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地下水超采与环境问题的关系及其防治措施
日期：作者：无忧论文网编辑：sally8点击次数：134销售价格：免费论文论文编号：lw468315论文字数：3021&论文属性：职称论文论文地区：中国论文语种：中文&
地下水超采与环境问题的关系及其防治措施
Abstract: Ground water, as the main resources of Datong City, has been over-tapped for years, consequently the annual amount of tapping has accounted for 150% of that of allowance, which has led to yearly decrease of ground water available, meanwhile, has caused series of environmental and geographic problems, such as serious large draw-down of ground water level, surface subsidence, and ground fissure etc. The writer has also summed up several principal problems and analyzed the relations between them and over-tapping, based on which put forward some suggestions and counter measures.
Key words: Datong Cover-tapenv study on counter measures
[摘　要]　大同市市区水资源的开发利用主要为地下水源,但多年来一直处于超采状态,现状年开采量已占允许开采量的150%,致使地下水可利用量逐年减少,同时过量的地下水开采又引发了一系列环境地质问题,如地下水位大幅下降、地面沉降及产生地裂隙等。本文总结归纳出了几个主要的环境地质问题,分析了这些问题与地下水超采之间的关系,在这些分析研究的基础上提出了如何解决这些问题的建议及对策。
[关键词]　大同市; 地下水超采; 环境地质;对策研究
大同市水资源开发及利用主要为地下水源,80年代后,随着工农业和城市居民需水要求的急骤增长,地下水开采强度也逐年增加。市区地下水开采量已占总取水量的近80%,尤其是市区平原区,2000年地下水开采量近1. 6亿万m3,超量开采6000多万m3。平原区因地下水超采引发的一系列环境地质问题相继出现,而且程度越来越严重。现已影响和制约到城市建设的进一步发展,如任其恶化,将造成无法挽回的损失。因此,已出现的一些环境地质问题必须引起我们的高度重视,同时采取相应措施,加以控制和恢复。
1　已出现主要环境地质问题1. 1　地下水位大幅度下降,降落漏斗逐年扩大据多年地下水位监测资料,市区平原区大范围地下水位已经处于持续下降状态,地下水动态类型呈现出入渗径流―开采型和开采―下降型。作为自来水供水水源地的城北水源地、城西水源地自投产至今30余年间,地下水位累积下降达47. 2～50. 5m,平均地下水位年降速为1. 31m～1. 68m。由于各主要供水水源地地下水位的大幅度持续下降,不仅导致了区域地下水水位大面积下降,而且在集中开采区域出现了地下水降落漏斗。据研究, 1982年,城西水源地首先在大同机车厂和柴油机厂出现两个状似圆形和椭圆形的降落漏斗区,面积分别为3. 2km2和2. 3km2。1984年,城北水源地御河铁路桥北出现状似心状面积为1. 4km2的降落漏斗区。1988年,城北水源地白马城、城南水源地智家堡又相继出现两个降落漏斗区,到1998年,城西水源地两漏斗区合并成面积达20多平方公里的大漏斗区。目前现已形成四个地下水位降落漏斗区,总面积达100多平方公里,年均降落漏斗平均年扩展8km2左右。资料分析,降落漏斗仍在进一步扩大。1. 2　地面沉降,地裂缝产生大同城市地质勘察研究表明,大同市地面沉降始于70年代,进入80年,地面沉降面积逐年增大,形变加剧。市区平原区约400km2范围内出现了区域性地形变,形变速率为7～10mm/a。目前,平原区出现两个地面沉降中心区,位置分布在时庄―西韩岭和陈庄―梓家村一带。年年累计形变分析表明,由形变区边缘至中心的形变程度增加,形变扩散范围增大。尤其是南郊区,以西韩岭为中心约160km2范围内,表现出垂直形变显著,形变量加速发展的趋势。地面沉降区,最大累积沉积量124mm,平均沉降速率为24.8mm/a;一般累积沉降量为40～50mm,平均年沉降速率为8～10mm/a,远大于大同盆地区域性自然沉降速率3mm/a。市区地裂缝现象发现于1983年,当时在大同机车厂生活区,发现一条发育1. 3km地裂缝带。10多年来,地裂缝不断发展,目前已发展到11条,总长度达38km。1. 3　地下水水质污染加重据大同市地下水资源开发利用规划报告,因市区地下水过度开采,市区浅层、中层地下水受到不同程度的污杂,绝大部分为原生污染,个别地段为次生污染,且污染程度较重。据研究,从80年代以来污染区的数量和污染程度呈逐年增加的趋势,污染区由1982年的3处增加到现在的9处,污染物极值超标倍数由1982年的62. 5倍增加到现在的875倍多。
2　地下水超采与环境问题的关系2. 1　与水位下降及地面沉降等关系以理论上讲,地下水开采导致了地下孔隙压力下降,这将引起颗粒间有效应力的增加,由于地面以下这一地段介质的应变,从而引起这部分的体积减少。同时过量开采地下水,水位下降会在水体内产生水平及附加拉张应力,诱发地面沉降等环境地质问题的产生。因此,肯定讲,降落漏斗、地面沉降、地裂缝等与地下水超采有相当大的关系。首先从空间位置上看,地下水超采与地形变位置基本一致。市区的城西漏斗区、城南漏斗区、白马城漏斗区、城北御河铁路桥漏斗区均位于主要供水水源地内。地面沉降区集中在降落漏斗区内,地裂缝集中于漏斗区及其边缘地带,充分说明两者在空间分布上相关明显。其次从时间特征关系上看。城西水源地、城北水源地为先期开采地下水的水源地,市区最先出现的两个地下水降落漏斗区正位于开采区内,而市区最早出现的机车厂地裂缝和铁路分局地裂缝也分别位于这两个漏斗区的边缘一侧。可以看出,由于地下水开采,出现了地下水位下降,过量开采,形成降落漏斗区,进而诱发了地面沉降,加速了地裂缝活动和产生。另外从开采强度关系上看。随着水源地地下水开采强度的增加,降落漏斗逐渐扩大,地裂缝活动也相应出现并逐渐加剧。80年代后,由于地下水大量开采,环境地质问题相继出现和产生。随着城西水源地超采,十里河漏斗区1989年以后向北部的
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大同市区地下水超采引发的环境地质问题与相应对策研究
优质期刊推荐地下水：超采和污染之忧
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地下水：超采和污染之忧
中国国土资源报
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　　在我国，地下水用于供应北方地区65%的生活用水、50%的工业用水和浇灌33%的农田。全国657个城市中，有400多个以地下水为饮用水源。
　　由中国国家自然科学基金委和中国地质调查局联合资助的《中国地下水科学的机遇与挑战》研究报告称：在过去的几十年中，我国地下水的提取量以每年25亿立方米的速度增加。随着经济的快速发展，我国地下水资源在开发利用量迅速增长的同时，由于城市污水、生活垃圾、工业废弃物污液以及化肥农药等的渗漏渗透，一些地区的地下水质量也已恶化。
　　超采和污染――在我国干渴的大地下，地下水危机正在迫近。
　　现状 不容乐观：
　　600多城市不同程度缺水
　　在全球干旱和半干旱地区，几乎所有主要蓄水层中的地下水正在快速枯竭。这是近期美国加州大学欧文分校水文模型中心的研究人员，借助重力恢复和气候实验卫星获得的重力监测数据显示的。研究还发现，加州部分地区、印度、中东和中国的地下水枯竭显得格外突出。
　　我国到底有多少地下水资源呢？国土资源部组织开展的新一轮全国地下水资源与环境评价成果显示，全国地下淡水天然资源量多年平均为8837亿立方米，约占全国水资源总量的1/3，其中地下淡水可开采资源量多年平均为3527亿立方米。根据地下水资源的形成和分布特点，全国可分为26个地下水资源区，其中最为丰富的是珠江流域和雷琼地区，其次为长江流域、洞庭湖流域、华北平原。
　　与1984年评价成果相比较，新一轮全国地下水资源评价成果发现，全国适宜开采或饮用地下水地区，每平方千米年均可开采资源量已由15万立方米减少到6万立方米，北方地下水可采资源量减少了56亿立方米。据专家介绍，这是由于区域降水量变化、人类工程活动导致地下水补给量减少以及部分地区水文地质参数发生变化等原因造成的。
　　尽管近20年来全国用水量急剧增长，地下水开采量以平均每年25亿立方米的速度增加，但仍有数千万人饮用水问题亟待解决――全国600多座城市中有一半左右不同程度缺水，部分省（区、市）存在与饮用水水质有关的地方病区，比如北方丘陵山区，多分布高氟水、高砷水、低碘水和高铁锰水，引发了克山病、大骨节病、氟中毒、甲状腺肿等。
　　超采 仍然存在：
　　100多个“大漏斗”惊现各地
　　有统计显示，全国以城市和农村井灌区为中心形成的地下水超采区400多个，总面积达到62万平方公里，主要分布在华北平原（黄淮海平原）、山西六大盆地、关中平原、松嫩平原、下辽河平原、西北内陆盆地的部分流域（石羊河、吐鲁番盆地等）、长江三角洲、东南沿海平原等地区，严重超采城市近60个。
　　地下水超采带来的直接后果，就是地下水位下降，形成地下水降落漏斗，引发地面沉降。
　　目前，全国已形成大型地下水降落漏斗100多个，面积达15万平方公里，主要分布在华北、华东地区。中国科学院院士王光谦表示：“如今，北至哈尔滨，南到海口，东达上海，西到乌鲁木齐。几乎所有大中城市都因超采地下水而出现地下漏斗。”
　　由中国地质科学院水文地质环境地质研究所完成的《华北平原地下水可持续利用能力》项目研究显示，华北平原浅层地下水每年超采26.4亿立方米，深层地下水每年超采12.4亿立方米，已无开采潜力。历经近50年的地下水开采和超采，华北平原形成了由冀枣衡漏斗、沧州漏斗和德州漏斗组成的环渤海复合大漏斗，面积达7.2万平方公里。
　　不合理开采地下水引发的地面沉降，在全国70多座城市不同程度存在。其中，沉降中心累计最大沉降量超过2米的有上海、天津、太原。在河北平原、西安、大同、苏锡常等地区，过量开采地下水还导致了地裂缝，对城市基础设施构成严重威胁。中国地质调查局历时5年完成的《华北平原地面沉降调查与监测综合研究》表明，地面沉降给该地区造成的直接经济损失达404.42亿元，间接经济损失2923.86亿元。
　　此外，地下水超采还引发了地裂缝、岩溶塌陷、海水入侵、土壤盐渍化等问题，西北部分地区由于地下水位下降，出现了植被退化，土地沙化、荒漠化加剧等问题。
　　污染 威胁严重：
　　2000多监测点显示水质较差
　　在人类文明早期，人们依赖的水源是地表水，那时地表水洁净、无污染。随着人类文明的进步，人口增多，活动范围的扩大，有些地区的地表可用水资源濒临枯竭，且污染日益严重，到19世纪末，人们的目光开始转向储量大、相对洁净的地下水。然而今天，地下水也面临严重污染的威胁。
　　国土资源部新一轮全国地下水资源评价成果显示，全国地下水环境质量“南方优于北方，山区优于平原，深层优于浅层”。按照《地下水质量标准》（GB/T&14848-93）进行评价，全国地下水资源符合Ⅰ类―Ⅲ类水质标准的占63%，符合Ⅳ类―Ⅴ类水质标准的占37%。南方大部分地区水质较好，符合Ⅰ类―Ⅲ类水质标准的面积占地下水分布面积的90%以上，但部分平原地区的浅层地下水污染严重，水质较差。北方地区的丘陵山区及山前平原地区水质较好，中部平原区水质较差，滨海地区水质最差。根据对京津冀、长江三角洲、珠江三角洲、淮河流域平原区等地区地下水有机污染调查，主要城市及近郊地区地下水中普遍检测出有毒微量有机污染指标，但超标率较低。
　　2009&年，经对北京、辽宁、吉林、上海、江苏、海南、宁夏和广东等8&个省（区、市）641&眼井的水质分析，水质Ⅰ类―Ⅱ类的占总数2.3%，水质Ⅲ类的占23.9%，水质Ⅳ类―Ⅴ类的占73.8%。全国202&个城市的地下水水质以良好―较差为主，深层地下水质量普遍优于浅层地下水。
　　2010年，国土资源部和水利部联合对全国182个城市开展地下水水质监测工作。结果表明，4110个水质监测点中，较差―极差级的监测点占57.2%。与2009年比较，全国主要城市的地下水水质状况，其中呈变好趋势的城市分布在华东地区，水质呈变差趋势的地区主要集中在华北、东北和西北地区。
　　关键 在于预防：
　　一旦污染治理极难
　　地下水污染与地表水污染有着明显的不同。污染物进入到地下含水层以及在含水层中运动都比较缓慢，若不进行定期专门监测，很难及时发觉。
　　要知道，地下水污染的污染源一般不是单一的，而是由土壤污染、地表水污染、各种污染物渗滤液等的吸附、分解等共同作用引起的。
　　近年来，我国城市急剧扩张，导致城市污水排放量大幅增加，由于资金投入不足、管网建设相对滞后、维护保养不及时等原因，管网漏损致使污水外渗，而造成地下水污染。资料显示，2009&年，全国城市生活垃圾无害化处理率仅为72%，部分垃圾填埋场渗滤液严重污染了地下水。
　　部分行业也对地下水环境安全造成威胁。石油化工行业勘探、开采、生产以及铬渣、锰渣堆放场和加油站渗漏等污染地下水的事件时有发生。部分地下水工程设施及止水措施不完善，导致地表污水直接污染含水层，或不同含水层之间交叉污染，加剧了地下水污染。
　　土壤中一些污染物易于淋溶，对相关区域地下水环境安全也构成威胁。大量化肥和农药的使用以及部分地区长期利用污水灌溉，对农田及地下水环境构成危害，农业区地下水氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮超标和有机污染日益严重。
　　值得人们注意的是，在地下水环境中存在许多化学物质，正常情况下是以一种相对稳定的状态存在于自然界中，对人类并不构成威胁，有些元素还是人类生存所必须的微量元素。但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，而成为对人类有毒有害的物质。
　　地下水污染是很难治理的。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，地下水一旦被污染，恢复和治理需要十几年甚至几十年的时间才能见效。
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备案序号:京ICP备号 建议使用IE9.0以上浏览器或兼容浏览器，分辨率大同市区地下水开采引起的环境地质问题及对策；邢冬霞；（山西省大同市水文水资源勘测分局大同037008；【摘要】文中根据地下水开发利用情况，列举由于地下；【关键词】地下水；开采；环境地质问题；对策；中图分类号：X14文献标识码：B；1大同市地下水开发利用现状；大同市区位于山西省最北端，北、东与内蒙古自治区及；2地下水开采引起的环境地质问题；随着大同市能源重化工
大同市区地下水开采引起的环境地质问题及对策
（山西省大同市水文水资源勘测分局
【摘要】文中根据地下水开发利用情况，列举由于地下水开采引发了一列环境地质问题，并提出了解决地质问题的对策。
【关键词】地下水；开采；环境地质问题；对策
中图分类号：X14
文献标识码：B
1 大同市地下水开发利用现状
大同市区位于山西省最北端，北、东与内蒙古自治区及河北省相接，西、南与本省朔州市、忻州地区为邻，总面积2 080km 2。属高原地带半干旱大陆性季风气候。 由于地表水资源紧缺，不能满足工农业生产和人民生活的用水需求,形成了以地下水作为本区的主要供水水源，其开发利用程度较高，2007年地下水资源量为62 798 万m3，地下水开采量为51 648.1万m3,占总资源量的60.6％，但由于有限的地下水资源不能承受无节制的开采,导致了本市的许多地方出现了地下水位大幅下降.
2 地下水开采引起的环境地质问题
随着大同市能源重化工基地建设和农业生产的发展，需水量越来越大。长期以来由于对地下水的开发缺乏统一规划和管理，造成水源地布局不合理，开采井群在空间分布上高度集中，不合理的开采状况改变了区域地下水天然流场，形成了以城市水源地为中心的大面积地下水位降落漏斗，并由此引发了含水层疏干、地面沉降、水井枯竭、泉水衰减或断流、水质恶化等多种环境地质问题。
2．1地下水过量开采，形成了大范围的地下水位降落漏斗
大同市区由于对地下水缺乏统一规划、统一管理、高强度不合理的开采，改变了区域地下水天然流场，出现了水井分布不均、地下水水位下降、局部地区超采，使区域内地下水位持续下降，形成了四个地下水位降落漏斗。截止2008年底漏斗面积已扩展为117.0km2。
（1）城西漏斗。1982年首先在十里河西水磨开采出现了机车厂、柴油机厂两个地下水位降落漏斗，漏斗面积分别为3.2km2和2.3km2，1990年两个漏斗合并，面积
21.17km2，中心水位标高1 024.80m， 2006年中心水位为1 005.72 m，2007年为1 001.13 m，.55 m。该漏斗在横向上呈扩大趋势，扩大范围是由北向陈庄、安家小村发展，东南向与城南漏斗连通的趋势，同时漏斗不断向纵深发展，漏斗中心为36号马营。
（2）城北铁路桥漏斗。1984年在御河铁路桥下出现了1.4km2的降落漏斗，漏斗中心水位1 029.57m， 2006年中心水位为1 000.95m，2007年为1 002.55 m，2008年为1 002.62 m。该漏斗在向更深方向发展的同时，向西南方向发展，并逼近城西漏斗，漏斗中心为42号新民。
（3）城北白马城漏斗。1988年城北白马城出现了1.6km2的降落漏斗，漏斗中心水位1 038.16m， 2006年中心水位为992.78m，2007年为992.50 m，2008年为987.90 m，漏斗在纵向发展更快，漏斗中心为28号金家湾。
（4）智家堡漏斗。1991年在城南水源地东南部，出现了9.9km2的智家堡漏斗，漏斗中心水位1 003.90m， 2006年中心水位为992.33 m，2007年为991.83 m，2008年为994.87 m，该降落漏斗纵横都有进一步的发展，漏斗中心为A16号智家堡。
综上所述，四个漏斗2006年漏斗面积为111.5 km2，2007年为114.0 km2，2008年为117.0 km2。经分析，反复查证核实，大同市区御河铁路桥漏斗、城南智家堡漏斗、城北漏斗已经形成了复合漏斗，见表1
水源区地下水降落漏斗特征值统计表
2.2地下水过量开采引起地面沉降
2．2．1．地面沉降
目前大同市有两个地面沉降中心，中心区分别位于十里河南岸的时庄-西韩岭一带和御河两侧利群制药厂-梓家村一带，其中最大累积沉降量为124mm，平均沉降速度为24.8mm/a，一般累积沉降量为40～50mm，平均沉降速率为8～10mm/a，大于大同盆地区域性沉降速率3mm/a。
2．2．2.地裂缝的产生
目前大同市区在大同机车厂、铁路分局、五里店、马军营、322医院、文化里及凿井队出现了7条地裂缝，长度20.6km。
2．2．3.地面沉降、地裂缝与地下水开采的关系
根据监测资料分析，地下水位降落漏斗与地面沉降中心在时空分布上两者位置基本相对应，认为地下水过量开采是产生地面沉降的主要因素之一；同样地裂缝也处在沉降区的边缘。经分析认为：由于中心周边地层间地下水的疏干，加剧了地面沉降，在疏干地层土壤重力作用下，加速了隐伏断层带的活动，从而引起地面沉降区边缘地裂缝的产生。
2.3地下水水质污染加剧，水环境条件恶化
据监测调查资料分析计算，大同市市区地下水入渗回归量多年平均1 120.8万m3，市区的浅层地下水已经遭到了污染。大同市市区主要污染途径有，一是污水在排放过程中沿渠道河道入渗，二是农业引污灌溉。由于区内地下水位的大幅度持续下降，使各种水体悬于地下水位之上，加速了包括污水在内的各种水体向地下水的转化速率，水体中的污染组分在地下岩土没有得到充分降解的情况下，大部分进入地下水中，引起水质污染。而在地下水漏斗区由于地下水位不断下降、地下水开采深度不断加大，加之有的水井井壁封闭不严或不加封闭，有些水井为混合水，这些井实际上成为浅层污染水进入中、深层的通道，使中深层水亦遭到不同程度的污染。
解决地下水开采引起的环境地质问题及对策
要解决地下水超采引起的环境问题,必须加强水资源管理,合理控制地下水开采量,治理污染源,建立节水型城市,以确保地下水资源的可持续利用.
1）加强水资源管理,优化开采布局。在空间上要根据地下水资源的分布特点,在现有的水资源条件下,优化水源井的地域分布,避免局部地区过量开采,以调控地下水水位和降落漏斗的形态,逐步达到地下水补给与开采量的动态平衡。在时间上，实行地表水、
地下水联合调度系统，根据来水量、蓄水量和需水量，制订合理的水量分配和调度方案，充分合理地开发利用地下水资源量。
2）加强用水管理,增强节约用水意识。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，水资源的需求量会大量增加。为缓解供需矛盾，必须开源与节流并重，坚持节约用水,建立节水型城市.农业井灌区应适当发展低压管道灌溉及喷灌、滴灌，实行科学灌水,降低灌溉定额。应合理调整工业布局,引进先进技术,提高水的重复利用率。对城市生活用水,则可通过调整水价,推广节水设备,达到节水目的。
3）治理污染源,防治地下水污染。 根据”谁污染谁治理”的原则,实行水污染物的排放许可制度,严格要求工业和生活污水污染物排放总量不超过允许排放量。对污水进行处理,使之达到灌溉用水标准后排放,既增加了灌溉水量,又可防止对土壤和地下水的污染。禁止工业及生活污水就地排放,严禁利用渗井、渗坑直接排污。农田施用化肥农药的淋失,会造成地下水的污染,应因土施肥施药,实施节水灌溉,减少化肥农药淋失。
4）兴建地下水库,扩大地下水调蓄能力。对于山丘和坡度较大的河谷平原区,地下储水层厚度不大,且地下水力坡度大排泄快,故地下调蓄能力小。在干旱年份,由于开采量大,地下水水位下降快,易形成超采漏斗区,甚至出现无水开采的局面。为了增大地下水含水层调蓄能力,可选择储水性能好的区域,在地下水排污口处兴建地下防渗墙,形成地下水库。
5）采取工程措施,提高矿坑排水利用率。矿坑水是地下水资源的一部分,其利用途径：一是就地使用,做为洗煤选矿用水;二是用于农田灌溉,非灌溉期的矿坑水可兴建水库存放或回灌于地下含水层。
6）建立完善的地下水监测网络。加强地下水的监测工作,建立地下水动态数据库,做到及时准确地掌握地下水的变化动态,及时作出预报，完善地下水开发利用方案,从而保证地下水资源的可持续利用。
作者简介: 邢冬霞 ,女,1976年生,2005年毕业于华北水利水电学院，助理工程师，主要从事地下水观测研究工作。
[收稿日期：
修回日期：]
On Environment Geology Problems Caused by Groundwater Exploitation in Datong
Urban Area and Countermeasure
XING Dong-xia
Abstract: On the basis of groundwater development situation in Datong urban area, a series of environment geology problems caused by groundwater exploitation are given, and the countermeasures to solve geology problems are put forward.
Key words: groundwater
exploitation
environment geology problem
countermeasure
三亿文库包含各类专业文献、中学教育、外语学习资料、应用写作文书、各类资格考试、文学作品欣赏、专业论文、13大同市地下水超采引起的环境地质问题及对策等内容。　
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