1、環 境 巖 土 工 程第七講地下水與環境巖土工程參考文獻地下水與環境巖土工程 ，同濟大學出版社，1995一、地下水基本概念地下水與環境巖土工程二、地下水位與環境巖土工程的關系三、砂土液化及防治四、地下水位變化對特殊土工程性質的影響五、地下水資源保護及污染防治一、地下水基本概念根據含水介質情況 (巖溶水) （裂隙水）（孔隙水）根據埋藏條件分類 (上層滯水) （潛水）（承壓水）根據水和含水介質的相互作用分類 (結合水) （自由水）（氣態水）根據含水介質情況(巖溶水) （裂隙水）（孔隙水）Pore water（孔隙水）Fracture water（裂隙水）一、地下水基本概念根據埋藏條件分類(上層滯水

2、) （潛水）（承壓水）一、地下水基本概念根據水和含水介質的相互作用分類 結合水 自由水毛細水重力水 強結合水 弱結合水一、地下水基本概念氣態水一、地下水基本概念地下水與環境巖土工程二、地下水位與環境巖土工程的關系三、砂土液化及防治四、地下水位變化對特殊土工程性質的影響五、地下水資源保護及污染防治（一）環境對地下水位的影響1.溫室效應引起的地下水位變化二、地下水位與環境巖土工程的關系2.人為開采引起的地下水位的降低（二）地下水位變化對巖土工程的影響1.地下水位上升的情況2.地下水位下降的情況（一）環境對地下水位的影響1.溫室效應引起的地下水位變化氣溫升高冰川消退海平面及河川水位抬高地下水位升高2

3、.人為開采引起的地下水位的降低生產生活用水超量開采河流人工改道筑壩截流工程降、排水（二）地下水位變化對巖土工程的影響1.地下水位上升的情況（1）淺基礎地基承載力降低；（2）砂土地震液化加劇；（3）建筑物震陷加劇；（4）土壤沼澤化、鹽漬化；（5）巖土體產生變形、滑移、崩塌失穩等不良地質現象；（6）地下水位的凍脹作用的影響；（7）對建筑物的影響；（8）對濕陷性黃土、崩解性巖土、鹽漬巖土的影響；（9）膨脹性巖土產生脹縮變形。淺基礎地基承載力降低地下水位上升對巖土工程的影響沉浸在水中的土將失去由毛細管應力或弱結合力所形成的表觀粘聚力，使承載力降低；由于水的浮力作用，將使土的有效重量減小而降低土的承載能

4、力。粘性土最大下降率在50%左右；砂性土最大下降率可達70% 。土壤沼澤化、鹽漬化地下水位上升對巖土工程的影響地表土層含水量增大沼澤化；蒸發濃縮鹽漬化 對建筑物腐蝕。凍脹作用地基凍脹，地表隆起；融沉建筑物開裂。（二）地下水位變化對巖土工程的影響2. 地下水位下降的情況（1）地表塌陷（2）地面沉降（3）海（咸）水入侵（4）地裂縫的復活與產生（5）地下水源枯竭，水質惡化（6）對建筑物的影響一、地下水基本概念地下水與環境巖土工程二、地下水位與環境巖土工程的關系三、砂土液化及防治四、地下水位變化對特殊土工程性質的影響五、地下水資源保護及污染防治三、砂土液化及防治（一）基本概念粒間無內聚力的松散砂體，主

5、要靠粒間摩擦力維持本身的穩定性和承受外力。當受到振動時，粒間剪力使砂粒間產生滑移，改變排列狀態。如果砂土原處于非緊密排列狀態，就會有變為緊密排列狀態的趨勢，如果砂的孔隙是飽水的，要變密實效需要從孔隙中排出一部分水。如砂粒很細則整個砂體滲透性不良，瞬時振動變形需要從孔隙中排除的水來不及排出于砂體之外，結果必然使砂體中孔隙水壓力上升，砂粒之間的有效正應力就隨之而降低。當孔隙水壓力上升到使砂粒間有效正應力降為零時，砂粒就會懸浮于水中，砂體也就完全喪失了強度和承載能力，這就是砂土液化(sand liquefacation)。砂土液化引起的破壞：涌砂：涌出的砂掩蓋農田，壓死作物，使沃土鹽堿化、砂質化，同

6、時造成河床、渠道、徑井筒等淤塞，使農業灌溉設施受到嚴重損害。地基失效：隨粒間有效正應力的降低，地基土層的承裁能力也迅速下降，甚至砂體呈懸浮狀態時地基的承栽能力完全喪失。建于這類地基上的建筑物就會產生強烈沉陷、傾倒以至倒塌。日本新潟1964年的地震引起的砂土液化，由于地基失效使建筑物倒塌2130所，嚴重破壞6200所，輕微破壞31000所。 1976年唐山地震時，天津市新港望河樓建筑群，由地基失效突然下沉38cm，傾斜度達30。砂土液化引起的破壞：滑塌：由于下伏砂層或敏感粘土層震動液化和流動，可引起大規模滑坡。這類滑坡可以產生在極緩，甚至水平場地。地面沉降及地面塌陷：飽水疏松砂因振動而變密，地面

7、隨之下沉，低平的濱海湖平原可因下沉而受到海湖及洪水的浸淹，使之不適于作為建筑物地基。1964年阿拉斯加地震時，波特奇市即因震陷量大而受海潮浸淹，迫使該市遷址。地下砂體大量涌出地表，使地下的局部地帶被掏空，則往往出現地面局部塌陷，例如1976年唐山地層時寧河縣富莊層后全村下沉2.6-2.9m，塌陷區邊緣出現大量寬1-2m的環形裂縫，全村變為池塘。地震引起砂土液化(臺中港1-4碼頭)(二) 區域性砂土地震液化的形成條件砂土層本身砂土的成分砂土的結構飽水砂層的埋藏條件地震方面地震的強烈程度地震的持續時間三、砂土液化及防治凡具備上述易于液化的條件而又在廣大區域內產出的砂土層，往往具有特定的成因與時代特

8、征。高的剩余孔隙水壓力形成的必要條件：一是地震時砂土必須有明顯的體積縮小從而產生孔隙水的排水；二是向砂土外的排水滯后于砂體的振動變密，即砂體的滲透性能不良，不利于剩余孔隙水壓力的迅速消散，于是隨荷載循環的增加孔隙水壓力因不斷累積而升高。 通常以砂土的相對密度和砂土的粒徑和級配來表征砂土的液化條件。(二) 區域性砂土地震液化的形成條件1. 砂土特性對地層液化的產生具有決定性作用的，是土在地震時易于形成較高的剩余孔隙水壓力。砂土的相對密度 一般而言,松砂極易完全液化,而密砂則經多次循環的動荷載后也很難達到完全液化。也就是說，砂的結構疏松是液化的必要條件。目前較普遍采用的表征砂土的疏密界限的定量指標

9、是相對密度Dr Dr=(emax-e)/(emax-emin)其中：e土的天然孔隙比； emax和emin分別為該土的最大、 最小孔隙比。1. 砂土特性相對密度低，孔隙率大，容易液化。砂土的粒度和級配1. 砂土特性砂土的相對密度低并不是砂土地震液化的充分條件，有些顆粒比較粗的砂，相對密度雖然很低但卻很少液化。分析邢臺、通海和海城砂土液化時噴出的78個砂樣表明，粉、細砂占57.7，塑性指數7的粉土占34.6，中粗砂及塑性指數為710的粉土僅占7.7，而且全發生在XI度烈度區。所以具備一定粒度成分和級配是一個很重要的液化條件。 當剩余孔隙水壓力大于砂粒間有效應力時才產生液化。 如地下水埋深為h，土

10、的容重為，Z位于地下水位以下，Z處自重壓力應按下式計算： Pz = h+(-w)(Z-h) (二) 區域性砂土地震液化的形成條件2.飽水砂土層的埋藏條件飽水砂層埋藏條件包括地下水埋深及砂層上的非液化粘性土層厚度這兩類條件。地下水埋深愈淺，非液化蓋層愈薄，則愈易液化。 具備上述的顆粒細、結構疏松、上覆非液化蓋層薄和地下水埋深淺等條件，而又廣泛分布的砂體，主要是近代河口三角洲砂體和近期河床堆積砂體，其中河口三角洲砂體是造成區域性砂土液化的主要砂體。已有的大區域砂土地震液化實例，主要形成于河口三角洲砂體內。(二) 區域性砂土地震液化的形成條件3. 飽水砂層的成因和時代引起砂土液化的動力是地震加速度，

11、顯然地震愈強、加速度愈大，則愈容易引起砂土液化。簡單評價砂土液化的地震強度條件的方法是按不同烈度評價某種砂土液化的可能性。確切評價砂土液化的地震強度條件需實測出地震時最大地面加速度，計算在地下某一深度處由于地震而產生的實際剪應力，再用以判定該深度處的砂土層能否液化。4.地震強度及持續時間(二) 區域性砂土地震液化的形成條件根據觀測得出，在VII、VIII、IX度烈度區可能液化的砂土的D50分別為0.050.15，0.030.25，0.0150.5mm。亦即地震烈度愈高，可液化的砂土的平均粒徑范圍愈大。烈度不同可液化砂上的相對密度值也不同，烈度愈高可液化砂土的相對密度值也愈大。5.砂土地震液化的

12、判別地震液化初判的限界指標地震條件地質條件埋藏條件土質條件(二) 區域性砂土地震液化的形成條件5.砂土地震液化的判別(二) 區域性砂土地震液化的形成條件現場測試法 經初步判別認為有可能液化或需考慮液化影響的飽和砂土或粉土，都應進行以現場測試為主的進一步判別。主要方法有標貫判別，靜力觸探判別和剪切波速判別。其中以標貫判別簡便易行最為通用。5.砂土地震液化的判別(二) 區域性砂土地震液化的形成條件理論計算判別 國外最常用的理論計算判別是由HB希德所提出的判別方法及準則，即根據土的動三軸試驗求出的應力比(即最大動循環剪應力max與初期圍限壓力a之比)和某一深度土層的實際應力狀態(土層有效上覆壓力)，

13、計算出能引起該砂土層液化的剪應力，實際上此剪應力就相當于該砂土層抗剪液化的抗剪強度，如果取得的值小于據地震加速度求得的等效平均剪應力a，則可能液化，其表示式為： 0.05mm)：含量較少，很少超過20，且主要是0.1-0.05mm的微砂；粘粒(0.005mm)：含量變化較大，從5到35，最常見為1525。 3. 黃土濕陷性的形成原因（2）結構特征石英和長石的微砂和粗粉粒構成基本骨架，其中砂粒基本上常互相不接觸，浮在以粗粉粒所組成的架空結構中。以石英和碳酸鈣等的細粉粒作為填充料，聚集在較粗顆粒之間。以高嶺石和水云母為主的粘粒和所吸附的結合水以及部分水溶鹽作為膠結材料，依附在上述各種顆粒的周圍，將

14、較粗顆粒膠結起來，形成大孔和多孔的結構形式。 3. 黃土濕陷性的形成原因 黃土的這種特殊結構形式是在干燥氣候條件下形成和長期變化的產物。黃土在形成時是極松散的，靠顆粒的摩擦或在少量水分的作用下略有連結。水分逐漸蒸發后，體積有些收縮，膠體、鹽分、結合水集中在較細顆粒周圍，形成一定的膠結連結。經過多次的反復濕潤干燥過程，鹽分累積增多，部分膠體陳化，因此逐漸加強膠結連結而形成上述較松散的結構形式。黃土的成分和結構上的基本特點是：以石英和長石組成的粉粒為主，礦物親水性較弱，粒度細而均一，連結雖較強但不抗水；未經很好壓實，結構疏松多孔，大孔性明顯。所以，黃土具有明顯的遇水連結減弱，結構趨于緊密的傾向。黃

15、土結構示意圖根據近年來國內外學者對黃土濕陷本質的研究，認為黃土的濕陷是因水分的增加削弱了粒間聯結，導致黃土中的孔隙急劇而大量的破壞。 4. 黃土濕陷性的影響因素 黃土濕陷性強弱與其微結構特征、顆粒組成、化學成分等因素有關，在同一地區，土的濕陷性又與其天然孔隙比和天然含水量有關，并取決于浸水程度和壓力大小。 根據對黃土的微結構的研究，黃土中骨架顆粒的大小、含量和膠結物的聚集形式，對于黃土濕陷性的強弱有著重要的影響。 骨架顆粒愈多，彼此接觸，則粒間孔隙大，膠結物含量較少，成薄膜狀包圍顆粒，粒間連結脆弱，因而濕陷性愈強；相反，骨架顆粒較細，膠結物豐富，顆粒被完全膠結，則粒間連結牢固，結構致密，濕陷性

16、弱或無濕陷性。 4. 黃土濕陷性的影響因素 4. 黃土濕陷性的影響因素黃土中粘土粒的含量愈多，并均勻分布在骨架顆粒之間，則具有較大的膠結作用，土的濕陷性愈弱。黃土中的鹽類，如以較難溶解的碳酸鈣為主而具有膠結作用時，濕陷性減弱，而石膏及易溶鹽含量愈大，土的濕陷性愈強。 4. 黃土濕陷性的影響因素影響黃土濕陷性的主要物理性質指標為天然孔隙比和天然含水量。 當其它條件相同時，黃土的天然孔隙比愈大，則濕陷性愈強。實際資料表明：西安地區的黃土，如e0.9，則一般不具濕陷性或濕陷性很小；蘭州地區的黃土，如e0.86，則濕陷性一般不明顯。黃土的濕陷性隨其天然含水量的增加而減弱。在一定的天然孔隙比和天然含水量

17、情況下，黃土的濕陷變形量將隨浸濕程度和壓力的增加而增大，但當壓力增加到某一個定值以后，濕陷量卻又隨著壓力的增加而減少。 5. 濕陷性黃土地基的處理方法膨脹土的分布與研究意義膨脹土的特征及其判別影響膨脹土脹縮變形的主要因素膨脹土災害的防治措施（二）地下水位變化對膨脹土的影響膨脹土是指含有大量的強親水性粘土礦物成分，具有顯著的吸水膨脹和失水收縮、且脹縮變形往復可逆的高塑性粘土。膨脹土一般強度較高，壓縮性低，易被誤認為工程性能較好的土，但由于具有膨脹和收縮特性，在膨脹土地區進行工程建筑，如果不采取必要的設計和施工措施，會導致大批建筑物的開裂和損壞，并往往造成坡地建筑場地崩塌、滑坡、地裂等嚴重的不穩定

18、因素。1. 膨脹土的分布與研究意義 我國是世界上膨脹土分布廣、面積大的國家之一，據現有資料在廣西、云南、湖北、河南、安微、四川、河北、山東、陜西、浙江、江蘇、貴州和廣東等地均有不同范圍的分布。按其成因大體有殘積坡積、湖積、沖積洪積和冰水沉積等四個類型，其中以殘、坡積型和湖積型者脹縮性最強。從形成年代看，一般為上更新統及其以前形成的土層。從分布的氣候條件看，在亞熱帶氣候區的云南、廣西等地的膨脹土與全國其他溫帶地區者比較，脹縮性明顯強烈。1. 膨脹土的分布與研究意義土體的現場工程地質特征膨脹土的物理、力學及脹縮性指標已有建筑物的變形、裂縫特征膨脹土的判別2. 膨脹土的特征及其判別地形、地貌特征：膨

19、脹土多分布于II級以上的河谷階地或山前丘陵地區，個別處于I級階地。呈壟崗式低丘，淺而寬的溝谷。地形坡度平緩，無明顯的自然陡坎；人工地貌，如溝渠、墳墓、土坑等很快被夷平，或出現剝落、“雞爪沖溝”；在池塘、庫岸、河溪邊坡地段常有大量塌坍或小滑坡發生；旱季地表出現地裂，長數米至數百米、寬數厘米至數十厘米，深數米。特點是多沿地形等高線延伸，雨季閉合。土體的現場工程地質特征2. 膨脹土的特征及其判別顏色：呈黃、黃褐、灰白、花斑(雜色)和棕紅等色。多為高分散的粘土顆粒組成，常有鐵錳質及鈣質結核等零星包含物，結構致密細膩。一般呈堅硬硬塑狀態，但雨天浸水劇烈變軟。近地表部位常有不規則的網狀裂隙。裂隙面光滑，呈

20、蠟狀或油脂光澤，時有擦痕或水跡，并有灰白色粘土(主要為蒙脫石或伊里石礦物)充填，在地表部位常因失水而張開，雨季又會因浸水而重新閉合。土體的現場工程地質特征2. 膨脹土的特征及其判別土質特征：膨脹土的物理、力學及脹縮性指標2. 膨脹土的特征及其判別粘粒含量多達35-85%。其中粒徑0.002mm的膠粒含量一般也在3040范圍。液限一般為4050。塑性指數多在2235之間。天然含水量接近或略小于塑限，常年不同季節變化幅度為36。故一般呈堅硬或硬塑狀態。天然孔隙比小，變化范圍常在0.500.80之間。云南的較大為0.71.2。同時，其天然孔隙比隨土體濕度的增減而變化，即土體增濕膨脹，孔隙比變大；土體

21、失水收縮，孔隙比變小。關于膨脹土的強度和壓縮性膨脹土在天然條件下一般處于硬塑或堅硬狀態，強度較高，壓縮性較低。往往由于干縮，裂隙發育，呈現不規則網狀與條帶狀結構，破壞了土體的整體性，降低承載力，并可能使土體喪失穩定性。當膨脹土的含水量劇烈增大或土的原狀結構被擾動時，土體強度會驟然降低，壓縮性增高。這顯然是由于土的內摩擦角和內聚力都相應減小及結構強度破壞的緣故。膨脹土被浸濕后，其抗剪強度將降低1/3-2/3。而由于結構破壞，將使其抗剪強度減小2/3/3/4，壓縮系數增高1/42/3.膨脹土的物理、力學及脹縮性指標已有建筑物的變形、裂縫特征對已有建筑物地區，建于同一地貌單元的相同土層上的已有建筑物

22、的某些特定變形開裂情況，是發現、判別膨脹土的一種比較準確的方法。建筑物破壞一般是在同一地貌單元的相同土層地段成群出現，特別是氣候強烈變化(如長期干旱等)之后更是如此；低、輕房屋最易破壞，四層樓損壞者是極個別的；在同一建筑范圍，破壞變形大小與荷載分布無關，而是受地基脹縮變形條件控制，往往在相同荷載部位產生很大的差異變形；建筑物裂縫具有隨季節變化而往復伸縮的性質。2. 膨脹土的特征及其判別膨脹土的判別膨脹土的判別，是解決膨脹土問題的前提，只有確認了膨脹土及其脹縮性等級才可能有針對性地研究、確定需要采取的防治措施問題。膨脹土的判別方法，應采用現場調查、與室內物理性質和脹縮特性試驗指標鑒定相結合的原則

23、。即首先必須根據土體及其埋藏、分布條件的工程地質特征和建于同一地貌單元的已有建筑物的變形、開裂情況作初步判斷，然后再根據試驗指標進一步驗證，綜合判別。凡具有前述土體的工程地質特征以及已有建筑物變形、開裂特征的場地，且土的自由膨脹率大于或等于40的土，應判定為膨脹土。2. 膨脹土的特征及其判別3. 影響膨脹土脹縮變形的主要因素內在因素礦物成分膨脹土主要由蒙脫石、伊利石等強親水性礦物組成。蒙脫石礦物親水性更強，具有既易吸水又易失水的強烈活動性。伊利石親水性比蒙脫石低，但也有較高的活動性。蒙脫石礦物吸附外來的陽離子的類型對土的脹縮性也有影響，如吸附鈉離子(鈉蒙脫石)就具有特別強烈的脹縮性。 3. 影

24、響膨脹土脹縮變形的主要因素內在因素粘粒的含量由于粘土顆粒細小，比面積大，因而且有很大的表面能，對水分子和水中陽離子的吸附能力強。因此，土中粘粒含量眾多，則土的脹縮性愈強。 3. 影響膨脹土脹縮變形的主要因素內在因素土的初始密度和含水量對于含有一定數量的蒙脫石和伊利石的粘土來說，當其在同樣的天然含水量條件下浸水，天然孔隙比愈小，土的膨脹愈大，而收縮愈小。反之，孔隙比愈大，收縮愈大。土中原有的含水量與土體膨脹所需的含水量相差愈大時，則遇水后土的膨脹愈大，而失水后土的收縮愈小。3. 影響膨脹土脹縮變形的主要因素內在因素土的結構強度結構強度愈大，土體抵制脹縮變形的能力也愈大。當土的結構受到破壞以后，土

25、的脹縮性隨之增強。3. 影響膨脹土脹縮變形的主要因素外在因素氣候條件氣候條件是首要因素。膨脹土分布地區年降雨量的大部分一般集中在雨季，繼之是延續較長的旱季。如建筑場地潛水位較低，則表層膨脹土受大氣影響，土中水分處于劇烈的變動之中。在雨季，土中水分增加，在干旱季節則減少。房屋建造后，室外上層受季節性氣候影響較大，因此，基礎的室內外兩側土的脹縮變形有明顯差別，有時甚至外縮內脹，致使建筑物受到反復的不均勻變形的影響，從而導致建筑物的開裂。季節性氣候變化對地基土中水分的影響隨深度的增加而遞減。因此，確定建筑物所在地區的大氣影響深度對防治膨脹土的危害具有實際意義。3. 影響膨脹土脹縮變形的主要因素外在因

26、素地形地貌條件在丘陵區和山前區，不同地形和高程地段地基上的初始狀態及其受水蒸發條件不同，因此，地基土產生脹縮變形的程度也各不相同。凡建在高曠地段膨脹土層上的單層淺基建筑物裂縫最多，而建在低洼處、附近有水田水塘的單層房屋裂縫就少。這是由于高曠地帶蒸發條件好，地基土容易干縮，而低洼地帶土中水分不易散失，且補給有源，濕度較能保持相對穩定的緣故。3. 影響膨脹土脹縮變形的主要因素外在因素日照、通風影響某U字形房屋建造在成都粘土(膨脹土)層上，前縱墻出現裂縫，而后縱墻完好無損，經分析其原因是，前縱墻通風條件較后縱墻為好，使地基土水分易于蒸發、土體收縮，從而引起磚墻裂縫。 膨脹土地基土建筑物開裂情況的許多

27、調查資料表明：房屋向陽面，即南、西、東、尤其南、西兩面外裂較多，背陽面即北面開裂很少，甚至沒有。3. 影響膨脹土脹縮變形的主要因素外在因素建筑物周圍的闊葉樹在炎熱和干早地區，建筑物周圍的闊葉樹(特別是不落葉的桉樹)對建筑物的脹縮變形造成不利影響。尤其在旱季，當無地下水或地表水補給時，由于樹根的吸水作用，會使土中的含水量減少，更加劇了地基上的干縮變形，使近旁有成排樹木的房屋產生裂縫。3. 影響膨脹土脹縮變形的主要因素外在因素局部滲水的影響對于天然濕度較低的膨脹土，當建筑物內、外有局部水源補給(如水管漏水、雨水和施工用水未及時排除)時，必然會增大地基脹縮變形的差異。在膨脹土地基上建造冷庫或高溫構筑

28、物如無隔熱措施，也會因不均勻脹縮變形而開裂。4. 膨脹土災害的防治措施 膨脹土地基的防治措施場地選擇：盡量避開膨脹土發育區，或選擇地形簡單、脹縮性相對較小、地下水位變化小、容易排水的地區。防水保濕措施：防止地表水下滲和土中水分蒸發，保持地基土濕度的穩定，從而控制脹縮變形。包括在建筑物周圍設置散水坡、水管及有水地段的防漏、合理綠化等。地基改良措施：換土法或石灰加固法。膨脹土邊坡的防治措施防止地表水下滲坡面防護加固支擋措施4. 膨脹土災害的防治措施一、地下水基本概念地下水與環境巖土工程二、地下水位與環境巖土工程的關系三、砂土液化及防治四、地下水位變化對特殊土工程性質的影響五、地下水資源保護及污染防

29、治96.53%0.94%2.53%68.70%30.06%0.27%0.04%0.02%0.01%全球水體構成淡水水體構成（一）我國水資源現狀和存在問題按循環周期分類：（江河水、湖泊水、淺層地下水）（冰川、深層地下水）動態水資源靜態水資源陸地水更新循環類型及其更新循環周期河水16天深層地下水1400年冰川1600年 阜陽市由于超量開采地下水已形成了1200平方千米的地下水位降落漏斗。地下水位下降引起地面沉降，沉降范圍達450平方千米，市區最大沉降量已達1418毫米。資料一：資料二 “世界水日”的來歷 1992年6月參加聯合國環境與發展大會的一百多個國家元首和政府首腦聯筆寫下了這樣的警句：“水不

30、僅為維護地球的一切生命所必須，而且對一切社會經濟部門都有生死攸關的重要意義。”繼之，聯合國大會決定，自1993年起，確定每年的3月22日為“世界水日”，各國根據各自的國情，在這一天就水資源保護與開發開展活動，以提高公眾意識。 人類面臨空前的水資源危機 21世紀，隨著人口的增長，農業用水將增加5倍，工業用水將增加26倍，城鄉各地生活用水將增加18倍。在非洲有12個國家常年缺水，四億多人飲水不足，而在巴西、俄羅斯、加拿大等國，許多大河滔滔入海，水資源未得到有效的利用。資料三：1、我國水資源總量平均降水總量 61889億m3(648mm, 19561979), 形成河川徑流總量27115億m3 ，占

31、降水量的44%。地下水資源量約8288億m3 ,其中山丘區6762億m3 平原區1874億m3 （包括重復量）。 全國水資源總量28124億m3 （已扣除地表水和地下水相互轉化的重復量）（一）我國水資源現狀和存在問題2、我國水資源特點我國人均水資源僅2220 m3 ，偏少，只有世界人均水資源的1/4。到21世紀中葉，16億人口，人均水資源就只有1760 m3 ，進入聯合國用水緊張國家的行列。特點是地區上分布極不均勻，和人口、土地、生產力布局不相匹配。3、水資源的利用和存在的問題全國城鄉用水急劇增加1980年全國用水4437億m3，人均用水450m3；2001年增加到5567億m3，人均用水43

32、6 m3。用水結構發生變化 1980年 2001年農業用水3699億m3（占83.4%） 3826 億m3(占68.7%)工業用水457億m3(占10.3) 1142億m3 (占20.5%)生活用水280億m3（占6.3%） 600億m3 (占10.8%)我國的用水總量已超過美國（1995年美國總用水量 5554億m3，其中淡水4703億m3），居世界第一位。 但全國平均人均用水量436m3/人，僅相當美國的14（淡水），世界人均用水量的23。萬元GDP用水量大。我國2001年工業廢水和城鎮生活污水排放總量626億 噸，全國符合和優于三類水的河長占總評價河長的 61.4%，比上年增加了2.7個

33、百分點，但水污染問題仍 然十分突出。缺乏合理規劃優質水得不到優用。深層水一般為優質水，部分達到礦泉水標準。但75%用于一般工業和空調用水，僅25%用于食品工業和居民生活飲用，而8090%的居民飲用地表水。管理遲后。往往是無序開采，如蘇錫常地區出了問題，19961999以來才實行計劃開采。 深、淺層水開采量與資源量不協調。如蘇錫常地區淺層水可采資源97.38 *108 m3/a，開采量僅3.62 *108 m3/a，而 深層水嚴重超采。北方的持續干旱、地下水超采和水污染發展，出現了嚴重的資源型缺水。南方水污染得不到控制，造成了污染型缺水。西北內陸地區水土資源過量開發，造成了生態環境惡化，出現了生

34、態型缺水。全國大部分地區的供水安全尚得不到保證。由此引發的環境問題突出。3、水資源的利用和存在的問題 （二） 地下水資源的保護保護地下水量不因超量開采而被很快消耗，乃至枯竭；保護地下水質不被污染和惡化；保證不因開采地下水而產生不良的地質環境問題。其目的就是要使人們進一步認識到不合理開采地下水資源將會帶來的危害，要從管理地下水資源和保護地質環境的角度出發，重視保護地下水資源，使有限的地下水資源能夠長期地、安全地得到開發利用，造福于人類。1.預防對策合理評價地下水資源，對地下水、地表水進行全面規劃、統一調度。統籌兼顧地下水開采和礦坑排水，供排結合，減少地下水開采量，充分利用水資源。加強對地下水資源

35、開發利用的管理，杜絕無政府主義，避免“三集中”開采。提高對地下水資源保護重要性的認識，珍惜水資源，建立節水型社會。 （二） 地下水資源的保護2.治理措施壓縮開采量。減少開采井數和單井開采量，把總開采量壓縮到地下水補給量所允許的范圍內。調整開采井布局。減小開采井密度，擴大水源地范圍；減少某些開采層位、開采地段的開采強度；對大厚度含水層或多個含水層，可采用分段取水或分層取水辦法。建立合理的開采制度。實行采水許可，限制井距、井深、水位降深和單井開采量。 （二） 地下水資源的保護2.治理措施人工補給地下水。對條件允許的地區，可對含水層進行地下水的人工補給，以擴大地下水的資源量，防止區域地下水位的持續下

36、降。加強對水情的監測和預報工作。要建立和健全地下水動態監測網，及時發現和了解地下水的動態變化趨勢。 （二） 地下水資源的保護3.地下水人工補給 通過各種人工方法，把地表水補充、蓄積到含水層中，以提升地下水位、增加地下水資源總量，彌補地表水資源天然流失較大、時間分布不均和難以全部利用的缺點。是解決因過量開采地下水致使水資源嚴重不足和改善水環境的一個重要途徑，也是防治區域地下水位持續下降，海水入侵及地面沉降等地質災害的有效措施之一。 （二） 地下水資源的保護直接補給法：單純以人工補給地下水為直接目的的方法，如地面入滲法、管井注入法、地下徑流調節法等。間接補給法：為其它目的而修建的工程，同時也起到增

37、加地下水補給量的方法，如修建地表水庫、農田灌溉、傍河取水、造林綠化等。 3.地下水人工補給 借助地表水與地下水之間的天然水頭差，使地表水體面狀自然下滲補給淺層含水層，以增加含水層的儲存量。 應用條件：a、地形平緩的山前沖洪積扇、沖積河谷和平原潛水含水層分布區；b、表層地層具有較好的透水性；c、接受補給的含水層分布面積廣，并具有一定厚度和較大空隙度；d、入滲補給區與取水建筑物之間應有一定的距離。優點：投入少；補給量大；管理方便缺點：占地面積大；補給水易蒸發；可能造成土 壤次生鹽堿化、沼澤化；只適用于潛水含水層.地面入滲法 將補給水通過鉆孔、大口井或坑道直接注入含水層中，以增加地下水的資源總量。應

38、用條件：承壓含水層或埋藏較深的潛水含水層優點：不受地形限制；占地少；可向指定的含水層回灌缺點：井管和含水層容易被阻塞；對補給水水質要求較高；工程投資和運行費用較高管井注入法1. 地下水水質惡化的主要特征及危害 地下水在開發利用過程中，因環境污染和水動力條件、水化學形成條件的改變，以及不良的開采手段所造成的水中某些化學、微生物成分的含量不斷增加，以至超出規定的使用標準的水質變化過程。 （三）地下水污染與防治地下水水質惡化的表現形式地下水中出現了本不應該存在的各種有機化合物（如合成洗滌劑、去污劑、有機農藥等）。天然水中含量極微的毒性金屬元素（如汞、鉻、鎘、砷鉛及某些放射性元素）大量進入地下水中。各

39、種細菌、病毒在地下水體中大量繁殖，其含量遠超出國家飲用水水質標準的界限指標。地下水的硬度、礦化度、酸度和某些常規離子含量不斷增加，以至大幅度地超過了規定的使用標準。1. 地下水水質惡化的主要特征及危害地下水水質惡化的危害減少了地下水可采資源的數量（水質型缺水）。影響了人體的健康。損害了工業產品的質量。改變了土壤的性質，使農作物大幅度減產。增加了水處理成本。1. 地下水水質惡化的主要特征及危害2. 地下水水質惡化的原因存在引起地下水水質惡化的污染源存在污染物質進入含水層的途徑 （三）地下水污染與防治天然污染源：自然界中本來就存在的各種劣質水體（如地表污水體、地下高礦化水等）；含水介質或包氣帶中所

40、含的某些易溶鹽類。人為污染源：人類活動所形成的污染源。 污染源直接污染源：各種污染物直接通過包氣帶進入含水層中。如生活污水和工業廢水不經處理的隨意排放；農藥、化肥的大量施用；工業廢渣和城市垃圾的不合理堆放、填埋等。間接污染源：各種污染物先進入大氣或地表水體，而后再通過各種途徑進入含水層中。如工業廢氣排放產生的“酸雨”；污水灌溉；輸油管道的泄漏；井管或輸水管道的腐蝕等。通過包氣帶滲入：在開采井降落漏斗的影響范圍內，污染物通過包氣帶向地下水面垂直下滲。如污水池、垃圾填埋場等。 污染程度主要取決于：包氣帶巖層的厚度；包氣帶巖性對污染物的吸附和自凈能力；污染物的遷移強度。由地表水側向滲入：被污染的地表

41、水從水源地外圍側向進入開采含水層，或海水入侵到淡水含水層。 污染程度取決于含水介質的結構、水動力條件和水源地距地表水體的距離。污染途徑由集中通道直接注入天然通道：與污染源相溝通的各種導水斷裂、巖 溶裂隙帶及隔水頂板缺失區（天窗）。一般多呈線狀或點狀分布，可使埋深較大的承壓水體受到污染。人為通道：在各種地下工程、水井的施工中，因破壞了含水層隔水頂、底板的防污作用，使工程本身構成了劣質水進入含水層的通道。 污染途徑原本以為農藥污染可自然過濾雖然於1960年代，當已經注意到農藥對健康的傷害時，一般人還是認為這些農藥只會在動物和植物間擴散，而不會滲入地下。農藥被認為只會有極少量會滲入土壤上層；就算是滲

42、透到土壤上層，通常也會在其滲入更深的地層前就被自然分解了。土壤，畢竟具有自然過濾的功能，水經過它將可因而純化。工業或農業用的化學物質都被認為可如同自然落葉或灰塵，可以經過土壤而被過濾掉。 經過35年後，這些看來是不會錯的想法卻已經被証明為是錯誤的地下水遭受農藥嚴重污染的案例已經在美國、西歐、拉丁美洲和亞洲南部的農業地區發現。現在我們知道的是農藥不僅會滲入地下水層，而且在這些農藥已經不再使用後仍然殘留。譬如，DDT仍然在美國的水域發現，雖然DDT早在30年前就禁用了。於美國加州San Joaquin Valley地區，曾經大量使用於果園的土壤燻劑(di-bromo-chloro-propane，簡稱DBCP)，雖然於1977年就被禁用，但至今的水源仍然有殘留。美國地質調查於此地區檢測過4,507個水井，其中就有三分之一檢測水樣中DBCP含量至少超過目前飲水安全標準的10倍。氟化物是骨骼的重要營養，且有益於維護牙齒健康，但是過量卻會癱瘓頸部和背部的脊椎，以及引起牙齒的多種問題。WHO估計於中國北部地區約有7,000萬人，以及印度西北部有3,000萬人的飲水，氟化物含量過高。西孟加拉的案例於1990年代初期，近印度西孟加拉(West Bengal