導(dǎo)語：如何才能寫好一篇地下水概念，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：建筑工程；給排水設(shè)計；節(jié)能

中圖分類號：TU198文獻標識碼： A 文章編號：

引言：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活質(zhì)量的不斷提高，建筑給排水的負荷不斷增大，在建筑給排水上產(chǎn)生的資源浪費問題越發(fā)凸顯。近年來，隨著低碳概念在全球的推廣，對建筑給排水節(jié)能問題的討論變得尤為重要，本文著重介紹一些較新的建筑給排水節(jié)能技術(shù)，希望以此拋磚引玉，為給排水節(jié)能技術(shù)的發(fā)展和推廣盡微薄之力。

一、我國建筑給排水的現(xiàn)狀

（一） 建筑給水現(xiàn)狀

1.增壓設(shè)置，我國當前經(jīng)常使用的增壓設(shè)備主要包含給水氣壓裝置、給水變頻裝置與水泵等。給水氣壓裝置已經(jīng)出現(xiàn)了兩個方式，補氣與隔膜，給水變頻裝置與水泵相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用也更加成熟。

2.水箱調(diào)節(jié)設(shè)備，目前的水箱款式與種類非常多，主要使用的水箱類型有鍍鋅材質(zhì)鋼板水箱、搪瓷材質(zhì)鋼板水箱、復(fù)合材質(zhì)鋼板水箱以及最新材質(zhì)涂料鋼板水箱等。這些材質(zhì)的水箱與水接觸之后其表面發(fā)生銹蝕的幾率很低，對水質(zhì)影響不大，同時還能夠有效減輕水箱荷載、解決施工帶來的不便、有利于清洗等。

3.劃分區(qū)域?qū)嵤┙o水，較高層建筑物通常都是利用分區(qū)實施給水。建筑物的不同給水方式也不一樣。給水分區(qū)中使用的減壓裝置通常選擇減壓比例閥，其具有簡單的結(jié)構(gòu)，減壓過程中擁有著比較穩(wěn)定的比例，工作狀態(tài)平穩(wěn)，具有較高的可靠性。在限流減壓的工作中，薄膜減壓閥的應(yīng)用也十分廣泛，主要特點是能夠調(diào)節(jié)減壓數(shù)值。

4.節(jié)約水資源體系，由于水資源的短缺，污染的嚴重程度等原因致使我國在合格范圍內(nèi)的淡水資源非常缺乏，再加之水資源出現(xiàn)的嚴重污染，我國經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的限制因素之一就是水資源。建筑物在排水環(huán)節(jié)中，水資源節(jié)約的重點是節(jié)水設(shè)備的使用，當前已經(jīng)出現(xiàn)了相關(guān)定型產(chǎn)品。

（二） 建筑物排水現(xiàn)狀

1.衛(wèi)生器具，其直接體現(xiàn)了人們的生活質(zhì)量與水平。伴隨著不斷提升的生活水平，衛(wèi)生器具的發(fā)展趨勢呈現(xiàn)出更加的舒適與節(jié)能。

2.排水特殊體系，排水使用的管道材質(zhì)通常包含塑料與鋼鐵排水管，其中化學(xué)建筑材料的重要組成部分就是塑料排水管，在大部分施工現(xiàn)場鋼鐵材質(zhì)的排水管依然是重要材料之一。

二、建筑給排水節(jié)水利用的新技術(shù)

（一） 節(jié)水新型設(shè)備的使用

廣泛應(yīng)用優(yōu)良的閥門管材。因為鍍鋅材質(zhì)鋼管生銹的現(xiàn)象非常嚴重，對于水質(zhì)造成了污染，經(jīng)過一段時間放置重新使用時需放出陳水進而造成了水資源的浪費，假如銹蝕到接觸位置會產(chǎn)生滲水。利用新型材質(zhì)的管道能夠有效減少這些浪費現(xiàn)象。建筑給排水中閥門也是經(jīng)常使用的配件，其自身質(zhì)量與類型的選擇對水質(zhì)也會產(chǎn)生影響。通常來說，截止閥關(guān)閉的效果比較好，在同樣的情況下，應(yīng)選擇使用節(jié)水效果更好的閥門。

（二） 中水資源的開發(fā)利用

中水的主要來源是建筑生活中的排水，指人們生活所排出的污水與廢水。生活中的廢水包含冷卻后排出的水、淋浴后排出的水、廚房排出的水等。中水也就是經(jīng)過一系列處理之后的各種類型的排水，當符合水質(zhì)規(guī)定的使用標準之后，能夠在市政、生活環(huán)境等范圍之內(nèi)使用的非飲用雜用水。根據(jù)目前的觀察，制定規(guī)范標準的想法很難被開發(fā)商接受?？墒窃谖磥硭Y源逐漸短缺的狀況下，中水的構(gòu)建是必需的。它能夠令污水實現(xiàn)資源化，有效的節(jié)約了水資源，也成為日后開展節(jié)水工作的重要方向。

（三） 雨水的收集應(yīng)用

雨水的應(yīng)用是指將雨水全部收集在一處，借助于一定的設(shè)備與試劑對其實施處理，最終獲得達到水質(zhì)規(guī)定標準的再利用水。與中水比較相似，雨水經(jīng)過處理之后變成了一種能夠重復(fù)使用的水資源，可以在沖刷廁所、綠化城市等適合中水的場所利用。當前，世界上很多國家對雨水使用陸續(xù)開展了一系列的研究，以便能夠?qū)λY源盡量節(jié)約，減少水的使用量。

（四） 設(shè)置消防貯水池

當構(gòu)建共同的消防水與生活貯水池時，其中的消防貯水超過生活貯水導(dǎo)致貯水池中的生活水停留較長時間，造成余氯量全部消耗完畢進而產(chǎn)生劣化的水質(zhì)。因此想要確保貯水池中的水符合衛(wèi)生要求，應(yīng)定期對其存水進行更換。

（五） 節(jié)水操作中應(yīng)用的真空技術(shù)

為了充分保證沖洗衛(wèi)生潔具與下水管道的清潔效果，可以在建筑排水設(shè)計中應(yīng)用真空技術(shù)。利用空氣替代絕大部分水，根據(jù)真空負壓高速出現(xiàn)的汽水混合物質(zhì)，迅速沖洗潔具中存在的污物，最終獲得污濁空氣排水與節(jié)水目的。由于真空技術(shù)在各種建筑物的應(yīng)用，使得節(jié)水平均達到了40%以上。

三、建筑給排水節(jié)能利用的新技術(shù)

（一） 給水管道采取的減壓措施

當出水管道壓力較大時容易產(chǎn)生出流超壓現(xiàn)象導(dǎo)致水資源的大量浪費。對于節(jié)能工作來說很容易忽略這個內(nèi)容。即便是各區(qū)實施分區(qū)之后，配水點在最底層的靜水壓力上仍然保持300到400千帕的壓強。假如不使用任何減壓手段，衛(wèi)生設(shè)備在實際中的出流量將高出額定流量的4到5倍。不僅造成水資源的浪費、過高的水壓，還容易出現(xiàn)噪音與振動。

（二） 單獨設(shè)置生活與消防用水體系

對高層建筑物實施設(shè)計過程中應(yīng)將生活與消防給水分開設(shè)置，因為這兩種給水體系對水壓產(chǎn)生的不同要求。假如根據(jù)消防給水需要的水壓設(shè)計分區(qū)，將會令生活給水管內(nèi)壓力超標，進一步導(dǎo)致供水超量等問題，假如經(jīng)常利用調(diào)節(jié)閥對水流實施減壓處理，又會對電能造成不必要的浪費，假如按照生活給回需要的水壓設(shè)計分區(qū)，則需添加一定的水泵數(shù)量。

（三） 選擇合理的變頻類型的水泵

在供水體系中沒有設(shè)置調(diào)節(jié)水箱的情況下應(yīng)選擇使用具有高效節(jié)能效果的變速類型水泵。使用變速水泵可以有效防止供水傳統(tǒng)系統(tǒng)出現(xiàn)的不利供水情況下，計算所造成的浪費電能與水量現(xiàn)象，這在目前資源供應(yīng)十分緊張的情況下?lián)碛袕V泛的前景。同時，在供應(yīng)熱水體系中，可以選擇在配水龍頭位置安裝指示水流設(shè)備，或者是在配水點的位置安裝高度感溫設(shè)備，將信號準確傳輸至控制循環(huán)泵的系統(tǒng)中，按照熱水具有的配水不同操作情況，指示水泵在停轉(zhuǎn)變換過程中改變操作參數(shù)，進一步達到了電耗的節(jié)省目的。

（四） 充分使用Ho

高層建筑物種的管網(wǎng)水壓很難達到供水需要。一些建筑工程甚至直接將管網(wǎng)進水注入貯水池內(nèi)，浪費了大量的Ho，特別是在地下層的貯水池，將全部Ho完全轉(zhuǎn)變?yōu)樨搲?，對?jīng)濟的合理性造成了嚴重影響。在高層建筑底層一般是需水量非常大的公共商業(yè)服務(wù)設(shè)施。這些建筑物占據(jù)了較大比例的總水量，假如全部使用貯水池提供水，明顯過于浪費。

結(jié)束語

建筑的給排水系統(tǒng)屬于一個十分重要的環(huán)節(jié)，它將會與社會發(fā)展同步，對國家經(jīng)濟實力的加強發(fā)揮了重要作用。建筑給排水中節(jié)能節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用可以有效減少目前與將來的需水量，保證了可持續(xù)使用的水資源。節(jié)省了目前給排水體系操作需要的資金費用，降低了建設(shè)水廠的資金投入。21世紀的建筑給排水工作任重道遠，迎來了新的機遇和挑戰(zhàn)，必須堅持以人為本的設(shè)計思想，保證水資源的均衡使用。

參考文獻：

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[2] 魏晉宏，張浩. 建筑給排水節(jié)水技術(shù)及施工中應(yīng)注意的問題[J]. 產(chǎn)業(yè)與科技論壇2008，（7）.

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[關(guān)鍵詞] 地下水流數(shù)值模型 Visual MODFLO 水均衡

銀川市煉油廠位于銀川市西夏區(qū)水源的上游，周邊分布著兩處大型的供水水源地。鑒于此，為了確保西夏區(qū)水源地地下水資源的可持續(xù)利用，本文首次針對銀川地區(qū)該環(huán)境敏感區(qū)的特點，將其作為研究區(qū)，對其地下水流進行數(shù)值模擬。旨在研究和查明該環(huán)境敏感區(qū)的地下水流運動特征，為將來研究地下水流污染以及建立地下水溶質(zhì)運移模型進行基礎(chǔ)性研究。

1.自然地理概況及區(qū)域水文地質(zhì)條件

地理位置及地形、地貌

研究區(qū)地處銀川平原中部西緣。地理坐標為：東經(jīng)106°03′~106°08′，北緯38°24′~38°26′，呈矩形狀，面積約35km2。研究區(qū)大部分位于風(fēng)積沙丘區(qū)域西北小部分坐落于扇前沖擊洼地。地面高程1110-1130m，地勢自西向東微微傾斜，坡降為3‰-1‰。

地下水類型

研究區(qū)地下水類型主要為松散巖類孔隙水。從含水層結(jié)構(gòu)上來看，研究區(qū)位于多層結(jié)構(gòu)區(qū)，可分為潛水含水層，第一承壓含水層和第二承壓含水層。根據(jù)鉆孔資料，潛水埋深一般1-5m，含水層厚度一般24-36m，巖性以細砂為主，部分地段夾有亞粘土的透鏡體。第一承壓含水層厚度在104-112m之間，巖性主要為細砂，含水層之間夾有亞粘土透鏡體。第二承壓含水層厚度在72-85m之間，巖性主要為細砂。

為了查明含水層結(jié)構(gòu)、獲得研究區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)來求解地下水流數(shù)值模型，本次研究分別在煉油廠區(qū)和廢渣場進行了穩(wěn)定和非穩(wěn)定流抽水試驗，此外，前人在該研究區(qū)進行水文地質(zhì)勘查時，曾在承壓含水層進行了非穩(wěn)定流抽水試驗。計算參數(shù)潛水滲透系數(shù)K=6.59 m/d、給水度0.23、儲水系數(shù)S=0.0028，承壓水K=6.42 m/d、儲水系數(shù)S=0.000767。

2.地下水流數(shù)值模型的建立及求解

2.1 水文地質(zhì)概念模型

含水層結(jié)構(gòu)概化：從含水層結(jié)構(gòu)上來看，研究區(qū)分為潛水和承壓含水層。將含水層概化為非均質(zhì)、各向同性含水層，而局部可以視為均質(zhì)。地下水的水動力條件可以概化為非穩(wěn)定的三維流。

研究區(qū)邊界條件概化：研究區(qū)四周邊界定為第一類邊界條件，邊界水位均由地下水位長期觀測資料插值獲得。計算區(qū)上界面可概化為潛水面邊界，下界面可概化為隔水邊界。

研究區(qū)源匯項概化：含水層主要接受大氣降水補給、灌溉入滲補給和渠系滲漏補給、側(cè)向滲流補給。地下水消耗項主要是蒸發(fā)排泄和人工開采、側(cè)向徑流排泄。

初始條件概化：結(jié)合研究區(qū)長期水位觀測孔、民井（孔）的實測水位資料，繪制研究區(qū)在初始時刻的等水頭線，確定初始流場。

2.2 地下水流數(shù)學(xué)模型

根據(jù)前述的水文地質(zhì)概念模型，研究區(qū)地下水三維非穩(wěn)定流數(shù)學(xué)模型如下：

2.3 模型離散化及基礎(chǔ)資料的給定

2.3.1 空間和時間的離散化

研究范圍是一個規(guī)則的矩形區(qū)域，分別在兩個廠區(qū)進行了加密剖分。根據(jù)該地區(qū)地下水統(tǒng)測資料和長期觀測資料，考慮區(qū)內(nèi)地下水的年內(nèi)和年際變化，選取2008年1月1日到2008年12月31日為模擬時間。每個月為一個應(yīng)力期，應(yīng)力期內(nèi)每三天作為一個時間步長，嚴格控制每次迭代的誤差。在每個應(yīng)力期保持含水層補給和排泄強度不變。

2.3.3 邊界條件的輸入

研究區(qū)四周邊界都概化為第一類邊界條件，由于三維地下水流動的非穩(wěn)定性，邊界上的水位值隨時間而變化。根據(jù)地下水位長期動態(tài)觀測資料，選定每個月中旬的水位值作為水位觀測值輸入到Visual MODFLOW中。

2.3.4 初始條件的輸入

潛水的補給來源包括側(cè)向徑流補給、降雨入滲補給、灌溉入滲補給和渠系滲漏補給。研究區(qū)地下水排泄方式包括側(cè)向徑流排泄、潛水蒸發(fā)排泄和人工開采。承壓水在天然狀態(tài)下的補給來源主要是接受潛水的越流補給、區(qū)外的側(cè)向徑流補給，人工開采是其主要的排泄方式。

2.4 數(shù)學(xué)模型的識別、驗證

模型識別與驗證是建立一個數(shù)值模型的關(guān)鍵步驟之一，數(shù)值模擬工作的工作量主要集中在這一步驟。本次數(shù)值模擬工作中，考慮到抽水試驗求參時假設(shè)含水層為均勻分布，但實際含水層卻是非均勻分布的。運用水文地質(zhì)參數(shù)時，將參數(shù)進行適當分區(qū)，同時結(jié)合長期實測水位資料對模型進行合理的調(diào)參。

此次研究把2008年1月至2008年6月的開采量及各種水文地質(zhì)資料代入模型，以各長期觀測孔的觀測水位與模型相應(yīng)位置相同時刻的計算水位間的水位均方差最小為目標。通過調(diào)整分區(qū)參數(shù)值使二者之間的差值盡量小，并據(jù)此來判斷所用水文地質(zhì)參數(shù)及分區(qū)是否合理。經(jīng)反復(fù)調(diào)整參數(shù)，獲得了較為滿意的水文地質(zhì)參數(shù)。

通過識別后的模型基本能反映實際的地下水流運動狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上，將2008年1月到2008年12月所有的開采量和水文地質(zhì)資料帶入模型，用全年的數(shù)據(jù)來檢驗所選水文地質(zhì)參數(shù)是否合適。經(jīng)檢驗，各觀測孔實測水位與計算水位差值的絕對值絕大多數(shù)小于1m。同時對比2008年12月潛水和承壓水的實測水位與模型計算水位，可以看出模擬流場與實際流場的變化趨勢基本一致，在大部分地區(qū)擬合效果均較好。

2.5 水均衡分析

研究區(qū)水均衡的計算是在有效地結(jié)合了抽水井資料及各源匯項資料的基礎(chǔ)上進行的。水均衡的計算是從模型的識別階段到驗證階段即2008年1月1日開始到2008年12月31日結(jié)束。計算得到：地下水的總補給量為0.37×108m3，地下水總排泄量為0.3725×108m3。

參考文獻：

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[2]薛禹群，謝春紅.地下水數(shù)值模擬[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[4]Tyson H N and Weber E M .Groundwater management for the nations future―computer simulation of groundwater basins．[J].Hy draul，Div.Amer.Soc.Civil.Eng，1964.90(4)：59 -77.

[5]王文科，李俊亭.地下水流數(shù)值模擬的發(fā)展和展望[J].西北地質(zhì)，1995，16（4）：52-56.

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地下水與地表水水質(zhì)現(xiàn)狀

1地表水水質(zhì)現(xiàn)狀

本次在溪溝中采取了控制性水點的3組能較好控制模擬區(qū)范圍的地表水進行分析測試，地表水水質(zhì)評價按《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838－2002)進行。采取的地表水樣基本能達到地表水環(huán)境質(zhì)量標準的Ⅰ～Ⅱ類地表水標準。SO42－和NH4+含量的均值分別為10mg/L與0.15mg/L。

2地下水水質(zhì)現(xiàn)狀

模擬區(qū)地下水水質(zhì)現(xiàn)狀評價采用現(xiàn)行國家標準《地下水質(zhì)量標準》(GB/T14848－1993)中規(guī)定的單項評價的方法，地下水各單項指標中大部分均達到Ⅰ～Ⅱ類地下水標準，僅鐵與氨氮含量達到Ⅲ～Ⅳ類地下水標準。SO42－和NH4+含量的均值分別為22mg/L與0.21mg/L。

模型建立與校驗

本次數(shù)值計算采用的軟件是有限單元法的FEFLOW軟件。選取地下水環(huán)境較敏感的具代表性的、典型的水文地質(zhì)單元作為模擬區(qū)(如圖1)。

1模型建立

1）概念模型

概念模型中的錯誤會導(dǎo)致預(yù)測的失?。?］，因此要建立正確的概念模型。(1)模擬對象概化模擬區(qū)地下水類型主要分為松散巖類孔隙水和基巖風(fēng)化網(wǎng)狀裂隙水。天然條件下，地下水自山區(qū)向溝谷區(qū)徑流，山區(qū)水力梯度較大，溝谷區(qū)相對較小。本次數(shù)值模擬主要針對區(qū)內(nèi)的各含水層，即礦區(qū)稀土開采對地下水環(huán)境的影響進行預(yù)測與評價，選定第四系松散巖類孔隙水和直至微風(fēng)化的基巖裂隙水作為主要的模擬對象。(2)污染源概化模擬區(qū)稀土礦面積約為20500m2，原地浸析開采工藝所用浸出液為硫酸銨(NH4+和SO42－)，每隔(4～5)m×(4～5)m的間隔布置注液孔，共設(shè)置330口注液孔。因此將污染源概化為連續(xù)恒定排放的多點源污染，將SO42－和NH4+確定為有關(guān)的特征污染因子。(3)邊界條件本模型滲流場的上邊界由降水入滲補給邊界以及潛水蒸發(fā)排泄邊界混合而成，模型的底面與其下伏的完整基巖無水量交換，設(shè)置為隔水邊界，西部及東部部分邊界為定水頭邊界，水頭為河流水位，北部及東部為分水嶺，設(shè)為隔水邊界。污染物濃度場西部和東部部分地區(qū)為第一類邊界，此處取本區(qū)地表水中SO42－背景值約為10mg/L，NH4+背景值為0.15mg/L，東部及北部為零通量邊界，注液孔為定通量的第二類邊界。

2）數(shù)學(xué)模型

通過對區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件和開采工藝的系統(tǒng)分析，依據(jù)滲流連續(xù)性方程和達西定律，建立與區(qū)內(nèi)地下水系統(tǒng)水文地質(zhì)概念模型相對應(yīng)的三維非穩(wěn)定流和溶質(zhì)運移數(shù)學(xué)模型［5］。

3）計算模型

(1)空間離散

根據(jù)評價區(qū)的實際水文地質(zhì)條件及含水層邊界的幾何形狀，對模擬區(qū)采用三角剖分法進行自動網(wǎng)格剖分，在注液孔、邊界等位置適當加密;模擬區(qū)剖分地層共計5層，自上而下為第四系松散層、全風(fēng)化層(礦層)、強風(fēng)化層、中風(fēng)化層和微風(fēng)化層，三維網(wǎng)格共計剖分結(jié)點443610個，有限單元格個數(shù)為727990個，如圖2所示。

(2)時間離散

根據(jù)礦山服務(wù)年限與建設(shè)階段，模擬時長選取不同的時間，穩(wěn)產(chǎn)時長為8年，減產(chǎn)及掃尾時長為2年，開采結(jié)束后，時長延長10年，時間步長與每月天數(shù)一致。

(3)初始及邊界條件

模擬區(qū)由鉆孔水位和模擬所得水頭作為初始流場，由現(xiàn)狀水化學(xué)分析所得的離子濃度值作為初始濃度，此處為水樣中SO42－平均濃度值，約為22mg/L，NH4+約為0.21mg/L。邊界條件如前所述的設(shè)定。

(4)參數(shù)取值

根據(jù)水文地質(zhì)試驗及含水層滲透性特征，對滲透系數(shù)、孔隙度、給水度等參數(shù)賦值，入滲系數(shù)和彌散系數(shù)由于缺乏實測資料，根據(jù)各自的巖性特征和相關(guān)研究取經(jīng)驗值，水文地質(zhì)參數(shù)初始賦值見表1。

2模型識別與校驗

上述步驟建立的地下水滲流數(shù)值模擬模型是否能全面、客觀地表征模擬區(qū)實際的水文地質(zhì)條件和特征，需要進行識別驗證，根據(jù)給出參數(shù)初始值及其變化范圍、邊界條件與初始條件，用反演與正演計算求解水頭函數(shù)，計算完成后，將計算結(jié)果和實測曲線進行擬合比較，不斷調(diào)整參數(shù)初值。通過反復(fù)多次計算，使計算水頭(濃度)與實測水頭(濃度)符合擬合要求。從校驗后的模擬水頭值與觀測水頭值對比(圖3)，模擬區(qū)內(nèi)的三個鉆孔的水位均在標準比較線附近，模型較好地反映了區(qū)內(nèi)地下水實際流場，可為下一步地下水環(huán)境影響預(yù)測提供可靠依據(jù)。從模擬區(qū)地下水流場模擬結(jié)果(圖4)看，流場的形態(tài)與地形地貌密切相關(guān)，模擬所得流場基本上反映了礦區(qū)的地下水補、徑、排條件。

地下水污染影響模擬預(yù)測

稀土開采對地下水環(huán)境的影響分兩種工況條件預(yù)測，分別為母液集取率85%(設(shè)計回收率)與原地浸礦采場母液滲漏隨地下水運移至溪溝時，溪溝邊水質(zhì)達標時的最低源強。模擬預(yù)測1年、3年、10年、15年等4個時間段SO42－和NH4+在各含水層中分布運移情況。

1母液集取率85%時地下水污染變化預(yù)測

母液集取率85%為稀土開采過程中正常的集取率，預(yù)測此工況條件下稀土開采對地下水環(huán)境的影響具有現(xiàn)實意義。各含水層不同時段兩種特征離子布預(yù)測結(jié)果如圖5和圖6所示:從圖5、圖6可知，模擬區(qū)溪溝邊第四系松散含水層SO42－濃度在第7年達最大，最大濃度為130.25mg/L，達到地下水的Ⅲ類水標準。全風(fēng)化層和中風(fēng)化層溪溝邊地下水SO42－最大濃度均小于第四系松散含水層最大濃度。模擬區(qū)溪溝邊SO42－未出現(xiàn)超標。模擬區(qū)溪溝邊第四系松散含水層NH4+濃度第1年為0.18mg/L、第3年為0.19mg/L，達到地下水Ⅲ類水標準;在第7年最大為0.85mg/L，超過Ⅲ類地下水水標準(0.2mg/L)，超標倍數(shù)25倍;在第15年氨氮濃度降為0.18mg/L，達到地下水Ⅲ類水標準。全風(fēng)化層和中風(fēng)化層溪溝邊地下水NH4+最大濃度均小于第四系松散含水層最大濃度。

2溪溝邊水質(zhì)達標時最低源強預(yù)測

溪溝邊地下水水質(zhì)達Ⅲ類標準時地下水中SO42－濃度需≤250mg/L，NH4+需≤0.20mg/L，經(jīng)模型反復(fù)試算，單井中每天的母液泄漏量應(yīng)小于0.025m3/d，評價區(qū)每天的母液泄漏總量約為8.25m3/d，此強度的源強不會對溪溝邊地下水造成污染。各含水層不同時段兩種特征離子分布預(yù)測結(jié)果如圖7和圖8所示。

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關(guān)鍵詞：地下水 安全監(jiān)測 地下水污染 監(jiān)測網(wǎng)點

一、地下水的定義

地下水顧名思義，就是地面以下的水，然而隨著應(yīng)用領(lǐng)域的不同，對地下水的定義也有所差異，一般情況下地下水指的是地表以下，土壤或巖石孔隙中的含水層，不過也有人認為地層水達到飽和的水分，始稱地下水。從環(huán)境保護角度講，采用前者更有意義，地下水是大自然賦予人類社會的寶貴資源，是地球水循環(huán)中不可或缺的重要部分，據(jù)估計，地球上的總水量約為一億四千萬方，其中海水約占97.3%，淡水僅占2.7%，而地下水則更少，僅為淡水資源的1/5，我國是一個缺水國家，巨大的人口壓力加劇了水資源短缺的嚴峻形勢。在干旱——半干旱地區(qū)和西南巖溶石山地區(qū)，地下水是主要的甚至是唯一的供水水源，在地表水資源相對豐富的東部、南部和沿海地區(qū)，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，地下水也越來越成為重要的供水水源，地下水的保護也顯得非常重要。地下水是城市生活用水、工業(yè)用水和農(nóng)田灌溉的重要供水水源。據(jù)不完全統(tǒng)計，在我國 181個大中城市中，有61個城市以地下水作為供水水源，有40個城市以地表水和地下水聯(lián)合作為供水水源，全國有1/3的人口飲用地下水。就水質(zhì)而言，地下水是自然界提供給人類的最好的飲用水水源。但令人擔(dān)憂的是，地下水亦難以幸免于污染，并且一旦被污染，極難治理。

二、地下水安全監(jiān)測的必要性和緊迫性

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，環(huán)境保護工作就越來越顯得重要，許多地區(qū)以犧牲當?shù)氐沫h(huán)境資源為代價來發(fā)展經(jīng)濟，因而與環(huán)境密不可分的地下水環(huán)境也難逃被污染的命運，同時就滋生了許多與地下水相關(guān)的地方病，由于地下水資源不可自凈的特性，許多地區(qū)仍然在飲用污染的地下水，對于純凈地下水的概念全球尚無確切的概念和標準，地下水質(zhì)惡化的現(xiàn)象大部分是由于人為因素造成的。地下水污染的原因主要有：工業(yè)廢水向地下直接排放，受污染的地表水侵入到地下含水層中，人畜糞便或因過量使用農(nóng)藥而受污染的水滲入地下等。由于城市和工業(yè)的過度需要，淡水被不斷抽出作為生活和工業(yè)用水，然后作為地表水被排放，因而還會引起潛水層的進一步下降，污染的結(jié)果是使地下水中的有害成分如酚、鉻、汞、砷、放射性物質(zhì)、細菌、有機物等的含量增高。污染的地下水對人體健康和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都有危害。必須采取措施，加強環(huán)境保護，做好“三廢”的處理工作，保護地下水資源。

由于自然因素造成的地下水污染無法進行防治，而人為污染則可以預(yù)防。在人類活動的影響下，地下水某些組分濃度的變化總是由小到大的量變過程，在其濃度尚未超標之前，實際污染已經(jīng)產(chǎn)生。因此，把濃度變化超標以后才視為污染，實際上是不科學(xué)的，而且失去了預(yù)防的意義。在判定地下水是否污染時，應(yīng)該參考水質(zhì)標準，但其目的并不是把它作為地下水污染的標準，這只是一個模糊的概念，無法確切認定。僅能根據(jù)它判別地下水水質(zhì)是否朝著惡化的方向發(fā)展。如朝著惡化方向發(fā)展，則視為“地下水污染”。

飲用水安全是關(guān)系民生的重要問題。有關(guān)資料顯示，在去年發(fā)生的74起水污染事件中有46起涉及群眾飲用水源地安全問題，這其中有相當一部分與一些企業(yè)長期超標排污、人為傾倒危險化學(xué)品等違法行為屢禁不止而造成地表水下滲等有關(guān)。根據(jù)以上的情況環(huán)境保護部近日印發(fā)《關(guān)于進一步加強飲用水水源安全保障工作的通知》，要求各級環(huán)保部門把飲用水水源環(huán)境保護工作擺上重要議事日程，進一步加強組織領(lǐng)導(dǎo)，切實落實有關(guān)措施，確保群眾飲水安全?！锻ㄖ分赋觯杭訌婏嬘盟|(zhì)監(jiān)測工作，及時了解水質(zhì)變化狀況，加強環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測能力建設(shè)，要進一步完善飲用水水源保護基礎(chǔ)工作，全面開展飲用水水源保護區(qū)劃分與調(diào)整工作，編制突發(fā)飲用水水源污染事故應(yīng)急預(yù)案，加強應(yīng)急演練，為處理重大突發(fā)污染事件提供管理及技術(shù)儲備。

如果環(huán)保部門對轄區(qū)內(nèi)的所有地下飲用水進行監(jiān)測，進行人工采樣[1]，分析測試，那樣不但費時費力，而且也比較滯后，顯然是不可能的，早在上世紀90年代，我國就明確提出水污染防治的著眼點已不是先污染了以后再研究去如何治理的問題，而是應(yīng)該放在了對人類的社會經(jīng)濟發(fā)展活動進行調(diào)節(jié)與控制，使之與水環(huán)境相協(xié)調(diào)，不是自然去適應(yīng)人類，而是人類應(yīng)該適應(yīng)自然，保護生態(tài)環(huán)境。應(yīng)當看到，當前水環(huán)境惡化已成為制約我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要因素，而我們又不能走先污染后治理的老路，尤其針對地下水資源更不適用，地下水的污染治理費用又難以估算。那樣的話，人類能夠飲用的地下水會越來越少，不但制約了社會經(jīng)濟的發(fā)展，而且也會影響人類本身的進步。因而必須對地下水進行實時的監(jiān)督監(jiān)測。

有資料證明我國水文地質(zhì)工作者引進先進技術(shù)、設(shè)備，在北京等地進行的地下水實時監(jiān)測，正在一步步打消人們的憂慮。因而要保護好地下水資源，有效地防止、控制水體污染，就必須全面了解且避免地下飲用水源地周邊所排污水及污染物的數(shù)量、性質(zhì)，以及受納水體的水質(zhì)、水量、特征和凈化規(guī)律。而地下水自動監(jiān)測系統(tǒng)通過合理布局的監(jiān)測網(wǎng)點，從區(qū)域或水體整體出發(fā)進行的水污染實時監(jiān)測，能夠從根本上控制水污染，推動水污染綜合防治技術(shù)的發(fā)展[2]。

三、地下水污染的類型及危害

我國地下水污染劃分為以下四個類型；一是地下淡水的過量開采導(dǎo)致沿海地區(qū)的海（咸）水入侵；二是地表污（廢）水排放和農(nóng)耕污染造成的硝酸鹽污染；三是石油和石油化工產(chǎn)品的污染；四是垃圾填埋場滲漏污染。其中農(nóng)耕污染具有量大面廣的特征，未經(jīng)利用的氮肥在經(jīng)過地層時通過生物或化學(xué)轉(zhuǎn)化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，長期飲用這種污染的地下水將可能導(dǎo)致氰紫癥、食道癌等疾病的發(fā)生。

為此，必須進行必要的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)地下水遭受污染，就應(yīng)及時采取措施，防微杜漸。最好是盡量減少污染物進入地下含水層的機會和數(shù)量，諸如污水聚積地段的防滲，選擇具有最優(yōu)的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件的地點排放廢物等[3]。

水質(zhì)污染的危害：（1）對環(huán)境的危害，導(dǎo)致生物的減少或滅絕，造成各類環(huán)境資源的價值降低，破壞生態(tài)平衡。（2）對生產(chǎn)的危害，被污染的水由于達不到工業(yè)生產(chǎn)或農(nóng)業(yè)灌溉的要求，而導(dǎo)致減產(chǎn)。（3）對人的危害，人如果飲用了污染水，會引起急性和慢性中毒、癌變、傳染病及其他一些奇異病癥，污染的水引起的感官惡化，會給人的生活造成不便，情緒受到不良影響。（4）抑制周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。

四、地下水監(jiān)測網(wǎng)點的建設(shè)必要性

令人擔(dān)憂的是，由于開采量過大、防污染意識不足等一系列問題，地下水保護情況不容樂觀。近幾十年來，人類活動造成了大面積的地下水污染，已經(jīng)在我國地下水中檢測出多種污染物，使得我國“水質(zhì)型”缺水形勢日益嚴峻。開展地下水污染監(jiān)測研究，已成當務(wù)之急[4]。

地下水監(jiān)測系統(tǒng)是直接獲得地下水水質(zhì)、水量動態(tài)的唯一方法，而被廣泛采用。過去幾十年人類活動加劇了地下水污染、含水層枯竭以及地下水生態(tài)環(huán)境的惡化，因而地下水監(jiān)督監(jiān)測工作顯得尤為重要。地下水監(jiān)測網(wǎng)的建立，可以在動態(tài)上對地下水資源進行保護監(jiān)測，建立一個地下水監(jiān)測網(wǎng)是獲取地下水水質(zhì)與水量信息的最有效的途徑。利用水文地質(zhì)監(jiān)測的成熟網(wǎng)絡(luò)，同時發(fā)展地下飲用水的監(jiān)測網(wǎng)點，及時監(jiān)督監(jiān)測地下飲用水的環(huán)境狀況，作出有效的污染控制，保護老百姓的生命之源。

地下水系統(tǒng)是一種動態(tài)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，地下水系統(tǒng)的特征是指含水層結(jié)構(gòu)和水文地質(zhì)參數(shù)的特征。

地下水環(huán)境包括生態(tài)系統(tǒng)、地表水系統(tǒng)和人類社會活動。地下水系統(tǒng)與環(huán)境相互作用，因此環(huán)境變化會影響地下水系統(tǒng)。例如：修建水庫、增加灌溉用水和抽取地下水會造成地下水位的改變；農(nóng)業(yè)中化肥、農(nóng)藥、動物肥料的使用，廢物處置，酸雨，已污染的地表水會造成地下水的污染；咸水入侵也會使地下水水質(zhì)下降。所有這些由于環(huán)境改變導(dǎo)致的地下水水質(zhì)和水量變化都會反作用于環(huán)境。例如，地下水水位下降會導(dǎo)致地面沉降或沙漠化，地下水污染會影響公眾健康和生態(tài)環(huán)境等等。

地下水資源開發(fā)利用的經(jīng)驗表明，為防止地下水水質(zhì)惡化而造成環(huán)境負面效應(yīng)，必須對地下水進行合理的管理，而合理的管理決策主要取決于能否有效地獲取信息。監(jiān)測網(wǎng)的目標是以最低費用來提供滿足管理目標的最有效的信息。監(jiān)測地下水水位和化學(xué)組份在時間上和空間上的變化，為地下水資源規(guī)劃和管理提供信息；監(jiān)測由于人類活動導(dǎo)致的地下水水質(zhì)和水量變化，為地下水資源開發(fā)利用提供依據(jù). 地下水監(jiān)測網(wǎng)點指的是為一個收集地下水（水質(zhì)和水量）數(shù)據(jù)的有組織的系統(tǒng)。在監(jiān)測網(wǎng)點的確定和設(shè)計中，應(yīng)該考慮到不同的觀測點的水位和化學(xué)組份之間存在相關(guān)性。換句話說，在同一個監(jiān)測網(wǎng)中觀測井應(yīng)當處于同一個地下水流系統(tǒng)。因而地下水水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)點的建設(shè)應(yīng)該與地質(zhì)水文部門同時勘測、建設(shè)。實現(xiàn)資源共享的最大化。

通過建立定期的地下水資源監(jiān)測網(wǎng)來評價地下水系統(tǒng)與環(huán)境之間的相互作用過程。地下水的監(jiān)測網(wǎng)可以在時間和空間上監(jiān)測到由于環(huán)境的改變所導(dǎo)致的地下水水量和水質(zhì)的變化。從監(jiān)測網(wǎng)所獲得的信息，對于評價地下水反作用于環(huán)境的變化結(jié)果，也是十分重要的，地下水的動態(tài)變化可以通過監(jiān)測網(wǎng)的監(jiān)督監(jiān)測完全呈現(xiàn)在人們面前，實現(xiàn)了環(huán)境的人性化管理[5]。

五、作好監(jiān)測的同時應(yīng)防止地下水污染

1.禁止利用滲井、滲坑、裂隙和溶洞排放、傾倒含有毒污染物的廢水、含病原體的污水和其他廢棄物。

2.在無良好隔滲地層，禁止使用無防止?jié)B漏措施的溝渠、坑塘等輸送或者存貯含有毒污染物的廢水、含病原體的污水和其他廢棄物。

3.在開采多層地下水的時候，如果各含水層的水質(zhì)差異大，應(yīng)當分層開采，對已受污染的潛水和承壓水，不得混合開采。

4.興建地下工程設(shè)施或者地下勘探、采礦等活動，應(yīng)當采取保護性措施，防止地下水污染。

5.人工回灌補給地下水，不得惡化地下水質(zhì)。

地下水環(huán)境監(jiān)督監(jiān)測應(yīng)該及早在環(huán)境保護工作中作為一項重要的工作提上議事日程，讓人們有一個滿意的生存生活環(huán)境。而地下水監(jiān)測網(wǎng)點的建設(shè)又是這項工作的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]奚立旦、孫裕生、劉秀英 《環(huán)境監(jiān)測》 1996 北京高等教育出版社 31.

[2]齊學(xué)斌、樊向陽 《中國地下水開發(fā)利用及存在的問題研究》 2007 水利水電出版社

[3]趙章元 地下水污染不容忽視 《環(huán)境經(jīng)濟》 2006年04期 39-40.

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[關(guān)鍵詞]地下水；水污染；防治技術(shù)

中圖分類號：X523 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）21-0214-01

地下水作為一項生活中最基本的用水選擇，其作用可想而知，同時即便地下水不作為日常飲用水來幫助百姓的日常生活，但是它的污染仍舊會影響整個地球的環(huán)境，因此，重視地下水污染防治已經(jīng)是一個十分緊迫的現(xiàn)實問題。

一、地下水污染的概念、特點與現(xiàn)狀

（一）基本概念

地下水污染是指在人類活動影響下，地下水水質(zhì)朝著惡化方向發(fā)展的現(xiàn)象。也就是人類的生產(chǎn)生活活動，導(dǎo)致溶解物或懸浮物進入地下水環(huán)境，引起水質(zhì)惡化，無論其濃度是否使水質(zhì)惡化達到影響其使用的程度。地下水污染源可分為人為污染源和天然污染源兩大類。

（二）地下水污染的特點

地下水污染的特點總的來講，地下水由于貯存于地下含水介質(zhì)中，不易被污染。一是是因為包氣所具有過濾屏障作用能將害物質(zhì)優(yōu)先過濾掉；二是因為巖石、土壤及水體中的微生物對污染物的降解，使之成為無害物質(zhì)。人們往往忽視地下水污染是因為地下水不易被污染且很難直接觀察。但因環(huán)境容量的有限性，污染物進入地下水系統(tǒng)并超出它的自凈能力時，就會對地下水造成一定污染。一旦地下水被污染，及時很難被發(fā)現(xiàn)，后果危害極大。地下水污染具有如下特點：（1）難確定性。即地下水含水介質(zhì)的差異性和復(fù)雜性導(dǎo)致污染范圍很難確定。（2）污染過程的隱蔽性。地下水在地表以下，被污染后不像地表水污染直觀明顯而易于監(jiān)測。（3）延遲性。地下水污染早期不易被覺察。（4）廣泛性。與地表水污染僅局限于水體所流經(jīng)或貯存的有限空間內(nèi)不同，地下水是處于不斷運移和循環(huán)中，各個水力系統(tǒng)又有著密切的水力聯(lián)系，從而決定了地下水污染范圍廣泛。（5）危害長久性。地下水運移于含水介質(zhì)中，運移速率極其緩慢，循環(huán)周期時間長（從幾年到幾百年不等），天然地下徑流將污染物帶走需要相當長的時間，且作為含水介質(zhì)的砂土對較多污染物都具有吸附作用，從而使污染地下水體在地下滯留時間長，污染物的清除極為困難。

（三）地下水污染現(xiàn)狀

地下水污染實質(zhì)是因為人類的活動使地下水的物理、化學(xué)、生物性質(zhì)發(fā)生改變，進而限制了水的使用范圍和領(lǐng)域。中國水資源總量有1/3是地下水，其具有水質(zhì)澄清、水溫穩(wěn)定、分布面廣、供水穩(wěn)定的特點，并且取水條件及取水構(gòu)筑物構(gòu)造簡單，因此合理開發(fā)利用地下水對于人們的生產(chǎn)和生活具有重要的意義。不合理處置生活垃圾和工業(yè)三廢，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中過量使用化肥農(nóng)藥，不科學(xué)的采礦及冶煉重金屬等導(dǎo)致地下水遭受嚴重污染。根據(jù)《全國地下水污染防治規(guī)劃》，全國90%的城市地下水已受到不同程度污染，其中約有64%的城市地下水遭受嚴重污染，33%的地下水受到輕度污染，基本清潔的城市地下水僅有3%。

二、地下水的質(zhì)量狀況和變化趨勢

質(zhì)量狀況：地下水對于人們的生活有著至關(guān)重要的作用，聯(lián)系著百姓生活的日常起居，而近年來，國土資源部的各項調(diào)查顯示出來的信息都是地下水被污染，例如最明顯的北方地區(qū)和南方地區(qū)的對比，地下水質(zhì)的狀況需要多方因素共同的作用下才能保持清潔；像北方地區(qū)的平原和丘陵地帶水質(zhì)相對較好，而在中原地區(qū)水質(zhì)則明顯變差，而質(zhì)量狀況最差的當屬沿海地區(qū)。

變化趨勢：對于發(fā)展中的我國來說，地下水資源是受到極大的重視的，針對其中應(yīng)該覺察的變化趨勢，經(jīng)過分析也得出了相應(yīng)的結(jié)論：在我國能夠劃分的明顯區(qū)域便是南方和北方，而較兩者之間的明顯變化方向來說更是有目共睹的，北方地區(qū)因為地域和城市的關(guān)系，所以地下水的質(zhì)量通常檢測出來的都是呈現(xiàn)的下降趨勢；而南方的地下水質(zhì)量相對來說比較穩(wěn)定，因此它的地下水污染通常分布在城市和相關(guān)的周邊地區(qū)。

三、我國地下水污染防治技術(shù)探究

如上所述，我國的地下水污染現(xiàn)象已經(jīng)非常嚴重，有些甚至已經(jīng)嚴重影響到了當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活情況，為此，可以從以下幾個方面加強對我國地下水污染情況進行有效防治。

（一）加大資金投入，切實提高污染防治能力

眾所周知，地下水污染不同于地表水污染，污染物質(zhì)一旦進入到地下水層，污染物的移動速度會非常緩慢，但一旦該區(qū)域地下水遭遇污染將會非常難以消除。因此，各級政府部門和相關(guān)企事業(yè)單位一定要加強地下水污染的預(yù)防工作，投入大量人力物力和財力及時做好城市排污系統(tǒng)、生活垃圾填埋及廢物消納場的建設(shè)工作。

（二）嚴厲查處環(huán)境污染尤其是水污染等違法行為

地下水污染歸根結(jié)底仍屬于環(huán)境污染的范疇，因此，對于已經(jīng)造成大量地下水污染或者對地下水存在潛在污染威脅的企業(yè)和個人，各級政府和相關(guān)部門需要切實做好本職工作，加大環(huán)境執(zhí)法力度，建立健全地下水污染責(zé)任人追究制度，嚴格規(guī)范各類工業(yè)污水排放企業(yè)的排放形式和排放量。而對于居民生活污水的排放，各級政府和相關(guān)部門應(yīng)該加大居民生活垃圾廠的投建和改進工作，不僅嚴格規(guī)范居民生活污水的排放量和排放去向，而且對已經(jīng)進入居民生活垃圾廠的生活污水采取切實有效的措施，盡可能地將該生活污水盡快處理或進行二次改進使用。

（三）地下水污染源和污染物滲入地下含水層的途徑

針對由于煤炭開采導(dǎo)致的嚴重地下水污染問題，建議改進工藝，盡最大可能減少污染物的排放量，嚴格控制污染物的排放標準，妥善處置工業(yè)廢渣和生活垃圾，除此之外，還需要正確選擇采礦過程中U石及尾礦排放點。

四、地下水污染的保護

（一）適時地開展關(guān)于地下水資源用度的調(diào)查

關(guān)于水資源的利用，只有找到了用途才能更好的分析污染的來源，保證對癥下藥，綜合考慮地下水的發(fā)展源頭，以及地質(zhì)構(gòu)造包括使用區(qū)域和環(huán)境等各方面的因素，只有適時開展對于水資源利用狀況的調(diào)查才能更好的預(yù)防或者是治理水污染，保證有證可循的舉措。

（二）嚴格控制污染源頭

對于地下水最嚴重的一個污染源無非就是居民用水對其過度的排放和無休止的接取，導(dǎo)致水污染問題成為當下一個比較重要的問題，而控制城鎮(zhèn)居民用水的污水排放，不失為一種重要的舉措。

（三）加強重工業(yè)污水排放檢測和管理

在重工業(yè)加工領(lǐng)域加強水環(huán)境的監(jiān)控和檢測是治理地下水污染的關(guān)鍵所在，尤其是在排查的過程中能夠防止污染源和存在的安全隱患，給地下水污染起到一個把關(guān)的作用，防止黑色金屬影響水質(zhì)。

（四）應(yīng)分類控制農(nóng)業(yè)用水對于地下水的污染

面對農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開對于養(yǎng)料的需求，而在水和藥中合的作用下會產(chǎn)生一些雜質(zhì)，而其就是影響水資源的關(guān)鍵點，它們一旦排不出去就會對水資源造成污染，甚至是更壞的影響，所以在農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時要注重查看其殘留藥物對地下水的影響，保證合理用藥，科學(xué)施肥，做到無公害的綠色莊園，是地下水更好的為農(nóng)業(yè)服務(wù)。

水是人類生存的根本，也是社會經(jīng)濟發(fā)展的必要基礎(chǔ)。但是由于不合理的開發(fā)和嚴峻的水污染形勢，使水資源與社會發(fā)展矛盾突出。一方面由于社會經(jīng)濟發(fā)展需求量逐年增大，另一方面則是由于社會發(fā)展引起的水污染問題加重了水資源的短缺。在當今時代，環(huán)境污染問題已經(jīng)是人們關(guān)注的焦點話題，特別是與人類生活直接相關(guān)的水環(huán)境污染問題，世界各國都在積極研究和治理地下水污染，但中國在這方面起步較晚，而其社會經(jīng)濟又以驚人的速度在增長，因此在學(xué)習(xí)借鑒國外先進經(jīng)驗的同時，應(yīng)不斷探索研究，尋找適合本國國情的研究方法和治理措施。

參考文獻

[1] 楊柳濤，劉瑩.地下水污染防治技術(shù)方法進展[J].廣東化工，2015，11.

篇6

關(guān)鍵詞：污染 變化趨勢 預(yù)測

中圖分類號：X5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0156-01

1 自然概況

盤錦市位于地處東經(jīng)121°34′～122°29′，北緯40°41′～41°27′。全境東西橫距77 km，南北縱距85 km，總土地面積4071 km2，屬下遼河沖積平原。地勢北高南低，地面高程一般在海拔2～4 m之間。全境的地理特征是：地勢低洼平坦，土質(zhì)鹽堿，地貌單一，素有“九河下梢”之稱。

盤錦市屬暖溫帶大陸性半濕潤季風(fēng)氣候。受季風(fēng)影響，春季少雨多風(fēng)，夏季高溫多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥，形成雨熱同步，干冷同期，溫度適宜的特點。多年平均氣溫攝氏8.3 ℃，年平均降雨量675.3 mm。

2 地下水資源及其開發(fā)利用現(xiàn)狀

隨著區(qū)域內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對于水資源的需求量也不斷的增加。盤錦市第四系地下水開采區(qū)主要集中在石山、東郭、羊圈子、甜水、胡家、高升、大荒、喜彬及棠樹林子等地，其中石山水源、高升水源為市政水源，東郭、歡采、甜水為場、鄉(xiāng)自來水，其余開采地下水均為農(nóng)業(yè)用水，第四系地下水開發(fā)現(xiàn)狀見表1。

3 地下水污染變化趨勢預(yù)測

地下水的污染來源繁多，從其形成原因不外乎兩大類：人為污染源和天然污染源。人為污染源主要包括：生活污水、工業(yè)廢水、地表雨水徑流、城市固體廢物、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及采礦活動。天然污染源是天然存在的。地下水開采活動可能導(dǎo)致天然污染源進入開采層，天然污染源主要是含鹽量高和水質(zhì)差的地下水。由于地下水存儲于地表以下一定深度處，上部有一定厚度的包氣帶土層作為天然屏障，地面污染物在進入地下水含水層之前，首先要經(jīng)過包氣帶土層，并且地下水直接儲存于多孔介質(zhì)之中，并進行緩慢的運移。因此，這里只對地下水水質(zhì)的年際變化情況進行預(yù)測，并采用Danile的趨勢檢驗。

（1）方法原理。

將秩相關(guān)系數(shù)的絕對值r同Spearman秩相關(guān)系數(shù)中的臨界值Wp進行比較。如果r>Wp，則表明變化趨勢有顯著意義。

（2）地下水水質(zhì)變化趨勢預(yù)測結(jié)果。

在評價的九項水質(zhì)參數(shù)只有硫酸鹽呈下降趨勢，其余8項水質(zhì)參數(shù)均呈上升趨勢，其中呈顯著上升趨勢的是鈉離子、鈣離子、氯化物、重碳酸根、總硬度。硫酸鹽呈顯著下降趨勢。預(yù)測結(jié)果見表2。

篇7

關(guān)鍵詞：地下水；南水北調(diào)

中圖分類號：TV21文獻標識碼：A

文章編號：1009-0118（2012）04-0228-01

一、淺層地下水資源量

將礦化度小于2.0g/L地下水稱為淺層淡水。地下水資源評價采用均衡法，以計算區(qū)域地下水總補給量評價地下水資源?？傃a給量包括降水入滲補給量、側(cè)向徑流補給量、地表水體滲漏補給量、渠灌田間入滲補給量、人工回灌補給量、井灌回歸補給量等，總補給量中扣除井灌回歸補給量即為地下水資源量。邯鄲市供水區(qū)淺層淡水資源量為72495萬m3，其中滏西平原為29726萬m3，漳衛(wèi)平原為27093萬m3，黑龍港平原為15676萬m3。

二、淺層淡水可開采量

地下水可開采量，是指在經(jīng)濟合理的開采條件下，不發(fā)生因開采而造成地下水位持續(xù)下降、水質(zhì)惡化、地面沉降等環(huán)境地質(zhì)問題，不對生態(tài)造成不利影響的、有保證的、可供開采的地下水量，可由地下水總補給量中扣除不可奪取的天然排泄部分而得出。邯鄲市南水北調(diào)供水區(qū)淺層地下水可開采量為70732萬m3，可開采模數(shù)為3.2-28.5萬m3/a·km2,平均11.8萬m3/a·km2。

三、地下水資源地區(qū)分布

邯鄲市南水北調(diào)供水區(qū)淺層地下水資源量為72495萬m3/a，地下水資源模數(shù)3.8-27.4萬m3a·km2，平均12.1萬m3a·km2。由于各地降水量及水文地質(zhì)條件的差異，地下水資源模數(shù)的分布很不均勻。

邯鄲市南水北調(diào)供水區(qū)內(nèi)礦化度大于2g/l的微咸水資源總量13800萬m3/a，可開采量9424萬m3/a。

四、地下水超采引起的環(huán)境地質(zhì)問題

自上世紀90年代以來，由于天氣持續(xù)干旱，地表水資源緊缺，就大量開采地下水，開采量逐年增加。由于多年超采地下水日積月累，使地下水埋深逐年加大。上世紀80年代初，淺層淡水埋深6~9m（中淺井靜水位），深層淡水埋深16~20m；到上世紀90年代，淺層淡水平均埋深已達14.8m，深層淡水平均埋深已達到28.05m，個別地方已達到43.49m。淺層淡水年均下降1m左右，深層淡水年均下降2~3m，形成開采型下降漏斗，導(dǎo)致地面下降。

邯鄲市供水區(qū)淺層地下水位降落漏斗主要有市區(qū)漏斗、永年東楊莊漏斗、肥鄉(xiāng)天臺山漏斗。

由于開采井逐年增加，開采量增大，補給不足，使地下水位持續(xù)下降，埋深增大，造成機井單井出水量減少，甚至無水可抽，由此導(dǎo)致機井報廢及提水機具的更新?lián)Q代，給人民的生產(chǎn)和生活造成了一定的經(jīng)濟損失。

由于地面沉降，加快了地裂縫的發(fā)展，在邯鄲市市區(qū)形成了南北向五條較大裂縫。另外，由于地下水位的持續(xù)下降，破壞了地下水的物理與化學(xué)環(huán)境，使地下水水質(zhì)不斷惡化，礦化度、總硬度多年處于上升趨勢，硫酸鹽、氯化物含量有增無減，泉流量亦呈大幅度減少趨勢，并多次出現(xiàn)了斷流現(xiàn)象。

五、地下水超采區(qū)超采狀況分析

地下水超采系指在特定區(qū)域內(nèi)在一定的水文地質(zhì)條件、地下水補排條件和某一開采水平下，多年平均地下水開采量超過多年平均地下水可開采量，從而造成一系列環(huán)境地質(zhì)問題，屬于上述情況的地域為地下水超采區(qū)。

依據(jù)地下水超采區(qū)的概念，參照水利部的技術(shù)要求，結(jié)合我市實際情況，原則上凡出現(xiàn)多年平均地下水開采量大于多年平均地下水可開采量，地下水位呈持續(xù)下降，而引發(fā)地面沉降、水質(zhì)惡化等現(xiàn)象的地區(qū)，均劃為超采區(qū)。根據(jù)超采程度分為輕微超采區(qū)、超采區(qū)、嚴重超采區(qū)。

邯鄲市南水北調(diào)供水區(qū)內(nèi)的深層地下水，除極小部分未超采外，絕大部分處于中度超采和嚴重超采狀態(tài)之下；而深層地下水補給困難，側(cè)向徑流、越流的補給量甚微。因此，南水北調(diào)工程實施后，深層地下水作為備用水源，一般年份除部分農(nóng)村為解決群眾生活飲水外嚴禁開采，特枯年份嚴重缺水時方可啟用，以解燃眉之急。

六、地下水限采規(guī)劃原則和目標

地下水限采規(guī)劃原則：通過對地下水資源開采現(xiàn)況及由此引發(fā)的一系列環(huán)境地質(zhì)問題分析，綜合考慮水文地質(zhì)、地表水資源等因素，優(yōu)先利用地表水，合理開采地下水，嚴禁開采深層地下水，淺層地下水按未超采區(qū)、輕微超采區(qū)、超采區(qū)及嚴重超采區(qū)分別進行規(guī)劃開采。

地下水限采規(guī)劃目標：通過進行地下水限采規(guī)劃，制定相應(yīng)保障措施，并加以實施。在南水北調(diào)工程實施后，城市地下水嚴禁開采，農(nóng)村深層地下水限制開采，農(nóng)村淺層地下水按輕微超采區(qū)、超采區(qū)、嚴重超采區(qū)分區(qū)進行限采規(guī)劃，解決地下水過量開采的問題，使地下水開采、補給趨于平衡，水位逐漸恢復(fù)，地下水環(huán)境得以改善。

七、地下水限采規(guī)劃

（一）未超采區(qū)

我市南水北調(diào)中線供水區(qū)未超采區(qū)分布在滏西平原的邯鄲市區(qū)中部，面積26km2，占全區(qū)面積0.35%，調(diào)控開采量為739萬m3/a。南水北調(diào)地方配套供水工程實施后，市區(qū)地下水嚴禁開采。

（二）輕微超采區(qū)

我市南水北調(diào)中線供水區(qū)輕微超采區(qū)廣泛分布于各縣、市區(qū)，總面積3247km2，其中礦化度＜2g/L為2546km2，分別占供水區(qū)總面積的43.97%、34.48%。南水北調(diào)地方配套供水工程實施前，對機井的報廢和更新采取嚴格管理措施，控制新增機井數(shù)量；調(diào)整種養(yǎng)業(yè)結(jié)構(gòu)，積極推行節(jié)水技術(shù)，減輕地下水的超采程度。

（三）超采區(qū)和嚴重超采區(qū)

主要分布于滏西平原的東部、漳衛(wèi)河平原的中部和黑龍港平原的中西部，嚴重超采區(qū)則主要分布在永年東楊莊淺層地下水水位降落漏斗和肥鄉(xiāng)天臺山淺層地下水水位降落漏斗的中心區(qū)，分布面積4111km2。南水北調(diào)地方配套供水工程實施前，為保證該區(qū)地下水環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境不再繼續(xù)惡化，嚴格控制新增機井數(shù)量、嚴格取水許可制度。

篇8

摘要：與第四系含水層相比，西南巖溶區(qū)常缺少天然的防滲或過濾層，巖溶含水層的地下水防污能力較差，地表水和污染物很容易通過落水洞等巖溶形態(tài)直接進入含水層或地下河?，F(xiàn)以典型巖溶區(qū)――桂林市區(qū)為例，在將該地區(qū)依據(jù)地貌分為7個亞區(qū)的基礎(chǔ)上，結(jié)合巖溶水二元補給特性，嘗試運用“二元法”對桂林市巖溶區(qū)地下水的防污能力進行分區(qū)評價，評價結(jié)果顯示，桂林市區(qū)除洪積扇亞區(qū)一帶地下水的防污能力強以外，其他地區(qū)的巖溶地下水都面臨著防污能力差的問題，尤其是在落水洞發(fā)育的峰叢洼地、峰叢谷地兩個亞區(qū)，如果不加以保護，地下水極易被污染。通過與前人成果的對比，該方法將徑流特征作為一個主要的評價因子，所得結(jié)果更為合理，而且本方法具有所需數(shù)據(jù)量少，可以進行定性評價等優(yōu)點，可在我國西南巖溶區(qū)中加以推廣。

關(guān)鍵詞：西南巖溶地區(qū);地下水防污性能;二元法;徑流特征;地貌分區(qū);桂林市區(qū)

中圖分類號：X82;P641.134 文獻標識碼：A 文章編號：

1672-1683（2012）02-0088-05

Assessment Methods of Groundwater Antipollution Capability in Typical Karst Regions of Southwestern China

LIU Jing-lan1,LI Li-wei1,ZHANG Jia-en2

(1.Institute of Geology,Tianjin North China Geological Exploration Bureau,Tianjin 300170,China;2.Tianjin Institute of Geological Investigation & Surveying,Tianjin 300191,China)

Abstract:Compared with the Quaternary aquifer,the karst aquifer has a lower antipollution capability in the karst regions of southwestern China due to the absence of the natural impermeable filter layer in these regions,and therefore the surface water and contaminants can easily enter into the karst aquifer or underground river through the sinkhole or other karst features.In this paper,a typical karst region,Guilin karst area,is selected and this region is divided into seven sub-regions according to different geomorphology.The "dual method" is used to assess the groundwater antipollution capability in the sub-regions of Guilin karst area based on the fact that the karst water has a characteristic of dual supply.The results show that although the proluvial fan sub-region has a strong groundwater antipollution capability in Guilin karst area,other sub-regions have weak groundwater antipollution capability in the karst aquifer,especially in the peak cluster depression and peak cluster valley sub-regions with numerous developed sinkholes,where groundwater can easily be contaminated without any pared to the previous studies,the method in this study takes into account the runoff as an important evaluation index,which provides more reasonable results.Also,the method requires less data and evaluates the groundwater antipollution capability qualitatively,and thus it can be promoted in the karst regions of southwestern China.

Key words:karst regions of southwestern China;groundwater antipollution capability;dual method;runoff characteristics;geomorphologic zoning;Guilin

我國西南巖溶區(qū)巖溶總面積約78萬km2［1］，由于該地區(qū)巖溶作用強烈，溶孔、溶隙、溶洞及暗河水系十分發(fā)育，地表水經(jīng)常漏失為地下水，故地下水是該地區(qū)水資源的主要組成部分［2］。同時，西南巖溶區(qū)的極大多數(shù)地區(qū)缺少應(yīng)有的地下水保護帶，天然防滲過濾層很薄，地下水極易受到污染，因此找到一種簡單易行的地下水防污性能評價方法成為巖溶區(qū)地下水脆弱性保護的關(guān)鍵。

地下水系統(tǒng)防污性能（Vulnerability of Groundwater Systems to Contamination）是指土壤-巖石-地下水系統(tǒng)抵御污染物污染地下水的能力，分為固有和特殊防污性能兩種［3］。固有防污性能是指在一定的地質(zhì)水文地質(zhì)條件下，人類活動產(chǎn)生的所有污染物進入地下水的難易程度，它與含水層所處的地質(zhì)水文地質(zhì)條件有關(guān)，與污染物性質(zhì)無關(guān)。特殊防污性能是指地下水防止某種或某類污染物污染的能力，它考慮污染物性質(zhì)及其在地下環(huán)境中的遷移能力。本文主要評價的是巖溶區(qū)地下水固有防污性能。

1 二元法簡介

近20年來，各國學(xué)者提出了眾多的脆弱性評價（填圖方法），直到歐盟COST620計劃提出“巖溶含水層保護的脆弱性與風(fēng)險填圖”泛歐洲方法［4］，才建立了相對完整的巖溶地下水脆弱性概念框架與評價基本原則。歐洲模型是一種概念性的模型，各國研究者在具體應(yīng)用時，采納的因素不盡相同，方法各異，例如PI法、COP法、LEA法、Time-input法、LULK法等［5］。這些方法是基于歐洲國家的水文地質(zhì)條件和社會經(jīng)濟背景提出的，評價過程不僅相對復(fù)雜而且需要大量的數(shù)據(jù)支撐，對其他國家，尤其是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)相對缺乏的發(fā)展中國家來說，難以推廣應(yīng)用。為了找到適合我國國情而且簡單可行的巖溶區(qū)脆弱性評價方法，曾有學(xué)者運用“二元法”對重慶金佛山典型西南巖溶區(qū)以及重慶青木關(guān)巖溶槽谷等地區(qū)進行了脆弱性評價［6-7］，得到了與實際情況相符的結(jié)果，該評價方法具有輸入數(shù)據(jù)量小，對巖溶含水層普遍適用等優(yōu)點，而且較泛歐洲方法［8-9］簡單，因此本文也選擇該方法對桂林市巖溶區(qū)地下水的防污性能進行分區(qū)評價。

二元法［6-7,10］針對資源型固有脆弱性，參照地下水脆弱性評價的起源-路徑-目標模型而建立，即定義地表為起源（用來描述潛在污染物質(zhì)釋放的位置），包氣帶為路徑（指從起源到目標的污染物運移通道），地下水位為目標（目的在于保護含水層），因而評價中只需要考慮兩個因子：覆蓋層(O)與徑流特征(C)。這兩個因子對應(yīng)著巖溶含水層補給的二元特性（內(nèi)源水和外源水）。覆蓋層(O)反映覆蓋層保護能力，覆蓋層厚度與滲透性的強弱決定了內(nèi)源水補給產(chǎn)生的脆弱性，即降雨和潛在的污染物直接入滲并通過包氣帶進入含水層的可能性。覆蓋層(O)厚度越大，滲透性越小，則其保護能力越強，內(nèi)源補給產(chǎn)生的脆弱性則越低，根據(jù)O因子的取值可參照表1。

徑流特征(C)因子為巖溶區(qū)獨有，它代表外源水補給過程產(chǎn)生的脆弱性，亦即雖然覆蓋層對地下水提供一定的保護作用，但外源水可能繞過覆蓋層，如通過落水洞直接匯入含水層。桂林地區(qū)90%以上的地下河和大、中泉水分布于與非巖溶區(qū)接觸帶的峰叢、峰林谷地邊緣，接受外源水的補給，來自于非巖溶區(qū)的地表徑流補給可通過落水洞或坡面流使污染物快速進入巖溶含水層，因此外源水補給產(chǎn)生的脆弱性相對較高。

徑流特征(C)所產(chǎn)生的脆弱性分兩步來確定：第一步先根據(jù)土層的滲透性確定主要徑流過程;第二步將地表劃分為4大區(qū)(帶)，見表2。

主要徑流過程分為3種類型：類型A表征有高中滲透性巖層的地區(qū)，主要為直接入滲過濾，即以內(nèi)源水補給為主;類型B為過渡類型，如表層土滲透性強，底層土滲透性低的地區(qū)容易產(chǎn)生地下的緩慢入滲水流;類型C表征很低滲透性地區(qū)，容易產(chǎn)生地表水流，意味著有外源水補給，即有側(cè)向地表徑流存在，最終通過點狀或入滲帶集中補給巖溶含水層。由于點狀入滲點（落水洞、滲透率相對較低的碎屑巖等）和集中入滲帶（地表河流等）的存在與否，將直接影響C因子所產(chǎn)生的脆弱性，因此，需要將地表劃分為4大區(qū)(帶)。

由表2可知，不管哪種徑流過程，因帶1存在集中入滲補給，與含水層聯(lián)系密切，因而由C因子產(chǎn)生的脆弱性最高;帶2由類型A到類型C，補給由分散到集中，脆弱性依次增高;帶3與帶2同類型徑流區(qū)的脆弱性比較，又有所降低;帶4因位于水文地質(zhì)系統(tǒng)以外，不會構(gòu)成對含水層的直接威脅，因而其脆弱性最低。帶4與類型A很難有組合，但來自非巖溶區(qū)的水有可能通過裂隙系統(tǒng)補給下部含水層，因而，仍把它歸為低脆弱性一類。

C因子主要由研究區(qū)次級流域圖與主要徑流過程組成，根據(jù)上述分析和相對原則，類型與帶之間組合及脆弱性等級劃分如表2。C因子與O因子組合情況如表3。

2 桂林市區(qū)地下水防污能力評價

2.1 桂林市區(qū)巖溶水文地質(zhì)條件

按巖性劃分，本區(qū)大致可劃分為非巖溶區(qū)和巖溶區(qū)兩大區(qū)。前者由碎屑巖組成，主要分布在東北部和西北部，在南部僅零星分布;后者由碳酸鹽巖組成，廣泛分布于區(qū)內(nèi)，分布面積約700 km2，占總面積的75.43%。

2.1.1 地下水類型

根據(jù)賦存條件，將桂林市區(qū)地下水分為松散巖類孔隙水、碳酸鹽巖巖溶水及基巖裂隙水3大類，分布面積及賦存條件見圖1和表4。

2.1.2 桂林市區(qū)巖溶地下水系統(tǒng)特征

桂林市區(qū)巖溶地下水系統(tǒng)含水介質(zhì)以溶洞、溶蝕裂隙為主，局部有巖溶管道。在垂直方向上，溶洞主要發(fā)育在距地表100 m范圍內(nèi)，地下溶洞發(fā)育強度在垂直方向上表現(xiàn)為隨埋深增加而減弱，羅元華根據(jù)大量鉆孔抽水資料分析證實［11］其地下水含水介質(zhì)具有相對均質(zhì)各向異性特征。研究區(qū)巖溶地下水的運動方式可分為管流和散流兩種方式，且以散流為主，地下水流態(tài)大都為層流，在局部地段存在紊流。從總體上來說，巖溶地下水大體自東西兩側(cè)峰叢山區(qū)向漓江匯集，漓江是巖溶地下水排泄區(qū)。

2.1.3 巖溶地下水補徑排特征

桂林市區(qū)內(nèi)地貌成因類型復(fù)雜，形態(tài)類型多樣，主要巖溶地貌有峰林平原、孤峰平原、峰叢洼地、峰叢谷地、峰林谷地、一、二級階地崗壟和洪積扇等7個亞區(qū)，在研究巖溶地下水運動特征時，本文將該地區(qū)主要合成3大類進行分述，分別為洪積扇亞區(qū)，峰叢洼地（谷地）、峰林谷地亞區(qū)，峰林平原、孤峰平原亞區(qū)（包括漓江一、二級階地崗壟亞區(qū)），前兩者為補給區(qū)，后者為徑流排泄區(qū)。研究區(qū)巖溶地下水的補給、徑流和排泄特征如框圖2所示。

2.2 巖溶地下水防護性能評價

曾有前人提出由于含水巖層程度、巖溶發(fā)育的

強度，覆蓋土層的巖性、厚度、透水性、地下水埋藏深度的不同，從而導(dǎo)致了各亞區(qū)巖溶地下水的防護條件、防污能力的差異［12-13］，并據(jù)此得到了桂林市區(qū)巖溶地下水防護性能示意圖見圖3。本次工作考慮到巖溶地下水的特殊性，嘗試采用覆蓋層和徑流特征兩個主要因子對桂林市區(qū)巖溶地下水的防污性能進行評價，并根據(jù)上述影響巖溶地下水防護條件因素，按地貌分區(qū)進行綜合分析評價，評價結(jié)果如下。

① 峰叢洼地、峰叢谷地兩個亞區(qū)。分別分布在堯山南側(cè)養(yǎng)雞場至輪胎廠和西部長海機械廠至塘家灣一帶。碳酸鹽巖幾乎全部，故O因子（保護能力）取值為低;該地區(qū)洼地、落水洞、溶洞、漏斗、溶隙十分發(fā)育，大氣降雨直接轉(zhuǎn)化為巖溶地下水的速度極快，徑流過程屬于類型A，流域歸為帶1，故C因子取極高值。查表3可知，該地區(qū)地下水脆弱性極高，污水及污染物極易直接污染地下水，防污性能極差。

② 峰林谷地亞區(qū)。分布在西山至老人山一帶，東部的巖前村至二藥廠一帶。該亞區(qū)碳酸鹽巖大部分，雖然蓋層-黏土滲透系數(shù)低（0.2 m/d左右），但厚度不大（＜5 m）且分布及其不均，綜合考慮蓋層的保護能力，將O因子取值為低;塌陷、落水洞，尤其是在山體邊緣處，落水洞屢見不鮮，地下水埋深也不大（2～6 m），大氣降水轉(zhuǎn)化為巖溶地下水的速度也較快，徑流過程屬于類型B，流域歸為帶2，故C因子取中等值。查表3可知，該地區(qū)地下水脆弱性高，地表污水、污染物容易下滲污染巖溶地下水，防污性能差。

③ 峰林平原和孤峰平原兩亞區(qū)。介于漓江階地和峰林階地之間，分布面積較大，含水層大都埋藏于黏土層以下，黏土滲透系數(shù)0.09～0.189 m/d，厚度一般在5～10 m，因而對地下水保護能力較強，這些區(qū)域O因子（保護能力）取值為高。塌陷、落水洞僅個別地段較發(fā)育，巖溶地下水位較淺，由于含水層普遍有黏土層覆蓋，大氣降水，地表水都要通過黏土層下滲補給巖溶地下水，轉(zhuǎn)化為巖溶地下水速度較慢，主要徑流過程屬于類型B，且該地區(qū)主要位于帶3，查表2可知C因子取值為中等，查表3可知，該地區(qū)地下水脆弱性中等，防污性能較差。

④ 漓江一、二級階地，崗壟亞區(qū)。分布于漓江兩岸，含水層全部覆蓋于土層之下，處在地下水排泄區(qū)。該亞區(qū)土層厚度較大，一般在10～30 m，具二元結(jié)構(gòu)。地下水上部孔隙潛水和下部巖溶承壓水，其間水力聯(lián)系不甚好，綜合考慮，將O因子（保護能力）取值為高?？紫稘撍喜坑泻?～5 m亞砂土覆蓋，由于亞砂土滲透系數(shù)較大（1.65～6.00 m/d），降水和地表污水容易下滲污染孔隙潛水，而下部承壓巖溶水之上尚有層厚10 m多的礫石黏土，滲透系數(shù)很小，C因子屬于類型B，地表劃分為帶2，綜合以后取中等值，查表3可知，該地區(qū)地下水脆弱性中等，防污性能較差。

⑤ 洪積扇亞區(qū)。分布在堯山西側(cè)，巖溶含水層全部埋藏于10～30 m厚的砂質(zhì)黏土或黏土礫石層下，地下水埋藏較深，一般在10～15 m，包氣帶厚。土層滲透系數(shù)在0.5～2 m/d，故O因子（保護能力）取值為高;大氣降水和地表污水要經(jīng)過較厚土層才能進入地下水，C因子屬于類型B，地表劃分為帶2，C因子取值為中等，查表3可知，該地區(qū)地下水脆弱性中等，巖溶地下水防護條件好，防污能力強。

綜合以上評價得出的地下水防污能力評價結(jié)果，與廣西地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站繪制的桂林市區(qū)巖溶地下水防護性能示意圖結(jié)果相近，見圖3、圖4。說明該評價方法對于西南巖溶區(qū)地下水防污性能的評價具有較好的適應(yīng)性。但在地表徑流較強的地區(qū)，如在漓江一二級階地亞區(qū)，本方法得出的地下水防污能力較之有所降低，表明徑流條件會優(yōu)先決定巖溶區(qū)地下水防污性能，因此建議在進行巖溶區(qū)地下水防污性能評價時應(yīng)將該地區(qū)的徑流條件作為一個最主要的評價因子來考慮。

3 結(jié)語

本文以西南典型巖溶區(qū)――桂林市區(qū)為例，運用“二元法”對其7個地貌亞區(qū)的巖溶地下水防污性能進行了定性的評價，并以徑流條件作為一個主要的評價因子，得出了與實際情況較為相符的評價結(jié)果，彌補了前人單從巖層程度、巖溶發(fā)育的強度，覆蓋土層的巖性、厚度、透水性、地下水埋藏深度等因子進行防污性能評價的缺陷，為桂林市今后可持續(xù)利用巖溶地下水資源提供了科學(xué)依據(jù)。

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篇9

【關(guān)鍵詞】水文地質(zhì)；數(shù)值模型；水資源量

1、含水層結(jié)構(gòu)概化

評價區(qū)地處羌河谷中，與周邊中低山區(qū)對照比較，地形地貌及堆積物有明顯的區(qū)別，可綜合歸屬為一個獨立的水文地質(zhì)單元。區(qū)內(nèi)含水層在河床中自上到下為第四系全新統(tǒng)-上更新統(tǒng)沖積卵礫石層；在河谷兩側(cè)分布沖洪積扇，由上到下依次為第四系全新統(tǒng)沖洪積碎石土層、第四系全新統(tǒng)沖積卵礫石層及第四系上更新統(tǒng)沖積卵礫石層。含水層的巖性較不均一，為非均質(zhì)含水層，其非均質(zhì)性用含水層參數(shù)（導(dǎo)水系數(shù)T、給水度μ）分區(qū)概化處理。根據(jù)勘探試驗獲取的參數(shù)系列值做成含水層參數(shù)分區(qū)圖，給出各區(qū)的參數(shù)均值作為數(shù)值計算的初值，經(jīng)模型調(diào)試和識別，最終將試驗參數(shù)系列轉(zhuǎn)化為模型參數(shù)系統(tǒng)。由于淺層與深部含水層之間存在較好的水力聯(lián)系，所以將計算區(qū)含水層概化為與地表水有密切水力聯(lián)系的單層各向同性平面二維滲流的潛水含水層。根據(jù)模型范圍內(nèi)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件分析，現(xiàn)有條件下，模擬區(qū)主要接受側(cè)向補給（包括基巖裂隙水和河谷潛流補給量）和田間灌溉水入滲補給，以及少量降水入滲補給，對概念模型可概化。

2、地下水模型中數(shù)據(jù)選用

在1∶1000的比例尺的地形圖上獲取地面高程數(shù)據(jù)及羌河水位，用surfer軟件進行對插值，得到地面等高線及地下水等水位線圖，再利用MODFLOW自帶的插值模塊Field Interpolator，確定了模擬區(qū)各個單元的高程和河流單元水位。根據(jù)地形圖上地形和河水水位，以及現(xiàn)場調(diào)查的資料，繪出地下水初步流場圖，作為穩(wěn)定流模型的地下水初步水頭。各單元的河水水位確定主要依據(jù)尾部水文站斷面實測流量―水位關(guān)系曲線及規(guī)劃報告水文章節(jié)中相關(guān)斷面的水位―流量關(guān)系曲線來模擬確定。對地形圖中規(guī)劃河段，在地形圖上切割出一級電站、二級電站、尾部水文站等12個橫斷面。其他各斷面依據(jù)上述兩已知斷面模擬參數(shù)結(jié)果，采用水力學(xué)公式（曼寧公式）計算各個斷面水位―流量關(guān)系。利用已有的工程地質(zhì)資料，結(jié)合不同巖性的經(jīng)驗值，確定不同巖性的水平、垂向滲透系數(shù)和給水度。根據(jù)巖性的空間分布規(guī)律，利用滲流等效原理和克里格插值方法確定各單元滲透系數(shù)和給水度。地下水入滲補給量則是分不同的灌區(qū)，根據(jù)各灌區(qū)的灌溉入滲系數(shù)等計算單位面積地下水入滲補給量。河流采用River程序包進行模擬。

3、地下水數(shù)學(xué)模型的校驗

模型校驗過程分為三方面，（1）地表河流水位擬合。利用尾部水文站斷面的實測水位流量資料對曼寧公式計算的各斷面水位流量關(guān)系過程進行校核。（2）初始流場擬合。（3）識別各參數(shù)區(qū)水文地質(zhì)參數(shù)。

4、地表河流水位擬合

由于資料缺乏，只有尾部水文站斷面的實測水位流量關(guān)系數(shù)據(jù)，以及羌河樞紐以下至尾部攔河樞紐河段水力發(fā)電規(guī)劃報告中根據(jù)曼寧公式計算的二級水電站斷面水位流量關(guān)系圖，需要得到河流各個斷面的水位過程，就要先做出各個斷面的水位流量關(guān)系曲線。首先用曼寧公式計算尾部水文站斷面的水位流量關(guān)系表，并利用尾部水文站斷面的實測水位流量關(guān)系數(shù)據(jù)進行校核。

5、初始流場擬合

經(jīng)反復(fù)調(diào)試計算，模擬潛水初始流場與實測流場，大部分擬合差小于0.5m。特別指出的是：在調(diào)試過程中，不單純追求擬合曲線的完全符合，而是綜合計算區(qū)的水文地質(zhì)條件，從地下水流場、水位年變幅分帶及區(qū)域水量均衡方面綜合考慮，這樣使模型擬合更加符合實際。

6、現(xiàn)狀年地下水均衡模擬結(jié)果及評價

模型模擬區(qū)地下水總補給量為0.4729×108m3/a。河床潛流量為0.0402×108m3/a，占總補給量的8.49%。灌溉入滲量（渠系入滲和灌溉入滲合并計算）為0.1033×108m3/a，占總補給量的21.85%。基巖裂隙水量為0.2054×108m3/a，占總補給量的43.43%。河道滲漏補給量為0.1240×108m3/a（5月―9月），占總補給量的26.23%。模型模擬區(qū)地下水總排泄量為0.5139×108m3/a。騰發(fā)量為0.2252×108m3/a，包括河道地表水面蒸發(fā)和潛水蒸發(fā)騰發(fā)量，占總排泄量43.83%。地下水向河道排泄量為0.1344×108m3/a，占總排泄量26.15%。地下水側(cè)向流出量為0.1543×108m3/a，占總排泄量30.02%。

水均衡法與地下水模型模擬結(jié)果差異不大，本次模擬的地下水補排量基本代表了本區(qū)的現(xiàn)狀實際情況，至于各項量仍存在著一定的差異，這是兩種不同方法各自考慮的角度不同、參數(shù)取值不同等所帶來的誤差。

7、規(guī)劃年地下水均衡模擬結(jié)果

模型模擬區(qū)地下水總補給量為0.5253×108m3/a。河床潛流量為0.1095×108m3/a，占總補給量的20.85%。灌溉入滲量（渠系入滲和灌溉入滲合并計算）為0.0983×108m3/a，占總補給量的18.72%?；鶐r裂隙水量為0.2030×108m3/a，占總補給量的38.64%。河道滲漏補給量為0.1145×108m3/a，占總補給量的21.80%。模型模擬區(qū)地下水總排泄量為0.5505×108m3/a。騰發(fā)量為0.2416×108m3/a，該量中包括河道的水面蒸發(fā)量以及二級電站水庫建成以后的水庫水面蒸發(fā)量，占總排泄量43.89%。地下水向河道排泄量為0.1548×108m3/a，占總排泄量28.12 %。地下水側(cè)向流出量為0.1541×108m3/a，占總排泄量27.99%。

8、地下水數(shù)值模型成果結(jié)論

通過數(shù)值模擬，在規(guī)劃項目實施以后，一級電站――二級電站閘址段規(guī)劃河谷段，地下水埋深小于3m區(qū)，地下水位年下降值平均為0.25～0.75m；在地下水埋深3～6m區(qū)，地下水水位下降小于0.20m；在埋深大于6m區(qū)，地下水位基本保持不變。地下水位下降值距河道愈近則愈大，距河道愈遠則愈小。二級電站閘址由于蓄水導(dǎo)致水位雍高，其相應(yīng)的回水區(qū)兩側(cè)地下水位還會有所升高。

篇10

（安徽新華學(xué)院 土木與環(huán)境工程學(xué)院，安徽 合肥 230088）

摘 要：達西定律由于形式簡單、物理概念清晰，被認為是地下水動力學(xué)最重要和最基本的定律，是滲流問題定量化表述的基礎(chǔ)，也是目前絕大多數(shù)地下水流動問題的數(shù)值解、解析解和模擬軟件應(yīng)用的前提條件.本文在達西定律的基礎(chǔ)上，結(jié)合其適用范圍對達西定律進行擴展，分析均質(zhì)（非均質(zhì)）各向同性、異性多孔介質(zhì)三維滲流定律.

關(guān)鍵詞 ：達西定律；滲透系數(shù)；擴展

中圖分類號：TU46 文獻標識碼：A 文章編號：1673-260X（2015）04-0032-03

對于大多數(shù)松散土體和完整的巖體來說（除裂隙化黏土、裂隙發(fā)育的黃土外），一般可以概化成多孔連續(xù)介質(zhì)的滲流問題，滲流問題的定量化表述的基礎(chǔ)理論是達西定律.1856年，法國學(xué)者亨利.達西（Henry Darcy）結(jié)合法國第戎（Dijon）市的噴泉，研究了均勻砂柱中的滲流問題.

對于大多數(shù)松散土體和完整的巖體來說（除裂隙發(fā)育的黏土和黃土外），一般可以概化為多孔連續(xù)介質(zhì)，滲流問題的定量化表述的基礎(chǔ)理論是達西定律.1856年，法國工程師亨利.達西（Henry Darcy）通過實驗研究了均勻砂土中的滲流問題，總結(jié)出滲流運動的一個重要規(guī)律.

達西定律的問世在地下水科學(xué)領(lǐng)域具有很重要的意義，它標志著地下水研究由定性描述從此步入定量研究的新階段.達西定律由于形式簡單、概念清晰、求解方便，被認為是地下水動力學(xué)最重要和最基本的定律[1]，目前大多數(shù)地下水流動問題的數(shù)值解、解析解和模擬軟件幾乎都是基于“地下水滲流服從線性滲流定律”假定得到的，例如，地下水運動的基本微分方程、裘布依穩(wěn)定井流模型、以及FEFLOW、MODFLOW等地下水數(shù)值模擬軟件[2].雖然后來研究發(fā)現(xiàn)隨著滲流流速的增大，地下水運動規(guī)律逐漸偏離線性規(guī)律，并且近年來國內(nèi)外學(xué)者也越來越關(guān)注地下水非達西流動問題[3-4]，但是目前仍然公認的是：砂性土中的地下水滲流，在低雷諾數(shù)下，一般認為Re＜（1～10），達西定律仍然是成立的.本文在一維線性的基礎(chǔ)上，將達西定律擴展到二維、三維體系中，分析均質(zhì)（非均質(zhì)）各向同性、異性多孔介質(zhì)三維滲流定律，使其適用于實際各向同性多孔介質(zhì)中的流動.

1 達西定律及其公式

達西在《第戎市的公共噴泉》一書中這樣描述他的實驗結(jié)論“同一特性的砂子，可以認為體積流量與壓差成正比，而與所穿越的砂層厚度度成反比.”達西滲流實驗（圖1）結(jié)果表明：單位時間內(nèi)流過砂柱的水量Q與過水斷面面積A和水頭差（H1-H2）值成正比，與滲流路徑L成反比，這就是著名的達西公式（或稱定律），其表達式為

式中，Q表示通過砂柱的水的流量；A表示過水斷面面積；K為比例系數(shù)，常稱為滲透系數(shù)；H是測壓管水頭；（H1-H2）為水頭差；表示水力坡度.

將式（1）進行變換，達西定律的另一種表達形式為

v=KJ （2）

式中，是斷面平均流速，通常稱為滲流速度[5].

2 達西定律的適用范圍

（1）從達西實驗裝置可以看出，達西實驗是水在等溫條件下經(jīng)過均質(zhì)砂，因此，該實驗適用于均質(zhì)等溫不可壓縮流體在均質(zhì)各向同性多孔介質(zhì)中的一維穩(wěn)定滲流.

（2）從達西實驗定律可以看出，通過均質(zhì)砂的滲流速度與其水力梯度呈線性關(guān)系，所以，達西定律也稱作線性達西定律.

在流體力學(xué)中運用雷諾數(shù)Re定義水流流態(tài)，在多孔介質(zhì)滲流中，雷諾數(shù)可表達為

式中，d為多孔介質(zhì)中顆粒的有效粒徑，一般可用d10來代表；v是滲流速度；V是流體的運動黏性系數(shù).

達西實驗定律適用于低雷諾數(shù)Re＜（1~10）流體通過多孔介質(zhì)的層流運動.

（3）在細粒土尤其是黏性土中，由于土顆粒的比表面積大，由于分子力的作用，在土顆粒表面形成強、弱合水，且孔隙小，導(dǎo)致水流在較低水力梯度下難以通過黏性土多孔介質(zhì).因此，存在一個起始水力坡度J0，只有當J>J0才能發(fā)生流體流動，此時，達西定律可表達為

3 達西定律的擴展

達西定律是在一維條件下得到的，而實際介質(zhì)多是二維各向異性的情況，將達西定律進行擴展，將其擴展到二維、三維條件下各向同性的介質(zhì)中，使其適用于實際介質(zhì)的中的流動.

3.1 均質(zhì)各向同性多孔介質(zhì)三維滲流定律

當多孔介質(zhì)為均質(zhì)各向同性時，K為標量，則三維滲流方程為

以承壓含水層為例，當承壓含水層為層狀多孔介質(zhì)，且均質(zhì)水流（?籽,?滋為常數(shù)）平行層狀多孔介質(zhì)層面流動，如圖2所示.

假定Ki,Mi,qi分別表示第i層的滲透系數(shù)、厚度和單寬流量.若用達西定理寫出每層的單寬流量，則總單寬流量等于每層單寬流量之和，即

如果用一種滲透系數(shù)沿垂直方向z連續(xù)變化（K=k(z)）的含水層替代上述的層狀含水層時，則通過厚度M，且與層面平行流動的含水層中滲流的總單寬流量為（H/L為常量）

3.2 非均質(zhì)各向同性多孔介質(zhì)垂直滲流規(guī)律

當承壓含水層為層狀多孔介質(zhì)，且均質(zhì)水流（?籽,?滋為常數(shù)）垂直層狀多孔介質(zhì)層面流動，如圖（3）所示.此時，通過多孔介質(zhì)的流量為常數(shù)，流動路徑與含水層厚度一致是變量，每一層的水頭差是變量，總水頭差H應(yīng)等于每層Hi之和，即

如果式（18）有一個Ki=0，即存在一個不透水層，那么總的Kv=0，也就是整個層狀多孔介質(zhì)為不透水層.這一思想用在防水、隔音、隔熱、絕緣、不透氣多層狀復(fù)合材料制備時，只要將其中某一層做成隔水、隔聲、不透氣層，就可以達到整體防水、隔聲、隔熱、絕緣、不透氣效果.

如果我們用一種滲透系數(shù)沿Z方向連續(xù)變化K=k(z)）的含水層替代上述的層狀含水層時，則通過寬度A，流量為q，則水頭差的微小變量為

4 結(jié)論

達西定律是研究地下水滲流規(guī)律的基本理論，在一般運用中具有足夠的精度，但要注意達西公式適用的范圍，將一維線性達西定律擴展到二維、三維體系中，有助于更好的理解達西定律的內(nèi)涵，同時分析均質(zhì)（非均質(zhì)）各向同性多孔介質(zhì)三維滲流定律，使其適用于實際各向同性多孔介質(zhì)中的流動.

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