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淺談地下水過量開采的危害及防治工學(xué)論文
作者：上官土青 蔣宗霖 陳新勇 秦騫
摘要:地下水是社會發(fā)展的重要資源,長期的過度開采已形成諸多環(huán)境地質(zhì)問題,造成了巨大的經(jīng)濟損失并帶來一些社會問題。本文參考多個地區(qū)水文地質(zhì)狀況、地下水開采情況及治理措施,總結(jié)了地下水超采的危害,并對地下水的開采管理提出了一些建議。
關(guān)鍵詞:地下水;過量開采;危害;防治
Abstract:Exploring undergroung water excessively can result in economic lossess or even bring about some social problems. This issue analysed the geology and the exploitation in different areas,summarised the damages then provided some measures to handle such problems.
Key words: underground water;excessively exploration;damage;treatment
1、地下水超采的危害
1.1地下水超采造成地面沉降
由于連年超采地下水,水位持續(xù)下降,易造成地面沉降。超采范圍之內(nèi)的巖土層地下水釋放,土層被壓密,厚度降低,引起其上部巖土體沉降,上覆土層因自重和疏水向下移動、彎曲變形,一直發(fā)展到地表,引起地面變形,使建筑物傾斜、墻體開裂,造成巨大經(jīng)濟損失。與巖土工程中的降水開挖相比,超采地下水造成的地面沉降影響范圍非常大,據(jù)資料顯示,美國長灘市1961年累計沉降量達(dá)9 m,休斯頓市1978年的沉降影響范圍達(dá)到12 000 km2。需要說明的是地面沉降的原因包括自然原因和人為原因,超采地下水并非引起地面沉降的唯一原因,但是這種因抽取地下水而形成的地面沉降,是地面沉降現(xiàn)象中發(fā)育最普遍、危害性最嚴(yán)重的一類。國土資源部南京地質(zhì)礦產(chǎn)研究所主持的《長三角地區(qū)地下水資源與地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查評價》顯示,由于過量開采地下水形成“地面沉降”,對上海市造成了2 900億元的損失,長三角地區(qū)經(jīng)濟損失近3 150億元。
1.2造成局部地區(qū)水資源衰減并伴隨地下水污染
水源地超量開采造成水資源衰減主要是井位布局不合理,供水井集中,以及超量開采,導(dǎo)致水源地地下水水位降深過大,形成地下水漏斗并逐年擴展。水資源衰減影響生產(chǎn)用水,造成的經(jīng)濟損失難以估量。地下水超采造成的地下水污染主要有兩個方面的原因:第一,由于過量開采地下水導(dǎo)致巖溶塌陷,破壞上覆第四系隔水層,地表污水及劣質(zhì)潛水通過塌陷段滲入;第二,由于過量開采地下水,造成水位降低,水量減少,同時水在地下凈化時間變短,此外,水位降低和地下水漏斗的擴展則增加了地下水接受補給的范圍以至于超出水源地保護區(qū)范圍,實際就是擴大了受污染面積。這些原因都會造成水質(zhì)變化。
對于農(nóng)田,灌區(qū)內(nèi)地下水鹽堿不能向外排除,但同時增加了地下水補給區(qū)范圍,周邊沙漠等含堿地下水地區(qū)還要向灌區(qū)補給,含堿地下水不斷下滲到深層,易造成土壤鹽堿化。
1.3對于沿海地區(qū),造成海水入侵,地下淡水鹽堿化
一般情況下,陸地含水層的淡水水位比海水水位高,但經(jīng)過長期大量抽取陸地淡含水層,會使其地下淡水水位低于海水水位,導(dǎo)致海水通過透水層(弱透水層)滲入陸地淡含水層中,這種現(xiàn)象稱為海水入侵。它使地下淡水鹽堿化,從而破壞地下水資源。
2、防治地下水超采的方法
2.1在政策和法規(guī)上
行政管理方面,建立統(tǒng)一的地下水資源管理機構(gòu),實行規(guī)劃開發(fā),統(tǒng)一合理調(diào)度,如在市區(qū)內(nèi)逐步停止自采井,統(tǒng)一調(diào)度使用城市供水;培養(yǎng)一批地下水資源監(jiān)測、科研隊伍,加強對事故處理的能力,同時為科學(xué)管理提供依據(jù),建立完備的應(yīng)急預(yù)案、水質(zhì)監(jiān)測、預(yù)警監(jiān)控體系和嚴(yán)格的監(jiān)管制度。在資金支持上,完善投入補償機制。要加大對飲用水水源保護區(qū)的投入,研究制定優(yōu)惠政策,多方籌集資金,用于飲用水水源地環(huán)境保護工作。法制管理方面,認(rèn)真貫徹國家有關(guān)地下水資源管理的方針、政策及法規(guī),制定符合地方實際情況的地下水管理條例,加強地下水資源環(huán)境保護與節(jié)約用水的宣傳教育。
2.2在地下水開采管理上
2.2.1分區(qū)控制開采地下水
根據(jù)地下水超采造成危害的程度的預(yù)測評估,并考慮地下水資源的恢復(fù)、補給能力,將地下水開采管理劃分為禁采區(qū)、限采區(qū)和控采區(qū)或不同的保護區(qū),進(jìn)行分區(qū)開采。深層地下水和淺層嚴(yán)重超采區(qū)實行禁采政策,如市區(qū)內(nèi)、長期農(nóng)業(yè)灌溉的嚴(yán)重超采區(qū);淺層地下水一般超采區(qū)、已引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害地區(qū)和受污染地區(qū),并具有一定的補給及恢復(fù)能力的地區(qū)實行限采政策;輕微超采區(qū)實行控制開采,實現(xiàn)采補平衡。并通過適當(dāng)調(diào)整不同地區(qū)的水資源費來協(xié)助施行分區(qū)管理的政策。
2.2.2加強地下水信息監(jiān)控管理
進(jìn)一步完善地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和地面沉降的檢測,改進(jìn)監(jiān)測手段,如采用GPS技術(shù),實現(xiàn)CPS監(jiān)測與分層監(jiān)測標(biāo)組監(jiān)測自動化,提高監(jiān)測成果的時效性和服務(wù)水平。從而及時掌握地下水開采與地面沉降動態(tài)情況,適時調(diào)整地下水開采計劃,實現(xiàn)地下水資源的動態(tài)管理,所得數(shù)據(jù)對科研工作也具有重要意義。
2.2.3充分利用雨水資源、加強水循環(huán)利用等方法,減少對地下水的開采
充分利用雨水灌溉,開展人工增雨作業(yè),增設(shè)人工增雨作業(yè)點,灌溉季節(jié)增加有效降雨,工業(yè)生產(chǎn)和民用中盡量多的利用中水,據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計,城市供水的80%轉(zhuǎn)化為污水,經(jīng)收集處理后,其中70%的再生水可以再次循環(huán)使用。合理利用中水、雨水,減少地下水的開采量,以恢復(fù)和養(yǎng)蓄地下水,改善水文地質(zhì)環(huán)境。
此外,還可以加強生態(tài)治理、加強地下水污染治理,通過攔蓄工程、濕地工程等,提升水體自我降解和生物降解能力。
2.3在地下水超采造成的各種地質(zhì)問題防治方法研究上
2.3.1加強對大范圍地面沉降的研究
在第七屆國際地面沉降學(xué)術(shù)研討會(2005)上,國土資源部副部長貟小蘇講話:“各個地區(qū)都根據(jù)自身實際,開展了深入和系統(tǒng)的地面沉降防治工作,并逐步形成和推進(jìn)了區(qū)域聯(lián)動。其中以上海、江蘇、浙江為主體的長江三角洲地區(qū);以北京、天津、河北等地為主的華北平原地區(qū);以西安、太原為代表的構(gòu)造盆地地區(qū),其地面沉降監(jiān)測、防治與研究都取得顯著的成效”。在測量學(xué)上應(yīng)加強對城市大范圍進(jìn)行地表沉降測量的研究,結(jié)合水文數(shù)據(jù),對地下水超采形成地面沉降的研究工作具有重大意義。
2.3.2對于地下水超采的治理辦法可以采用回灌方法,恢復(fù)養(yǎng)蓄地下水
因地制宜開展地下水人工回灌。人工回灌是防治地面沉降的有效手段之一,且方法簡單,并能起到蓄水儲能的綜合效果,但需水量大。應(yīng)積極創(chuàng)造條件,在保證水質(zhì)的前提下,進(jìn)行回灌。各含水層組之間水力聯(lián)系較好的地區(qū),具有接受大氣降雨入滲與河水補給的特點,建設(shè)引雨回灌工程,利用雨洪資源滲漏回補地下水。
2.3.3沿海地區(qū)海水入侵的防治方法
采取的措施有:在供水井與海水之間打一排井,利用抽水造成水位低槽,或用注水方法形成水力屏障;在有利地質(zhì)條件下,也可修建地下防水堤,這些方法,均可起到防止海水入侵的效果。應(yīng)加強對這些工程地質(zhì)方法在處理海水入侵中的研究。
參考文獻(xiàn)
1 閻戰(zhàn)友.對海河流域地下水開采管理的思考[J].地下水,2003.6
2 李普霞.臨汾市控制地下水超采對策與措施[J].山西水利,2007.12
3 鄭 朋.地面沉降與地下水開采問題的探討[J].西部探礦工程,2007.10
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