地下水災(zāi)害的分析和研究

梁麗青+胡宇祥+殷飛

【摘 要】地下水災(zāi)害是由于地下水位上升到一定程度，對(duì)原來(lái)周圍的生態(tài)、居住、農(nóng)業(yè)、建筑物等造成的災(zāi)害。比如農(nóng)田的漬澇、土壤的鹽堿化、對(duì)建筑物和路基的浸泡和侵蝕等，研究地下水災(zāi)害可以為分析和避免災(zāi)害產(chǎn)生，保持生態(tài)可持續(xù)發(fā)展，節(jié)約水庫(kù)移民造價(jià)提供一定的依據(jù)。

【Abstract】Groundwater disaster is the damage to the surrounding ecology， habitation， agriculture， buildings and so on after the groundwater level rises to a certain extent， such as farmland waterlogging， soil salinization， the buildings and roadbed soaking and erosion. The study of groundwater disasters can provide a basis for analyzing and avoiding disasters， maintaining ecological sustainable development and saving the cost of reservoir resettlement.

【關(guān)鍵詞】地下水；水動(dòng)力；水化學(xué)；水環(huán)境

【Keywords】groundwater； water power； water chemistry； water environment

【中圖分類號(hào)】P641.8 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-1069（2017）12-0181-02

1 引言

地下水災(zāi)害是由于地下水位上升到一定程度，對(duì)建筑物（尤其是地基）、農(nóng)業(yè)、人類居住和生活環(huán)境等造成一定的危害，當(dāng)然不是所有的地下水上升都會(huì)帶來(lái)災(zāi)害，但是當(dāng)河道水位原本就較高，再加上水庫(kù)周圍地質(zhì)透水性好，就會(huì)十分危險(xiǎn)。所以，分析地下水位抬高的危害就顯得十分重要[1]。

通過(guò)研究，地下水災(zāi)害問(wèn)題主要有三種類型：地下水動(dòng)力災(zāi)害、地下水化學(xué)災(zāi)害和地下化水環(huán)境災(zāi)害[2]。

2 地下水動(dòng)力災(zāi)害

地下水經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的發(fā)展，和周圍的地質(zhì)、水文等環(huán)境形成了一種物理平衡狀態(tài)，這種平衡狀態(tài)成為地下水動(dòng)力環(huán)境平衡，當(dāng)周圍條件發(fā)生變化時(shí)，這個(gè)平衡就會(huì)受到影響，通過(guò)周圍環(huán)境自身的動(dòng)力調(diào)整，使其重新達(dá)到平衡。這個(gè)調(diào)整的過(guò)程就會(huì)給人類的生存環(huán)境帶來(lái)或多或少，或有利或不利，甚至是嚴(yán)重的影響。論文主要討論研究區(qū)內(nèi)地下水位上升會(huì)帶來(lái)什么不利影響，甚至導(dǎo)致災(zāi)害發(fā)生。

2.1 地面沉陷災(zāi)害

引起地面沉降的機(jī)理如下：①含水層的水被抽取后，一般其水位通過(guò)周圍滯水層彈性釋水來(lái)彌補(bǔ)，但如果開(kāi)采過(guò)量，自身的平衡系統(tǒng)還來(lái)不及補(bǔ)給，補(bǔ)給小于抽水量；②如果含水層中的水被大量抽取到一定程度，它的水頭就會(huì)小于滯水層中的水頭，為達(dá)到平衡，滯水層會(huì)釋放更多的水補(bǔ)給地下水，滯水層的水失去過(guò)多，其覆蓋層就會(huì)向下壓實(shí)發(fā)生塌陷，導(dǎo)致地面沉降[3]。

2.2 滑坡（邊坡的穩(wěn)定性）災(zāi)害

出現(xiàn)滑坡的地形一般為斜坡，斜坡穩(wěn)定性的主要影響因素是其內(nèi)部剪應(yīng)力。已有試驗(yàn)證明水會(huì)導(dǎo)致剪應(yīng)力降低，當(dāng)斜坡面水位升高時(shí)，剪應(yīng)力降低，而水給的垂直壓力卻增大了，所以滑動(dòng)力也相對(duì)增大，當(dāng)滑動(dòng)力大于剪應(yīng)力時(shí)，就會(huì)發(fā)生滑坡。由此可見(jiàn)，水庫(kù)浸沒(méi)帶來(lái)的地下水位上升會(huì)增大滑動(dòng)的可能性。如果再加上特大暴雨等情況，滑坡的可能性就更大了，甚至導(dǎo)致坍塌。

3 地下水化學(xué)災(zāi)害

如上文所述，地下水在長(zhǎng)期的地質(zhì)和外在環(huán)境影響下形成了一個(gè)物理平衡，當(dāng)然也存在一個(gè)化學(xué)“平衡”。地下水在流動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)與周邊的巖土、沉積物等發(fā)生物質(zhì)交換（包括宏觀的和微觀的），這樣含水層的不同部位由于地下水的滯留長(zhǎng)短，其所包含的化學(xué)成分也會(huì)有差異。對(duì)于一個(gè)時(shí)間滯留較長(zhǎng)的地帶，其化學(xué)成分是相對(duì)穩(wěn)定的，這就是一個(gè)“平衡”。

地下水化學(xué)災(zāi)害包括了咸水、海水入侵，有害元素的污染兩個(gè)方面，由于研究區(qū)多半位于哈爾濱市，其地理位置是被大陸包圍，附近沒(méi)有海洋，所以海水入侵這種污染類型對(duì)于研究區(qū)基本不會(huì)發(fā)生，所以不作具體介紹，這里只介紹其機(jī)理：即當(dāng)?shù)叵滤?，?huì)導(dǎo)致其向低處流，這樣含水層就會(huì)與相鄰地相連，最后與海水相連，海水密度高、壓力大，會(huì)回流到地下水，地下水再補(bǔ)給河流，往復(fù)循環(huán)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，而海水就會(huì)侵入河流和地下水。

雖然研究區(qū)不靠海但是也有可能被咸水污染。當(dāng)蒸發(fā)大于補(bǔ)給時(shí)，此處水量密度就會(huì)加大，礦化度也會(huì)加大，如上機(jī)理，如果河流通過(guò)含水層與咸水相連，就會(huì)被污染。

有害元素污染，除個(gè)別土壤或地層中含有有害元素外，大部分都是人為造成的。污染物的來(lái)源和方式如下：

①工業(yè)排放的廢水、各種洗滌劑和生活中產(chǎn)生的污水等會(huì)污染地表水，若地下水過(guò)高致使地下水和污染的地表水相連，就會(huì)污染含水層；

②可侵入土壤的有害污染物（如化肥、農(nóng)藥等）等會(huì)導(dǎo)致土壤水或淺層地下水的污染，土壤水也可能下滲導(dǎo)致地下水污染。被污染的淺層地下水在地下水被抬高后，可能會(huì)與深層地下水有水力聯(lián)系，就會(huì)進(jìn)一步污染深層地下水[4]；

③若地下水的儲(chǔ)備設(shè)施泄露，含水層也可能會(huì)被污染，而若含水層與江流有水利關(guān)系，則會(huì)污染江水；

④人工回灌活動(dòng)，主要是指為防止地面沉降的回灌活動(dòng)。

這些污染源隨著地下水位的升高和地下水動(dòng)力變化，會(huì)擴(kuò)大范圍，大水庫(kù)分水期，抬高水位，河水補(bǔ)給地下水，這部分水流會(huì)被污染；當(dāng)水庫(kù)遇到枯水期時(shí)，水位下降，地下水就會(huì)補(bǔ)給河流，污染物也會(huì)帶進(jìn)河流，污染河流，擴(kuò)大生態(tài)環(huán)境的破壞。另外，類似于海水入侵機(jī)理，當(dāng)水庫(kù)蓄水抬高地下水位，導(dǎo)致地下水與污染水相通，發(fā)生水利關(guān)系，則會(huì)污染地下水，從而污染河流。

4 地下水環(huán)境災(zāi)害

地下水環(huán)境災(zāi)害是由于地下水的各種環(huán)境受到外部干擾，自身會(huì)調(diào)節(jié)恢復(fù)其原來(lái)的平衡，這個(gè)過(guò)程會(huì)造成一些有害的影響。如：①當(dāng)?shù)叵滤乃簧仙浇咏乇頃r(shí)，會(huì)導(dǎo)致土地沼澤化；②若地下水埋深較淺，水位較高，或者地下水礦化較高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致土壤鹽堿化[5]；④地下水位過(guò)高，對(duì)防水性不強(qiáng)的建筑基礎(chǔ)、道路橋梁基礎(chǔ)及地下建筑物都將形成浸沒(méi)災(zāi)害，尤其對(duì)于有凍融作用的寒冷地區(qū)，凍融作用將進(jìn)一步加強(qiáng)過(guò)高地下水、毛細(xì)水對(duì)建筑物基底的破壞作用。

5 常見(jiàn)浸沒(méi)災(zāi)害分析

災(zāi)害分析的分類及簡(jiǎn)述如表1。

6 結(jié)語(yǔ)

地下水災(zāi)害是由于地下水位上升到一定程度，對(duì)建筑物（尤其是地基）、農(nóng)業(yè)、人類居住和生活環(huán)境等造成一定的危害，根據(jù)危害不同，將地下水的災(zāi)害問(wèn)題劃分為三種類型：地下水動(dòng)力災(zāi)害、地下水化學(xué)災(zāi)害和地下化水環(huán)境災(zāi)害，三種浸沒(méi)災(zāi)害對(duì)地下水和生態(tài)環(huán)境影響很大，重視浸沒(méi)和預(yù)防治理浸沒(méi)災(zāi)害具有現(xiàn)實(shí)意義。

【參考文獻(xiàn)】

【1】王玉秋，錢茜.淺談地下水污染來(lái)源危害及防治對(duì)策[J].山東環(huán)境，2000（S1）：204-205.

【2】宋保平.地下水災(zāi)害的分類及特點(diǎn)[J].石家莊學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，4（4）：1-3.

【3】丁一匯，張建云.暴雨洪澇[M].北京：氣象出版社，2009.

【4】魯春霞，于云江，關(guān)有志，等.甘肅省土壤鹽漬化及其對(duì)生態(tài)環(huán)境的損害評(píng)估[J].自然災(zāi)害學(xué)報(bào)，2001，10（1）：99-102.

【5】戴長(zhǎng)雷，劉春麗，等.大頂子山航電樞紐工程上游松花江兩岸浸沒(méi)影響區(qū)地下水三維數(shù)值模擬研究結(jié)題報(bào)告[R].哈爾濱：黑龍江大學(xué)寒區(qū)地下水研究所，2011.

【6】王大純，張人權(quán)，史毅虹，等.水文地質(zhì)學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：地質(zhì)出版社，1995.