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第三章 地下水资源开发、保护与管理


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2)存在污染物质进入含水层的途径 (1)通过包气带渗入:在开采井降落漏斗的影响范围 内,污染物通过包气带向地下水面垂直下渗。如污水池、 垃圾填埋场等。 污染程度主要取决于:包气带岩层的厚度;包气带岩 性对污染物的吸附和自净能力;污染物的迁移强度。 (2)由地表水侧向渗入:被污染的地表水从水源地外 围侧向进入开采含水层,或海水入侵到淡水含水层。
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国际地下水超采会议(西班牙,1987年10月 )指出,地下水的长期超采必然会破坏原有的各 种平衡关系,如: 1)量的平衡:入不敷出,最终必然会出现 地下水位区域性的持续下降。 2)质的平衡:水动力条件、水化学形成条 件的改变,会使得相邻非抽水含水层的劣质水越 流进入抽水含水层,导致水质恶化。 3)压力的平衡:地下水的大量开采,使得 水压力降低,松散沉积物被压缩,促使地面发生 开裂或沉降。
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3)地下水水质恶化的危害
(1)减少了地下水可采资源的数量(水质型缺水)
(2)影响了人体的健康 (3)损害了工业产品的质量 (4)改变了土壤的性质,使农作物大幅度减产 (5)增加了水处理成本,侵犯了消费者的权益
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2、地下水水质恶化的原因
1)存在引起地下水水质恶化的污染源
(1)天然污染源:自然界中本来就存在的各种 劣质水体(如地表污水体、地下高矿化水等) ;含水介质或包气带中所含的某些易溶盐类。
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3)存在引起地下水水质恶化的水动力和水化学起 因 (1)水动力条件的改变 a )开采含水层与污水体之间必须存在有直接或间 接的水力联系; b )由于抽水而在含水层中形成相对于污染水体的 负压区,从而促使污水直接或间接地流入并污染开 采含水层。
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海水入侵:因水动力条件改变而引起的海水向大 陆含水层的推移过程。 天然条件下,地下水向海洋排泄,咸淡水界 面位置依靠含水层中淡水的水头压力高于海面来 维持;
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一、区域地下水位持续下降的原因、危害及 防治措
1、区域地下水位持续下降的原因 一个地区的地下水位之所以会持续下降,其 实质就是在含水层或含水层的某些地段上,由于 地下水的开采量长期地超过补给量,并逐渐消耗 了储存量,且其被消耗的储存量在短时间内又得 不到恢复的结果。
判断一个地区的地下水位是否持续下降,主 要是观测降水补给对地下水位的变化的影响。
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3)当为保证水源地能正常运转时 拟建水源地应尽量远离原有的取(排)水 点,减少井孔之间的互相干扰。 4)当为保证水源地的水质时 水源地应选在不易引起水质污染或恶化的 地段。如远离排污区的上游、被污染或天然水 质不良的水体或含水层。
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5)当为避免因开采地下水而产生不良环境 地质问题时 水源地应选在不易引起地面沉降、塌陷和 地裂缝等有害地质作用的地段上。 6)在能满足水量、水质要求的前提下,为 节省投资和便于管理,水源地应尽可能靠近供 水区。
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如何正视我国水资源缺乏的国情,合 理开发和珍惜地下水资源,让有限的地下 水资源在我国的人民生活、生产中发挥更 大的效益,是讨论地下水资源的开发、保 护和管理的目的。
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地下水资源的开发
一、水源地的选择原则
1、大、中型集中式供水水源地
主要是选择取水地段的具体位置,选择原则是: 1)当为满足需水量和节省建井经费时 选择含水层厚度大、层数多,分布广和透水 性好的地段。如冲洪积扇的中、上部,冲积平原 的古河床等位置。
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4)岩溶大泉干枯断流 由于区域地下水位的持续下降,导致岩 溶地区的许多著名景观大泉压力水头降低、 泉流量和涌势减小,干枯断流时间逐年增加 ,使以泉源为景点的旅游观赏价值大减。如 山东济南趵突泉、河南辉县百泉、山西太原 晋祠泉等。
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3、区域地下水位持续下降的防治措施
1)预防对策 (1)合理评价地下水资源,对地下水、地表 水进行全面规划、统一调度。 (2)统筹兼顾地下水开采和矿坑排水,供排 结合,减少地下水开采量,充分利用水资源。 (3)加强对地下水资源开发利用的管理,杜 绝无政府主义,避免“三集中”开采。
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3)海水入侵
在沿海地区,由于过量开采地下水,区域地下 水位持续大幅度下降,破坏了咸淡水的天然平衡 状态,诱发了海水向大陆的入侵,使开采含水层 的水质恶化,降低了地下水的利用价值。
发生海水入侵的地区主要分布于 辽宁、河北 、天津、山东、广西和海南。其中,环勃海地区 表现最为严重,至2003年底,该地区海水入侵面 积已达2457km2,比20世纪80年代末增加了 937km2,增加速率为62km2/年。
污染程度取决于含水介质的结构、水动力条件和水源 地距地表水体的距离。
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(3)由集中通道直接注入
天然通道:与污染源相沟通的各种导水断裂 、岩溶裂隙带及隔水顶板缺失区(天窗)。一般 多呈线状或点状分布,可使埋深较大的承压水体 受到污染。
人为通道:在各种地下工程、水井的施工中 ,因破坏了含水层隔水顶、底板的防污作用,使 工程本身构成了劣质水进入含水层的通道。
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3)人为或自然因素变化导致地下水的补给量逐年减少。 (1)由于河床淤积、水利工程兴建和气候条件变化等原因 ,地表水流量减少的同时也导致了地表水对地下水的补给 量减少。 (2)由于植被的破坏,导致小气候发生变化、降水量减少 、地表径流速度加快,减少了地表水对地下水的补给量。 (3)由于矿床开采和地下工程开挖对地下水的疏干,或建 设截流工程等,引起地下水位下降。
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2)当为增加开采补给量,保证水源地的长期 均衡开采时 选择能最大限度地拦截区域地下径流的地段 ,或能充分夺取各种补给量的地段。如松散沉积 物分布区的水源地应尽量靠近补给地下水的河流 岸边;基岩地区的水源地应选在集水条件最好的 区域性阻水界面的上游一侧;岩溶地区的水源地 最好选择在区域地下径流的排泄区附近。
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造成地下水位持续下降的原因主要有: 1)地下水资源评价结论不够准确。由于对地下 水资源的形成条件认识不足,导致所计算的允 许开采量偏大,致使开采量长期大于补给量。 2)不合理开采。由于缺乏管理或管理不到位, 在地下水集中开采区会出现在开采地段、开采 层位和开采时间上的“三集中”开采现象。
第三章 地下水资源开发、 保护和管理
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地下水资源勘查的任务,除了要查明地 下水的形成、分布规律,进行水质和水量的 评价,还应进一步研究如何合理地开发利用 和保护地下水资源,以利于地下水资源的持 续稳定的开采。
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地下水资源的形成具有一定规律性。在 天然条件下,地下水一般都处于相对平衡的 状态之中。因此,只有能正确地认识到地下 水的规律性,合理地开发利用地下水资源, 就能做到在不破坏地下水原有平衡状态的基 础上,充分利用地下水资源为人类造福。 如果违背地下水资源形成的规律性,盲 目、恣意的开采地下水资源,必然会破坏其 平衡关系,给人类的社会环境和自然界的生 态平衡带来不良后果。
(4)提高对地下水资源保护重要性的认识, 珍惜水资源,建立节水型社会。
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2)治理措施
(1)压缩开采量。减少开采井数和单井开采量,把总开采量 压缩到地下水补给量所允许的范围内。
(2)调整开采井布局。减小开采井密度,扩大水源地范围; 减少某些开采层位、开采地段的开采强度;对大厚度含水层 或多个含水层,可采用分段取水或分层取水办法。 (3)建立合理的开采制度。实行采水许可,限制井距、井深 、水位降深和单井开采量。 (4)人工补给地下水。对条件允许的地区,可对含水层进行 地下水的人工补给,以扩大地下水的资源量,防止区域地下 水位的持续下降。 (5)加强对水情的监测和预报工作。要建立和健全地下水动 态监测网,及时发现和了解地下水的动态变化趋势。
二、取水建筑物的类型和适用条件
取水建筑物类型的选择,主要决定于开采 含水层(带)的空间分布特点及其埋藏深度、 厚度和富水性能;同时,也与设计需水量的大 小、施工方法及抽水设备类型等有关。
三、取水建筑物的合理布局
取水建筑物的合理布局主要是指取水井在 平面和剖面上的布置(排列)形式和井间距离 、水井数量等的确定方法。
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地下水资源的保护
所谓地下水资源的保护,就是要保护地下 水量不因超量开采而被很快消耗,乃至枯竭; 保护地下水质不被污染和恶化;保证不因开采 地下水而产生不良的地质环境问题。 其目的就是要使人们进一步认识到不合理 开采地下水资源将会带来的危害,要从管理地 下水资源和保护地质环境的角度出发,重视保 护地下水资源,使有限的地下水资源能够长期 地、安全地得到开发利用,造福于人类。
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(2)人为污染源:人类活动所形成的污染源。 a)直接污染源:各种污染物直接通过包气带 进入含水层中。如生活污水和工业废水不经处理 的随意排放;农药、化肥的大量施用;工业废渣 和城市垃圾的不合理堆放、填埋等。 b)间接污染源:各种污染物先进入大气或地 表水体,而后再通过各种途径进入含水层中。如 工业废气排放产生的“酸雨”;污水灌溉;输油 管道的泄漏; 井管或输水管道的腐蚀等。
(4)由于都市化建设进程的加快,导致能够接受降水补给 的地表裸露面积逐年减少,影响了地表水对地下水的补给 量。
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4)经济建设的发展、人口的快速增长及生活 水平的提高,对水的需求量和水质的要求逐年 提高,加快了区域地下水位下降的速度。
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2、区域地下水位持续下降的危害
1)使取水工程的出水量不断减少。 由于区域地下水位下降,使取水工程的出 水量日益减少,取水成本不断增加,严重时会 出现因抽水泵头够不着水位而导致水井报废。
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2、小型分散式供水水源地 在确定水井布置的具体位置时,除了前面的 原则外,还应注意: 1)选择有利的地质构造部位,如断裂破碎 带的上部,向斜的核部。 2)强含水裂隙(节理裂隙、层状裂隙、网 状裂隙、风化裂隙)带附近。 3)地下水汇水条件良好的位置。 4)有利的地貌单元区。
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