组织的变异。
四.维护和管理原因
排水系统堵塞。不畅时，如果维护不善，将导致较大的水压长期积累引起结构开裂，破坏防水体系。在严寒地区的隧道，冰冻产生的冻胀力是导致结构开裂和排水管堵塞破裂的重要原因。
五．防水泄漏预防措施
（1）地下工程环境与其他建筑工程不同，作为附着层的高分子材料，影响其使用期间耐久性的因素是很独特的，除了一般的由温度、湿度、光照、酸碱环境作用等引起的材料老化和降解而失效外，还要考虑地下围岩和衬砌的长期相互作用产生的挤压、变形因素对防水体系产生的损害作用，并在工程施工前制定出相关对策应对由上述原因产生的问题
目前我国针对工程进行的耐久性检测中，高分子防水卷材检测指标主要有：常规检测指标(外观及尺寸、拉伸和撕裂强度、伸长率、热处理尺寸变化率、低温弯折性、抗穿孔性、不透水性、剪切状态下的粘合性)和耐久性检测指标(热老化处理、耐化学侵蚀、人工气候加速老化)两大项。喷涂材料还要增加喷涂材料与潮湿基面的粘结强度、表干和实干时间、加热伸缩率等项。严格按照国家检测指标对工程泄漏防水起重要作用
（2）根据现场实际情况,全面考虑地下水的影响,正确确定防水等级,合理选择防水方案。
重视细部构造的防水设计，合理设计控制裂缝的产生及其宽度。
材料方面各种各样的防水材料层出不穷,鱼龙混杂,要深入细致地做些调查研究工作,确实可靠的材料才能入选,并按规范规定的性能指标确定选材。除此之外,进场材料必须有合格证和检测报告,经现场复验合格后方能使用。任何材料都有一定的局限性,地下工程防水设计时,工程各部位的细部防水要满足相应要求,如粘结剂性能指标、搭接宽度等。当连接部位两种材料不相容时,应选择能与这两种材料均相容的防水材料作过渡层。
（3）地下工程防水的工程检测
地下工程所采取的防水方法不同，对各项施工工艺以及力学、物理、化学指标的要求也不同;不同的使用环境，影响因素差异也较大，因此检测项目、检测指标以及检测方法也相应部同。地下工程的设计寿命期远远长于一般建筑工程，其防水工程的寿命与使用年限应是同样的尺度．部位的细部防水要满足相应要求,如粘结剂性能指标、搭接宽度等。当连接部位两种材料不相容时,应选择能与这两种材料均相容的防水材料作过渡层。以保障防水工程的正常使用年限
（4）在工程施工阶段应做好严格的监管，确保工程施工人员按照国家对防水工程建设的标准进行施工，并强化施工人员施工的理论基础与施工技术
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关键词：地下水；富集规律；成因分析
中图分类号：P64 文献标识码：A
四川省北部盆周山地红层低山丘陵区水资源贫乏，区内无大中型水利设施，加之大气降水时空分布差异极大，水资源分布时空极度不均，造成该地区缺水严重，人畜饮用水困难。然而区内砂、泥岩浅层风化带内普遍赋存有地下水，通过调查，该区浅层地下水开发利用条件具如下特点：1、地下水分布普遍；2、埋藏浅、开采方便；3、水质较好、适宜饮用；4、可持续开采。结合该红层地区农户“居住分散、用水量少”的需水特征，红层丘陵区的地下水资源特征与当地农村家庭的用水需求状况具有极佳的结合点，实践也证明开发利用地下水资源解决农村饮用水问题具有投资省、见效快、供水保障率高、水质好、少占地、易管理等优点，还会对该地区的生态环境建设提供坚实支撑。但普遍分布的浅层地下水中Fe、Mn含量普遍较高，为了充分利用好地下水资源，必须全面掌握该地区的地下水中Fe、Mn元素的分布形成和富集规律，科学开发地下水。采取简便可行的方式处理地下水中的Fe、Mn元素，以发挥其清洁、方便和廉价的优势。
一、地下水中Fe、Mn的危害
四川省红层低山丘陵地区找水打井工程调查与区划项目已实施两期，无论是四川盆地红层丘陵区，还是盆周山地区，红层浅层（15～25m）地下水化学特征中最显著、最普遍的特征就是Fe、Mn含量偏高。Fe、Mn是构成生物体的基本元素之一，但是，Fe、Mn元素过量也会给人们的生活和生产带来很多不便和危害。
在用水井取水过程中，呈溶解状态的Fe容易被氧化而沉淀，堵塞井壁，导致水井出水量减少甚至不得不废弃水井。从感官上讲，Fe、Mn含量偏高的水会产生令人不愉快的颜色和独特的臭味，而且会在衣物、器具上着色，很不美观。从生理学上讲，人体摄入过量的Mn，会造成相关器官的病变。日本东京郊区曾发生过居民饮用受Mn污染的井水而患病死亡的事件。Mn对人体有慢性中毒现象，对Mn矿工人的调查资料表明，他们患有类似于精神分裂症的强烈的精神障碍症。对于工业用水，如造纸工业、纺织工业、食品工业、酿造工业等，过多的Fe、Mn含量会使产品的质量下降，造成很大的经济损失。
二、Fe、Mn元素的背景特征
Fe、Mn在地下水中的存在形式主要为离子态。众所周知，Fe、Mn均为变价元素，价态的改变可引起离子性质的变化，导致其化学性质也发生改变。如Mn离子随电价的增高而离子半径逐渐缩小，离子电位和电负性相应增高，引起离子的非金属性增强表现在Mn的氧化物性质上，由碱性（低价态）向酸性（高价态）变化。Mn的亲合力低于Fe的亲合力，因此，Mn的二价氧化物比Fe的二价氧化物稳定区大，即使存在其他阴离子（如HCO3-、SO42-）时，可溶性的Mn的稳定区也比可溶性的Fe的稳定区大，因此，在相同条件下，地下水中的Mn2+比Fe2+易迁移富集，因而，地下水中Mn2+含量应比Fe2+含量高，但是，本区地下水形成的Mn2+、Fe2+的条件并不相同，尤其是原生沉积环境中岩石的Fe、Mn含量差异很大（见表1），Mn的丰度为505～589ppm，Fe的丰度为28778～32355ppm，相差达56倍，因此，地下水中仍然是Fe2+含量高于Mn2+离子含量，这与原生沉积环境和本次采样试验结果相符。
三、Fe、Mn元素的分布特征
通过以苍溪县红层低山丘陵区地下水的调查以及41组水样分析试验（见表2）为例，四川省北部盆周山地红层低山丘陵区地下水水质具有如下特征：
1绝大部分示范井（井深18～25m）都有Fe、Mn检出。27组水样中有25组Fe元素检出，检出率达92.6％，超标14组，超标率达34.15％，Fe含量最高达0.989mg/L，最大超标倍数为3.3倍；27组水样中有25组Mn元素检出，检出率达92.6％，超标9组，超标率达21.95％，Mn含量最高达0.489mg/L，最大超标倍数达4.9倍。而14组民井、大口井（井深1.0～15.0m）水样Fe、Mn检出均为2组，检出率仅14.3％，即便检出，其值也很低。由此可见，随着井深的增加、径流逐渐减弱，Fe、Mn含量有逐渐增高的趋势，加上地下水从上向下的越流补给，使Fe、Mn含量逐层积累，也导致了地下水中Fe、Mn含量随深度的增大而增加。
2从Fe、Mn含量偏高的井孔所在的微地貌部位来看，在地下水径流速度较快的补给区，地下水中的Fe、Mn含量相对较低；而在台状低山深丘平台、缓坡带，尤其是分布规模较大的平台后缘、低洼宽谷等地带，为地下水排泄区或埋藏区，地下水Fe、Mn含量相对较高且分布普遍，这与该带地下水水位埋藏浅、处还原环境或弱氧化环境有关；该带地下水径流速度缓慢、以及上覆土层较厚，上覆岩土中含大量有机质，有机质成分、腐殖酸与厌氧菌的活动，致使地下水中Fe、Mn普遍偏高。
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关键词：人类活动影响；湿地生态用水；用水安全；衡水湖
the wetland ecological water safety analysis of the hengshui lake
based on the influence of human activities
yin xin-ming,zhang jia-xing
(hengshui bureau for hydrology and water resources suwey of hebei,hengshui053000,china)
abstract: under the influence of human activities,the water supply source of the hengshui lake wetland mainly relies on water from other river basin.during the process of water transfer,the contaminants of rivers along the watercourse,high sediment concentration of the yellow river and the surrounding agriculture and industry of the hengshui lake wetland lead to a severe wetland ecological water safety problem.through analysis of the impact on the water environmental of the hengshui lake wetland during the process of water transfer,including analysis of the water supply source,analysis of the importance of the supplemental water quality,analysis of the impact of the high sediment concentration on the water quality and so on,this article expounds the existing problems of the hengshui lake wetland water safety supply and provides the scientific basis for the hengshui lake wetland protection and restoration.
key words: influence of human activities;wetland ecological water;water safety;hengshui lake
衡水湖来水主要有流域自产径流量、过境洪沥水、跨流域引水组成。地表水资源的过度开发和利用导致进入下游平原河道的径流量明显减少，过境洪沥明显减少。在地表水严重不足情况下，不足部分只有依靠超采地下水来补足，地下水严重超采导致地下水位迅速下降，土壤非饱和带增厚，降水更多地补充土壤水消耗，使地表产水能力下降。以上因素叠加造成自产水量更少，致使该湿地水源主要依靠外流域调水［1］。
1 湿地水安全意义
湿地生态系统的稳定性很大程度上取决于其水源的稳定性。水文条件能直接改变湿地的物理化学性质，进而影响到物种组成和丰度、第一性生产力、有机物质的积累和营养循环。水导致独特的植物组成，但限制或增加物种的丰度。静水湿地或连续深水湿地的生产力都很低。通常有高能量的水流，或有脉冲性水周期的湿地生产力最高［2］。
在积水覆盖的条件下，其基质长期处于还原状态，限制了微生物的数量和活性，较高的生物量得不到充分的分解，有机物质便以泥炭的形式积累储存起来。土壤-水界面的交互作用，使湿地土壤以还原性质为主的同时，在其表层有一薄氧化层，承担着湿地物质的化学转化和营养循环，构成湿地生态过程的重要一环。可见，湿地生态系统的一切生态过程都是以固定的水文为基础的，正是由于其系统结构对水文条件的依赖性，湿地生态系统才如此脆弱，以致于一旦失去水，其系统面貌便会发生根本性的转变。
不同类型的湿地的脆弱性有所差异，高水能湿地中由于有机质积累很少，只要其水源被截断，其生态系统类型就迅速转变；如果水源恢复，系统就会基本恢复到原来的状态。如吉林省西部向海附近的芦苇湿地，在干旱年份没有水源的情况下，形成大片的碱蓬群落，而在丰水年份，地面被积水覆盖后，芦苇群落便得以迅速恢复。而低水能的湿地，由于具有保水性能的泥炭层的存在，可以对气候的干湿变化在系统内部进行调节，其生态敏感性则相对较低；除此之外，泥炭沼泽对阈限内的排水亦有较强的恢复能力。
脆弱生态环境是在自然因素的基础上叠加了人类不合理开发利用而形成的。自然因素是其脆弱性形成的基质，人类活动则是起加速或减速等动力作用。不同地域由于自然条件的差异，脆弱生态环境的表现特征不同。因此，在进行生态环境脆弱性评价时应遵循地域性、主导性、科学性和可操作性的原则。影响湿地脆弱性的因子很多，就衡水湖而言，湿地的脆弱性主要表现在水源供给保障脆弱性、水质污染脆弱性和人类活动综合影响干扰脆弱性。
2 半干旱地区退化湿地生态补水的原则
湿地生态补水是指恢复湿地自然水文情势的过程。根据湿地退化特征和影响因素，确定了湿地恢复原则［3］。
恢复湿地自然过程原则：自然湿地是生物与环境长期协调发展而形成的具有自我调节、相对稳定的自然综合体，当生态系统达到动态平衡的稳定状态时，能够自我调节和维持自身的正常功能，并能在很大程度上克服和消除外来的干扰，保护自身的稳定性。
可操作性原则：在全面了解湿地生态系统的基底上，找出湿地退化原因与可恢复性，以及需要采取的措施。
优先性原则：针对湿地退化的主要原因以及湿地保护的主要目标，必须要从当前最紧迫的任务出发，优先保护珍稀、濒危动物及其栖息地，逐步恢复湿地功能。
最小风险原则和最大效益原则：在考虑成本同时，必须考虑恢复措施对湿地负面影响最小和恢复效益最大化。
生物配置多样性原则：环境条件的多样性决定了生物配置的多样性，具有生物多样性的生态系统才是稳定的生态系统。
3 衡水湖供水水源分析
衡水市是河北省人均水资源最少的地区之一。全市人均148 m3，低于全省人均386 m3的水平，仅为全国人均水平的5.5%。衡水市平均用水量1 600 m3/hm2，均远低于全省和全国平均水平。由此可见，衡水市水资源已达相当匮乏的程度。由于缺水，工业及居民用水全部要依靠深层地下水。据资料分析，每年深层地下水允许开采量2.43亿 m3，而实际全市每年开采量都在8.20亿 m3以上，年超采量在6亿m3左右。深层地下水埋深大幅下降，2003年漏斗中心埋深100.02 m(冀州市刘丰备、7月11日)，漏斗面积（0 m等水位线）为8 442 km2，同时还引发了一系列的环境地质问题［4］。
衡水湖水源主要有当地汇水、岗南黄壁庄水库来水、岳城水库来水、引黄河水卫运河水等。当地汇水主要有滏东排河2 500 km2流域的涝水，滏阳河14 420 km2流域的来水和利用卫―千引水工程引蓄卫运河水(见表1)。岗南、黄壁庄水库来水主要是利用两水库在每年汛前腾库下泄水，经石津渠、军齐干渠引水到滏阳河，再由冀码渠从冀州南关闸入衡水湖。岳城水库来水，通过卫运河到卫―千渠，经王口闸入衡水湖［5］。
水主要通过降水量多少、降水稳定性、蒸发与降水关系对利用的影响、径流变率及地下水矿化度等影响脆弱生态环境的形成［6］。影响衡水湖湿地的水分条件是年降水量和河流径流量，由于上游水利工程的拦截和水资源开发程度高，衡水湖上游来水保证率很低。
衡水市地处严重干旱缺水的华北平原中心地带，多年平均降雨量518.9 mm，水面蒸发量却高达1 300 mm，由于地表水资源的严重缺乏，衡水市的工农业用水和生活用水主要靠开采深层地下水，并因超采形成了以衡水市为中心的地下漏斗区。水资源短缺已是衡水湖面临的巨大威胁。目前，衡水湖水源主要来自于黄河水和上游各大水库的汛期弃水［7-9］。
由于集水区降水年际变异大，衡水湖蓄水量也有很大的年际变动，见表3。目前设计蓄水位21 m，最大蓄水能力为1.88亿 m3，其中东湖蓄水面积42.50 km2、可蓄水1.23亿 m3；西湖蓄水面积32.50 km2、可蓄水0.65亿 m3。1994年-2008年实际累计蓄黄河水6.27亿 m3，年均0.52亿 m3。
4 衡水湖补水水质影响因素分析
由于自然和人为因素的双重影响，黄河水资源日渐短缺，水土流失严重，荒漠化现象突出，生态环境日趋退化，致使黄河水质局部河段已达不到相应水质标准。
多年来虽采取了一系列的措施来保护衡水湖，但湖体自身的保护很难保证在整个大环境高营养水平的态势下，水质不受影响。湖周围的汇水富营养化程度已经处于一个较高的水平，大多数水质状况总氮在10 mg/l以上，将大大增加湖水的保护难度［10］。
引水线沿途进入衡水市(油故闸)以前，清凉江上游清河县城生活及工业污水的排入(主要有清河县造纸厂)和卫－千渠，自油故闸至入湖口(王口闸)段，枣强县境内部分城镇污水及工业污水的排入(主要有枣强的皮革、皮毛、染料等废水)。
衡水湖周边污染源影响，主要是冀州市部分工业和城市污水通过西线引水渠经冀州市南关进水闸排入东湖。另有部分污水直接排入冀州小湖。
湖内网箱养鱼，追求水产品的经济效益，高放饵料增加了湖水中的营养物质，以及湖内养鸭、养鹅等，动物的排泄物也增加了湖水中的营养物质，污染水体。
在衡水湖流域内，上游河道水质不同程度受到污染，水质为ⅴ类或劣ⅴ类，汛期来水进入衡水湖，对衡水湖水质构成威胁。另外，衡水湖上游流域主要以农业种植为主，农业生产中使用大量的农药、化肥，在汛期，随地表水流进入水体，也对衡水湖水质构成威胁。
由于旅游业的开发产生的生活污水和生活垃圾，对水体造成污染。由于衡水湖主要靠引黄河水补充，因此，所引黄河水质的好坏，引水渠道沿途污染源的排污状况及衡水湖周边的排污情况决定了衡水湖水质的状况。
5 泥沙对水质的影响
黄河是世界上罕见的多泥沙河流，衡水湖目前主要水源是引黄河水，泥沙与水系相互作用对水质影响显著。
5.1 黄河泥沙对重金属的吸持特征
由于泥沙具有巨大的比表面积，含有大量活性基团，是水体中重金属污染物最主要的载体，决定着重金属在水体中的化学行为和生物效应。早在20世纪80年代初，金向灿研究了黄河中游干流龙门、潼关、三门峡断面和支流渭河华县与汾河河津断面的悬浮泥沙对铜、铅和锌离子的吸持行为，发现黄河悬浮泥沙对铅的吸持量特别高，铅的吸附量在丰水期达550.29×10-3 meq/g；在枯水期达318.53×10-3 meq/g。他从泥沙中铁锰氧化物含量较高和在较高ph条件下铅离子易生成羟基化合物两个方面对此现象进行解释。
李丽娟、徐云麟等研究了黄河三门峡库区的悬浮泥沙对铜、锌、铅离子的吸持能力，发现被吸持的铜、锌和铅离子中有50%～70%与泥沙中的碳酸盐物质结合，有15%～33%与铁锰氧化物结合，认为这与黄河泥沙的优势地球化学相有关［11］。
20世纪90年代，高宏和暴维英等对黄河泥沙吸持重金属的行为进行了较为全面的研究，除铜、铅、锌以外，还研究了镉、锰和汞等。研究了不同吸附质的差别，还研究了吸附剂浓度对吸持量的影响；并对吸持作用和泥沙中重金属的溶出作用进行了深入研究。研究发现，在个别河段(如洛河漫水桥断面)，当泥沙-水的比例达10 g/l时，从泥沙中溶出的铜离子可达0.049 mg/l，超过渔业水质标准，少数断面由于泥沙中汞的溶出，使河水中的汞达ⅲ类水质标准［12］。
2000年以后，赵蓉等人研究了在泥沙吸持重金属过程中碳酸盐物质所起的作用。他们用含3.91%碳酸盐的黄土样品与洗除掉碳酸盐(含量仅0.83%)的样品分别进行对铜离子的吸持实验，发现去除掉碳酸盐的泥沙样品对铜离子的吸持量大大低于未洗除碳酸盐的样品对铜离子的吸持量。研究发现，含3.91%碳酸盐的黄土样品所吸持的铜离子90%以上与碳酸盐形成沉淀。同期，张岚等研究了不同化合态的铜离子(cu(no3)2与cuso4)对泥沙吸持铜离子的影响，发现当水中铜离子浓度达到500 mg/l以上时，cu(no3)2中的铜离子不能被吸持，而cuso4中的铜离子仍能被泥沙继续吸持［13］。
5.2 黄河泥沙对微量有毒有机物的吸持特征
关于黄河泥沙对微量有毒有机物的吸持作用，严舜钧于20世纪80年代研究黄河干流兰州、包头和龙门3个断面的悬浮泥沙对有机农药杀虫眯和杀草快的吸持作用，发现兰州断面悬浮泥沙对杀虫眯和杀草快的吸持量均显著低于包头和龙门悬浮泥沙的吸持量，对离子型化合物杀草快尤为显著。研究认为原因是兰州悬浮物中蒙脱石与阳离子交换量大大低于包头、龙门的悬浮物与阳离子交换量。实验观测到，杀虫眯与杀草快两种农药之间存在着竞争吸持，杀草快有相对强的竞争力，表现为随着杀虫眯浓度的增加，杀草快的吸持量下降，而杀虫眯的浓度对杀草快的吸持量无影响［14］。
20世纪90年代，暴维英等研究了黄河龙门断面的泥沙对硝基氯苯类化合物的分配作用，通过实验查明，1，2-氯苯、甲基对硫磷和对硝基氯苯在黄河泥沙与水之间的分配系数分别为0.967、3.073和2.28；1，2-二氯苯的泥沙-水分配系数与黄河泥沙中有机质含量呈显著的正相关关系。
5.3 黄河泥沙对氨氮的吸附作用及对氮化合物形态转化的影响
由于氨氮是黄河最主要的污染物，氨转化为亚硝酸再转化为硝酸的过程对水生态系统极为重要，研究泥沙对氨氮的吸附作用和氮化合物形态转化的影响尤为重要。
20世纪90年代末，高宏等人的研究发现，当泥沙浓度为10 g/l时，水中10 mg/l的氨氮有16%为泥沙所吸附；当泥沙浓度大于10 g/l时，水中10 mg/l的氨氮有60%为泥沙所吸附。研究查明，泥沙的存在可大大促进黄河水中的氨转化为硝酸，在不含黄河泥沙的水中注入10 mg/l氨氮，其全部消化需要30天以上时间，当水中含有5 g/l黄河泥沙，其全部消化时间缩短到10天以下。研究认为这与黄河泥沙中含有消化细菌有关［15］。
湖底沉积的泥沙是有机体的重要来源。微生物能被吸附在颗粒的表面上，随水体进入湖泊。国外对废水或水体中吸附在颗粒上的病毒数实验：有颗粒物的水体中病毒和经过过滤后水体中病毒数的关系为：
r=3n（1）
式中：r-颗粒物中病毒的浓度；n-水体中的病毒浓度。
2004年，余晖、张学青和夏星辉等从化学和微生物两个方面对这一问题做了较细致的研究，得到了以下主要结论：在其他条件一致的情况下，泥沙含量的增加使固相载体上吸附的氨氮总量增加，但就单位质量颗粒物所吸附的量而言，低含量条件下吸附的氨氮量较高；在温度、培养时间和充氧等条件一致的情况下，泥沙含量高低对氨氮消化速率存在显著影响，泥沙含量越高，消化速率越快。泥沙含量分别为0、184 g/l和5.0 g/l时，其平均消化速率分别为1.15 mg/（l·d）、1.63 mg/（l·d）与2.45 mg/（l·d）；水中泥沙含量的高低对氨化细菌、亚硝化细菌和硝化细菌的数量均有显著影响，泥沙含量越高，这3种细菌的数量越多(在泥沙含量为184 g/l的水中硝化细菌的峰值为30万个，在泥沙含量为5.0 g/l的水中硝化细菌的峰值增加至95万个)，且细菌主要生长于泥沙-水的界面附近，固相载体上的细菌数明显高于液相中的细菌数［16］。
排入水体的细菌和病毒可能吸附在颗粒物表面，然后被颗粒物带入湖泊和悬浮污染颗粒上。比起水体中，微生物能够在底泥沉积中生存更长时间。
如果底泥中吸附高浓度的微生物，底泥沙子再悬浮和解吸就成为湖泊污染的重要来源。
6 结论
随着社会经济活动的发展，人类活动的各种影响迅速渗透到衡水湖湿地流域生态系统的每一个部分。衡水湖水源供给安全问题是湿地恢复和保护的首要问题。
由于上游大量水利工程以及用水量巨大，保护和恢复衡水湖湿地，要靠外流域调水来维持。衡水湖水源主要靠引黄河水为主。
在引黄河水的过程中产生一系列水安全问题。一是引黄河水过程中沿途河道污染对水质的影响；二是黄河水含沙量对水质产生的影响。
针对衡水湖湿地脆弱性特征，湿地保护对策主要包括控制上游来水质量，尽量减少入湖污染；加强生态监测与研究；制定湿地保护规划，加强和完善管理制度；坚持开发与保护并举，从而实现湖区的可持续发展。衡水湖湿地脆弱性的表现要求我们要更好的保护。
参考文献:
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篇8
关键词：水帘峡，滑坡，灾害治理
中图分类号：F407.1 文献标识码：A
一、滑坡体概况
水帘峡滑坡分布于水帘峡景区的东南部（水库东南山体），该山体长约272m，宽约60-162m，高约631.85m，高差达93m。山体坡向294°，坡角约为32°。地层岩性主要为南官庄斜长角闪岩单元斜长角闪岩和上港奥长花岗岩单元片麻状奥长花岗岩。上港奥长花岗岩单元片麻状奥长花岗岩侵入南官庄斜长角闪岩单元斜长角闪岩[1]。
据现场调查，2010年8月26日前后，在水库的东北岸路上出现裂缝及起鼓现象，9月2日经现场调查，在水库东南山坡上分布有一滑坡，滑坡体平面长约67m，后缘宽约30m，前缘宽约63-64m。后缘裂缝宽约0.4-0.5m，高差约1.2-1.3m，裂缝可见深度约为1.1-1.3m，呈圆弧形向西北方向扩展，且已贯通两侧。在滑坡体的前缘高陡边坡的顶部分布多条平行于坡面的细小裂缝，坡体前部的走廓及路面受挤压严重变形，并出现边坡垮塌现象。
2010年9月2日至9月9日断续降雨，滑坡体出现加速滑动，据9月9日现场调查，滑坡体后缘裂缝宽度增加6-7cm，高差增加10-12cm(照片2-3和照片2-4)，特别是在山体的北侧西部出现一条新的弧形裂缝，方向基本平行于边坡，裂缝宽0.4-0.5m，可见深度1.0-1.2m，高差0.2-0.30m。滑坡体前缘裂缝不断发展，边坡垮塌现象不断发生，累计垮塌土石方量约为50-60m3，地面变形加剧。
由物探成果可知[2]，1线纵断面滑坡体总体厚度在10-20m之间，2线厚度约为4.2～11.1m，面波3线总体厚度在5-7.5m， 4线总体厚度在4-12m，5线滑坡体厚度总体5-14m，平均厚度约为 9.28-11.7m，滑坡体平面面积约为2950m2，据计算，滑坡体体积约为35515m3。
从滑坡体体积分析，滑坡体类型属于小型滑坡。按滑坡体的厚度分析，该滑坡体属中-浅层滑坡。
二、滑坡体特征分析
根据滑坡体的所处的环境地质条件，结合野外调查，水帘峡滑坡体的结构特征如下：水帘峡滑坡体岩性主要为南官庄斜长角闪岩、角闪石岩和奥长花岗岩单元。奥长花岗岩在形成过程对南官庄斜长角闪岩进行侵入，并且地壳运动，奥长花岗岩抬升形成山地，表面表现为直接覆盖于南官庄斜长角闪岩上。由于南官庄斜长角闪岩在抬升过程中上升幅度不一，在滑坡体所在区域形成东高西低，北高南低的倾斜面。南官庄斜长角闪岩岩层表面倾向西南，与地形坡向基本一致。上覆的奥长花岗岩受构造影响，岩石破碎，沿顺坡岩层滑动，形成岩质滑坡类型中的顺层滑坡（见图1）。
图1 滑坡体结构特征图（东南-西北向）
三、滑坡灾害形成的机理
1、地质作用
（1）地质构造
根据现场调查和观察，区内地质构造发育，垂直与水平节理裂隙，岩石破碎，随着气温升降和岩石干湿变化及水的楔入和冻胀，岩石沿着已有的破碎部位形成新的裂隙，原有裂隙进一步增宽、加深、延展和扩大，从而进一步加剧了岩石的破坏。
（2）地层侵入
区域上岩浆岩十分发育，在水帘峡附近区域主要分布有南官庄斜长角闪岩单元、麻塔角闪石岩单元和上港奥长花岗岩单元。南官庄斜长角闪岩单元先期形成，在上港奥长花岗岩单元形成时，对南官庄斜长角闪岩单元岩石形成侵入。地壳抬升时，上港奥长花岗岩单元覆盖于南官庄斜长角闪岩单元，形成上港奥长花岗岩单元出露时东南高、西北低，坡面倾向西北，为滑坡产生和发展创造了条件。
（3）岩石风化影响
南官庄斜长角闪岩和上港奥长花岗岩虽然同属侵入岩，但是岩性和成分不同。上港奥长花岗岩侵入形成后，受构造影响岩石破碎，风化作用首先从地表开始，逐渐向地层内部深入。根据现场调查，上港奥长花岗岩经风化作用后，铁锰浸染现象相当普遍。通过风化作用影响，削弱破坏岩石颗粒间的联接，形成、扩大岩体裂隙，降低断面的粗糙程度，产生次生粘土矿物等，从而降低了岩体的强度和稳定性。
2、降雨
进入8月份以来,历城区柳埠镇降雨偏多且集中，据降雨量统计（见表1），仅8月份降雨量达421.1mm，其中从8月17日开始持续进行降雨，至8月27日累计降雨量达到277.8mm，约占全月降水总量的66%。径流在坡面形成时间相对较长，坡积物孔隙大，植物根系发达，雨水随根系及孔隙进入坡体，造成岩土体呈饱和状态，加上坡体上挖坑植树给积水入渗创造了条件，坡体吸收较多的水分导致坡体严重增重，下滑力加大，抗滑能力降低。
表1水帘峡附近（2010年8月份-9月初）日降雨量统计情况表
3、人类工程活动影响
滑坡体前缘为一人工开挖形成的高陡边坡，边坡坡度70°-75°，高差约14-17m。地势较陡，高差较大，并且坡度倾向于水库，未采取有效的边坡防治措施进行治理，致使滑坡体前缘抗滑力降低，为滑坡体形成创造了条件。
综上所述，由于地质构造造成侵入岩水平、垂直节理裂隙发育，岩石破碎；侵入岩层底部坡面倾向水库，岩石在长时间的风化作用下，铁锰浸染现象普遍。植被发育，坡积物孔隙大，降雨偏多且集中，造成岩土体饱和，自重力增大。滑坡体前缘人工开挖形成高陡边坡未进行有效治理。在自然因素与人为活动的共同作用下，从而产生滑坡灾害。
四、滑坡稳定性评价
根据《滑坡防治工程勘查规范》(DZ/T0218-2006)并参考《工程地质手册》推荐的滑坡稳定性评价公式，本次计算采用传递系数法进行。
1、计算假定
视滑坡体为不可压缩介质，且不考虑滑坡体的局部挤压变形，按滑坡面变坡点将滑坡体垂直地划分为若干块，每一块均视为刚体，滑坡体条块间传递压力而不传递拉力。
2、计算荷载
滑坡推力按自重＋持续降雨或暴雨＋地震(受地震力、静水压力联合作用)进行计算。
3、计算方法
滑坡推力按传递系数法计算，计算原理如图2。
图2 计算原理图
4、计算结果
根据滑坡体的滑动剖面，对剖面进行剖分，共划分成15个剖面。根据计算，滑坡体下滑力为-63.881(kN/m)。滑坡体处于不稳定状态。
五、滑坡治理措施
由于水帘峡滑坡发生在运营中的水帘峡地质公园范围内,所以滑坡治理考虑临时抢险与永久根治两个阶段进行。先按照抢险工程进行临时处置：在雨季封闭水帘峡地质公园，在坡体增设排水孔，用粘土夯实并封堵地表裂缝等应急措施，另外在滑体上布设监测系统，对滑体进行监测，及时反馈滑坡的动态信息,对出现的新情况进行及时处理。永久性治理方案则采用以下多种手段方案。
(1)在现有滑坡底部设置一排预应力锚索抗滑桩,阻挡滑坡的下滑。抗滑桩设计长度27000mm，嵌固深度23000mm，桩径φ1500mm，桩间距3000mm；主筋33Φ25，箍筋φ8@150mm，加强筋Φ16@2000mm，砼强度C30。
(2)地表及地下排水措施首先采用地表有组织排水措施,排出地表水尽量减少地表水入渗到地下,同时采用地下排水措施,在滑坡后部修建截水盲洞,以降低桩后地下水。
(3)坡面植草为防止坡面冲刷,阻止地表水入渗,对整个坡面失缺植被的地方进行植草防护,。
六、结语
通过对水帘峡滑坡的综合分析及有效治理后可得出以下结论:
1、通过对地质勘探资料和物探资料分析,该滑坡属于小型滑坡。
2、通过多因素综合分析,找到了造成该滑坡复活的原因。水帘峡滑坡主要受地层、岩性、地质构造、地形地貌、坡体结构及气象与水文等条件多因素的影响,其形成是这些因素共同作用的结果。首先,滑坡地区的工程地质与水文地质条件是产生滑坡的主要内因；其次,公园在建设过程中滑坡边坡的破坏是滑坡产生的主要外因。
3、在制定治理方案上，将应急与永久相结合，在综合考虑了滑体的变形特征和工程地质条件的情况下，制定具体治理措施，并进行优化组合。
参考文献
[1] 王庆兵等，济南市历城区水帘峡景区山体滑坡灾害调查与治理工程设计方案，2010年；
篇9
关键词 地下水；水质；变化趋势；成因；辽宁阜新
中图分类号 X832 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）05-0233-02
地下水是水资源的重要组成部分，对支撑经济社会和可持续发展具有不可替代的作用。同时，地下水资源又是重要的环境要素，直接影响和改变生态环境状况[1-5]。随着采矿业的崛起，工业“三废”的排放，垃圾填埋场处理的不完善，地下水资源的过度开采，使阜新市的地下水水质受到了严重的污染。现根据阜新市地下水水质实测数据进行污染趋势分析，并分析污染成因，为促进当地水资源的保护、经济的可持续发展和环境的改善提供科学依据。
1 地下水水质现状
依据《地下水质量标准》（GB/T 14848-93），分别按照单项组分评价和综合评价对阜新市的10处地下水井进行了地下水质量评价，并以Ⅲ类水标准值的上限值确定为地下水控制标准。2010年共对阜新市的10眼地下水井进行了水质监测与评价，水质类别在Ⅳ～Ⅴ类之间。其中，7眼地下水井水质类别为Ⅳ类，3眼地下水井水质类别为Ⅴ类。10眼监测井均存在不同程度的超标现象，主要污染物为铁、氨氮和亚硝酸盐氮。综合评价结果表明，在10眼地下水井中，9眼地下水井质量级别为较差，1眼地下水井质量级别为极差。总体上来说地下水水质状况较差。
2 地下水水质变化趋势分析
2.1 分析方法及参数
地下水水质变化趋势分析，选用Spearman秩相关系数法进行检验。该方法要求具备足够的数据，一般至少采用4个期间的数据。秩相关系数的计算公式如下：
γs=1-
di=Xi-Yi
式中：di是变量Xi与变量Yi的差值；Xi是周期1至周期n按浓度值从小到大排列的序号；Yi是按时间顺序排列的序号。将秩相关系数γs的绝对值同Spearman秩相关系数统计表中的临界值Wp进行比较，当|γs|>Wp，则表明变化趋势有显著意义。对各监测井的氯化物、总硬度、高锰酸盐指数、铁、氨氮（NH4）、亚硝酸盐（以N计）和硝酸盐（以N计）等7项参数进行趋势分析。
2.2 地下水水质变化趋势分析
根据2001—2010年阜新市10眼地下水井的水质监测数据，计算各监测地下水井的秩相关系数γs。取置信水平α=0.05，查得之相关系数检验临界值Wp=0.564，通过对两者的比较，判别各监测井评价项目的变化趋势。
地下水水质变化趋势分析结果表明，2001—2010年间，章古台高锰酸盐指数和硝酸盐氮呈上升趋势，其他指标变化趋势不显著；苇子沟总硬度和氨氮呈上升趋势，其他指标变化趋势不显著；新屯子亚硝酸盐氮和硝酸盐氮呈上升趋势，其他指标变化趋势不显著；乱山子铁和亚硝酸盐氮呈下降趋势，其他指标变化趋势不显著；周家街氨氮呈下降趋势，硝酸盐氮呈上升趋势，其他指标变化趋势不显著；苍土氯化物和硝酸盐氮呈上升趋势、氨氮和铁呈下降趋势，其他指标变化趋势不显著；大五家子氨氮呈上升趋势，其他指标变化趋势不显著；大固本、大庙、双庙7项指标变化趋势均不显著。
3 地下水污染成因分析
地表水是地下水的主要补给来源，因此地表水体受到污染极易导致阔边地下水的污染。未经处理的工业、城市生活污水直接排入河道，对地表水造成严重污染，且严重影响沿岸地下水水质。农业耕种使用的农药和化肥，也是造成地下水污染的原因之一。通过2010年监测数据可以看出，阜新地区地下水“三氮”（即氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮）超标现象显著，这与化肥的使用有着密切的联系。
另外，煤矿生产过程中形成的矿井水排到地面后会对地表水造成污染，受矿坑水污染的地表水，直接补给浅层地下水，致使浅层地下水受到不同程度的污染。煤炭生产过程中排放的固体废物经过雨水淋滤，溶解渗入地下，也会对地下水造成严重污染。
通过Spearman秩相关系数法对阜新市10眼地下水井近10年的高锰酸盐指数、氨氮、总硬度、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氯化物和总硬度等7项指标进行了水质趋势分析。结果表明，有4眼井的硝酸盐氮呈上升趋势，4眼井氨氮呈下降趋势，2眼井铁呈下降趋势。虽然有的指标变化趋势呈下降趋势，但当地地下水水质状况仍不容乐观，水质污染现象严重。导致水质污染严重的原因包括地下水过度开采，“三废”的排放、污水灌溉、农药化肥施用不当、煤矿开采过程的污染等。
4 参考文献
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篇10
关键词：商丘；地下水；资源；优化
中图分类号：TV211 文献标识码： A
The optimize nanlysis of groundwater resources in Shang Qiu
Du Xue-feng
（No.4 Institute of Geological & Mineral Resources Survey of Henan， He’ nan Shangqiu，476000）
Abstract： There is relative rich resources of groundwater in the Shangqiu region， but surface water resources is pettiness. With the rapid economic development and constantly improve， the consumption of groundwater increases day by day. The serious over exploitation of groundwater and imbalance compensation is very outstanding. In this paper， through the analysis of the hydrogeological conditions and utilization of the status quo in the ShangQiu area ， puts forward the future groundwater resources development and utilization of technical measures.
Keywords： Shang Qiu， groundwater ， resources； optimize； exploitation；
商丘地区地处黄河冲积平原东南部，地貌简单、地势平坦，呈西北略高东南稍低，地面海拔高程47～56 m，为黄河冲积平原（黄河冲积扇下部边缘相）地貌单元；区内水系较发育，沟渠纵横，属淮河水系，均为季节性河流。商丘地区地表水资源贫乏，生活饮用水、工农业生产用水的主要水源是地下水。
商丘地区水资源总量18.57亿m3，人均水资源量仅为280 m3，亩均水资源量240 m3，分别不足全省和全国平均水平的2/3和1/8，远低于国际上人均1000 m3的下限，属重度缺水地区。因此，研究本区地下水资源的赋存特征、开发利用现状以及建立合理的开发利用方案及制度是目前所面临的迫切任务，也有助于商丘地区的可持续发展。
1 商丘地区地下水资源概况
商丘地区地下水在空间分布上具有多层性、多样性，新生界松散沉积物厚450～1300m，含水砂层与其间的粘土、粉质粘土、粉土等岩互沉积，含水岩性主要为中砂、细砂、粉砂及砂砾，属松散岩类孔隙水。按含水层的埋藏深度不同，分为浅层含水段（埋深70 m以浅）、中深层含水段（70～350 m）、深层含水段（350～600 m）和超深层含水段（600～1300 m）。[1][2][3]各含水段主要特征见表：
商丘地区浅层地下水是农村居民及农业灌溉的主要水源，淡水～微咸水，硬度较高，由于受工业废液、农药喷晒、生活污水等因素影响，浅层地下水原生及次生污染导致部分因子超标，适宜饮用的地段不断减少；中深层地下水水质较差，目前基本未开采利用；深层地下水水质良好，是商丘地区工业及城镇居民的主要饮用水水源，近二十多年来，水位埋深由几米下降至四十多米，在城市等用水集中区形成的降落漏斗水位埋深达七十多米，水位仍呈下降趋势；超深层地下水主要是静储量，埋藏深，层间分布有稳定且较厚的粘土、粉质粘土相对隔水层，与其上各含水层之间的水力联系很弱，水平渗透为主，水质与中层地下水相近，是良好的热储层，近年来是主要的地热开发利用层段。[4]
2 地下水资源开发利用现状
商丘地区水资源总量18.57亿m3，扣除地表水地下水重复计算量0.366亿m3，而实际可供水资源量仅为18.22亿m3，其中地下水13.85亿m3。据近年用水统计，商丘地区地下水开采总量为14.52亿m3，其中地下水开采总量为12.19亿m3，占地下水开采总量的94.6%；深层地下水开采总量为0.58亿m3，占地下水开采总量的4.76%。地下水供水量占总用水量的84.3%。[10]
浅层地下水主要为农田灌溉、农村生活及乡镇企业用水，深层地下水主要集中于城区供城市工业及生活用水。30多年来，由于开采集中和超量开采，使地下水位逐年下降，尤其深层地下水由1973年平均水位埋深14.27 m，1990年平均水位埋深32.38 m，到2014年平均埋深为76.13 m。随着经济的迅速发展，居民生活水平的不断提高及城市规模的快速膨胀和城市人口的急剧增加，对地下水（尤其是深层地下水）的需求量大幅增加。[8]
3 地下水资源存在的问题
3.1浅层地下水短缺
商丘地区多年平均降水量为约760mm，春秋季十年九旱，降水多集中在7～9月份，降水对浅层地下水的补给较为短暂且多以地表径流方式向下游排泄。受气候条件的制约，自上世纪90年代以来，本区降水量呈减少趋势，坑塘干枯、河水断流，尤其受工业、农业及生活污水的影响，浅层地下水水质受到污染。而浅层地下水由农田灌溉为主，也逐步被工业开采利用，开采量增加，使得浅层水含水层水位有所下降，浅层地下水储量有所减少，开采与补给呈负平衡状态。
3.2地下水体遭受不同程度污染
受工业废水、农业农药、生活污水等的影响，而浅层地下水受垂直运动作用补给为主，河道、城镇居民点附近浅层地下水易于污染。目前区内大多河道的作用以排污为主，水质多为Ⅳ～V类，长期以往造成浅层地下水体受到了严重污染，导致部分区块生态环境失衡、恶化等系列问题；另外，深层地下水的大量开采，以城区为中心的降落漏斗明显，受中深层地下水越流渗透补给，深层地下水水质随着不断的开采有恶化的趋势。
区内地下水的过量开采和不合理使用超过了补给能力，使水动力条件及含水层水文地球化学条件发生了改变，劣质水体直接或间接渗入开采含水层段造成地下水污染，导致地下水质的变化，造成本区城镇浅层地下水水质大多不符合生活饮用水标准，水质污染已经使城镇居民遭受饮水安全威胁。
3.3监管不及时、不到位
由于区内地下水开采较为分散，管理不方便，浅层地热能水源热泵系统利用、深层地热能开发等各类地下水的利用，其中部分用水的乱排，严重，洗浴、洗车等自备用水不在少数，浪费水资源现象时有发生，鉴于管理部门人员等制约，监管难以及时到位。
3.4制约社会经济可持续发展
为了满足城市居民及工业用水的供水需求，只能强力地开采深层地下水，随着商丘工业、人口的不断发展，需水量也不断增加，地下水开采规模不断扩大，大量消耗储存量，使地下水采补失衡，从而使开采量与可供水量之间的差距进一步加大，水资源不足已经成为制约本区社会经济发展的“屏障”，浅层地下水的污染使本区更是雪上加霜，如果不能解决水源问题，本区将会面临供水严重不足，生活、生产得不到可靠保障并将影响社会经济的发展。
3.5引发及加剧地质环境问题
近年来，该区局部深层地下水超采严重，致使地下水位逐年下降，形成的降落漏斗也在不断地扩展、加深，不但改变了地下水的原始流场特征，使地下水由四周向漏斗中心流动，同时也改变了地层的应力平衡，导致地面沉降、塌陷等不良地质环境问题，由此将会造成地下管道、道路、建筑物等的相关破坏；而浅层地下水的水位下降及污染问题，对生态环境的破坏作用更为明显。
3.6基础水文地质研究规划滞后
本区以往对浅层地下水资源进行过不同精度的调查评价，研究程度相对较高，而对深层地下水资源的研究、评价程度相对较低，尤其是对超深层地下水及中深层地下水的调查评价，对地下水资源的开采缺乏管理依据（超深层地下水的研究还属空白阶段）。近三十年来，水文地质基础方面的研究几乎停滞，而近年来地表水的污染、地下水的严重超采导致的地下水位下降、地下水流场变异、水质恶化等各类环境地质问题逐步突显，基础地质资料研究程度严重滞后，因此，全面调查了解本区现状水文地质条件等基础地质资料十分迫切，对地下水系统进行评价势在必行，以解决基础水文地质研究滞后的不利现状。
4地下水资源潜力分析
通过对地下水资源的调查评价及现状开采状态，为地下水资源的合理开采规划提供了有利条件。
4.1浅层及中深层地下水资源的潜力分析
浅层地下水是本区农业灌溉利用的主要水源，由于水位因降雨量减少及开采量增加的不平衡而呈下降趋势，别外在城区、集镇周围浅层地下水也遭到了不同程度的污染，浅层地下水可利用资源量无法利用，但由于浅层地下水直接接受大气降水的补给，补给周期短，循环更新速度快，远离城区外大范围的浅层地下水总体水质还是好的，合理开发利用的空间依然较大，合理规划利用以便发挥浅层地下水资源更大的作用。
中深层地下水由于水质原因一直未能得到开发利用，关于咸水资源化并加以开发利用是今后一个很好的利用方向，是将来商丘地区水资源开发利用的一个方向，咸水淡化技术问题亟待解决。
4.2深层地下水资源的潜力分析
深层地下水的补给方式以侧向径流及越流补给为主，补给周期长，循环更新速度慢，可持续开采量亦受到诸多因素的限制，因此，目前对深层地下水的开采已属于消耗型强力开采了，故深层地下水开采应加以限制，且深层地下水的利用方向应该以生活饮用为主及作为应急备用水源，而禁止工矿企业的工业用水，以减缓深层地下水水位的下降态势和延续深层地下水的利用年限。[5]
4.3超深层地下水资源的潜力分析
超深层地下水资源基本分布于全区范围，也是区内主要的地热资源储存层位，主要分布在区内的中―南部和西部，开发利用的潜力还较大。近几年来，本区已经开始了开发利用超深层地下水（热水）资源，在民权、柘城、睢县等县城已施工数眼地热井，主要利用方向为洗浴和小区供暖等，超深层地下水的开发将对本区的社会经济发展起到积极的作用。
5 地下水资源开发利用的优化措施
5.1加强宣传保护地下水
按照“优先保障生活用水，基本保障经济和社会发展用水，努力提供生态环境用水”的原则，少采、低耗、高效合理的开发利用，促进生态环境良性循环，加大节水宣传及措施，提高管道和用水管件的质量减少管道的滴、渗、跑、漏情况，另外，加强对用水方式进行引导，提高家庭用水效率、工业循环用水、污水处理再应用等，从减少需水总量上减少地下水的开采利用。[6] [7]
5.2调整开采布局规划
加强引黄水量进行供水、加强雨季降水的贮存与利用，减少地面径流的浪费，以便压缩地下水开采量，并进一步执行并开展有序开采、分质供水、联合调度、加强管理的原则，开源与节流并举，使有限的地下水资源得到最大的利用效益，而且加强中深层咸水的资源化进度，变废为宝以便进一步缓解地下水的开采压力。[9]
5.3建立地下水动态监测
地下水污染以及地下水超采引起的地面沉降是渐变的，不容易被查觉，一旦积累到相当程度将会造成不可逆的破坏，因此，要做到科学有效地开发保护地下水资源，应建立健全地下水动态监测信息管理系统，及时、准确地掌握地下水的水位、水质、水温等动态变化情况，做好监控预警，为地下水开发利用规划提供技术支撑。
5.4加强地下水资源保护
加强地下水资源的保护，确保环境生态平衡，缓解本区地下水资源紧缺现状。应着重做好下面几方面工作：首先搞好科普宣传工作，动员并组织社会各方面的力量积极参与进来，使人人都有“节约资源、保护环境”的意识和责任，做到节约用水、减少污染、保护生态；其次是制订并实施科学合理的地下水资源开发利用与生态、环境保护规划，坚持“开源和节流并举、节约优先、治污为本，高效利用”，统筹生活、工农业和生态用水，严防无计划滥采、无限制滥排，保障供需平衡；第三是加大监管力度、强化综合防治，减少浪费，真正实现地下水资源的可持续利用；第四是大力推广清洁生产，优先采用无毒、无害原料，使产生的废水经处理后能循环使用；推广先进的灌溉方法和模式，科学地使用农药、化肥，注重发展绿色、节水型农业，从源头上防止地下水污染。
5.5加强水资源人工调蓄工程
地下水人工调蓄是高效利用水资源和有效保护生态、地质环境的重要举措，是保障供水安全、经济社会发展和地下水资源可持续利用的系统工程之一。针对商丘地区，应加强地下水调蓄潜力的调研与评价，以地下水调蓄水源、地表水调蓄空间为主线，提出地表水与地下水联合调蓄工程优化方案或模式，并加以实施。
本区的三座（林七、吴屯、郑阁）与黄河故道串联级水库（水源地）及日供水20万吨的引黄工程，也是缓解商丘地区水资源危机的有效途径，要充分依赖其特有的地理条件和水资源优势，在丰水年通过雨洪拦蓄方式人工将弃水纳入地下，增加地下水补给量，以逐渐修复漏斗区地质环境，实现地下水可持续利用能力。
6 结论
商丘地区是严重缺水的城市之一，地表水不发育且水文地质条件制约了取水水源以深层地下水为主，目前，水位降落漏斗已然十分明显，建立地下水监测系统，很好地做好地下水资源的规划，对地下水进行合理的开发利用和保护，大力开展节水工作，实现人与自然生态环境和谐、社会经济可持续发展，进而更好地为当代和后代谋福利。
参考文献
[1]河南省地质矿产局. 河南省商丘地区浅层地下水资源评价[M]. 北京 ： 地质出版社，1985
[2]冯斌，郭新体， 张西池.豫东平原新近系深层地下水水文地质参数探讨[J].人民黄河，2006，28（8）.
[3]高灿鹏，任红雨，冯斌，等.河南省商丘县第三水厂赵油坊水源地供水水文地质勘察报告. 河南商丘水文工程地质勘察院（内部出版），1997.
[4]冯斌，郭新体，等.河南省柘城县第二自来水厂徐园水源地供水水文地质详查报告.
河南商丘水文工程地质勘察院（内部出版），2004.
[5]李玉信.豫东平原水文地质特征与地下水资源及其开发战略的分析[J]. 河南地质，
1990，（4）：43-47.
[6]乔世珊. 加强我国地下水超采区治理的对策和建议[J]. 中国水利， 2008（23）： 37-39.
[7]籍传茂，王兆兴. 地下水资源的可持续利用[M]. 北京：地质出版社，1999.
[8]河南省地质环境公报（地质灾害、地质环境等概况）.2005.
[9]高岩， 武义成，许.引黄是解决商丘水资源不足的主要途径[A].《青年治淮论坛论文集》[C]，2005年.
