地下水污染特征范文

时间:2023-12-28 17:48:29

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地下水污染特征

篇1

地下水污染防治区划是地下水污染地质调查评价工作的一项重要内容,其目的是保护地下水资源,为制定和实施地下水污染防治规划提供依据[1].文献[2]明确提出“要抓紧开展地下水污染状况调查和评估,划定地下水污染治理区、防控区和一般保护区”的要求.实施有针对性的预防及监管措施有利于降低地下水污染概率.作为先导,构建有效的地下水污染防治区划,对实际措施的制定与实施具有十分重要的意义[3~5].

目前,地下水污染防治区划并未形成明确概念.王焰新等[6]认为地下水污染防治区划是基于一定的调查与原则,在评价地下水现实和潜在利用价值、含水层遭受污染的脆弱性、土地利用和污染源类型、分布来确定污染荷载的风险性、以及根据地下水的不同使用功能来确定污染危害性的基础上开展的区划.其中地下水功能评价和地下水脆弱性评价是地下水污染防治区划的基础.文献[1]指出,地下水污染防治区划应在综合分析调查区地下水系统防污染性能,地下水质量与污染现状、地下水资源可开采量及开发利用的基础上,参考土地利用分区、污染源分布及社会经济发展规划,完成地下水污染防治分区.本研究认为地下水污染防治区划是针对地下水污染问题,从污染事件发生的本质角度、地下水开采利用的社会经济角度及现阶段实施地下水保护措施的政策角度综合开展的地下水评价.

现阶段针对地下水污染相关问题开展的单项研究工作较多,综合研究工作较少.单项研究工作包括地下水脆弱性评价研究[7,8]、地下水污染源评价研究[9~11]、地下水价值研究[9,11~13]、地下水源保护区划分研究[14~16]等.上述单项研究工作仅针对地下水污染问题的单一方面,存在各自的研究侧重点.如地下水脆弱性研究(包括固有脆弱性及特殊脆弱性)侧重对研究区域自身水文地质条件抵御外来污染物能力的定性或定量描述,地下水污染源研究侧重地表污染源及人为活动造成地下水污染的危害性的定性或定量描述.上述2种研究基于含水层及污染源的本质特征,均是针对地下水潜在污染发生过程的评价.地下水价值的相关研究是从地下水开采利用的社会经济角度进行地下水评估.作为现阶段必不可少的政策性研究,地下水源保护区划分受限于水源地尺度范围[17]及其保护区划分的目的,这对于开展城市尺度或者更大范围区域尺度的相关研究是不够的.综合研究工作包括地下水脆弱性与地下水污染源相结合的地下水污染风险分析[11,18,19]、结合地下水脆弱性及地下水源保护区划分的综合研究[15,16]或将上述单项研究相结合开展的区划研究[9,20]等.大多数综合研究的出发角度不够全面,容易忽略地下水污染问题基于社会经济角度、政策角度的考虑.

地下水污染防治区划体系致力于上述问题的综合研究.从本质角度(地下水固有脆弱性与地表污染风险源危害性)、社会经济角度(地下水价值)、政策角度(地下水源保护区划分)这3个不同角度构建地下水污染防治区划体系,汇集单项研究取得的成果,并作为地下水污染相关的预防、监管措施制定与实施的依据.

1体系构建

本研究提出的地下水污染防治区划要素构成如图1所示,由基础层(地表污染源危害性、地下水固有脆弱性、含水层富水性、地下水水质)、中间层(地下水污染风险、地下水源保护区、地下水价值)、目标层(地下水污染防治区划)这3个评价层次组成.

1.1体系构成要素解析

1.1.1地下水污染风险

地下水污染事件的发生是地表污染源与含水层二者相互作用的结果[18,21,22].地下水污染风险评价应从研究区域所包括的地表污染源及自身的水文地质条件着手.地下水污染源危害性分级是较为常见的污染源评价方式.早在20世纪60年代便有研究者开展了针对特定种类地下水污染源的分级评价工作[20].然而地表污染源种类极多,仅仅开展针对特定种类污染源的分级评价工作对于城市尺度或者范围更大的区域尺度是远远不够的,需要建立针对不同种类污染源的分级评价体系.基于同一评价体系对不同种类污染源进行分级评价的研究源于20世纪70年代末.受限于不同类型地下水污染风险源的规模、所属特征污染物及其排放方式等问题,以及实际开展评价工作所需巨大的信息量、不同污染源的信息丰富程度是否一致等问题,均增加了不同类型地下水污染源评价的难度[23].以往的地下水污染风险源评价以定性或者半定量方法为主,存在较大人为主观性,通用性较差[24].本研究使用基于地下水污染源解析的定量评价方法[24].该方法对地下水污染源所属的特征污染物及其对应排放量进行解析,计算出地下水污染源的危害性,在此基础上进行地下水污染源的分级.地下水脆弱性是刻画特定水文地质条件自身抵抗外来污染能力的通用方法.评价方法分为地下水固有脆弱性评价与特殊脆弱性评价两种.具体评价方法分类包括迭置指数法、过程数学模拟法,统计方法、模糊数学方法等[7,25,26].DRASTIC评价方法[27]属于迭置指数法的一种,尽管存在一定的主观性问题及参数设置问题,但仍是目前应用最为广泛的地下水固有脆弱性评价方法.相较于其他评价方法,其优点在于较低的数据依赖性及方法的不确定性[11,17,28].DRASTIC评价方法表征为:(略).本研究使用DRASTIC方法进行研究区域的地下水固有脆弱性评价.需要注意的是,地表污染源危害性与地下水固有脆弱性存在动态性特征.地表污染源一直处在人类活动的影响下,特征污染物及其对应排放量随时会发生变化.而地下水固有脆弱性则会受到水位埋深、净补给量、包气带厚度等变化的影响.相较而言,地表污染源的动态特征更为明显.由于受控于污染源及一些水文地质参数的动态变化,地下水污染风险的评估需要在获取变化因素的基础上及时进行更新.而更新之前应确定参数的变化是否能够对地下水污染风险评价结果及整个区划的结果造成显著影响.因此,需要对体系构成要素进行敏感性分析并结合实际动态资料进行计算.然后在此基础上提出针对某区域区划评估的合理更新频率.

1.1.2地下水价值

地下水价值是从社会经济层面对地下水的开采使用情况进行衡量.有研究指出认清地下水的价值极其重要[12,20].虽然没有形成具体的定量表征方法,但即使一个部分的或者不精确的衡量地下水价值的方法同样有利于决策者理解改变相应的政策及管理措施会对地下水价值造成的影响.地下水价值由开采价值及原位价值组成.其中开采价值源于市政、工商业、农业等对地下水的需求;原位价值是指含水层对周期性开采地下水引起一系列影响的缓冲能力,如因开采地下水引起的地质灾害,污染物扩散、栖息地及生物多样性破坏等.地下水价值体现为含水层的富水性及地下水的水质两方面[9,11,29].因此,本研究从含水层富水性及地下水水质两方面展开地下水价值的评价.利用单井出水量来衡量含水层的富水性,通过地下水水质类别划分来区别地下水水质差异.

1.1.3地下水源保护区

地下水源保护区划分是决策者实施地下水管理及保护措施的重要环节[30].将其纳入本区划体系,用于表征当前的政策实施与管理.地下水源保护区的划分,对防止地下水源地污染,保护水源地环境质量起到了重要作用[14~16].纳入地下水源保护区的区域,在地下水污染防治区划构建过程中赋予的级别值高于其他区域.

1.2构成要素叠加方法解析

1.2.1叠加原则

体系构建过程中需要进行3处构成要素的叠加耦合,包括中间层的地下水污染风险评价、地下水价值及目标层的地下水污染防治区划.地表污染源危害性评价及地下水固有脆弱性评价的叠加构成地下水污染风险评价.叠加过程遵循“择优原则”,即:假设地表污染源危害性与地下水固有脆弱性均分为1~5五个等级(表1),数值越小代表地表污染源危害性越低或者地下水固有防污性能越好.二者叠加,地下水污染风险由数值小(级别低)的一方决定.地下水价值由含水层富水性及地下水水质叠加而成,叠加过程遵循如下公式:(略).地下水污染风险评价、地下水价值、地下水源保护区划分三者叠加构成地下水污染防治区划,叠加过程遵循如下公式:(略).

1.2.2可视化表达

体系构建过程中借助GIS技术实现构建体系的可视化表达[29,34~36].借助Arcgis9.3软件的SpatialAnalysis模块,将研究区域剖分成1km×1km的单位公里网格,并以此为单位,利用上述叠加原则对体系构建要素进行空间运算,并最终实现防治区划体系的可视化表达.

2案例分析

将本体系应用于北京市平原区(不含延庆)的地下水污染防治区划建设.首先利用北京市平原区地表污染源危害性分级(图2)[24]与地下水固有脆弱性分级(图3)进行北京市平原区地下水污染风险评估.地表污染源危害性与地下水固有脆弱性均分为5级,遵循上述择优原则,二者依据表1进行叠加运算,得到地下水污染风险分级图(图4).其中,图2进行量化表征的地表污染源种类包括北京市平原区的加油站及油库、垃圾场、工业区、居民区、农业区、地表排污河6类,相关研究见文献[23].图3是利用DRASTIC方法评价得到的北京市平原区潜水含水层固有脆弱性评价结果,本文不做详述.图4显示北京市平原区污染风险最高的区域(图中方形圈中区域)位于北京市城区西南近郊.该区域位于永定河出山口冲洪积扇顶部,防污性能很差.此外,该区域是北京市的重要工业基地,且非正规垃圾填埋场众多.这些因素的共同作用致使该区域地下水污染风险最高.污染风险较高的大部分区域位于平原区温榆河、凉水河所流经区域,这两条河是北京市主要排污河流.其余污染风险较高的区域所处位置为工业区、垃圾场等.污染风险中等的大部分区域位于北京城八区.南部平原区是主要的农业区,污染风险级别高于北部大部分区域.

其次将北京市平原区含水层富水性分级(图5)与地下水水质分级(图6)[37]利用公式(2)进行叠加运算,并依据表2进行分级,得到北京市平原区地下水价值分级图(图7).图7表明北京市平原区西部较于东部,北部较于南边,地下水价值相对较高.这是由含水层富水性及地下水水质共同决定的.其中,对含水层富水性进行分级时,将富水性>5000m3•d-1的区域赋值为4,3000~5000m3•d-1的赋值为3,并依次降低到1;根据水质类别,水质分级从优良到极差赋值依次为由4~1.

在对北京市平原区地下水污染风险及地下水价值完成分级评价之后,结合北京市平原区地下水源保护区划分(图8,北京市环境保护局于2000年完成),依据表3进行3种叠加要素分级的赋值,然后依据公式(3)进行叠加运算,在得到北京市平原区地下水污染防治区划评分值的基础上,依据表4进行分级,最终得到北京市平原区地下水污染防治区划图(图9).图9表明北京市平原区防治级别最高(三级)的大部分区域位于城八区西部、平原区北部及东北部,这些区域地下水污染风险等级(图4)、地下水价值等级(图7)及地下水源保护区等级(图8)均处于较高级别;防治级别次之(二级)的大部分区域位于平原区的中部、西南部、东北部,在图4、7、8中均能有所体现.总体上看,北京市平原区地下水污染防治区划图能够从本质角度、社会经济角度和政策角度综合反映出该区域目前的地下水状况,符合实际情况,能够为下一步实际相关工作的开展提供依据.

篇2

[关键词]地下水污染;脆弱性;评价方法

doi:10.3969/j.issn.1673 - 0194.2015.12.165

[中图分类号]X824 [文献标识码]A [文章编号]1673-0194(2015)12-0-01

1 地下水污染脆弱性的概念及影响因素

1.1 地下水污染脆弱性的概念

地下水污染脆弱性主要是指污染物自顶部含水层以上某一位置到达地下水系统中某一特定位置的趋势及可能性。一般情况下,脆弱性主要包括特殊脆弱性及固有脆弱性,前者是指与某类特殊污染物相关的脆弱性;后者则是指与污染物物理和化学性质无关,仅与含水层性质相关的脆弱性。

1.2 地下水污染脆弱性的影响因素

1.2.1 地下水流系统方面

虽然地下水常年处于地下,但仍受到来自人们日常生产生活活动的影响。地下水流系统主要是控制地下水固有脆弱性的本质过程,一般包括三维结构、地下水补给时空特点等,通过该系统能让人们清晰地了解和认识到地下水在什么位置、由什么原因受到的污染,从而准确判断固有脆弱性,并对控制系统中的降雨条件、入渗过程等进行合理控制,最大程度上避免地下水污染。

1.2.2 地球化学作用

通常情况下,在地球化学作用下,改变地下水污染物浓度主要包括吸附―解吸、溶解―沉淀等,在认识与污染物相关信息的过程中,应加强对潜在污染源分布、类型等要素的分析和研究,并在地下水流系统中控制污染物迁移、转化过程,实现对地下水资源的保护。

2 地下水污染脆弱性评价方法综述

目前地下水污染脆弱性评价方法主要包括以下3种。

2.1 迭置指数方法

迭置指数方法主要是指通过对定义的各类因素进行分级评分赋值,进而评定地下水脆弱性的高低,一般分为水文地质背景值法、参数系统法,其模型包括DRASTIC、GOD等。

2.1.1 DRASTIC模型

该模型最早出现在20世纪80年代美国环保局。但是,在实际评价过程中,存在一定的局限性,在范琦等研究工作者研究下,创新出一种将AHP作为基础的DRUA评价方法,很大程度上避免了参数划分和权重不变性的不足,在我国山前平原地下水污染评价工作中取得了一定成效。随着地下水污染脆弱性评价工作日益发展,工作人员在原有模型基础上进行适当创新,例如:Lima等研究者在考虑土地利用变化对水质影响基础上,将Dyna-CLUE模型与原模型相结合,对阿根廷彭巴斯草原地下水进行评价,为评价工作进一步发展奠定坚实基础。

2.1.2 GOD法

主要是结合地下水承压性、上层岩性及地下水埋深3个指标,进行GOD指数计算,最终得出地下水脆弱性。通过GOD法能获取准确的数据信息,为保护地下水资源提供支持。但是,由于受到评价指标较少等因素的影响,难以全面、系统地反映影响地下水脆弱性的因素,例如:补给源等,因此,在原有方法基础之上增加土壤的淋溶敏感性指数,可以提高该方法准确性。在实际应用中,对迭置指数法中各项模型进行对比发现,第一种方法评价效果更好。

2.2 模拟方法

过程模拟方法主要是指利用物理、化学及生物过程等模型,对污染物进行模拟实现脆弱性分析。该方法与其他方法不同,主要是预测污染物在空间及时间方面的迁移状况。一般包括流-弥散方程、化学反应模型等。

Nobre等人利用MODFLOW模型针对巴西某个城市沿海含水层进行评价,并描述出水井捕获区,全面系统地分析和研究地下水污染风险,帮助城市制定科学、合理的地下水保护方案。不仅如此,Henriksen、Vissers等人在地下水脆弱性评价及资源可持续开采过程中也采用该方法中的数值模型进行分析和研究,不仅提高了评价效率和质量,而且为研究地区地下水资源保护提供了一定帮助。

2.3 统计方法

统计方法主要是指通过对已有地下水污染信息进行数理统计并研究,来确定脆弱性量值及不同参数的联系,结合分析结果构建相关模型,并将各个评价要素植入模型当中,实现评价目标。

20世纪90年代初期,Evans和Maidment针对美国某地地下水中的硝酸盐与降雨量等因素进行相关性分析,最终得出地下水脆弱性仅与埋藏深度有关系,与其他因素不存在联系。而Troiano同样在美国加利福尼亚对地下水农药残留与土壤特征之间的关系进行分析,并首次采用CALVUL方法来研究判断地下水脆弱性与土壤特征之间的关系。在具体评价工作中,要结合实际情况选择合理的评价方法,确保评价准确性。

3 结 语

地下水资源作为我国社会可持续发展的重要资源,加强对其污染的脆弱性分析,并结合实际情况得出最终结果,能让人们清晰地了解和掌握影响水资源污染的关键因素,有利于人们采取针对性措施加以调整和优化,最大程度上避免各类因素对地下水资源的污染,实现对水资源的保护,进而促进我国社会可持续健康发展。

主要参考文献

[1]张金炳,汤鸣皋,钟佐.污水渗滤土地处理系统中水力停留时间与出水效果的讨论[J].地球科学:中国地质大学学报,2010,18(3):259-261.

篇3

关键词:地下水 安全监测 地下水污染 监测网点

一、地下水的定义

地下水顾名思义,就是地面以下的水,然而随着应用领域的不同,对地下水的定义也有所差异,一般情况下地下水指的是地表以下,土壤或岩石孔隙中的含水层,不过也有人认为地层水达到饱和的水分,始称地下水。从环境保护角度讲,采用前者更有意义,地下水是大自然赋予人类社会的宝贵资源,是地球水循环中不可或缺的重要部分,据估计,地球上的总水量约为一亿四千万方,其中海水约占97.3%,淡水仅占2.7%,而地下水则更少,仅为淡水资源的1/5,我国是一个缺水国家,巨大的人口压力加剧了水资源短缺的严峻形势。在干旱——半干旱地区和西南岩溶石山地区,地下水是主要的甚至是唯一的供水水源,在地表水资源相对丰富的东部、南部和沿海地区,随着经济的发展,地下水也越来越成为重要的供水水源,地下水的保护也显得非常重要。地下水是城市生活用水、工业用水和农田灌溉的重要供水水源。据不完全统计,在我国 181个大中城市中,有61个城市以地下水作为供水水源,有40个城市以地表水和地下水联合作为供水水源,全国有1/3的人口饮用地下水。就水质而言,地下水是自然界提供给人类的最好的饮用水水源。但令人担忧的是,地下水亦难以幸免于污染,并且一旦被污染,极难治理。

二、地下水安全监测的必要性和紧迫性

随着社会经济的发展,环境保护工作就越来越显得重要,许多地区以牺牲当地的环境资源为代价来发展经济,因而与环境密不可分的地下水环境也难逃被污染的命运,同时就滋生了许多与地下水相关的地方病,由于地下水资源不可自净的特性,许多地区仍然在饮用污染的地下水,对于纯净地下水的概念全球尚无确切的概念和标准,地下水质恶化的现象大部分是由于人为因素造成的。地下水污染的原因主要有:工业废水向地下直接排放,受污染的地表水侵入到地下含水层中,人畜粪便或因过量使用农药而受污染的水渗入地下等。由于城市和工业的过度需要,淡水被不断抽出作为生活和工业用水,然后作为地表水被排放,因而还会引起潜水层的进一步下降,污染的结果是使地下水中的有害成分如酚、铬、汞、砷、放射性物质、细菌、有机物等的含量增高。污染的地下水对人体健康和工农业生产都有危害。必须采取措施,加强环境保护,做好“三废”的处理工作,保护地下水资源。

由于自然因素造成的地下水污染无法进行防治,而人为污染则可以预防。在人类活动的影响下,地下水某些组分浓度的变化总是由小到大的量变过程,在其浓度尚未超标之前,实际污染已经产生。因此,把浓度变化超标以后才视为污染,实际上是不科学的,而且失去了预防的意义。在判定地下水是否污染时,应该参考水质标准,但其目的并不是把它作为地下水污染的标准,这只是一个模糊的概念,无法确切认定。仅能根据它判别地下水水质是否朝着恶化的方向发展。如朝着恶化方向发展,则视为“地下水污染”。

饮用水安全是关系民生的重要问题。有关资料显示,在去年发生的74起水污染事件中有46起涉及群众饮用水源地安全问题,这其中有相当一部分与一些企业长期超标排污、人为倾倒危险化学品等违法行为屡禁不止而造成地表水下渗等有关。根据以上的情况环境保护部近日印发《关于进一步加强饮用水水源安全保障工作的通知》,要求各级环保部门把饮用水水源环境保护工作摆上重要议事日程,进一步加强组织领导,切实落实有关措施,确保群众饮水安全。《通知》指出:加强饮用水水质监测工作,及时了解水质变化状况,加强环境应急监测能力建设,要进一步完善饮用水水源保护基础工作,全面开展饮用水水源保护区划分与调整工作,编制突发饮用水水源污染事故应急预案,加强应急演练,为处理重大突发污染事件提供管理及技术储备。

如果环保部门对辖区内的所有地下饮用水进行监测,进行人工采样[1],分析测试,那样不但费时费力,而且也比较滞后,显然是不可能的,早在上世纪90年代,我国就明确提出水污染防治的着眼点已不是先污染了以后再研究去如何治理的问题,而是应该放在了对人类的社会经济发展活动进行调节与控制,使之与水环境相协调,不是自然去适应人类,而是人类应该适应自然,保护生态环境。应当看到,当前水环境恶化已成为制约我国社会经济发展的重要因素,而我们又不能走先污染后治理的老路,尤其针对地下水资源更不适用,地下水的污染治理费用又难以估算。那样的话,人类能够饮用的地下水会越来越少,不但制约了社会经济的发展,而且也会影响人类本身的进步。因而必须对地下水进行实时的监督监测。

有资料证明我国水文地质工作者引进先进技术、设备,在北京等地进行的地下水实时监测,正在一步步打消人们的忧虑。因而要保护好地下水资源,有效地防止、控制水体污染,就必须全面了解且避免地下饮用水源地周边所排污水及污染物的数量、性质,以及受纳水体的水质、水量、特征和净化规律。而地下水自动监测系统通过合理布局的监测网点,从区域或水体整体出发进行的水污染实时监测,能够从根本上控制水污染,推动水污染综合防治技术的发展[2]。

三、地下水污染的类型及危害

我国地下水污染划分为以下四个类型;一是地下淡水的过量开采导致沿海地区的海(咸)水入侵;二是地表污(废)水排放和农耕污染造成的硝酸盐污染;三是石油和石油化工产品的污染;四是垃圾填埋场渗漏污染。其中农耕污染具有量大面广的特征,未经利用的氮肥在经过地层时通过生物或化学转化成硝酸盐和亚硝酸盐,长期饮用这种污染的地下水将可能导致氰紫症、食道癌等疾病的发生。

为此,必须进行必要的监测,一旦发现地下水遭受污染,就应及时采取措施,防微杜渐。最好是尽量减少污染物进入地下含水层的机会和数量,诸如污水聚积地段的防渗,选择具有最优的地质、水文地质条件的地点排放废物等[3]。

水质污染的危害:(1)对环境的危害,导致生物的减少或灭绝,造成各类环境资源的价值降低,破坏生态平衡。(2)对生产的危害,被污染的水由于达不到工业生产或农业灌溉的要求,而导致减产。(3)对人的危害,人如果饮用了污染水,会引起急性和慢性中毒、癌变、传染病及其他一些奇异病症,污染的水引起的感官恶化,会给人的生活造成不便,情绪受到不良影响。(4)抑制周边地区的经济发展。

四、地下水监测网点的建设必要性

令人担忧的是,由于开采量过大、防污染意识不足等一系列问题,地下水保护情况不容乐观。近几十年来,人类活动造成了大面积的地下水污染,已经在我国地下水中检测出多种污染物,使得我国“水质型”缺水形势日益严峻。开展地下水污染监测研究,已成当务之急[4]。

地下水监测系统是直接获得地下水水质、水量动态的唯一方法,而被广泛采用。过去几十年人类活动加剧了地下水污染、含水层枯竭以及地下水生态环境的恶化,因而地下水监督监测工作显得尤为重要。地下水监测网的建立,可以在动态上对地下水资源进行保护监测,建立一个地下水监测网是获取地下水水质与水量信息的最有效的途径。利用水文地质监测的成熟网络,同时发展地下饮用水的监测网点,及时监督监测地下饮用水的环境状况,作出有效的污染控制,保护老百姓的生命之源。

地下水系统是一种动态转化系统,地下水系统的特征是指含水层结构和水文地质参数的特征。

地下水环境包括生态系统、地表水系统和人类社会活动。地下水系统与环境相互作用,因此环境变化会影响地下水系统。例如:修建水库、增加灌溉用水和抽取地下水会造成地下水位的改变;农业中化肥、农药、动物肥料的使用,废物处置,酸雨,已污染的地表水会造成地下水的污染;咸水入侵也会使地下水水质下降。所有这些由于环境改变导致的地下水水质和水量变化都会反作用于环境。例如,地下水水位下降会导致地面沉降或沙漠化,地下水污染会影响公众健康和生态环境等等。

地下水资源开发利用的经验表明,为防止地下水水质恶化而造成环境负面效应,必须对地下水进行合理的管理,而合理的管理决策主要取决于能否有效地获取信息。监测网的目标是以最低费用来提供满足管理目标的最有效的信息。监测地下水水位和化学组份在时间上和空间上的变化,为地下水资源规划和管理提供信息;监测由于人类活动导致的地下水水质和水量变化,为地下水资源开发利用提供依据. 地下水监测网点指的是为一个收集地下水(水质和水量)数据的有组织的系统。在监测网点的确定和设计中,应该考虑到不同的观测点的水位和化学组份之间存在相关性。换句话说,在同一个监测网中观测井应当处于同一个地下水流系统。因而地下水水质监测网点的建设应该与地质水文部门同时勘测、建设。实现资源共享的最大化。

通过建立定期的地下水资源监测网来评价地下水系统与环境之间的相互作用过程。地下水的监测网可以在时间和空间上监测到由于环境的改变所导致的地下水水量和水质的变化。从监测网所获得的信息,对于评价地下水反作用于环境的变化结果,也是十分重要的,地下水的动态变化可以通过监测网的监督监测完全呈现在人们面前,实现了环境的人性化管理[5]。

五、作好监测的同时应防止地下水污染

1.禁止利用渗井、渗坑、裂隙和溶洞排放、倾倒含有毒污染物的废水、含病原体的污水和其他废弃物。

2.在无良好隔渗地层,禁止使用无防止渗漏措施的沟渠、坑塘等输送或者存贮含有毒污染物的废水、含病原体的污水和其他废弃物。

3.在开采多层地下水的时候,如果各含水层的水质差异大,应当分层开采,对已受污染的潜水和承压水,不得混合开采。

4.兴建地下工程设施或者地下勘探、采矿等活动,应当采取保护性措施,防止地下水污染。

5.人工回灌补给地下水,不得恶化地下水质。

地下水环境监督监测应该及早在环境保护工作中作为一项重要的工作提上议事日程,让人们有一个满意的生存生活环境。而地下水监测网点的建设又是这项工作的基础。

参考文献

[1]奚立旦、孙裕生、刘秀英 《环境监测》 1996 北京高等教育出版社 31.

[2]齐学斌、樊向阳 《中国地下水开发利用及存在的问题研究》 2007 水利水电出版社

[3]赵章元 地下水污染不容忽视 《环境经济》 2006年04期 39-40.

篇4

Abstract:With population growth, the development of production, increasing the total sewage discharge, water pollution intensified, leading to the shortage of water quality. Binding leads to the main factors of water quality type water shortage status quo, from industry, agriculture, and groundwater on the water pollution situation in the classification described by summed and combined with water pollution characteristics, reform and development strategies of the water quality of the water crisis.

关键词:水质型缺水水污染水污染特征策略

Key words: water quality, lack of; water pollution; water pollution characteristics; strategy

中图分类号:TV213文献标识码: A 文章编号:

1引言

我国区域辽阔,水资源现状在各个区域不同,但是受地理、气候、海洋、上游径流及人类活动的影响,水资源时、空分布不均匀,导致每年有一定程度的洪涝灾害和局部地区缺水。但是,受水污染的影响和本地污染源的危害,居民的用水质量下降,导致水质型缺水现象愈加明显。

2水污染现状

随着人口的增长,生产的发展,污水排放总量在不断增加,然而,污水处理的滞后,导致大量污水直接排入江河湖泊,造成水源污染加剧。2004 年,在我国七大水系的412个水质监测断面中,Ⅰ~Ⅲ类(可以使用的水质标准)的比例为41.8%,Ⅳ~Ⅴ类(人体不能直接接触、仅可用于工农业的严重污染水质)的比例为30.3%,完全丧失水环境功能的劣Ⅴ类水质的比例为27.9%。

2.1我国工业园区水污染现状

老工业园区内企业建污水处理设施的少,而新工业园区虽建有污水处理设施,但大部分是为了应付环保系统检查,真正运行的少,且废水情况复杂,处理难度大。少数企业环保设施不完善。由于缺乏监管措施,园区各企业排放超标废水时有发生,而园区污水处理厂又缺乏调配、控制进水的能力,导致不少污水处理厂运行不正常,多项特征污染物指数超标。园区规划了污水集中处理设施,但实际建设情况落后于基础设施建设(如道路、供水、供电、供气等)。因耗水量大,工业园区大多位于江河附近,水污染对临近的江河造成了极大的威胁。

2.2我国农村水污染现状

近20年来,虽然我国污水处理厂不断兴建,污水的处理率在不断提高,但主要集中在城市,全国大部分农村的污水得不到处理,农村污水排放量在污水总排放量中的比例越来越大。由于大量生产和生活废水未经处理排入各种水体,加上公共设施跟不上发展的需要,农村大量人口饮用不卫生水。据相关调查表明,我国7亿人口饮用水源不合格,其中大肠杆菌超标率达86%。农村的污水乱排放不仅给自身环境造成破坏,对流经的河流也是很大的污染。乡村的沟塘 、水库已呈相当严重的富营养化,全国各地水污染事故不断发生。

2.3我国地下水污染现状

我国地下水体的25%遭到污染,35%的地下水源不合格。平原地区约有54%的地下水不符合生活用水水质标准,一半以上的城市市区地下水严重污染。2000 年前后,对我国118个大中城市地下水的监测资料分析,重污染的城市占64%,轻污染的城市占33%。地下水污染范围日益扩大,污染程度和深度也在不断增加,有些地区深层地下水中已有污染物检出。据国家地质调查局调查,全国185个城市的253个主要地下水开采地段中,污染趋势加重的占25%。其中,京津唐地区地下水中检测出的有机污染物种类已达百余种,北京市地下水污染问题更加突出。

3我国水污染特征

污染不仅在恶化,呈现出五大特征:一是水污染从支流向干流延伸,地处偏远农村山区的支流由于没有政府大力监管,导致小型企业污水不达标排放严重,进而蔓延至干流现象日益严重。 二是从区域向流域扩展,造纸厂、制药厂等由城市迁移到农村,对当地区域的水污染非常严重,导致当地水污染严重,逐渐向附近河流流域扩展。三是从地表向地下渗透,有些制药厂将污水用蓄水池暂存,但处理效果不显著,而且蓄水池溢流或渗流现象极为严重,导致地下水污染。四是从城市向农村蔓延,随着工业化向农村扩展,农村地区由于政府环保投资相对较少,水源受污染的情况日趋严重。五是从东部向西部转移,企业借西部大开发,将污染源转向西部。

4水质型缺水危机的改革发展策略

4.1政府加大宣传力度,市民自觉提高素质

淡水是一种极其有限的资源需要给予足够的重视和保护,政府需要加强宣传力度,让市民们自觉认识到水资源的缺乏与污染严重性。政府对污染源采取一定的措施的同时,市民应给予积极配合,有利于完善法制管理体系。

4.2提高工农业生产技术

积极改革生产工艺,减少工业废水排放量; 提高农药生产技术,减少农药投加,提高农药可降解性,减少农药对水环境的副作用,提高农田水质。

4.3加强排水水质监管

政府必须加强对排水企业的水质监管。有关部门有责任定期和不定期地对排水企业的排水水质进行监督抽查检测是否达标,对不达标排污企业政府应采取强硬措施停产整顿或拆迁处理,排污企业要切实有效地加强水质监管,确保水质达标排放。

5结语

水资源开发已经过度,水量型缺水已经很明显,而当前最大的危机是水质污染和不少地方水环境的退化。减缓水质恶化速度,加大治理与控制力度,努力建成节水防污型社会是重中之重。

参考文献

[1]刘喜峰,徐红松,宋文娟.我国北方地区水资源问题及对策[J].河南水利与南水北调, 2007,13( 5):21- 50.

[2]陈雷,施行.最严格的水资源管理制度[R]北京:水利部, 2009

[3]周泽民,乔建宁.水资源现状分析与可持续发展的对策思考[J].水利科技与经济,2010,16(9);1051-1052

篇5

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】 地下水 取水井 水源

取水井是一种常见的取水工程,废弃取水井如不妥善处理,将会危害地下水质和造成地下污染的污染。本文在剖析废弃取水井的产生来源,分析废弃取水井可能产生的危害和当前废弃取水井的管理现状的基础上,提出了加强取水井管理保护地下水资源的对策和建议。

1 地下水取水井工程现状

(1)地下水开发利用现状。地下水是水资源的组成部分,是保障国民经济社会长期可持续发展的重要战略资源。地下水在分布比较广泛,水源比较稳定,我国许多省把地下水作为工业和生活用水的主要水源。特别是在地表水源不足的北方地区,开发利用地下水源,发展农田灌溉,改善和开辟了牧区缺水草场,解决了广大地区人畜饮水。根据2013年公布的第一次全国水利普查成果,全国地下水取水井有9749万眼,其中机电井5383万眼,人力井4366万眼;地下水取水量每年达到1084亿立方米。全国共有地下水源地1847处。

(2)地下水开发利用技术。地下水的开发形式大致可分为:垂直取水系统、水平取水系统。水平取水建筑物的类型按不同地貌和水文地质条件,常采用的有集水管道、坎儿井和载潜流工程等。水平取水建筑物受地形条件的影响较大,北方地区采取垂直取水系统的比较普遍,这种系统的主要特征是取水建筑物的方向与地面垂直,包括各种类型的水井,如筒井、管井、筒管井、自流井、井群等。按照井型结构主要有:砖井、石井、混凝土井、大骨料井、辐射井、机井、真空井等。按井筒位置与含水层的关系可以分为完整井和非完整井两种。完整井井筒穿过所用含水层(一个或数个)的整个厚度,井底座落在隔水层上。水是由井壁进入井内。非完整井井筒没穿过所用含水层(一个或数个)的整个厚度,水由井壁、井底同时进入或仅从井壁进水,或仅从井底进水。

一般情况,为了尽可能的多开采地下水,采用完整井的情况较多。由于完整井穿过多个含水层,易造成多个含水层之间的水源串层,造成地下水水质变化,必须要做到隔水层的封堵,避免不同含水层之间水源串层。

(3)地下水取水构筑物类型。按开采和取集地下水的方法及构筑物型式分为管井、大口井、渗渠、辐射井。管井主要适用于开采深层地下水(一般多为承压水),因井管直径较小,成井深,井壁需用各种材料制成的管子加固,故称管井。打管井要用专门的凿井机械钻孔,一般要用深井水泵提水。这是现在北方地区开采深层地下水常用的一种井型。管井的深度随所取用含水层的埋深深度和开采条件而定。农用机井,一般为80-200米,部分井在300米左右。地下水分为潜水(无压)、承压水和泉水,潜水一般指地表面以下至第一层隔水层以上的含水层,其补给来源较近,有的是地表水的渗透,有的是江河水的渗透,其水质和水量的变化较明显,与周围环境的关系甚为密切。

2 废弃取水井产生和来源

(1)建设取水工程过程中产生的废井。凿井施工过程中,一方面由于施工工艺原因或施工人员对水文地质结构的不熟悉,导致凿井不成功而异地重建,产生一部分未及下管而形成的钻孔。另一方面少数取水井成井后出水量小,达不到使用要求,因没有实用价值而成为废井。

(2)取水井达到使用寿命而报废。取水井像所有的取水工程一样是有使用寿命的,在使用后期即便是经过维修也只能暂时延长使用寿命,最终取水井会因达到使用年限不具维修价值而报废,这种方式产生的废弃井占大部分。

(3)地下水位持续下降产生的报废取水井。地下水的大量长期开采会导致地下水位的持续下降,形成地下水降落漏斗,一部分取水井因水泵悬于地下水位之上失去取水功能,导致取水井废弃。在部分城市地下水源地、少数工业取水集中的地区,因长期超采导致地下水位不断下降,加之没有替代水源,取水井越打越深,较早开凿的取水井水泵无法下到静水位一下,不得不报废弃用。

(4)因用途转变而废弃的取水井。随着城市的扩展和工业经济发展,一部分耕地变为工业用地和城市用地,当公共管网到达后人们采用公共供水管网水源供水,导致原耕地上遗留灌溉取水井失去功能而废弃。由于农田灌溉对水质要求较低,当耕地转为其他用途,原来灌溉用取水井水量和水质无法满足工业生产或居民生活使用要求,导致原农业灌溉井弃置不用,造成耕地灌溉井成为废弃。

(5)由于政策调控而停用的取水井。一部分地区用水规划和政策改变、用水结构调整也会带来一些正常使用的取水井被废弃停用。比如有的地区借助引黄便利,建设引黄工程,使用黄河水作为公共供水水源,出于保护地下水资源的目的,将正在使用的自备井做封闭处理。随着生活水平提高,人们利用优质水源替代劣质水源,也会导致原水质较差的取水井被废弃。

以上是废弃水源井的主要来源,绝大多数的水源井是因达到使用寿命而正常报废。对于废弃水源井的管理,不能因停止取水而结束,在取水井报废或放弃使用后,必须要采取技术封填措施。如不进行技术封填,一方面会对地下水产生不利影响,随着废弃井的停用,井管暴露在地下潮湿的环境中慢慢腐蚀,洞穿多个含水层的完整井的将会造成地下水串层,地下咸水层越流补给到淡水层,造成水质恶化。另一方面,还可能导致地表雨水杂物等经井口流入地下,对地下水造成污染,更可怕的是如果被作为排污井向地下排污,将对地下水造成无法挽回的损失。

3 废弃井的危害及现状

(1)废弃取水井的危害。地表以下地层复杂,地下水流动极其缓慢,地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理的特点。地下水污染的原因主要有:工业废水向地下直接排放,受污染的地表水侵入到地下含水层中,人畜粪便或因过量使用农药而受污染的水渗入地下等。污染的结果是使地下水中的有害成分如酚、铬、汞、砷、放射性物质、细菌、有机物等的含量增高。污染的地下水对人体健康和工农业生产都有危害。?地下水污染与地表水污染有一些明显的不同:由于污染物进入含水层,以及在含水层中运动都比较缓慢,污染往往是逐渐发生的,若不进行专门监测,很难及时发觉;发现地下水污染后,确定污染源也不像地表水那么容易。更重要的是地下水污染不易消除。排除污染源之后,地表水可以在较短时期内达到净化;而地下水,即便排除了污染源,已经进入含水层的污染物仍将长期存在。

(2)废弃取水井管理的法律依据。对于废弃取水井的管理,《中华人民共和国水污染防治法》有如下规定:“禁止利用渗井、渗坑、裂隙和溶洞排放、倾倒含有毒污染物的废水、含病原体的污水和其他废弃物。”《山东省实施办法》规定“禁止向渗井、渗坑、裂缝、溶洞以及弃用和报废水井排放有害物质。报废水井应当由原使用者及时封闭;拒不封闭的,由有管辖权的水行政主管部门组织封闭,所需费用由原使用者承担。”根据上述规定,报废水井的封闭主体为原水井使用者,监督管理则是具有管辖权的水行政主管部门。倘若封闭不彻底,仅仅是贴封条或是把井口焊死,仍然是没有解决根本问题,深层取水井洞穿的多个含水层仍然通过井管连通,井管腐蚀后可能造成地下水的混层,不同含水层越流补给会导致地下水水质变化。

(3)废弃水源井的管理现状。法律对于废弃取水井的封闭没有规定详细的操作规程和技术规范,未对拒不封闭措施取水单位制定规定相应处罚措施,缺乏实际的可操作性。当前城市规划区内的城市和工业取水井的封闭有水行政主管部门的监管,监督部门能够监督封闭,但农村灌溉井暂时不需办理取水许可证和缴纳水资源费,行政主管部门也就没有管理权,无法监督灌溉井的封闭,造成广大农村的灌溉井则成为废弃取水井管理的空白。

4 加强废弃水源井管理的对策和建议

(1)规范取水井的报废管理程序。尽快制定并报废井管理实施细则,明确不同废弃取水井必须要采取的技术封闭措施,明确封闭的责任主体,对不履行封闭义务的制定相应的处罚措施。

(2)健全废弃取水井管理制度。加强在用取水井的建档管理,对城市规划区内的取水井建立档案,实施全过程的制度化管理,加强取水井报废管理,对于各种报废取水井必须在水行政主管部门的监督下进行技术封闭和验收建档,最大程度保护地下水资源。

(3)加强凿井行业的引导与管理。对凿井行业的从业行为进行引导和规范,加强凿井施工企业的技术培训和业务指导,提高成井率和成井质量,减少凿井过程中的废弃井的产生,延长取水井使用年限,将全部取水井纳入管理,对取水井实行开凿、使用、报废全生命周期的管理。

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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

[1] 滕昱.大连市地下水水质现状评价[J].东北水利水电,2012(12):35-36,46.

[2] 高嵚山.晋祠泉域岩溶地下水水质评价[J].山西水利,2012(9):18-19,23.

[3] 王冬,马洪云,张俊,等.盐池县地下水水质分布特征及成因分析[J].地下水,2012(4):33-35.

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[关键词]:地铁站场建设 地下水环境影响与评价

中图分类号:U231文献标识码: A

前言:

随着1863年伦敦地铁率先建成,城市地铁建设进入新的拐点,如今,全球100多个城市拥有地铁,总长超过5500km。地铁带给城市走行费用节省、输送时间缩短、交通舒适度增加、交通事故减少、地面空间增加等直接的经济效益,同时带来周边区域资源开发、城市人口分散、交通运输的合理化,使城市环境美化、市场范围扩大等间接效益。地铁加速着城市经济的发展,提高着人民的生活水平,体现了地区的历史文化特点,反映了现代科学技术水平。

一、地下水环境现状调查层次及范围

对于一级评价对象,当区域范围广、条件复杂的情况下,可根据工作目标、拟建项目特点和需要补充调查的内容,分区域调查区、预测评价区、重点勘查区三个层次开展地下水环境现状调查工作。

首先,开展小比例尺区域范围内的环境水文地质补充调查,调查范围可基于收集的区域地形、地质图件图幅范围适当缩放,任务是宏观把握区域水文地质条件,全面反映区域地下水环境现状和污染情况,地下水背景值和污染源调查也在该层级展开;然后,根据区域调查结果划分区域地下水系统,确定建设项目直接污染对象所属水文地质单元,详细分析该单元地下水补给、径流、排泄条件,并以已有资料覆盖区域作为预测评价区,开展较大比例尺地下水环境现状调查和监测;最后,对缺乏勘探(查)控制点且水文地质工作精度不能完全满足地下水环境影响评价等级要求的重点水源地或敏感区域,则需要开展更具针对性的大比例尺环境水文地质调查、勘察和试验工作,设计和部署必要的钻探、水文地质试验、测试等多方法综合的勘查工作。

1、施工期对地下水环境的影响

①地铁站场工程施工中为保证开挖面的稳定,往往需要人工降水。例如,在地下水较浅的的地区进行深基坑开挖、用盾构法在饱和土体中施工隧道,都需要进行大面积的人工降水。大面积的人工降水将导致地下水的“漏斗式”下降,使地下水的动力场、化学场发生变化和土层的应力场发生变化,容易引发地面沉降和变形,在岩溶地区甚至诱发岩溶塌陷。

②基坑工程土方开挖和基础施工中常会引起地表和地下水大量侵入,造成地基浸泡、或出现管涌、流砂、坑底隆起、坑外地层过度变形等现象。

③施工期间为了提高土体的防渗性能和增强土体的强度所使用的化学物质、各种废浆、施工机械漏油、化学注浆等污染物经雨水淋滤进入地下水以及施工人员的生活污水都会对地下水造成污染。另外,工程建设中适用的水泥、砂石等,通过降水淋滤,渗人到地下含水层,也会使地下水水质恶化。

2、运营期对地下水环境的影响

①在运营期,地铁站场工程尤其是地下隧道工程对地下水径流的“拦截”不仅使迎水面地下水位抬升和背水面地下水位下降,而且还阻碍地下水的补给、径流、排泄,影响地下水的循环,降低潜水污染的稀释,随之还将导致各种环境问题的发生。

②地铁站场工程建成使用后,每天会生成大量的污染物,生活污水、车站冲洗废水、污染空气、固体垃圾等,部分通过专用管道排出地表,还有部分则渗入地下造成地下水污染。

二、站场施工对地下水水质的影响评价

地铁对区域内地下水水质的影响主要表现在施工期和运营期两个阶段,而各阶段给地下水所造成的影响以及影响的因素都各不相同。就施工阶段来说,对地下水的影响主要是由于施工阶段的各种废水渗入地下后污染地下水,影响地下水水质;在运营期,地铁给地下水水质带来的影响主要是由于地下水和地下铁路的结构之间发生化学反应,也就是地下水腐蚀混凝土结构从而影响地下水水质。

1、地下水水量评价方法的选择

地下水水量预测方法主要包括数值法、解析法、水均衡法、水文分析法、开采试验法、数理统计法、水文地质类比法等。在实际工作中,应根据评价目的、评价方法的适用范围和已有资料情况选择合适的评价方法,以避免评价方法与实际水文地质条件不相符。本文简要讨论几种常用评价方法的适用条件和数值法建模的要点。数值法适应性广,但应用的前提是水文地质条件清楚和足够的水文地质参数,模型结构和参数与实际情况越接近,其预测结果越可靠。因此,利用已有资料合理选择模拟范围,准确刻画研究区地质结构和含水层性质是数值法的难点。地下水水量评价模型主要是预测开采或利用地下水所引起的流场变化及伴生的水文地质灾害,模拟区一般应覆盖地下水补给、径流、排泄区,但对于水文地质钻孔缺乏、水文地质参数控制面积有限的区域,则应根据地质构造合理概化边界条件,适当缩小模拟区范围,确保数值模型地质结构的可靠性。水均衡法是根据水量平衡原理,利用均衡方程计算待求水量的一种方法,其原理清晰、使用方便、适用范围广,在降雨入渗系数、蒸发系数、渗透系数等参数可靠的前提下,计算的评价结果较真实可靠,建议作为其他评价方法的补充或参考。

2、地铁运营期对地下水水质的影响评价

地铁建成后进入运营阶段,由于地铁隧道和车站本身的防水性能都较好,因此外部的污染源不会通过地铁隧道和车站进入到地下水中去,污染地下水。但是,由于地铁隧道和车站都是由混凝土建筑而成,而且整个地下铁路一部分路段都处于地下水位以下,这样地下水就有可能腐蚀混凝土构成的隧道和车站,从而污染地下水。

三、地铁站场建设对地下水环境的影响与评价过程

1 、地下水环境影响评价准备工作

1) 收集项目所在地水文地质资料

收集项目所在地水文地质资料的目的就是利用水文地质资料,从水文地质条件方面必须阐述明确下列问题,以使参阅者能建立起工程建设地区的水文地质概念模型及对地下水应用功能重要性的认识。

(1)地表岩性情况; (2)地下水类型; (3)含水层的基本情况; (4)地下水的补给、迳流、排泄条件; (5)水质概况; (6)地下水的开发利用。

2) 调查地下水环境敏感目标

敏感目标如集中式供水水源抽水井、温泉旅游区等,管理部门都有相关水质监测、水量统计、水井或泉的基本情况等资料。若涉及大规模的地下水取用工程,开发单位还应具有专门性的水文地质勘查报告。此类报告应包括水位调查、水文地质勘察、非饱和带渗水试验、含水率和水份特征曲线测定等工作,对区域岩性特征、含水层分布情况和地下水动态等均有较为详实的分析,基本揭示了评价区水文地质条件,为不同情景下的地下水动态评价和预测提供了数据资料和水文地质参数条件,基本可满足一级或二级地下水环境影响评价模型建模与识别的要求。

3)了解调查项目所在区域存在的地下水污染源

地下水污染源主要包括工业污染源、生活污染源、农业污染源。调点主要包括废水排放口、渗坑、渗井、污水池、排污渠、污灌区、已被污染的河流、湖泊、水库和固体废物堆放(填埋)场等。

2、 污染源分析

对于建设项目而言,可能存在的地下水污染源包括储存装置和运输管道的渗漏、固体废物堆放(填埋)场渗滤液下渗等。

对储存装置和运输管道应调查其结构和功能,测定其蓄水面积与容积,了解其储存物质的组成和地层岩性以及与地下水的补排关系,进水来源、出水去向和用途、进出水量和水质及其动态变化情况,池(库)内水位标高与其周围地下水的水位差,池(库)底的防渗设施和渗漏情况,以及渗漏水对周边地下水质的污染影响。

对工业固体废物堆放(填埋)场,应测定其位置、堆积面积、堆积高度、堆积量等,并了解其底部、侧部渗透性能及防渗情况,同时采取有代表性的样品进行浸溶试验、土柱淋滤试验,了解废物的有害成份、可浸出量、雨后淋滤水中污染物种类、浓度和入渗情况

3 、地下水环境影响分析或预测评价

此项工作应首先分析建设工程所在地段是否处于敏感地区和地下水环境条件的敏感地段,分析地下水的环境质量和用途,宏观确定建设项目选址的可行性。

然后分析建设工程所在地的包气带类型、岩性结构、渗透性能等,分析污染物可能的污染途径及形成污染的难易程度。在根据建设工程所在区域的地形地貌、地质构造、水文地质单元,建立区域地下水补、迳、排概念,借此预测地下水可能的污染方式、途径、影响范围和污染发展方向。建设项目地下水环境影响预测应遵循导则中确定的原则进行。最后综合分析工程所在地的环境水文地质条件,地下水的环境功能,就其敏感性、重要性做出结论。

四、地下水环境影响减缓措施

工程施工对地下水活动的扰动,会影响地面建筑物的不均匀沉降,因此施工期对基坑周围3倍基坑范围内的重要建筑物需进行沉降监测,依据监测结果,确定是否需要回灌,以及回灌的时机和回灌水量。回灌用水可以采用抽取地下水或城市供水管网水。

为减轻施工中的地下水污染情况,应尽量采用污染小的建筑材料、化学浆液,施工污水、废浆和生活污水不能直接随意排放,建筑垃圾应及时处理,防止污染地下水,并可以通过修建防渗层、防渗墙或防渗帷幕等方法,以防止污染物外泄。

为了较准确地掌握工程区营运阶段地下水动态变化,保证地铁工程和附近重要建筑物的安全,建议设立地下水动态观测网,以便及时采取防护措施。同时,对于地铁运营期间产生的生活污水经化粪池处理后排入城市污水管网,以免污染地下水。

结语:

随着城市地下轨道交通的快速发展,研究地下轨道交通建设对地下水环境的影响是一个迫在眉睫的新问题。由于这种影响具有很长的“时滞性”,目前还未引起人们的普遍重视,但其所导致的结果不可忽视。城市地下空间是一种宝贵资源。这种资源和土地资源一样,具有不可再生性和不可转移性。地下水亦是有限而不可代替的自然资源,是城市生态环境的基本要素,在水资源匮乏的今天,应重视对地下水环境的保护。城市地下空间开发利用规划应当是城市立体化发展规划的一个组成部分,必须科学地、谨慎地开发地下空间资源,若开发不当,不但无助于城市空间的拓展,还将影响到整个城市的生态环境。

参考文献:

[1]李相然,岳同助.城市地铁站场工程实用技术[M].北京:中国建材工业出版社,2000.

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[关键词]原平市;地下水资源;存在问题;措施

中图分类号:D922.6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)36-0370-01

一、原平市城市重点水源地简介

原平市城市重点水源地地处阳武河洪积扇东南部,北起西镇、文殊庄,南至小原平,东起桃园,西至解村、尚家庄,面积约33平方公里,范围基本覆盖原平市城市规划区,水源地南半部边界基本与阳武河洪积扇东南边缘重叠,北端则向阳武河洪积扇深入。区域内有季节性河流沙河、牛卧河。本区域现有水井140眼,单井出水量20-320m3/h。多年平均开采量1924万m3。本区域地下水是原平市城市生活及工业生产的重要水源地。

本区域原地下水补给量1757万m3,包括侧向补给、降雨入渗补给、地表水渗补及井灌回归。侧向补给与降雨入渗补给为主要补给量,其中,降雨入渗补给为141万m3。随着原平城市化进程加快,一方面水源地区域内耕地绿地面积逐渐减少,降雨入渗补给也越来越少,另一方面,随着区域外自来水厂水源地及晋北铝厂水源地的运行,本区域地下水主要补给源侧向补给量也大幅减少.但本区域地下水开采依然主要依靠侧向补给,区域内以开采潜水为主的水井将面临水源越来越少,动静水位差越来越大,直至“无水”的命运;区域内以开采深层承压水为主的水井也将面临承压水位下降,补给源水量减少,供水能力逐渐衰减的命运。

二、城市化发展对原平市城市重点水源地的影响

1.对补给的影响

降雨入渗补给:本区域面积约33平方公里,多年平均降雨量428.6mm,随着原平城市化进程加快,城区边缘耕地逐渐被开发征用,代之以各种建筑与道路,这种趋势还将继续,城市化使得地面道路水泥硬化,降雨入渗仅在边缘耕地和很少的绿地产生,若以有效面积计算,降雨入渗补给不及原来的三分之一,仅为40万m3。

侧向补给:随着原平市自来水厂水源地及晋北铝厂水源地的运行,本区域上游补给区地下水大量开采,且区域内自备井的无限制开采,造成原水位差缩减,小漏斗扩散已变成坡度展延、范围更大的大漏斗。水力坡度的减小使得侧向补给量锐减,参照2005年原平市地下水等水位线图及原平市第二次水资源评价报告,本区域侧向补给约为456万m3。

2.对城市重点水源地的影响

由于补给的减少,城市重点水源地可开采量大幅减少,原平城区重点水源地正步入危机。原平化肥厂水源地是原平城区重点水源地的组成部分,且是重要组成部分,其动态特征基本反映城区重点水源地地下水动态。一方面是城市需水逐年增长,地下水连年超量开采,导致地下水水位持续下降。另一方面是城市化进程加快,水源地区域内绿地和耕地面积减小,降雨入渗补给越来越弱,使得侧向补给成为本区域地下水的主要补给源泉并且也正大幅减小。因此以开采潜水为主的水井水源逐渐枯竭,具体表现就是由水井动静水位差逐渐加大,过渡到不能持续抽水只能间断抽水,再到间断时间逐步加长最后直至“无水”。静水位的逐渐下降,是区域地下水补给能力减小的信号,导致区域供水能力总体减弱。同时随着晋北厂南阳北贾水源地2006年5月的正式进行,将很快改变区域地下水流场及动态,城区重点水源地侧向补给量将被部分分担,使得城区重点水源地补给总量进一步缩减,区域供水能力将再次下降。

3.水质影响

由于原平市城区早期对污染的忽视及牛卧河污水库的长期存在,导致局部区域水质污染严重.受水质影响,自来水公司红旗院供水井、铁路水电段南给水所旧井及新井先后停运,南滩、下原平村吃水井现也停运改取自来水,原已紧张的地下水资源再次告急,区域供水能力也将再一次下降。原平化工二厂,化肥厂2013年都以停产,但原平铝厂、农业开发用井、城市自备井的无节制开发也是造成水资源紧缺的主要因素。

三、地下水资源面临的主要问题

1.地下水污染问题

工业、生活废污水的不合理排放以及农业化肥、农药的施用等,造成了地下水污染,日益影响着城乡供水安全。地下水环境污染呈现出由点向面、由城市向农村扩展的趋势。全国城市地下水监测资料显示,绝大多数城市市区地下水均受到不同程度的污染。在北方城市,地下水污染更加严重,不仅污染元素多,且超标率高。

2.地下水超采

地下水超采最主要的表现就是地下水位持续下降,进一步会带来如地下水降落漏斗、地面沉降与地裂缝、地面塌陷、土地荒漠化及沙化、海水倒灌入侵等各种问题。

(1)地下水位下降,出现地下水降落漏斗。由于城市化进程加速,城市规模不断扩大,人口急剧上升,用水需求也日益增加,对地下水的依赖也越来越强。

(2)引发地面沉降和塌陷。长期大量超采地下水,造成了可压缩层侧压水头大幅下降,导致地面沉降发生。地面沉降作为一种城市地质灾害,具有缓变性和累进性特点,已对平原城市产生威胁。因为不合理开采地下水,全国有50多个城市发生了地面沉降,其中沉降中心累计最大沉降量超过了2m的有上海、天津和太原。

四、地下水资源保护的具体措施

1. 制定水资源保护规划,落实水资源保护措施

确定水源地和主要河道的功能区,完善水土保持和生态修复规划,加快水环境保护和污染监测体系建设,禁止和限制污染物的排放,加大水资源保护和水污染防止力度,严格水源地水源保护区制度。水资源的治理和保护是一个长期和复杂的任务,要建立长效机制,让有限的水资源为经济社会的持续发展服务。

2.建立城市污水处理系统

为了控制水污染的发展,工业企业还必须积极治理水污染,尤其是有毒污染物的拜谢必须单独处理或预处理。随着工业布局、城市布局的调整和城市下水道管网的建设与完善,可逐步实现城市污水的集中处理,使城市污水处理与工业永治理结合起来。

2008年3月,原平市政府与中荷水务投资集团正式签订特许经营合同,引进技术升级改造污水处理厂,建设深度处理回用项目。2008年9月原平市政府、中荷水务投资集团、山西鲁能晋北铝业有限责任公司三方签订了供水合同,2009年11月原平市污水处理厂由中荷水务投资集团正式接管。按照特许经营合同,中荷水务投资集团在接管后6个月内完成原污水处理厂的升级改造,8个月内完成深度处理及回用管线建设,10个月内实现中水回用,升级改造完成后水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》。

3.加强地下水管理立法工作,完善管理体制

在《水法》等综合性法律法规中,虽然有地下水的相关规定,但是我国专门针对地下水管理的法律法规还处于空白阶段。因此,在地下水方面的立法工作还需要进一步加强,使其能在实际管理工作中解决具体问题。地下水的管理体制尚需完善。要实现水资源的合理开发和高效利用,就必须加强水资源的统一管理,逐步实现水质与水量、地表水与地下水的综合管理,促进水资源的可持续利用。

4、关停市区自备井,减轻水资源浪费

自备井主要是一些厂矿、机关和院校、大型宾馆、洗浴中心等自行开凿,供自身生产、生活用水的水源井。城市建设初期,自备井供水成为集中公共供水的有益补充。随着公共供水管网不断延伸,自备井完成了历史使命,弊端和危害日益显现。2000年11月,国务院出台了《关于加强城市供水节水和水污染防治工作的通知》,规定“严格限制城市自来水可供区域内的各种自备水源”。

关停市区自备井有利于遏止地下水位下降的势头,可有效缓解和遏止这些现象和问题;有利于水资源的节约和保护,减轻水资源浪费;有利于保障饮水安全及实现水资源优化配置,便于统筹外调水源和各类非传统水源。这也是节水型社会建设和保护生态环境的重要举措。

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关键词:地下水;开发利用现状;环境地质问题;对策措施

一、天津市自然地理概况及水文地质概况

1、自然地理概况

天津市位于华北平原东北部,西接北京市和河北省,东临渤海湾。在地貌上处于燕山山地向滨海平原的过度地带,北部山区属燕山山地,约占总面积的6.1%;南部平原属华北平原的一部分,占总面积的93.9%。

天津市属暖温带半温湿大陆性季风气候,多年平均降水量590.1mm,多年平均蒸发量1800mm。天津市地处海河流域下游,素有九河下梢之称,主要有两大水系:海河水系和蓟运河水系组成。两大水系均在天津东部入海。

2、水文地质概况

天津市地下水的赋存特征受地质构造、地貌、水文和古地理条件的控制。按地下水类型和含水介质特征,可划分为:松散岩类孔隙水、碳酸盐岩岩溶裂隙水、碎屑岩类裂隙水、火成岩和变质岩类裂隙水。以孔隙水和碳酸盐岩岩溶裂隙水分布广,水资源较丰富,利用价值较高。后者分布面积较小,含水性差,实际供水意义不大。

二、地下水资源及其开发利用现状

1、地下水资源及其分布

天津地下水资源可划分为冲积平原水文地质区和基岩山地水文地质区。平原区又分为全淡水区和有咸水区,平原区地下水资源量大于山区,且南部有咸水分布区, 山前浅埋基岩岩溶水区,供水条件好。基岩山地水文地质区分布在蓟县北部山区,有裂隙水、孔隙水。该区年地下水可开采量0.86亿m3/a,分配不均, 且埋藏较深,现多年开采量已达0.266亿m3/a,尚有开采潜力。山前全淡水区是水量最丰富、开发最充分的地区, 地下水补给充沛,地下水资源量3.46亿m3/a。

2、地下水资源的开发利用现状

1983年引滦入津后,开始控制地下水开采,特别是城市工业、生活用水。市区多年平均地下水开采量从1- 1.2亿m3/a下降到1988 年的0.666亿m3/a,各区对地下水的开采已减少了13%- 35% ,并逐年得到控制。近郊和各县的农业用水开采量也从1975- 1984年平均6.625 亿m3/a,下降到1988年的4.62亿m3/a。2009年全市水资源总量15.24亿立方米,地下水资源量5.60亿立方米,比上年偏少5.2%。根据多年工业用水水源组成发现,天津地下水的利用主要集中在市区和滨海地区的工业用水, 近郊和各县生活用水和乡镇工业用水主要水源也为地下水。

三、地下水开发利用过程中的环境水文地质问题

1、地下水长期超采、地下水位持续下降

自20世纪70年代大规模开发深层地下水以来,开采量不断增加。长期超量开采地下水,造成地下水持续大幅下降,并形成了市区及近郊区、塘沽、汉沽、大港、静海、武清等几个下降漏斗,尤其是市区和近郊及滨海地区的地下水位漏斗已连成一片。地下水水位多年大幅度持续下降,恶化了地质环境和生态环境,加剧了地面沉降,使水质变差、污染加重,从而导致并诱发一系列环境地质问题。

2、地面沉降

长期过量开采地下水是造成地面沉降的主要原因,由于长期开采,是地下水位大幅度下降,造成弱透水层和含水层孔隙水位压力降低;粘性土层孔隙水被挤出,是粘性土产生严密变形,而引起地面沉降。天津市宝坻断裂以南的广大平原区均有不同程度的下沉,面积达7300km2,其中累计沉降量超过1000mm的面积达4080km2,并形成了市区、塘沽、汉沽、大港及海河下游地区等几个沉降中心。

3、地下水质污染及咸水入侵

天津市地下水污染在浅层水中比较突出,随着开采时间的延续及开采量的加大,深层地下水也遭到了咸水入侵。

深层地下水污染,主要表现在两个方面:由于地下水长期超采,导致区域性水位下降,造成含水层水动力条件改变,从而使上部咸水越流补给开采层;不同成分水混合,从而造成地下水盐平衡变化,水质咸化,致使地下水主要常量组分Cl-、SO4-2、矿化度(TDS)、总硬度(TH)等含量升高,水化学类型变异。

4、高矿水及土壤盐渍化

高矿化水(咸水)是矿化度大于2g/L的地下水。咸水不宜或不能直接作为生活用水和工农业用水,并引发一系列环境问题。天津市平原区大面积分布着咸水,埋藏浅,厚度大(最深达200m),是影响地下水环境质量的重要因素。咸水的存在导致淡水资源更加紧缺。咸水占据地下库容,不能调蓄降水、地表水及外来水源;每年大量天然补给资源蒸发浓缩,或与咸水混合而转化为咸水,损耗大量淡水资源。咸水地下水径流滞缓,水位浅,含水层不发育,循环交替作用差,地下水污染后自净能力差,污染程度高。

四、保护地下水环境的主要对策

第一,由于自然环境的限制,天津市属于水资源严重短缺的城市,地下水环境比较脆弱。随着国民经济的发展和城市规模的扩大,预测2020年天津市需水总量为53.73亿m3,水资源供需矛盾将越来越突出。因此,必须贯彻开源与节流并重的方针,大力发展节水型工业和节水型农业,建设节水型城市。

第二,综合防治过量开采地下水诱发的环境地质问题,应坚持以防为主、防治结合、全面规划、综合治理的方针。其根本对策为:保持地下水资源的采补平衡,把地下水开采量控制在不致于加剧地质环境恶化的允许范围以内。

第三,防治地下水污染,应执行预防为主、治理为辅的方针对策,应优化资源配置,把提高工业用水重复利用率、海水利用率、污水资源化作为重点。在市区、滨海地区及各县城所在地增加建设以大型污水处理厂为核心的污水处理与回用系统;应对废井、坏井及不合格井孔进行处理,开展多井回灌,改善水质,增加资源。

第四,应加强地下水环境保护管理,坚持以地矿、环保、卫生防疫、城建等有关部门协调、配合,以保护地下水环境质量;并加强地下水动态监测工作,建立动态监测信息系统,动态监测应实行数据采集自动化、数据处理模型化、成果网络化,以地下水环境保护的科学管理提供决策依据。

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