肖敏慧+湯小明
摘要:作為重要的淡水資源,地下水資源直接或間接影響著人類的經(jīng)濟(jì)效益。由于地表水資源不足,我國(guó)絕大部分地區(qū)早已利用地下水資源,用以居民生活、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水等。由于缺乏對(duì)地下水資源的管理,超采地下水現(xiàn)象司空見慣,由其引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問題阻礙著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。
關(guān)鍵字:超采地下水;環(huán)境地質(zhì);危害
1前言
地下水的補(bǔ)給方式,大體上可分為兩類:垂向補(bǔ)給和側(cè)向補(bǔ)給。承壓含水層間及潛水層和承壓水層的越流補(bǔ)給、地表水的入滲等則為垂向補(bǔ)給;側(cè)向補(bǔ)給則有河流對(duì)地下水的側(cè)向補(bǔ)給、山前平原側(cè)向補(bǔ)給等。伴隨農(nóng)業(yè)、工業(yè)的發(fā)展,為確保人類生活的正常進(jìn)行,近幾十年,來我國(guó)多地對(duì)地下水的開采量超過其補(bǔ)給量,資源型缺水、水質(zhì)型缺水、工程型缺水類型城市數(shù)量越來越多。
地下水的儲(chǔ)存量是有限的,并不能取之不盡用之不竭,一旦對(duì)地下水的開采量超過其動(dòng)儲(chǔ)存量,易引發(fā)各類環(huán)境地質(zhì)問題,比如地面沉降、地下水質(zhì)污染、海水入侵、土壤鹽漬化以及一系列工程危害等。
2地面沉降
地面沉降總體表現(xiàn)為松散土體的壓縮、固結(jié),表現(xiàn)最為顯著的是弱透水層的沉降。多數(shù)情況下,粘土、亞粘土、粉土等是弱透水層的組成物質(zhì)。
人類活動(dòng)對(duì)于地下水的超采,必然會(huì)引起地下水位降低,根據(jù)太沙基原理,土顆粒骨架所承受的有效應(yīng)力增加,可引起土體的超固結(jié)等。地下水位的下降達(dá)到一定深度時(shí),弱透水層土體物質(zhì)含水量減少,其物理性質(zhì)也將隨之改變。若粘性土的含水量減少,孔隙比降低,進(jìn)而使其密度增大,造成壓縮、固結(jié)。
比如我國(guó)上海,20世紀(jì)60年代提出地下水的限量開采,時(shí)至今日,上海已由淺層地下水的開采,轉(zhuǎn)變至更深部的第四、第五承壓含水層的開采。由于地下水超采等因素,已造成不同程度的地面沉降,其中心城區(qū)最為嚴(yán)重,沉降量達(dá)3.5米左右[1]。
3地下水質(zhì)污染
地下水的超采容易引起地下水質(zhì)的污染,破壞環(huán)境資源。過量開采地下水,擴(kuò)大了地下水漏斗面積,地下水位下降到某一深度時(shí),破壞了原有的地下水動(dòng)力平衡,使高于地下水位的地表河流等補(bǔ)給地下水,淺層地下水受到污染后,由于其垂直運(yùn)動(dòng),向下流動(dòng)污染更深層的地下水。
關(guān)中城市群至20世紀(jì)90年代,以地下水資源作為單一的供水來源,持續(xù)大量開采地下水,致使地下水資源結(jié)構(gòu)受到破壞。關(guān)中城市強(qiáng)烈開采地下水,地下水位低于渭河及其支流,致使地下水受到補(bǔ)給。由于渭河水質(zhì)受到人為污染,當(dāng)渭河水補(bǔ)給地下水時(shí),也將地下水污染[2]。又如北京市懷柔,過度抽取應(yīng)急水源地地下水,地下水中的保守污染物Cl–強(qiáng)烈活動(dòng)于土壤中,地下水位下降,Cl–隨地下水向下運(yùn)移,由于其累積效應(yīng),導(dǎo)致地下水Cl–含量過高,水硬度升高,污染地下水[3]。
4海水入侵
海水入侵其形式上類似于地下水的側(cè)向補(bǔ)給,近海岸地區(qū)過度抽取地下水,降落漏斗邊緣延伸到咸淡水分界面,原本高于分界面的地下水水位下降,破壞地下水與海水的水動(dòng)力平衡條件,引起海水倒灌,咸淡水界面向陸地遷移,達(dá)到新的平衡,即為海水入侵。
目前狀態(tài)下,我國(guó)近海城市均出現(xiàn)海水入侵的環(huán)境問題,比如:萊州灣、天津、葫蘆島、上海、北海等城市,其中最為嚴(yán)重的當(dāng)屬山東省萊州灣。萊州灣約在上世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)海水入侵現(xiàn)象,歷經(jīng)初期發(fā)展、加速發(fā)展、穩(wěn)定發(fā)展四個(gè)階段,其主要原因?yàn)榈叵滤某伞8鶕?jù)水文化學(xué)分析,咸淡水混合區(qū)發(fā)生系列物理化學(xué)反應(yīng),使水中的K +、Na +、Mg2 +、SO42 -、Cl–含量增加至異常狀態(tài),增強(qiáng)水體礦化度[4]。
5土壤鹽漬化
我國(guó)土壤鹽漬化多數(shù)發(fā)生在干旱、半干旱地區(qū)的農(nóng)業(yè)灌溉用地上,主要是土壤或者地下水中的鹽分發(fā)生運(yùn)移,累積在表層土壤中,嚴(yán)重影響著農(nóng)業(yè)用地的經(jīng)濟(jì)效益。土壤鹽漬化的影響因素大致有:化肥使用不當(dāng)、農(nóng)業(yè)灌溉、耕作不合理、地下水埋深等,此就農(nóng)業(yè)灌溉進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。
氣候干旱、降雨量少而蒸發(fā)量大的銀川平原北部的銀北地區(qū),農(nóng)業(yè)用水嚴(yán)重缺乏,原本引黃灌溉的模式不足以支撐農(nóng)業(yè)發(fā)展的用水量,當(dāng)?shù)卣罅看蚓玫叵滤喔?。銀北地區(qū)由于其固有的氣候環(huán)境,多年平均降雨量不足200mm,蒸發(fā)強(qiáng)烈,淺層地下水礦化度較高。引用高礦化度的地下水灌溉,水分蒸發(fā)后,地下水中的離子聚集在土壤表面,使土壤鹽分含量過高,進(jìn)而導(dǎo)致土壤鹽漬化[5]。
6總結(jié)及建議
1、簡(jiǎn)要分析超采地下水引起的環(huán)境地質(zhì)問題,并逐一舉例說明。
2、地下水資源是重要的淡水資源,應(yīng)做好地下水資源網(wǎng)絡(luò)的探索和規(guī)劃,合理利用。
3、調(diào)整規(guī)劃用水結(jié)構(gòu),節(jié)約用水、資源回收利用。
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