1、長安大學地質工程系成玉祥chjkk2003163第四章 水資源與地質環境第一節 水資源與水環境問題概述第二節 水體污染 一、水體污染的根本概念 二、水體污染的判別目的 三、水體的主要污染物及其來源 四、水體污染的危害 五、水體污染防治對策第三節 水資源開發對地質環境的影響 一、環境水文地質作用重點 二、水資源開發的負環境效應重點 三、水資源開發的正環境效應重點第四節 水資源維護與可繼續利用第一節 水資源與水環境問題概述一、水資源的概念結合國教科文組織UNESCO和世界氣候組織WMO共同制定的中，把水資源定義為“可以利用或能夠被利用的水源，具有足夠數量和可用的質量，并能在某一地點為滿足某種用途而

2、可被利用。水資源概念通常有廣義和狹義之分。狹義上是指人類可以直接運用的淡水。廣義上是指人類可以直接或間接運用的各種水和水中物質，在社會消費中具有運用價值的水都可稱為水資源。二、水資源的根本特征 1、儲量的有限性 2、補給的循環性 3、時空分布的不均勻性 4、用途的不可替代性 5、利用不當的危害性1、儲量的有限性 地球上水的總量很大，據估計約有13.6108km3。 全球陸地可更新的淡水資源量大約為42.75106km3。其中易于開采、可供人類運用的淡水資源量約12.514.5106km3，缺乏全球淡水的1%，即約占全球水儲量的0.007%，這就是湖泊、江河、水庫以及埋深較淺易于開采的地下水。

3、2、補給的循環性 3、時空分布的不均勻性 水的分布決議于氣候條件，其中以降水最為重要。降水受綜合性氣候帶的控制，各地降水量的多少差別甚大。因此，受降水所決議的水資源在地域上分布很不均勻。 4、用途的不可替代性5、利用不當的危害性 三、水環境問題一淡水資源短缺 二水體污染 三河川流量減少 四地下水枯竭 第二節 水體污染 一、水體污染的根本概念 當進入水體的污染物質超越了水體的環境容量或水體的自凈才干，使水量變壞，從而破壞了水體的原有價值和作用的景象，稱為水體污染。 水體污染的緣由有兩類：一是自然的，二是人為的。特殊的地質條件使某種化學元素大量富集、天然植物在腐爛時產生某些有害物質、雨水降到地面后

4、挾帶各種物質流入水體等呵斥的水體污染，都屬于自然污染。人為緣由呵斥的水體污染是指人類生活和消費活動中產生的廢物對水的污染。人們通常所說的水體污染，是指后者而言。 二、水體污染的判別目的 水質是指水和其中所含的雜質共同表現出來的綜合特性。水質目的那么表示出水中雜質的種類和數量，是判別水質和水體污染的詳細衡量規范。為了反映水體被污染的程度，就要用污水的水質目的來表示。主要的污水水質目的有以下幾項： 1pH值 2懸浮物 3有機物濃度 4細菌污染 5有毒物質生物化學需氧量BOD化學需氧量COD 總有機碳：用TOCTotal Organic Carbon和總需氧量TOD 1生物化學需氧量：用BODBio

5、chemical Oxygen Demand表示，簡稱生化需氧量。它是指水中有機污染物經微生物分解所需的氧量單位體積污水所耗費的氧量，mg/L。 目前國內外普遍采用在20下，5晝夜的生化耗氧量作為目的，以氧的每升毫克數來表示，稱5日生化需氧量BOD5。生化需氧量目的越高，闡明水被有機物污染程度越深。 2化學需氧量：用CODChemical Oxygen Demand表示，指用化學氧化劑氧化水中有機污染物時所需的氧量。COD越高，闡明有機質越多。目前常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀或高錳酸鉀。以高錳酸鉀作氧化劑時，測得的值也稱耗氧量。但它不能照實反映被微生物分解氧化有機物時所需氧的量，不能替代生化需氧

6、量，且測得的結果比生化需氧量偏高。 3總有機碳：用TOCTotal Organic Carbon和總需氧量TODTotal Oxygen Demand表示。TOC是近年來開展的用以間接表示水中有機物質含量的一種綜合性目的。它的測定需求專門的儀器，稱為總有機碳測定儀。TOC幾乎可以反映水中有機物質的總量，但個別耐久的碳化合物不易被熄滅氧化，故所測出的TOC值常低于實際值，其含量以mg/L計。TOD是指水中的復原性物質，主要是有機物質在熄滅中變成穩定的氧化物時所需求的氧量，以mg/L計。它的測定亦需在專門的總需氧量測定儀中進展。TOD能反映幾乎全部有機物質經熄滅后變成氧化物時所需的氧量。它比BOD

7、、COD更接近于實際的需氧量。三、水體的主要污染物及其來源 一水體主要污染物 1需氧污染物 2植物營養物 3重金屬 4有毒化合物 5酸、堿與無機鹽類 6漂浮物 7放射性物質 8病原微生物和致癌物 9工業廢熱水 二水體污染源及其污染特征 1工業污染源的特征 2城市生活污染源的特征 3農業污染源的污染特征 4自然污染源的特征 四、水體污染的危害 一危害人體安康 二影響工農業消費 三對水生生物的影響五、水體污染防治對策 1、改良消費工藝技術，減少“三廢排放量 2、調整產業構造，合理安排工業規劃 3、注重區域水污染綜合防治，加強水資源管理 第三節 水資源開發對地質環境的影響 一、環境水文地質作用環境水

8、文地質作用是指地下水在人為和自然要素影響下，由水化學、水動力學、水物理學和生物學性量變化引起的對人類消費和生活環境的制約作用。按作用的機制，環境水文地質作用主要有環境水文地球化學作用、環境水動力學作用、環境水物理學作用、環境水文地質生態作用。各種作用的控制目的及其環境影響結果等列于表3-3。 二、水資源開發的負環境效應 一區域地下水位下降 二地面沉降 三海水入侵一區域地下水位下降 1區域水位下降的緣由 地下水的動態變化，本質上是其補給與排泄兩個環節宏觀上的綜合表現。 隨著人類消費活動加劇，地下水多年平均開采量超越多年平均補給量，就會破壞這種動態平衡形狀，耗費含水層的“儲存量，其結果就出現了直觀

9、上的地下水位逐年下降。 地下水超量開采的直接后果是地下水降落漏斗范圍不斷擴展，區域地下水水位繼續下降。 2區域水位下降的危害1城市地下水資源枯竭 2泉水流量減少 3生態系統改動4地面沉降和巖溶地面塌陷災禍加劇3防止區域性地下水位下降的措施1保證開采平衡條件下的“合理降深。把設計開采量作為一個具有權威性的目的。2堅持地下水埋藏條件與水壓形狀分布的正常情況。3開采地下水過程中，實行節制性有方案開采。4保證不減少補給要素。5實行人工回灌，開辟地下水的補給源。二地面沉降地面沉降是指某一區域內由于開采地下水或其他地下流體導致的地殼淺部松散堆積物壓實或壓密引起的地面標高下降的景象，又稱地面下沉或地陷。1、

10、地面沉降的特征地面沉降的特點是涉及范圍大，下沉速率緩慢，往往不易覺察，但它對于建筑物、城市建立和農田水利危害極大。 2、地面沉降的分布規律目前，中國已有上海、天津、江蘇、浙江、陜西等16個省區、市共46個城市地段、縣城出現了地面沉降問題，總沉降面積達48.7萬平方公里。 大型河流三角洲及沿海平原區 小型河流三角洲區 山前沖洪積扇及傾斜平原區 山間盆地和河流谷地域 3、地面沉降的危害地面標高損失，繼而呵斥雨季地表積水，防泄洪才干下降；沿海城市低地面積擴展、海堤高度下降而引起海水倒灌；海港建筑物破壞，裝卸才干降低；地面運輸線和地下管線扭曲斷裂；城市建筑物根底下沉脫空開裂；橋梁凈空減小，影響通航，深

11、井井管上升，井臺破壞，城市供水及排水系統失效；鄉村低洼地域洪澇積水，使農作物減產等。4、地面沉降的成因 新構造運動說 地層收縮說和自然緊縮說 地面動靜荷載說 區域性海平面上升說等 地面沉降是由于過量開采地下水、石油和天然氣、鹵水以及高大建筑物的超量荷載等引起的。大量的研討證明，過量開采地下水是地面沉降的外部緣由，中等、高緊縮性粘土層和承壓含水層的存在那么是地面沉降的內因。 地面沉降中心與地下水開采漏斗中心區呈明顯一致性。地面沉降區與地下水集中開采區域大體相吻合。地面沉降量等值線展布方向與地下水開采漏斗等值線展布方向根本一致，地面沉降的速率與地下液體的開采量和開采速率有良好的對應關系。地面沉降量

12、及各單層的壓密量與承壓水位的變化親密相關。許多地域曾經經過人工回灌或限制地下水的開采來恢復和抬高地下水位的方法，控制了地面沉降的開展，有些地域還使地面有所上升。這就更進一步證明了地面沉降與開采地下液體引起水位或被壓下降之間的成因聯絡。5、地面沉降的構成機制在孔隙水承壓含水層中，抽取地下水所引起的承壓水位的降低，必然要使含水層本身及其上、下相對隔水層中的孔隙水壓力隨之而減小。根據有效應力原理可知，土中由覆蓋層荷載引起的總應力是由孔隙中的水和土顆粒骨架共同承當的。由水承當的部分稱為孔隙水壓力Pw。它不能引起土層的壓密，故又稱為中性壓力；而由土顆粒骨架承當的部分可以直接呵斥土層的壓密，故稱為有效應力

13、Ps；二者之和等于總應力。假定抽水過程中土層內部應力不變，那么孔隙水壓力的減小必然導致土中有效應力等量增大，結果就會引起孔隙體積減小，從而使土層緊縮。 相對而言，在較低應力下砂層的緊縮性小且主要是彈性、可逆的，而粘土層的緊縮性那么大得多且主要是非彈性的永久變形。因此，在較低的有效應力增長條件下，粘性土層的壓密在地面沉降中起主要作用，而在水位上升過程中，砂層的膨脹回彈到具有決議意義。6、地面沉降的構成條件1一是地面沉降的地質條件，即具有較高緊縮性的厚層松散堆積物。2地面沉降的動力條件，如人類長期過量開采地下水和地下油氣資源等。 7、地面沉降的防治 建立健全地面沉降監測網絡，加強地下水動態和地面沉

14、降監測任務；開辟新的替代水源、推行節水技術；調整地下水開采規劃、控制地下水開采量；對地下水開采層位進展人工回灌；實行地下水開采總量控制、方案開采和目的管理。查清地下地質構造、對高層建筑物的地基進展防沉降處置。在已發生區域性地面沉降的地域，為了減輕海水倒灌和洪澇等災禍損失，還應采取加高加固防洪堤、防潮堤以及引導河道，興建排澇工程等措施。1、海水入侵的概念海水入侵是由于濱海地域地下水動力條件發生改動，引起海水或高礦化咸水向陸地淡水含水層運移而發生水體侵入的過程和景象。又稱鹽水入侵、海水內浸、咸水入侵等。 三海水入侵a水力平衡條件下海水與淡水的不相混溶界面；b濱海含水層中淡水和海水的流動過程及混合帶 2、海水入侵的構成機制3海水入侵的危害1供水井報廢2水質惡化3影響工農業消費4生態環境惡化4海水入侵的防治對策1合理開采2人工回灌3阻隔水流4監測預測三、水資源開發的正環境效應 一控制土壤返鹽二調蓄地下庫容三改善水質 第四節 水資源維護與可繼續利用對策 一、緩解缺水地域水資源緊缺的對策 1農業節水 2統籌規劃 3開發本地水源 4綜合利用 5、加強監視 二、地下水