黄淮海平原地下水危机（精选14篇）
黄淮海平原地下水危机 第1篇
北京平原地下水水位监测网优化
文章在北京市地下水水位监测现状基础上,分潜水和承压水对北京平原地下水监测网的监测密度和监测频率进行了优化设计.主要采用编制地下水动态类型图的方法进行了地下水水位监测网的优化,克里金插值法能定量评价依据监测网观测值绘制的.地下水水位等高线的精度,因而可以用来评价监测优化结果.并根据时间序列分析和统计检验提供的定量标准优化了地下水水位监测频率.优化后,北京平原共有监测孔400眼,其中利用原有监测孔300眼,新设计监测孔100眼,手工监测频率由原来的每月6次优化为每月1次,专项高频率监测可以由地下水自动监测仪实现.文中还对地下水自动监测仪(DIVER)的监测结果和手工监测结果进行了对比评价,提出了地下水水位监测网的维护、管理措施和信息发布方式.
作 者：董殿伟 林沛 晏婴 刘久荣 叶超 郑跃军 万利勤 李文鹏 周仰效 DONG Dian-wei LIN Pei YAN Ying LIU Jiu-rong YE Chao ZHENG Yue-jun WAN Li-qin LI Wen-peng ZHOU Yang-xiao 作者单位：董殿伟,林沛,晏婴,刘久荣,叶超,DONG Dian-wei,LIN Pei,YAN Ying,LIU Jiu-rong,YE Chao(北京市地质工程勘察院,北京,100037)
郑跃军,万利勤,李文鹏,ZHENG Yue-jun,WAN Li-qin,LI Wen-peng(中国地质环境监测院,北京,100081)
周仰效,ZHOU Yang-xiao(荷兰联合国教科文组织水资源学院,荷兰德尔福特)
刊 名：水文地质工程地质 ISTIC PKU英文刊名：HYDROGEOLOGY & ENGINEERING GEOLOGY年，卷(期)：200734(1)分类号：P64关键词：地下水水位 监测密度 观测频率 自动监测
黄淮海平原地下水危机 第2篇
清水河平原工业和农田供水水源多位于冲洪积扇中下部,部分位于扇前缘细土平原带,距咸水蕴藏区较近.随着地下水开采量的.不断增加,出现大面积地下水位降落漏斗,造成咸水倒灌使有限的淡水资源遭受和面临咸水“入侵”的危险,已影响地下水资源的永续利用.本文在对清水河中游水文地质条件进行分析与概化的基础上,运用GMS软件建立了研究区多层地下水水流数值模拟模型,以现有开采条件对地下水流场的变化趋势进行了预测.根据模拟得出区域地下水位不断下降,地下水降落漏斗面积不断扩大.据此提出了合理利用地下水资源的措施,以保证该地区地下水资源可持续发展.
作 者：周文生 于艳青 薛忠岐 刘宏伟 ZHOU Wen-sheng YU Yan-qing XUE Zhong-qi LIU Hong-wei 作者单位：周文生,于艳青,ZHOU Wen-sheng,YU Yan-qing(宁夏地质调查院,宁夏,银川,750021)
薛忠岐,XUE Zhong-qi(宁夏地质工程勘察院,宁夏,银川,750011)
刘宏伟,LIU Hong-wei(中国地质大学(武汉)研究生院,湖北,武汉,430074)
松嫩平原井灌区地下水动态分析 第3篇
松嫩平原位于黑龙江省西部, 北及东北起自大、小兴安岭山脊, 南至松花江干流和吉林省, 西与内蒙自治区的呼伦贝尔盟及吉林省接壤, 东以呼兰河庆安县城和岔林河及蚂蚁河流域分水岭为界。全区土地总面积16.56万km2, 占黑龙江省面积的36.4%, 其中平原区面积为12.06万km2, 占全区总面积的72.8%;山区及丘陵区面积为4.50万km2, 占全区总面积的27.2%。
1.1 气象特征
该区属于中温带大陆性季风气候区, 冬季寒冷、漫长, 春季多风干燥, 夏季湿热、降雨集中, 秋季降温急骤、历时较短, 形成冬夏冷热悬殊、干湿不均、四季分明、变化较快等气候特点。该区处于中高纬度地区, 全年有1/2的时间处于严寒的冬季, 气温的分布自下游向上游、自平原向山区递减。多年平均气温1~4℃, 自10月下旬至翌年4月上旬气温低于0℃, 极端最低气温为-42~-37℃, 极端最高气温为36.3~39.0℃。
年降水量地区分布趋势是:山区大, 平原小, 东、南部大, 北部次之, 中、西部小, 这是造成西旱东涝的主要因素。区内多年平均降水量400~600 mm。嫩江下游多年平均降水量400~460 mm, 上游山区一般在470~500 mm;呼兰河区、拉林河区和哈尔滨以下区多年平均降水量500~600 mm之间, 降水量年际变化较大, 年内降水分布不均匀, 尼尔基水文站最大年降水量可达866 mm (1998年) , 下游低平原区年降水量一般在300~400 mm, 最小年降水量不足200 mm (大同站2002年) 。降水主要集中在7—9月, 占年降水量的70%左右。春季多风少雨, 4—6月降水仅占20%, 大部分地区生长季节干燥指数大于1.2, 气候为半干旱区, 尤以春旱严重, 形成十年九春旱。
1.2 河流水文特征
松花江干流三岔河至木兰段河流呈蛇曲形穿流于松嫩低平原区的草原与湿地中, 河道坡降较缓, 滩地较宽阔, 分布有湿地和牛轭湖。松花江干流自三岔河向下至呼兰河庆安县和岔林河及蚂蚁河流域分水岭, 右岸纳入拉林河、阿什河、蜚克图河、枷板河等;左岸依次纳入呼兰河、少凌河、木兰达河、白杨木河等。该段河流全长320 km, 流域面积7.62万km2。
1.3 地下水形成条件
在经历了漫长地史时期的地壳运动和相应的外力剥蚀堆积作用之后, 形成了目前松嫩平原山地与平原的总体格局。地下水的形成与分布规律, 除受气象水文条件影响外, 还主要受地层岩性及地质构造条件的控制。组成岩石的裂隙与松散层的孔隙为地下水的形成和运动提供了条件。山丘区主要分布花岗岩、变质岩及火山岩, 由于地质构造及风化作用强烈, 故普遍分布基岩裂隙水, 其中大面积分布风化裂隙水, 少部分分布玄武岩洞隙裂隙水及冻结层孔隙裂隙水, 局部分布构造裂隙水。平原区广泛分布埋藏第四系砂、砂砾石孔隙潜水, 哈尔滨、绥化等地区分布埋藏第四系砂砾石孔隙承压水, 松嫩平原底部广泛分布埋藏碎屑岩孔隙裂隙承压水。
2 地下水位动态与灌溉面积的相关性分析
2.1 典型地区地下水位动态
选取松嫩平原的富裕县等15个县为典型地区, 根据1990—2010年的地下水位变化情况, 分析松嫩平原的地下水位动态情况。选择每个县的1个监测井, 水平年选择为1990年、1995年、2000年、2003年、2005年、2006年、2007年、2008年、2009年、2010年, 统计各年度的年末水位埋深, 统计情况见图1。
选取松嫩平原15个典型县的监测井, 其中监测井在松嫩高平原的有5个, 在松嫩低平原的有10个。根据至2010年底的水位统计分析, 2010年的年底水位埋深与各水平年的年底平均水位相对比, 水位升高的有5个, 分别是泰来县、明水县、肇源县、兰西县和肇东市, 水位降低的有10个。影响地下水位动态的因素中, 以气候为主导因素, 大气降水直接控制地下水位的动态, 而地质、水文条件则是其区域性控制因素, 水文及人为因素是地段性影响因素[1,2,3,4,5,6]。整体来看, 松嫩平原的地下水埋深并未发生剧烈变化。
2.2 井灌区地下水的动态变化分析
由于近年来黑龙江省在西部地区实施进行了旱田节水灌溉工程, 部分地区的有效灌溉面积有了快速的增加, 机井灌溉面积的增加势必要增加地下水的开采量。为了分析井灌对地下水位埋深的影响, 在选取的松嫩平原15个典型县中, 将松嫩高平原的4个县及松嫩低平原中灌溉面积有显著增加的5个地区进行分析。
富裕县、海伦市、望奎县、克山县均位于松嫩高平原地区, 2010年机电井有效灌溉面积较1990年分别增加133.33、1.49万、3 733.33、200.00 hm2。同时, 以上4个地区2010年底同一监测井的水位埋深, 比多年平均值分别下降0.3、1.3、1.7、0.5 m。其中, 海伦市是机电井有效灌溉面积增加最多的地区, 但其地下水位埋深下降并不是很多, 地下水位埋深均在合理的变化区间波动 (图2) 。
泰来县、肇源县、安达市、肇东市、龙江县均位于松嫩低平原地区, 2010年机电井有效灌溉面积较1990年分别增加3.84万、1.11万、3.47万、6.20万、2.39万hm2。同时, 以上5个地区2010年底同一监测井的水位埋深, 比多年平均值分别升高0.40 m、升高0.52 m、下降0.70 m、升高0.40 m、下降0.07 m。以上5个地区的机电井有效灌溉面积增加幅度都不少, 但是地下水埋深并没有显著下降, 相反5个地区中有3个地区地下水埋深是升高的 (图3) 。由此可见, 灌溉有效面积的增加并没有对地下水造成显著影响。
以上灌溉面积显著增加的地区, 农业灌溉全部为高效节水灌溉, 农业灌溉综合用水定额仅为1 050 m3/hm2, 农业灌溉单位面积用水量较小。每年开采地下水时间短, 平水年份一般每年15~20 d, 特别枯水年份每年30~45 d, 且多集中在春、夏、秋3季的少雨干旱时期才进行灌溉, 是季节性间歇式开采地下水, 地下水在降水和间歇时又可以得到降水入渗、侧向径流补给及丰水期河道入渗补给。具有枯水期或枯水年份开采, 丰水期或丰水年份回补的可恢复特性, 因此多年平均地下水水位可保持平衡。不会形成长期大面积地下水超采区, 可能会形成季节性或1个或2个枯水年份的地下水降落漏斗。多年平均地下水水位会保持在现状水平, 不会形成地下水位逐步下降趋势。
3 结语
针对松嫩高平原4个地区和松嫩低平原有效灌溉面积显著增加的5个地区, 1990—2010年监测井地下水位埋深情况的分析, 2010年底松嫩高平原地下水位埋深有少量下降, 松嫩低平原地下水位埋深没有明显变化。结果表明, 机电井有效灌溉面积的增加并未对地下水位埋深造成显著影响。
摘要：对松嫩平原概况进行了介绍, 根据1990—2010年监测井地下水位埋深情况数据, 松嫩平原15个典型县的地下水埋深并未发生剧烈变化。选取松嫩高平原4个地区和松嫩低平原有效灌溉面积显著增加的5个地区, 分析松嫩平原的有效灌溉面积增加与地下水位埋深变化的关系。结果表明, 机电井有效灌溉面积的增加并未对地下水位埋深造成显著影响。
关键词：有效灌溉面积,地下水位,动态分析,松嫩平原,井灌区
参考文献
[1]杨国民.辽河流域柳河平原地下水位动态特征及成因类型[J].地下水, 2010 (3) :75-77.
[2]马会利, 马韧.浅谈长春市区地下水动态分析[J].科技创新导报, 2011 (27) :70.
[3]赵梦书, 王才.辽宁省粮食开发井灌区地下水动态分析[J].地下水, 2000, 22 (1) :42-44.
[4]毛亚宁, 张晓宏, 赵卫东, 等.内蒙古自治区黄河南岸灌区水平衡测试地下水动态初步分析[J].内蒙古水利, 2010 (5) :6-7.
[5]王宗林.冯家山水库灌区地下水动态观测成果分析[J].陕西水利, 2010 (3) :130, 98.
黄淮海平原地下水危机 第4篇
摘要：地下水功能区划是整个地下水功能评价工作的目标，本次功能区划工作为功能层目标功能和综合功能区划，目标功能区划又可以分为资源功能、生态功能和地质环境功能区划。本文仅对地下水资源功能区划进行初步探讨。
关键词：西辽河平原；地下水；资源功能区划
地下水的资源功能是指具备一定的补给、储存和更新条件的地下水资源供给保障作用或效应，具有相对独立、稳定的补给源和地下水资源供给保障能力。区划时遵循的原则是综合评价图中资源功能“强”和“较强”区划归等级分区，定名为“资源功能较强—强区”；资源功能“一般”区划归等级分区，定名为“资源功能一般区”；资源功能“较差”和“差”区划归等级分区，定名为“资源功能弱区”；上述为二级分区，在此基础上，“资源功能较强—强”区根据地下水资源功能是资源占有性、再生性、调节性和可利用性的综合反映，又分为3个三级分区，“资源功能一般区”只有一个区，“资源功能较弱—弱”区分为4个三级分区，开发利用时应根据这些指标的具体情况考虑。西辽河平原资源功能区划结果见下图。
1. 资源功能较强—强区
1.1 老哈河上游可集中开采区（B1—Ⅰ1）
老哈河上游段河水补给地下水，降水入渗系数为0.35，地下水补给能力强。含水层厚度为100m～170m，岩性为砂砾石、中粗砂、中砂，地下水储存空间较大，目前的地下水位埋深为1m～3m，资源占有性强，单位涌水量>30m3/h·m。水质优良，为Ⅲ级，资源可利用性和再生性强，大气降水的补给系数为0.26，地下水消耗后有便利条件得到有效补充。
由于具备上述特点，对该区的地下水可集中开采，即使在枯水年由于地表水和大气降水补给不足暂时出现地下水位下降问题，在丰水年时也可因得到及时补给而回升，充分发挥其
调蓄能力，不会出现资源紧缺状况。但在扩大开采过程中也应考虑该区地下水与地表水之间的转化问题，开采程度较小，地下水位埋深较小时，由于水位高差的关系，地下水补给地表水，地表水在流经上游区时不会有大量的减少；开采程度较大，地下水位埋深较大时，地表水补给地下水，地表水垂直和侧向补给加大。如果开采程度不节制，地下水位下降程度过大，会造成大量地表水对地下水的渗漏补给，减少上游地表水对中下游的补给。
1.2 盆地中西部可采区（B1—Ⅱ1）
该区位于研究区中西部，主要为西辽河平原的上游区，含水层厚度50m～170m，岩性为
泥质砂砾石、砂卵石，中粗砂，中细砂、粉细砂等，地下水位埋深1m～3m，单位涌水量为10m3/h·m～30m3/h·m，地下水资源较为丰富。地下水有大气降水和地表水的双重补给，补给强度较大。
图1 西辽河平原资源功能区划图
目前，该区的大部分区域为地表水灌区，由于地下水的补给状态由天然河流的线状源变为面、網状源，地表水在上游入渗量大量增加，地下水位居高不下。针对资源功能的特点和该区地下水的实际情况，该区的地下水可适当扩大开采。但考虑到西辽河平原地下水的流向是自西南向东北，而到中部变为近东西方向的特点，为避免减少对中下游区的地下水补给，应控制开采程度。而且该区的北、西和南部三面为科尔沁沙地，周边地势高，地下水在适当加大开采的同时，注意强度不宜太大，避免地下水位下降过快，出现袭夺周边地区地下水的现象。
1.3 霍林河冲洪积扇混合开采区（B1—Ⅲ2）
该区位于霍林河冲洪积扇区，含水层厚度为90m～120m，岩性为泥质砂砾石、砂卵石，中粗砂，中细砂、粉细砂等，富水性极强，地下水资源较为丰富，单位涌水量大于30m3/h·m。入渗补给系数为0.23，地下水补给系数较大，地下水储量较为丰富。地下水水质为Ⅲ或Ⅳ级，主要表现为矿化度较高。由于位于山前，地下水的调节性和再生性强，为I级，地下水消耗后可得到及时补充，针对矿化度高的问题，可与附近低矿化度的地下水混合开采用于农业灌溉。
2. 资源功能一般区
西辽河平原东北部适量开采区（B1—Ⅲ1）
该区位于研究区西辽河，含水层厚度为50m～100m，含水层岩性为中粗砂，中细砂、粉细砂等，地下水储存资源不太丰富。小部分地区的富水性较强，单位涌水量为10m3/h·m～30m3/h·m，大部分地区的富水性一般，单位涌水量为5m3/h·m～10m3/h·m。地下水的可用性、再生性一般，而且该区地下水的调节性较弱。但该区入渗补给系数0.23～0.35，地下水的补给强度较大，在开采后中可得到有效补给。
该区主要为农区，依靠地下水灌溉，地下水的开采量较大，现状年地下水的开采系数大于85%，西辽河平原开采强度较大的通辽市位于该区。在这种开采状况下，该区出现了舍伯吐和科尔沁两个水位下降区，通辽市的地下水位降落漏斗就位于科尔沁水位下降区。为维持工农业的发展，地下水的现状开采状况还将继续，而且还可能加大，而为避免地下水位下降区的不断扩展，在大气降水因素不能改变的条件下，只能考虑加大周边地区对该区的地下水补给，同时通过控制水资源浪费和加大废水利用等措施，减少典型区域对地下水的开采。目前，地下水的开采潜力模数为1～3×104m3/km2·a。
3. 资源功能较弱—弱区（B1—IV1）
3.1 山前适量开采区（B1—V2）
该区位于大兴安岭山前台地，含水层厚度为20—50米，含水层岩性为上更新统残坡积的砂碎石等，地下水储量不丰富，单位涌水量小于1m3/h.m。降水入渗系数为0.15，补给强度有限。由于含水层空间有限，该区的资源调节性差。山前位置坡降较大，地下水的径流速度较快，更新相应较快。但由于为牧区，人畜长期对地下水的污染，使得水质状况较差，主要为V级。
3.2 乌力吉沐仁河下游适量开采区
该区位于研究区的东部，为典型的地表水灌溉区。由于大范围面状和网状的地表水补给，再加上大气降水的作用，同时，该区地下水开采强度又比较低，为1～3×104m3/km2·a，造成地下水位较浅，小于1m。由于蒸发强烈，地下水位埋深小，使得地下水的矿化度较大，水质大部分地区为Ⅳ级，部分地区为V级。
该区的含水层厚度为30m～60m，岩性主要为泥质细粉砂、泥质粉砂等，地下水储存量一般，富水性较弱，单位涌水量小于1m3/h·m。由于主要为农区，而农业又依赖地表水灌溉，所以地下水的开采潜力较大，综合潜力模数为5～10×104m3/km3·a。
地下水位埋藏过浅，会增加蒸发消耗量，使地下水资源白白浪费，针对上述情况，对乌力吉沐仁河下游的地下水可适量开采，把部分地区的地表水灌溉改为地下水灌溉，使地下水位有一定程度的下降，大量的地表水可以排向下游的水资源开采强度较大区和科尔沁沙地缺水区，使这些地区优先利用地表水，减少地下水的开采。但该区的地下水的调节性和再生性一般，大气降水补给系数为0.10，补给强度较低，因此，应注意开采量不宜太大，避免出现地下水过量消耗，出现地下水紧张状况并影响向下游的补给。
3.3 科尔沁沙地适量开采区
该区位于研究区的中北部，地表环境大部分是沙丘和沙地，地下水位埋深小于1m。含水层厚度为50m～110m，从北向南，含水层结构比较复杂，岩性为粉砂，细粉砂，泥质粉砂等，期间有2～6层粘性土分布，资源占有性一般，单位涌水量较弱，大部分地区小于1m3/h·m。沙丘洼地处地下水位埋深较浅，蒸发强烈，导致地下水礦化度较大，地下水质量降低，大部分地区为V级，可用性差。粘性土层的存在，使得该区的地下水补给强度降低，地下水资源的再生性弱，而且调节性差。
3.4 黄土丘陵地下水限制开采区（B1—Ⅳ2）
该区位于研究区的南部黄土丘陵区，黄土丘陵与科尔沁沙地接壤的陡坎高度有10m左右，说明黄土部分的高度至少有10m。含水层厚度为20m～50m，含水层岩性为粉细砂、细砂、中细砂等，其间夹有2～3层粘土层，该区的地下水位埋深>5m，地下水储量不丰富，单位涌水量小于1m3/h·m。地下水质量等级为V级。由于黄土的原因，降水入渗系数为0.12，补给强度极小，地下水消耗后不能得到及时、有效恢复，地下水资源的再生性差。而且黄土丘陵区地下水的调节性差。
4. 结语
地下水功能评价是在地下水资源评价的基础上进行的，是地下水资源评价的延伸和拓展。按地下水资源评价分区要求，确定评价范围，评价时既考虑了西辽河平原的整体性，又考虑了三、四级地下水系统，同时还考虑了地下水循环系统的完整性和相对独立性。本次地下水功能评价采用层次分析法，运用“地下水功能评价计算系统”（简称GFS系统）进行评价。评价结果可对农业、水利、工业、牧业、林业等各部门具有一定的指导意义。
参考文献：
[1] 西辽河平原地下水资源及其环境问题调查评价报告.
[2] 西辽河平原（内蒙古部分）地下水资源及其环境问题调查评价报告.
黄淮海平原地下水危机 第5篇
以地下水循环与水量平衡理论为基础,以盐渍化的潜水埋深临界深度作为约束条件,综合考虑生态环境用水,针对东北三江平原特征开发了地下水实时模拟技术、水资源优化管理技术,为水资源主管部门决策提供了科学支撑,效果显著.
作 者：刘宝 杨春生 作者单位：刘宝(黑龙江省水文局,黑龙江省,哈尔滨,150001)
杨春生(哈尔滨水文局,黑龙江省,哈尔滨,150010;河海大学水文水资源学院,江苏,南京,210098)
黄淮海平原地下水危机 第6篇
京津唐平原区地下水资源及合理开发利用
分析京津唐平原水文地质条件,估算地下水资源量和可利用量,考虑地下水开发利用现状,提出地下水资源的合理开发与保护建议.
作 者：史世平作者单位：水利部水利水电勘测设计研究院,天津,300222刊 名：地下水英文刊名：GROUNDWATER年，卷(期)：23(1)分类号：关键词：地质条件 地下水 开发利用
黄淮海平原地下水危机 第7篇
鲁西平原区灌溉入渗及地下水可开采量分析
依据山东省临清市胡里庄试验区水均衡观测资料,针对鲁西平原区水资源调查工作中的灌溉用水量、地下水可开采量以及灌溉入渗补给和年降水入河补给系数做了分析研究,提出了相应的.成果,并进行了水均衡检验,成果对于同类地区的水资源评价、规划工作具有借鉴意义.
作 者：杨金波 辛红兰 YANG Jin-bo XIN Hong-lan 作者单位：山东省聊城水文水资源勘测局,山东,聊城,25刊 名：地下水英文刊名：UNDERGROUND WATER年，卷(期)：31(6)分类号：P641.8关键词：地下水 灌溉入渗 可开采量
黄淮海平原地下水危机 第8篇
松嫩平原位于吉林省的西部和黑龙江省的西南部,处在大兴安岭、小兴安岭、长白山脉及松辽分水岭之间,为中、新生代以来形成的巨大断陷盆地,主要由松花江和嫩江冲积而成。这里属于寒温带一温带湿润一半湿润季风气候区,土地肥沃,人口众多,是黑、吉两省主要农业区和人口聚集区。松嫩平原水资源较为丰富,但时空分布不均。受气候、地质构造等因素控制,该区地下水氟含量较高。长期以来,当地居民以地下水作为工农业生产、生活用水的主要来源,致使饮水型地方性氟中大量发生[1]。适宜、安全的水中氟离子浓度和总摄入量,对预防龋齿和地方性氟中毒具有重要意义[2]。在我国,饮用水氟化物含量大于1.5 mg/L农村人口达5 000万以上[3],松嫩平原也有超过200万人在饮用高氟水[4]。为解决松嫩平原地下水开发过程中存在的不安全问题,降低居民因饮用高氟地下水而罹患地方性氟中毒的风险,2006-2011年,选取了地方性氟中毒较严重的黑龙江肇源、肇州、肇东、安达和吉林省通榆、乾安等市县,开展饮水型地方性氟中毒区地下水化学特征与开发利用模式研究,为从根本上解决上述地区氟中毒流行提供科学方法。
1含水层结构
松嫩平原在水文地质结构上,是一个大型、完整的地下水汇水盆地,由潜水含水层和承压水含水层组成的沉积盆地内分布着白垩系、古近系、新近系、第四系等多个含水层组[5]。东部高平原是由白垩系粉细砂岩与第四系砂及砂砾石构成的双层地下水含水层结构,中部低平原是由古近系、新近系砂岩、砂砾岩和第四系砂、砂砾石构成的多层地下水含水层结构,西部山前倾斜平原则主要是由第四系砂砾石构成的单层地下水含水层结构。地下水含水层结构中的浅层、中层和深层含水层之间形成相互联系、又相对独立的地下水流动系统。
2地下水化学特征
选择氟、pH、矿化度以及主要离子,利用Spss等软件对松嫩平原所采集的地下水样测试数据进行统计分析[6,7],并绘制相关图表,结果表明松嫩平原第四系潜水、承压水和前第四系(包括新近系、古近系和白垩系)承压水具有不同的水化学特征。
2.1潜水水化学特征
从潜水样品的分布范围和集中趋势(表1)看出,F-的分布范围在0.5～14 mg/L之间,集中分布在0.5～2.5 mg/L。在阳离子中,Na+含量的分布范围很大,最大值比最小值高几百倍,平均值为143.4 mg/L,集中分布在5～200 mg/L之间;与Na+相比,Ca2+与Mg2+的分布相对集中,在几十到几百mg/L之间,绝大部分水样的Ca2+含量在30～100 mg/L之间,Mg2+集中分布在10～50 mg/L。在阴离子中,HCO-3含量的变化范围最大,在47～1 700 mg/L之间,集中分布的区间为200～600 mg/L;SO
2.2第四系承压水水化学特征
从潜水样品的分布范围和集中趋势(表2)看出,第四系承压水中F-含量在0.17～9.8 mg/L之间,集中分布在为0.17～2.0 mg/L。阳离子中,Na+、Ca2+、Mg2+与潜水相比,其分布范围,集中趋势大相似,均值略小于潜水;阴离子中,HCO-3、CO
注:表中单位为mg/L,pH除外。n=141。
注:表中单位为mg/L,pH除外。n=80。
2.3前第四系承压水水化学特征
前第四系承压水样品中上述所有离子的分布范围均小于潜水中相应离子的分布范围,其中F-的分布范围为0.1～4.1 mg/L。矿化度与潜水相比分布更为集中,其平均值小于潜水。pH值在7.48～9.28之间,属于中到偏碱性水。
3适宜饮用地下水的分布范围
3.1潜水
生活饮用水质量评价是依据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)进行的。根据前人调查资料及本次调查成果,全区潜水感观指标良好,均为无色、无味、无嗅、透明、不含肉眼可见物的水,水温变化在7～11 ℃。
注:表中单位为mg/L,pH除外。n=65。
水质综合指数评价结果看出,氟离子含量大于1 mg/L的潜水主要分布于林甸、安达、肇源、乾安到通榆地区。由于潜水原生水文地球化学环境不佳,再加人为活动的影响,所以潜水水质大部分地区不好,Ⅰ、Ⅱ类水很少,Ⅲ类水未见检出,绝大部分地区是水质较差的Ⅳ、Ⅴ级水,而且高氟区域都是水质较差的Ⅳ、Ⅴ级水,不适合饮用。因此,松嫩平原第四系潜水只有小范围的Ⅰ、Ⅱ级水,氟含量小于1 mg/L,适合饮用。主要分布于松嫩平原西侧的山前倾斜平原区,零星分布于明水、青冈、榆树、德惠的高平原地区。
3.2承压水
全区承压水均为无色、无味、无嗅、透明、不含肉眼可见物,感观良好的地下水,水温变化在9～1 ℃,符合生活饮用卫生标准。
评价结果显示,毒理指标超标组分主要是氟和硝酸盐。氟在低平原第四系承压水中超标最多,超标率达到34.6%,其次是新近系泰康组承压水,超标率为12.5%,在其他层承压水中属少量或个别超标。硝酸盐在古今系依安组承压水中超标最多,超标率为12.5%,其次是第四系及白垩系承压水,超标率为11%。这两层承压水硝酸盐高,是由于它们与第四系潜水有直接接触的地段,受潜水污染造成的结果,其他承压含水层属少量或没有超标。第四系承压水由于受上层潜水的影响,大部分地区是Ⅳ类水,Ⅳ类水检出率达66.2%,Ⅴ类水样品检出率为31.8%,只有盆地边缘有小面积的Ⅰ、Ⅱ类水分布。氟离子含量大于1 mg/L的潜水也主要分布于林甸、安达、肇源、乾安、通榆地区,所分布区域都是水质较差的Ⅳ、Ⅴ级水,不适合饮用,只有极少部分的Ⅰ、Ⅱ级水质较好,适合饮用。
新近系泰康组、大安组、古近系依安组及白垩系承压水除铁锰外,其他指标均(包括氟)属少量超标或未见超标。虽铁锰含量较高,但对人体危害不大,绝大部分属适合饮用的地下水。
4适宜饮用地下水开发利用模式
4.1开发利用模式区划原则
松嫩平原地下水类型主要有第四系孔隙潜水、第四系孔隙承压水、新近系泰康组、大安组、古近系依安组裂隙孔隙水及白垩系裂隙孔隙水。
第四系孔隙潜水普遍为不适宜饮用的较差、极差型水,氟含量较高,不适宜饮用。第四系孔隙承压水受潜水影响,大部分地区水质较差,氟含量较高,不适宜饮用。新近系、古近系和白垩系裂隙孔隙水水量中等,水质好,适宜饮用。以地质地貌、水文地质条件作为一级分区原则,以改水目的层分布规律、富水性、水质质量及开采条件作为二级分区原则,进行地下水开发利用模式区划。
4.2地下水开发利用模式区划
根据地下水的分布规律、富水性、埋藏条件、水质、水量、开采手段,将松嫩平原地下水开发利用模式划分为西部山前倾斜平原地下水开发模式区、中部低平原地下水开发模式区和东部高平原地下水开发模式区3个大区和6个亚区。
4.2.1西部山前倾斜平原地下水开发模式区
主要分布于松嫩平原西部的诺敏河、阿伦河、绰尔河、雅鲁河、霍林河、洮儿河的扇前和扇间地段,含水层主要为第四系中下更新统砂、砾石潜水,水量丰富,除铁锰含量超标外,水质较好,氟含量较低,适宜饮用。
4.2.2中部低平原地下水开发模式区
(1)主要开采大安组、局部开采白垩系水模式。
主要分布于嫩江上游右岸河谷区及讷河到莫力达瓦一带,含水层主要为新近系大安组及白垩系砂砾岩承压水,水量较丰富,水质较好,氟含量低,适宜饮用;在富裕到甘南之间还分布有第四系潜水,水量丰富,水质优良,适宜饮用。
(2)主要开采白垩系水模式。
南北呈条带状主要分布于讷谟尔河下游讷河以东,含水层主要为白垩系砂砾石承压水,水量较丰富,水质较好,氟含量低,适宜饮用。第四系潜水水质较差,不适合饮用。
(3)主要开采依安组、局部开采白垩系水模式。
主要分布于松嫩地平原的东部边缘的安达到依安一带,含水层主要为古近系依安组及白垩系砂砾石承压水,水量较丰富,水质较好,氟含量低,适宜饮用。第四系潜水大部分水质较差,部分地段氟含量超标,不适合饮用。
(4)主要开采泰康组、局部开采大安组、依安组或白垩系水模式。
主要分布于松嫩低平原中、南部的富裕、齐齐哈尔、泰来、乾安等广大地区,含水层主要为新近系泰康组、大安组、古近系依安组和白垩系承压水。其中,泰康组含水层分布广泛,水量丰富,水质较好,除个别地点外,氟含量低,适宜饮用。大安组和依安组水量丰富,水质好,适宜饮用。
4.2.3东部高平原地下水开发模式区
主要分布于东部高平原的广大地区,含水层主要为白垩系承压水,水量较丰富,局部贫乏,水质较好,氟含量低,适宜饮用;第四系潜水及承压水水质较差,不适宜饮用。
5结论
(1)松嫩平原高氟地下水主要分布于第四系潜水含水层和第四系承压水含水层,前第四系承压水含水层氟含量相对较低。相互联系又相互独立的含水层结构形成各含水层地下水具有不同的水化学特征。
(2)虽然松嫩平原地下水资源较为丰富,但适合人畜饮用的地下水并不多,这部分地下水资源十分宝贵。制定科学规划,合理开发利用珍贵的地下水资源,功在当代,利在子孙。
参考文献
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地下水危机 第9篇
过度使用使储水量缩减
据统计：目前全球大约15亿人口的饮水来源是地下水，亚洲1／3人口的饮水靠地下水提供；一些发展中国家的大城市，如雅加达、墨西哥城等，饮水全部依赖于地下水；美国95％以上的农村人口饮用地下水。作为世界第二大人口大国的印度，其灌溉用水的一半以上也由地下水来提供。随着世界工业化的发展，大量的地下水被用于工业生产，目前工业用水在全部地下水用水中的份额已占了19％，且有不断上升的趋势。地下水正在以惊人的速度减少着，不仅如此，由于某些地理及自然条件的限制，过度采集地下水会使地下蓄水层沉积物变得致密，从而使地下蓄水层的储水量不可逆转地永久缩减。
在地下水储量缩小的同时，地下水污染也在许多地方突出地表现出来，石油、农药及化工产品中的苯及其同系物、苯酚、高分子聚合物、重金属等都是生物难以降解、对人类健康危害极大的污染物，有许多还是致癌物质，可以说地下水中有机污染物和重金属的广泛存在，是构成全球性恶性肿瘤的一个重要因素。人及动物饮用污染后的地下水会引起各种怪病，如畸形、肿瘤、皮肤及神经系统疾病等。
一旦污染难以恢复
地下水污染与地表水污染有着明显的不同：对于地下水污染，由于污染物进入到含水层以及在含水层中运动比较缓慢，污染往往是逐渐深入的，若不进行定期专门监测，很难及时发觉。例如我国的西南地区，由于其特殊的地理结构，其岩溶区渗漏强烈，表层岩溶含蓄水分的能力和调节径流的能力都十分低下，降水多通过地表落入水洞，直接渗入地下，又由于该地区地形高差大，地下水埋藏深，所以当地下水被污染时很难发觉。在发现地下水污染后，确定污染源也不像地表水那么容易。
地下水污染的进程是缓慢的，污染源一般不是单一的，而是由土壤污染、地表水污染、各种渗滤液等在下渗的过程中不断被沿途的各种障碍物阻挡、截留、吸附、分解，最终进入地下水的。从污染源的出现到地下水的污染往往需要经历很长的时间。所以当地下水受到某些组分的严重污染时，往往是无色无味的，即使人类饮用了有毒有害组分污染的地下水，对人体的影响也只是慢性的长期效应，不易觉察。地下水一旦污染形成，很难治理，即使查明了污染原因并消除了污染源，地下水质仍需要很长的时间才能恢复。这是因为被底层阻留的污染物还会继续释放到地下水中，并且地下水流动缓慢，溶解氧含量低，微生物含量很少，自净能力差，因此地下水的污染恢复和治理要十几年甚至几十年才能见效。由于底层的阻留，地下水中的污染物含量一般是微量的，不会引起人类的急性疾病，但是却会在人体内富集，造成多系统的损伤，甚至会影响到几代人的健康。
来自工业的污染
工业生产过程中会排出大量含有各种有毒有害元素的废水，人类通过化学、物理、生物等各种方法处理了部分工业污水，但还是会有大量废水没有经过处理而排入城市下水道、江河湖海或直接排到水沟、大渗坑里让其自行消失，这些都是导致地下水工业污染的主要原因。
一方面，现代化的工业生产产生大量含有各种化学物质的垃圾，这些垃圾一般是露天堆置或简单填埋，垃圾中的有害物质经地表径流及雨水的冲淋而渗入地下。一些危害较大的垃圾则一般装入容器后再掩埋，但多年以后容器罐会被锈蚀腐烂，一样会使有毒有害物质渗入地下蓄水层中，最终导致地下水的严重污染。
另一方面，由于矿产资源逐渐枯竭被迫闭坑及开采中会出现违章滥采，导致地下水水位急剧变化引起串层污染。不少小煤矿盲目追求经济利益而实施破坏性开采，造成矿区不应有的相连成片，污水大范围积存，通过裂缝污染地下水。
还有一方面，由于石油及其化工产品使用及管理上的漏洞，汽油、柴油、苯系物及其他含苯环的碳水化合物等对地下蓄水层造成了污染。原因是多方面的，包括石油开采、运输、冶炼等过程构成的污染，还包括由于深埋于地下的储油罐年久失修，造成汽油或柴油缓慢地渗入土壤中，使蓄水层严重污染。目前世界各地地下水普遍存在石油及其化工产品污染的现象，有些地方已使居民饮用水供应受到严重威胁。
来自农业的污染
20世纪40年代，人类开始使用化工合成的农药来消灭病虫害，但是经过几年甚至几十年的使用，这些农药大约只有10％左右被作物吸收，还有一部分汽化进入大气中，其余全部进入土壤及地表附属物，这部分未被吸收的农药会随地表径流渗入地下蓄水层造成污染，并且有机农药在自然界存留时间较长，通过食物链的传递在生物体内富集的浓度越来越高，最终对地下水质造成更大的威胁。据报道，在30年前使用DDT的地方，目前地下水中仍然存在这种农药，且部分地区地下水中DDT含量超标几千倍。自20世纪50～60年代起，化肥使用量在逐年增加。有机氮肥、磷肥、钾肥的使用量已增加了近10倍。而这些化肥大约只有40％左右被作物吸收利用，其余的都溶于雨水及灌溉水中，最终慢慢渗入地下蓄水层中。近几年，相关部门通过对地下水监测发现，硝酸盐含量都有上升的趋势，我国北方有些地方地下水硝酸盐的含量平均超标2～5倍，有些地方甚至超标30倍以上。
人类生活对地下水造成的污染
长期以来，城市的生活污水没有经过任何处理而直接排放，只是靠地表水体的自净能力来消除其中的污染物质，但水体的自净能力是有限的。据统计，我国约有80％以上的河流遭到污染，有的污染相当严重，甚至不能用于灌溉农田，这些污染后的地表水都成了地下水污染的源头之一。
随着世界人口的增加，人类的生命活动要消耗大量的粮食、蔬菜及能源，同时也产生大量的生活垃圾，城市是人口密度极高的地方，它每天产生的垃圾量也大得惊人。这些垃圾一般用埋填法处理，而这些被填埋于城市周围的垃圾，随着日晒雨淋及地表径流的冲洗，其溶出物就会慢慢渗入地下，污染地下蓄水层，因而生活垃圾及居民区的化粪池也是造成地下水有机物污染的主要渠道。
来自自然界自身的污染
在地下水环境中也存在着许许多多对人类有毒有害的化学物质，正常情况下它们以一种相对稳定的状态存在于自然界中，对人类不构成威胁，有些元素还是人类生存所必须的微量元素，但是由于人类的活动改变了这些元素稳定存在的条件，这些元素及其化合物就会超量地释放出来，污染地下水。
地下水早已不再是人们想象当中的地下水了，其污染状况不容忽视，人类需要对地下水环境的治理高度重视起来，这样的醒悟越早越好。(文章代码：101513)
河北平原地下水水化学演化 第10篇
河北平原地下水水化学演化
河北平原自上世纪七十年代以来,随着工农业迅速发展及城市化进程的加快,人们开始大规模开发利用地下水资源,造成河北平原地下水补给、径流、排泄条件发生改变,从而引起地下水水化学特征发生一系列演化.
作 者：陈浩 王贵玲 张薇 范琦 蔺文静 CHEN Hao WANG Gui-ling ZHANG Wei FAN Qi LIN Wen-jing 作者单位：中国地质科学院水文地质环境地质研究所,河北,正定,050803刊 名：地球与环境 ISTIC PKU英文刊名：EARTH AND ENVIRONMENT年，卷(期)：33(z1)分类号：X143关键词：河北平原 地下水开采 补径排条件 水化学演化
黄淮海平原地下水危机 第11篇
劳伦斯净水器采集报道：
近日从中国地质科学院水文环境地质环境研究所获悉，该所实施的国土资源大调查计划项目《华北平原地下水污染调查评价》已通过专家评审。成果显示，华北平原浅层地下水综合质量整体较差，且污染较为严重，直接可以饮用的地下水仅占22.2%，未受污染的地下水仅占采样点的55.87%。深层地下水综合质量略好于浅层地下水，污染较轻。从2006年开始，该项目历时5年，被认为是该地区最系统、最全面的区域地下水水质和污染调查评价。华北平原也称黄淮海平原，西起太行山和伏牛山，东到黄海、渤海和山东丘陵，北依燕山，南到淮河，跨越河北、山东、河南、安徽、江苏、北京、天津等省市以及山西的局部地区，面积31万平方公里。
在华北平原的各大省份中，“水危机”一直是河北省最为关注的公众议题。数据显示，该省人均水资源307立方米，仅为全国人均值的1/7，是中国严重资源性缺水省份之一。而河北七成以上的用水来自地下水。
前不久，山东潍坊企业往深层地下排污的消息曝光后，公众对地下水现状极度忧虑。近日，一张由公益人士制作的“中国癌症村”地图在网络上散播后被疯传，该地图罗列的癌症村数量超过200个，江苏盐城、无锡、镇江三地有5个村“榜上有名”。
另据报道，环保部于今年2月下旬至3月，组织北京、天津、河北、山西、山东、河南六省市的环保部门，以地下水水质异常和群众反映强烈的区域为重点地点，以废水排放量与理论产生量明显不一致、建有渗坑渗井或旱井的企业为重点目标，全面排查华北地区工业企业废水排放去向和污染物达标排放情况。在40天中，有出动执法人员超过7.5万人次，检查了涉水排污企业约2.6万家，共发现558件环保违法行为。根据环保部通报，目前各级环保部门对424家企业责令限期改正；对88家企业处以罚款，总额达613万余元；另有80家企业的违法问题已经立案，正在履行处罚程序。
黄淮海平原地下水危机 第12篇
北京市平原区地下水长期的超量开采导致地下水位持续下降和储量资源大量亏损,并引发了一系列环境地质问题,南水北调工程引水入京为地下水资源蓄养提供了条件,地下水超采困境将逐步得以改善.由于地下水位下降遣成的非饱和地下空间受人类干扰明显,恢复地下水位必须考虑人为因素的影响.本文论述了北京平原区(不舍延庆)建[构]筑物地下基础与固体废弃物的填埋场对于地下水位上升的制约作用,提出了相应的地下水限制恢复水位,利用克里金插值法绘制出限制曲面.在此基础上,从历史上曾经存在的、由实际地下水开采结构控制的水位流场中,寻找最接近的`限制水位作为地下水回升的控高目标,并计算了地下水库中能够用于水资源储存的可恢复调蓄空间.
作 者：崔瑜 李宇 谢振华 邵景力 王进卫 杨庆 CUI Yu LI yu XIE Zhenhua SHAO Jingli WANG Jinwei YANG Qing 作者单位：崔瑜,李宇,CUI Yu,LI yu(北京市地质矿产勘查开发局,北京,100195)谢振华,杨庆,XIE Zhenhua,YANG Qing(北京市水文地质工程地质大队,北京,10095)
邵景力,SHAO Jingli(中国地质大学(北京),北京,100081)
黄淮海平原地下水危机 第13篇
从20世纪90年代以后随着垦区兴起打井种稻,水稻的种植技术取得了长足的发展,产量稳步提高,同时由于打井大量开采地下水,降低了地下水位,涝渍碱危害减小。但人们担心,抽取的地下水水温低,影响着影响水稻米质与产量,在不断扩大水井稻的同时需要不断加大抽取地下水,导致地下水位不断下降,使这些地区可能面临超采,经济资源环境发展难可持续[1,2,3]。故本文仅重点论证地下水资源开发能否支撑本农场粮食生产、经济发展和生态环境可持续问题,即地下水资源开发潜力分析。很多人进行了三江平原地下水开发潜力研究,但大部分都是基于水量平衡法[4,5,6,7,8,9],基于此本文尝试通过分析三江平原灌区典型区域853农场的水文地质条件,采用Galerkin法推导出该地区承压水的有限元方程组,并采用了改进平方根法求解该方程组,进而计算出853农场的地下水开发潜力。
1 地下水流数学模拟
承压水地下水运动采用的数学模拟模型如下[8]:
式中:T为导水系数;S为贮水系数;H0为水头初始值;φ1为Γ1(第一类边界)的已知水位函数;q为Γ2(第二类边界)上的侧向补给量;n为边界Γ1的外法线方向;Q为方程建立区域。
1.1 基于Galerkin法构建地下水运动有限元方程
对式(1)~式(4)采用Galerkin法得到有限元方程为:
式中:φi为基函数;n为除了第一类边界上的节点外的节点数。
应用分布积分法(5)式得:
式(6)左端第一项应用Green公式:
利用式(7)对式(6)整理:
以三角元离散式(8):
在单元上式(9)变形为:
式中:e表示三角单元上的变量。
1.2 有限元方程的构建
为了构建有限元方程对(10)变形为:
式中:Δe为三角元面积;qai,qik为边界段的流量;Lai,Li为边界段长度;a,b,c采用下式计算:
式中:(xi,yi)、(xj,yj)、(xk,yk)为三角元三个节点i,j,k的坐标。
1.3 方程组求解
式(12)利用矩阵形式为:
式中:导水系数矩阵D、贮水系数矩阵P、常数项矢量矩阵F。上述方程是具有对称,正定系数矩阵的线性方程,因此采用改进平方根法求解[9,10]。
1.4 抽水井有限元方程
“853”农场的取得地下水主要方式是利用抽水井进行抽水,如果抽水井在三角单元节点上应在三角单元方程(13)式上加一项:
式中:rwi为水井的半径。
如抽水井在单元的其他段,单位时间,单位面积上的垂直流出(入)含水层的量为ω=-Q/Fw(Fw单元面积),单元e上的节点i,j,k依次有:
2 计算实例
2.1 研究区地质概况
853农场位于三江平原东部,宝清县境内,属于温暖半湿润农业气候区,多年平均降水量557.2 mm。在地理位置上,东南部紧靠完达山,西北及北部以平原河流挠力河为界,西南的以生产蛤蟆的蛤蟆通河为边界。本区有基岩裂隙孔隙含水层、第四系孔隙承压含水层、第三系裂隙承压含水层,第四系孔隙含水层系统在区内最重要,含水层较厚供水量充沛,从山前向河谷含水层逐渐增厚,地下水埋深逐渐变浅。第三系裂隙孔隙水系统内流动较弱,承压水的赋存、运输开采条件差于第四系,富水性差于第四系。该区农业灌溉用水主要来自于第四系含水层,该层地下水易于补给和排泄,因该区内地下水的开采还可能深入到第三系含水层,但开采量比较少,基于此本次模拟以第四系含水层为主。该区的主要补给方式是河流渗漏、降水入渗和侧向地下径流;人工抽水井开采是地下水排泄的主要方式,在开采量小的时间里还有一部分河流排泄和侧向径流排泄。
2.2 研究区域离散
为建立研究区的地下水流运动介质中的水文地质模型,基本步骤是要对实际水文地质条件加以概化,建立水文地质概念模型。根据上述水文地质特殊条件,本文主要致力于研究第四系含水层,山区第四系覆盖较薄,仅有少量孔隙裂隙潜水可供利用,其贮存于完达山麓,本次模拟不计。第三系裂隙孔隙承压水储存于巨厚的第四系含水层之下,在目前的开采条件和经济条件下尚难以对其进行开采,且收集资料困难,所以本次模拟也不考虑。由于第四系含水层其覆盖有10~35 m厚的亚黏土层,最厚达42 m,具有良好的隔水能力,地下水具有承压性质。故将含水层在垂向上概化为1层,即第四系孔隙承压含水层,其上腹亚黏土,下部为不透水基岩。水平三条河流概化为流量边界。采用有限元法数值求解式(7)对上述数学模型进行求解,对比例尺为1:10万的八五三农场综合水文地质图及地形图进行扫描,然后用数字化工具进行矢量化处理为栅格文件,将栅格文件导入River Tool工具,提取出挠力河,蛤蟆通河流,七里沁河和图1右下方的边界。模型作为计算模拟区的剖分底图计算区面积为1 182 km2,采用1 890个三角元进行离散见图1。图1上边的左边边线为挠力河,右边的线为七里沁河,下边的线为不透水边界,左下边的线为蛤蟆通河。
2.3 水位观测点
853农场有长期地下水观测井,本文选取7个长期观测井,分别为853农场1分场6小队的观井编号32号,2分场1小队的观井编号6号3分场7小队的观井编号10号,4农场1小队的观井编号25号,5农场2小队的观井编号20号,6农场5小队的观井编号14号,6农场9小队的观井编号13号。
2.4 降水量
降雨通过分析1995-2001年的月降水量数据,分析得到最大降水年份是1959年降水量为729.6m,多年平均降水量523.35。最小降水年份2004年458 mm。其过程线见图2。可见本地区降水量主要集中在6-8月份。本地区的降水入渗系数空间分布难于确定,因此本文根据清河灌区的设计值采用0.06。
2.5 地下水开采控制水位判断
文献[4]还指出,根据水文地质条件,开采技术条件和社会生产需要,利用地下水变化直接反映开采程度的特点,提出合理的“地下水开采控制水位”概念,防止超量开采地下水导致地下水枯竭。笔者暂提出“理想水位(埋深)”概念,853农场承压开采为主区的理想水位本文控制在10~15 m。
2.6 目前开采条件下地下水开发程度
采地下水一直存在争议,本文以“853”农场的1998年到2012的观测井数据进行分析。以“853”农场的5农场2小队的观井编号20,因为其在清河灌区内,存在开采地下水进行水稻田灌溉的量大于其他各观测井所在的地区。从图可以看出地下水下降最大的一年是2012年,地下水为45.712 7 m。20号观测井的地面高程为58.912 7,其差值为13.5,由于其为承压区不超过15 m,因为本位认为853农场目前开采地下水不存在超采,而且还有一定开采的空间。由八五三农场五分场2队地下水位高程曲线图(图3)可以看出其地下水恢复地比较快,可见地下水很丰富,故有很大开发潜力。
2.7 基于数值法推求地下水开发潜力研究
“853”农场从近年地下水动态分析,每年4月恢复水位埋深大约3.0 m,尚小于理想埋深最高值(10 m)。“853”农场属于以承压水为主的地下水开采由。挠力河河道宽广,一年时间里水深变化不大,在56.5 m波动,本文据此给出挠力河水位为56.5 m。蛤蟆通河水位较浅,本文采用的水位为河道高程,同理对于七里沁河也采用同样处理。对7个水位观测点的多年1月份的地下水水位分析得出其多年平均初始水位,采用距离倒数法插值得到计算所用的初始水位(见图4)。第四系承压含水层由于资料较少,其参数的选取主要是根据含水层水文地质特征,及前人的抽水试验,参照经验值给出初始值弹性释水系数0.003 5,导水系数1 560 m2/d。控制水位采用10~15 m。为了计算地下水开发潜力本例按照承压水理想埋深10~15 m计算地下水开发潜力,地下水为控制在水深10 m是计算的开发潜力为8 328.09万m3/a、地下水水位控制在15 m时,可得其开发潜力为9 456.09万m3/a。
2.8 激发出江河对地下水补给
“853”农场周围三面邻河,北及北部以挠力河为界,西南的蛤蟆通河,西北的挠力河,东北的越岭河,因此在控制开采地下水水位降到一定程度,就发生江河加大补给地下水[6],基于此本位在控制承压区10~15 m,计算其激发的河流补给量。由于蛤蟆通河和七里沁河水位相对于承压水比较高,激发补给量不明显。因此本文的激发江河补给主要考虑挠力河,由计算可得,在控制降深水位取15 m,可得其激发的补给量为256.09万m3/a。
3 结语
综上所述,由“853”农场从1998-2013的观测井数据及地下水水位控制数据分析得出,目前“853”农场地下水开采不仅没有超采,而且还有很大开发潜力,地下水位下降只是7、8月份,之后随着地下水开采量减少,地下水水位迅速的恢复。由基于有限元法构建的地下水运动数值模型计算得到“853”农场可以开发9 456.09万m3/a水量,“853”农场的北部靠近挠力河和西部的蛤蟆通的地区地下水开发量明显大于东部的靠近七里沁河的开采量。在合理控制地下水情况下,可以激发出江河更多的补给,挠力河中部补给量为256.09万m3/a。
摘要：随着三江平原灌区的水稻种植面积的扩大,迫切需要计算出平原的地下水开发潜力,为灌区管理及地下水管理提供依据。通过分析三江平原灌区典型区域“853”农场的水文地质条件,采用Galerkin法推导出该地区的承压水的有限元方程组,采用了改进平方根法求解该方程组。经计算初步分析,发现现状条件下“853”农场地下水没有超采,且还有很大开发潜力。水位降深为10 m时计算的开发潜力为8 328.09万m3/a。水位降深为15 m,可得其开发潜力为9 456.09万m3/a,从挠力河激发的补给量为256.09万m3/a。
关键词：地下水开发潜力,有限元法,“853”农场,Galerkin法
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中国地下水污染危机 第14篇
传说中，在我们脚下是九幽之地：那里黑暗冰冷，阴森恐怖，是人们死后的居所；那里还居住着各种各样的恶魔，它们一直在寻找机会来到地面上残害生灵。事实上，科学家发现，深埋在我们脚下的这个世界，对所有在地面上生活的生命都至关重要。
大地，不仅给人类提供了水、食物、能源等等生存所需，同时还在承受着人类所抛弃的各种废物。随着人类活动产生的大量化学物质和污染物渗入地下水层，并随着地下水流动而导致污染扩散，九幽之地，这个在古代神话中被刻画为受到诅咒和死亡之地的所在，正在逐渐变成真实的存在。
现代医学发现，人类80％的疾病都与饮用水有关。直接饮用被污染的地下水会影响人体健康，导致各种疾病的发生；即使人们没有直接饮用被污染的水，垃圾、农药类、石油类等废弃物中的有毒、有害物质，也极易通过地下水进入自然界的食物链系统，一旦食物链上被污染的食品成为了我们的美味佳肴，就可能使人体罹患多种疾病。
最具价值的资源
随着经济的快速发展，我国地下水资源的开发利用量也迅速增长。目前，地下水供水量约占全国总供水量的20％，北方地区70％的生活用水、60％的工业用水和45％的农业灌溉用水来自地下水。全国661个城市中，利用地下水作为饮用水的城市有400多个。全国城市总供水量中，地下水的供水量占30％，供水人口1.16亿；华北、西北和东北地下水供水人口占城市总供水人口的比例分别高达66％、65％和47％。地下水在我国北方城市供水，尤其是生活饮用水供水中具有重要意义。在我国广大农村地区，受经济条件的限制，更是将地下水作为分散式饮用水供水水源。
由于地下水在人们日常生活和工农业生产中具有极为重要的作用，地下水一旦遭受污染，水质恶化，其造成的破坏性后果难以估量。
隐藏的危机
我国工业化发展和城镇化速度的加快使得防止地下水污染的形势变得不太乐观。大量观测数据表明，我国地下水的污染情况相当严重：不仅检出的污染组分越来越多和越来越复杂，而且受污染的水体面积不断扩大，污染程度和污染深度都在不断增加。污染总体趋势表现为：由点状污染、条带状污染向面上扩散；由浅层污染向深层污染渗透；由局部向区域扩散；从城区向周围蔓延，而且不同程度地均呈现出加重和爆发的趋势。污染物的组分，则由无机向有机发展，其危害程度日趋严重。
另外，经济的发展和人口的增长，使得水资源尤其是地下水资源短缺问题日益严重。我国各大平原是地下水的主要开采区，已经普遍出现地下水水位连年下降的情况，并形成了大大小小的地下水降落漏斗，降落漏斗中心的地下水位下降可达几十米。目前，华北平原地下水位降落漏斗面积达到了7万平方千米，部分地区的地下水含水层被彻底疏干。人类活动对地下水的影响越来越大，地下水的超采与地下水的污染互相影响，形成恶性循环，已经严重危及到了我们的生存环境。
根据国家发改委、原建设部、水利部、卫生部、原国家环保总局5部门联合开展的全国城市饮用水安全保障规划的调查数据，在2000多个城市地下水水源地中，按照单因子评价法，有近40％的城市地下水饮用水源地的供水水质不符合生活用水卫生标准，受影响的城市人口近4000多万，主要超标因子包括硬度、铁、氟、锰、矿化度、氨氮和高锰酸盐指数等，一些城市甚至出现“三致（致癌、致突变、致畸）”污染物。
统计显示，全国大、中城市浅层地下水都不同程度地遭受污染，其中约50％的城市市区地下水污染较严重，部分城市浅层地下水已不能直接饮用。此外，华北平原部分地区，在深层地下水中已有污染物检出。国土资源部门2005年对全国195个城市的监测结果表明，97％的城市地下水受到不同程度污染，40％的城市地下水污染趋势加重；北方17个省会城市中，16个污染趋势加重；南方14个省会城市中，3个污染趋势加重。地下水水质的恶化使得本来就相对短缺的地下水资源可利用量越来越少。
另外，目前我国有3亿农村人口存在生活用水安全问题，其中由于受自然地质背景影响，部分地区分布有高砷水、高氟水、低碘水等，以及水质污染问题，影响的人口高达1.1亿，这些地区的群众遭受着砷中毒（皮肤癌）、地方性甲状腺病、克山病等地方病困扰。
总的来说，北方城市污染普遍较南方城市重，污染元素多且超标率高，特别是华北地区，污染最为突出。据不完全统计，因污染每年所造成的直接经济损失达数百亿元，间接损失则无法估量。
重点地区地下水污染严重
据国土资源大调查结果显示，淮河流域埋深小于20米的地下水已普遍遭受不同程度的污染。其中重度污染区分布面积占调查面积的27.3％；中度污染区分布面积占调查面积的54.4％；轻度污染区分布面积占调查面积的18.3％。埋深20～50米的地下水以中度污染区为主，其分布面积占调查面积的51.7％。轻度污染区分布面积占调查面积的34.3％。重度污染区分布面积占调查面积的13.8％。
国土资源大调查工作在京津地区、长江三角洲、珠江三角洲等地区的调查结果显示，“三致”有机污染物在地下水中有一定程度的检出。其中，农药类六六六、滴滴涕、卤代烃类三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯、单环芳烃类等有机污染指标检出率一般为10％～20％，部分地区为30％～40％，有的甚至达到80％以上。
珠江三角洲地区地下水污染调查表明，地下水污染主要呈点污染特征，主要发生在城市及周边，特别是污灌区、重化工工业区、垃圾存放场地周围区、污染地表水体岸边区等。污染物主要为重金属、微量有机污染物和“三氮”污染物等。有机污染样品检出的污染物种类包括卤代烃类、单环芳烃类、多环芳烃类、酞酸酯类、酚类、酮类共６大类，均主要为化学工业品污染。
1999～2002年，在京津冀典型地区开展的地下水有机污染调查中，调查人员检测有机组分43项，实际检出了36项，分别为单环芳烃12项、卤代烃、多环芳烃16项和有机农药8项。调查表明，氯代烃中的三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯、四氯乙烯是调查区主要检出的有机污染物。
2003年以来，有关部门在长江三角洲典型地区开展了浅层地下水有机污染调查研究，对120眼水井进行了卤代烃、单环芳烃和农药等有机污染组分的取样测试，检出了挥发性有机物和农药。
调查还表明，我国中东部城市和老工业基地工业污染地下水的问题更为突出和普遍，主要污染组分为“五毒（挥发酚、氰化物、砷、汞、六价铬）”和其他重金属元素等。石油烃污染问题尤为突出，主要分布在兰州、西宁、淄博、松原、白城等8个城市和大庆油田、胜利油田、长庆油田等地区，以及格尔木—拉萨输油管道沿线局部地段。
由于农药、化肥的使用或利用污水灌溉而引起的浅层地下水氮污染，则广泛分布于我国各大平原和盆地内的农业区及城市周边蔬菜种植区，比较突出的地区包括华北平原、长江三角洲、珠江三角洲、松辽平原、三江平原等。
谁在污染地下水
地下水中的污染物质种类繁多，一般可以根据物质成分和对人体的影响划分为地下水细菌污染与地下水化学污染两大类，还可以把地下水的热污染单独划分出一类，这样就形成了３种类型。细菌污染与热污染，作用的时间与范围均有限；而地下水化学污染，常常是区域性分布，作用时间长期稳定，且难以消除。
地下水污染源一般包括以下几大类：
１.自然源：无机物、痕量金属（痕量金属与痕量分析相对应，指物质中某金属含量在万分之一及以下）、放射性元素、有机物、微生物；
２.农林业污染源：化肥、农药、禽畜粪便、灌溉水、秸秆残余；
３.城市污染源：生活固体废物埋置、生活废水排放、污废水集中排放、废弃物堆积场、其他城市污染源；
４.工矿业污染源：尾矿坝、采矿排水、采矿废水、工业固液废弃物、废水回注井、化工液体倾泄与滴漏。
综合来看，造成我国地下水污染的原因是多方面的，主要可以分为工业污染、农业污染和城市生活污染。城市与工业“三废（废水、废气、废渣）”的不合理处置，使城市地下水污染趋势急剧加重，农药、化肥的大量使用则对农牧区浅层地下水造成了广泛污染。
污染如何发生
首先，城市的生活污水和垃圾填埋场加剧了地下水污染。
根据《全国环境统计公报（2008年）》数据，我国城市生活污水处理率仅为57.4％，大量未经处理的城市生活污水通过化粪池、排污河渠入渗等方式污染地下水。
在我国北方和西部地区主要城市的供水中，地下水占50％以上，部分城市和广大的农村地区，地下水往往是唯一的供水水源。
然而，因城市垃圾填埋造成的地下水污染，已经使我国的供水安全受到了严重的威胁。数据显示，我国历年累计垃圾已达720亿吨，占地5.4亿平方米，并且还在以每年占地约3000万平方米的速度发展，全国有200个城市陷入垃圾重围之中。目前的垃圾填埋，往往把大量剧毒、有毒物质与生活垃圾混合填埋，其中包含多种有害成分。一些难降解的毒性污染物也因此不断积累，形成危害。
尽管我国没有进行过系统的垃圾填埋场地下水污染的调查工作，但根据科研人员近年来在东北和北京地区的工作，发现城市垃圾填埋场导致地下水受到污染的问题已十分普遍和严重，垃圾填埋场不仅正在成为星罗棋布的地下水污染源，而且垃圾渗滤液也正在变成最为严重的污染流体，极大地威胁地下水的安全。
在20世纪90年代以前，我国的城市垃圾填埋没有严格的防护措施，大多在沙土坑、低洼地带堆放或简单掩埋，由此造成了对填埋场附近地下水的严重污染。科研人员在对某地区20个典型垃圾填埋场进行调研后发现，2/3以上的场地为随意堆放或简易填埋，附近地区地下水污染严重；一些地区的垃圾填埋场处于地下水资源保护区内，增大了地下水被污染的风险。
在我国，有些城市的生活垃圾无害化处理率不高，而且一些正在运行的垃圾填埋场也没有采取防渗措施，使得城市生活垃圾填埋场渗漏出来的有毒物质污染到了地下水。
城市垃圾渗滤液中的污染物非常复杂，包括了近百种有机污染物、绝大多数的重金属和其他污染物，污染物种类多、浓度高、毒性大。如：在东北某垃圾填埋场附近地下水中发现多种有机有毒污染物，滴滴涕和邻苯二甲酸酯等超标几十到几百倍，多氯联苯（PCB）和苯系物（BTEX，苯、甲苯、乙苯和二甲苯的统称）等都有检出；华北某垃圾填埋场地下水中有机污染物苯系物、氯代烷烃、氯代烯烃等有检出，重金属铬、镍、铅、铜、锌等含量较高。上述大多数的污染物都有致癌、致畸、致突变的作用，被列入我国优先控制的污染物“黑名单”。
其次，厂矿工业对地下水环境具有严重威胁。
我国的工业固体废弃物处置利用率较低，不少工业固体废弃物未能及时进行综合利用或处置，这些工业固体废弃物堆放场的渗漏造成地下水污染事件时有发生。即使有些地区采取措施对工业垃圾进行填埋，但由于这些工业垃圾的毒性大，再加上管理松散和处理工艺落后，导致垃圾填埋效果不佳和防护措施不足。尤其是缺乏防渗措施的铬渣堆场和含砷废渣堆放场，因渗漏使得地下水遭到污染的事件时有发生。甚至还有少数违法企业，通过非法方式将工业废水直接排入地下含水层，造成地下水受到严重污染。
在我国矿产资源的开发过程中，排放的废水也极易导致周边地下水有机物、氨氮和砷、铅、镉等重金属严重超标。
此外，石油化工行业的勘探、开采、生产和商品流通等工作也对地下水的水质有显著影响。其中，加油站污染物渗漏对地下水水质影响尤为突出。华北平原抽样检查结果显示，20％的加油站存在渗漏或安全隐患，位于加油站附近的浅层地下水，多数已受到不同程度的污染。据环境监测部门对某市部分加油站调查显示，大部分地下水样品中总石油烃被检出，检出率为85.4％，超过国家标准值的占地下水样品总数的39.6％。在全部土壤样品中均检出了总石油烃，强致癌物—多环芳烃的检出率为78.5％；部分样品中还检出了挥发性有机物苯、甲苯、二甲苯。在北京，曾发生由于加油站漏油事故而导致水源被污染的事件，由于渗漏污染使得自来水厂被迫停产。应该说，这些问题在其他城市同样存在。据商务部统计，截至2006年底，全国有加油站9万座，数量相当可观。
第三，农业面源也是污染地下水的重要原因。
作为农业大国，我国农业生产中化肥、农药的使用量普遍超过合理施用量，单位耕地面积的化肥用量是世界平均用量水平的3倍，而化肥和农药的利用率仅为30％～40％。过量的化肥和农药，通过地表径流入渗、土壤渗透等方式进入地下水循环系统，造成区域地下水“三氮（硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮）”和有机污染。目前，一些粮食基地因大量氮磷化肥的使用，已发生地下水氮严重超标问题。
难以治理的地下水
地下水污染导致地下水质量下降，有些地方还出现了“水质型缺水”的现象—地下水的水质不达标，不能作为生活饮用水。这种情况大大减少了地下水资源的有效利用程度，加重了我国的缺水危机。因此，地下水污染导致的水资源危机在某种程度上并不亚于洪水和干旱所产生的灾难，它对我国的可持续发展具有极大危害。
更为可怕的是，地下水污染具有隐蔽性、延时性和不可逆性等特点。它一般不会造成突发性环境事件，可一旦造成恶果，其影响基本不可逆。而且由于地下水污染物的释放过程极为缓慢，普通民众根本没有能力去独立验证地下水污染与其遭受到的负面影响后果之间的关联性。
地下水污染不同于地表水，一旦污染物质进入地下含水层中，就极难治理，完全治理好的可能性极低，因为治理地下水污染的高昂费用谁也承担不起。我国的邻国—日本，早在20世纪就对其地下水污染状况进行了评估，最后得出的结论是：治理被污染的地下水需要耗资800万亿美元！日本政府只能扼腕叹息。
除了金钱成本，还有一个时间成本。地下水埋藏在地下一定深度内，处于缺氧、温度低、无光照、流动缓慢、水交替周期长的状态，一旦受到污染，污染物质、地下水和含水介质间的相互作用过程及其复杂。即使经济上承担得起治污成本，要清除污染源恢复其原来的状态，也需要十几年、几十年甚至数百年才能够完成。
地下水污染中最有标志性意义的是1978年发生在美国的“拉夫运河事件”。拉夫运河，是美国加州一个世纪前为修建水电站挖成的一条运河，20世纪40年代干涸被废弃。1942年，美国一家电化学公司购买了这条废弃的运河，作为垃圾仓库倾倒了大量工业废弃物，持续了11年。1953年，这条充满各种有毒废弃物的运河被公司填埋覆盖好后转赠给当地教育机构。此后，纽约市政府在这片土地上陆续开发了房地产，盖起了大量住宅和一所学校。由于大量工业废弃物被埋藏在下面，引起了大规模的地下水污染，对邻近社区的家庭造成了重大影响。从1977年开始，这里的居民不断发生各种怪病，孕妇流产、儿童夭折、婴儿畸形、癫痫、直肠出血等也频频发生。到1987年，这里的地面开始渗出含有多种有毒物质的黑色液体。调查结果显示：在1974年至1978年之间出生的孩子，其中56％有生育缺陷。居民自从搬进了拉夫运河，妇女流产率增加了300％，泌尿系统疾病也增加了300％。“拉夫运河事件”造成了巨大的社会影响和对政府的信任危机，最终卡特总统颁布了紧急令，宣布封闭当地住宅和关闭学校，并将居民撤离。
一念天堂一念地狱
长期以来，人们普遍认为地下水是“取之不尽，用之不竭”的资源，肆意挥霍，从不爱惜。不同于河川污染，地下水的污染往往是无法恢复的。而且相对于地表水，地下水的自然更新周期非常缓慢。虽然有些浅层地下水的自然补给速度很快，但一般地下水自然更新的周期平均是1400年，而河川却只要20年。我们不能期待污染在水中得到自净，因为地下水在含水层中的渗透流动极为缓慢，地下水岩土层中的污染将不断累积，永续存在。人类现在对地下含水层的伤害，可能在几十年后仍未被发现。目前在不少地方，我们只是刚刚开始发现在30年或40年前人类活动对地下含水层所造成的伤害。而这些行为都让我们现在再也无法拥有足够洁净的地下水。
在古代神话传说中，地底世界是一个阴暗、幽寂和死亡的地方，完全不同于地面上拥有丰富、活跃的生命。然而，科学的发展以及人类对自然的深入认识，使得我们逐渐知道，健康的地下水是地面上生命生活的必要根基：它不仅提供饮用水，而且能调整河流和湿地的水量，并通过蒸发作用影响着降水和气候，滋润着地球上的生命。但极为讽刺的是，我们现在的行为，正是要把古代神话变成真实状况。地球是一个封闭体系，没有东西可以永久消失，我们丢弃的再远、再深的污染物，总有一天会以某种形式重新回到我们的生活中。“天堂在我们的脚下，也在我们头上”。
【责任编辑】赵菲
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我国地下水资源及开发状况
根据国土资源部开展的全国地下水资源调查评价结果，全国地下淡水 （矿化度小于等于2克/升） 的天然补给资源约为每年8840亿立方米，占水资源总量的1/3，其中山区6560亿立方米，平原区2280亿立方米；地下淡水可开采资源为每年3530亿立方米，其中山区为1970亿立方米，平原区为1560亿立方米。按赋存介质划分，地下水主要有孔隙水、岩溶水和裂隙水3种类型。孔隙水天然淡水资源量每年2500亿立方米，可开采资源量每年1686亿立方米。岩溶水天然淡水资源量每年2080亿立方米，可开采资源量每年870亿立方米。裂隙水天然淡水资源量每年4260亿立方米，可开采资源量每年971亿立方米。
总体上，我国地下水资源地域分布差异明显：南方地下水资源丰富，北方相对缺乏。南、北方地下淡水天然资源分别约占全国地下淡水总量的70%和30%。