蘭州交通大學供水水文地質
『壹』 給水排水工程怎麼樣啊就業前景咋樣這專業哪些大學比較好
給排水科學與工程是工科學科中的一種,簡稱給排水。
給水排水工程研究的是版水的一個社會循環的問題權。
清華大學,同濟大學,東南大學。
『貳』 蘭州交通大學博文學院的培養目標
土木工程專業四年制本科
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:具有扎實的自然科學基礎,了解當代科學技術的主要方面和應用前景;掌握工程力學、流體力學、岩土力學的基本理論;掌握工程規劃與選型,工程材料、結構分析與設計、地基處理方面的基本知識;掌握有關電工、施工技術與組織等方面的基本技術;具有工程經濟分析的能力和工程質量管理與評估的基本知識;具有工程制圖、工程測量與試驗、計算機應用、主要測試和試驗設備使用的基本能力;了解土木工程的主要法規;具有進行工程設計、試驗、施工、管理和研究的初步能力。主要課程:理論力學、材料力學、結構力學、水力學、土力學、建築材料、結構設計原理、房屋建築學、建築結構、道路工程、橋梁工程、隧道工程、鐵道工程、工程地質、工程測量、地基基礎工程、計算機應用、施工技術與組織、工程概預算等。
本專業課程按學生就業方向設四個課群組:鐵路與公路工程、橋梁工程、建築工程、隧道與地下工程。
要求外語語種:英語 測繪工程專業 四年制本科
畢業生應獲得以下幾個方面的知識和能力:掌握空間、地面三維坐標的測繪基本理論與獲取方法,掌握天文、大地測量、工程測量、數字攝影與衛星遙感技術,地理信息系統原理與應用、GPS應用,地形學及地圖編繪理論知識和方法等。培養出能從事國民經濟建設各領域的高級工程測繪技術專業人才與管理教學等方面人才。主要課程:大地測量學基礎、空間測地理論技術,影像與制圖、工程測量學、攝影測量、變形監測與數據處理,誤差理論與高等測量平差、工程監理、GPS應用,地理信息系統、AutoCAD數字化成圖等。要求外語語種:英語
給水排水工程專業四年制本科
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:掌握化學、微生物學、水力學、工程力學和水文地質的基本知識;掌握城市給水工程、排水工程、建築給水排水工程、工業給水排水工程的基本原理和設計方法;具有污染物檢測和分析、環境規劃與管理的初步能力;了解水科學與技術、環境科學與技術的前沿和發展動態;具有初步的科學研究和實際工作能力。主要課程:普通化學、水分析化學、水微生物學、流體力學、工程制圖、工程測量、工程力學、結構設計原理、建築結構、建築設備、建築通風、水質工程學、水資源利用與保護、給水排水管道、水處理工程、工業與民用建築給水排水工程和給水排水工程施工等。
要求外語語種:英語
工程管理專業四年制本科
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:掌握工程管理的基本理論和方法:掌握投資經濟的基本理論和基本知識;熟悉土木工程技術基本知識;熟悉工程項目建設的方針、政策和法規;了解國內外工程管理的發展動態;具有運用計算機輔助進行管理的能力;具有從事工程項目決策與全過程管理的基本能力;具有初步的科學研究和實際工作的能力。主要課程:管理學、應用統計學、運籌學、會計學、財務管理、工程經濟學、組織行為學、經濟學、計算機應用、經濟法、工程項目管理、工程估價、工程概預算、合同管理、房地產開發與管理、工程力學、工程結構、房屋建築學、交通土建工程、施工技術與組織、建築法規等。
本專業課程分設三個課群組:工程項目管理、工程技術經濟、房地產開發與經營。
要求外語語種:英語
城市規劃專業五年制本科
畢業生應獲得的知識和能力:具有基本的人文社會科學理論知識和素養,遵守職業道德;掌握建築設計的基本理論和基本知識,具有建築設計的初步能力;掌握城市規劃學科的基本理論和基本知識、工作程序與方法,能編制城市總體規劃、詳細規劃,以及協調各項工程規劃的能力;了解城市規劃管理的基本知識,具有參加規劃管理的能力;掌握計算機與地理信息系統的基本理論和知識,具有計算機輔助設計的能力;了解城市規劃學科發展的前沿理論和發展動態。主要課程:建築設計、城市規劃原理、城市道路與交通、中外城市發展與規劃史、城市環境與城市生態學、城市規劃管理與法規、城市工程系統規劃等。
要求外語語種:英語
建築環境與設備工程專業四年制本科
畢業生應獲得的知識和能力:畢業生能夠從事工業與民用建築環境控制技術領域的工作,具有暖通空調、燃氣供應、建築給排水等公共設施系統、建築熱能供應系統的設計、安裝、調試和運行能力,具有制定建築自動化系統方案的能力, 並具有初步的應用研究與開發能力。主要課程:工程熱力學、傳熱學、流體力學、建築環境學、建築環境測試技術、機械設計基礎、電工與電子學、自動控制原理、流體輸配管網、熱質交換原理與設備、暖通空調、建築自動化等。
要求外語語種:英語 電子信息工程專業 四年制本科
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:較系統地掌握本專業領域的基本理論知識,適應電子和信息工程方面廣泛的工作范圍;掌握電子電路的基本理論和實驗技術,具備分析和設計電子設備的基本能力;掌握信息獲取、處理的基本理論和各種方法,具有設計、集成、應用及計算機模擬信息系統的基本能力;了解電子行業和信息系統的理論前沿,具有研究、開發新系統、新技術的初步能力;了解電子行業和信息產業的基本方針、政策和法規;具有管理、維護電子信息系統的基本知識和能力。主要課程:電路分析、模擬電子技術、數字電子技術、信號與系統分析、數字信號處理、通信原理、自動控制原理,數據結構、數據通信、資訊理論、集成電路工程、集成電路系統設計、集成電路可靠性、電子材料與元器件等。
要求外語語種:英語
網路工程專業四年制本科
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:掌握計算機科學與技術的基本知識和基本理論;掌握計算機網路系統的分析和設計的基本知識、基本技術和基本方法;具備研究、開發、調測計算機網路軟體、硬體的基本能力;了解計算機科學與計算機網路技術的最新進展與發展動態;了解計算機網路建設的基本方針,政策和法規;掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法;具有獲得各種先進技術、前沿信息的能力。主要課程:電路分析、數字電路、模擬電路、微機原理、計算組成原理、資料庫原理、c語言程序設計、數據結構、網路資料庫原理及應用、軟體工程、計算機通信網路、網路工程、網路安全技術、網路多媒體技術、計算機控制,網路管理技術等。
要求外語語種:英語
計算機科學與技術專業 四年制本科
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:掌握計算機科學與技術的基本理論、基本知識;掌握計算機系統的分析和設計的基本方法;具有研究開發計算機軟體、硬體的基本能力;了解與計算機有關的法規;掌握文獻、資料查詢的基本方法,具有獲取信息的能力:具有創新意識和能力。
主要課程:電路分析、模擬電路、數字電路、計算機原理、計算機組成原理、資料庫原理、離散數學、程序設計語言、計算機系統結構、計算機網路、高級語言、數據結構、操作系統、軟體工程、編譯原理等。
要求外語語種:英語
電氣工程及其自動化專業四年制本科
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:具有扎實的自然科學基礎;系統地掌握本專業領域基礎理論知識和基本技能:主要掌握電工理論、電子技術、信息處理、控制理論、計算機軟硬體基本原理與應用;獲得較好的實驗訓練和工程實踐訓練,具有較熟練的計算機應用能力和電氣工程技術方面較強的動手能力;了解本專業學科前沿的發展趨勢,具有一定的科學研究、科技開發及組織管理能力。主要課程:電路分析、數字電路、模擬電路、電力電子技術、電機與拖動、電力拖動控制系統、信號與系統分析、c語言、微機原理、單片機原理及應用、自動控制原理、計算機網路、數字信號處理、工廠供電、電力工程、計算機控制系統等。
要求外語語種:英語
通信工程專業四年制本科
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:具有扎實的自然科學基礎;掌握通信領域內的基本理論和基本知識;掌握有線、無線、衛星、移動、多媒體等通信技術以及通信系統和通信網路的分析與設計方法;了解通信系統和通信網路建設的基本方針、政策和法規,了解通信技術的最新進展動態;培養具有設計、開發、調測及應用通信系統和通信網路的基本能力;掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法,具有獲取信息和創新的能力。
主要課程:電路分析、數字電路、模擬電路、電磁場、計算機原理與技術、信號與系統分析、c語言、數字系統與邏輯設計、數字信號處理、通信原理、數字通信、通信網路、程式控制交換技術、光纖通信、移動通信等。
要求外語語種:英語 金屬材料工程專業四年制本科
培養能適應社會主義現代化建設需要的,德、智、體全面發展的具有金屬材料科學理論、基礎知識和應用技術技能的高級技術人才,能從事金屬材料機械設計製造,材料應用與開發,以及從事教學,管理和金屬材料的營銷等工作的高級應用型工程技術人才。
畢業生應獲得以下幾方面知識能力:有較扎實的自然科學基礎,能系統的掌握本專業領域技術理論和基本知識,能夠從事金屬材料的設計、製造和應用及相關領域內的生產管理和經營銷售等工作。
本專業具有三個專業方向:金屬材料、機車車輛金屬材料、機械設計製造金屬材料。按不同專業方向設置專業課程及畢業設計,以適應市場需要與就業。
主要課程:物理化學、量子與統計力學、固體物理、材料科學概論、材料科學基礎、材料工程基礎、材料分析方法、材料工藝與設備、計算機在材料科學中的應用等。
需求外語語種:英語
材料成型及控制工程專業四年制本科
培養掌握材料寬口徑加工成型專業較寬廣的專業基礎理論、基礎知識和專門的基本專業技能,具有在機械裝備製造、冶金企業材料生產、石油化工、兵器兵工等行業從事傳統鍛壓變形加工、鑄造和焊接專業的材料成型加工工程學及過程式控制制的生產技術、應用科技開發、運營管理和產品營銷等方面能力的高級技術人才。
畢業生應獲得以下幾方面知識和能力:系統掌握材料熱加工成型專業的技術知識,較好的專業技能,了解材料工程前沿的最新理論和技術,具有一定的材料測試和開發能力,能從事材料成型相關領域內的生產管理、設計開發和經營銷售等工作。
本專業在修滿規定的公共基礎課、專業基礎課後,設置了鑄造、焊接、鍛壓塑性加工和過程式控制制四個專業方向。
主要課程:工程力學、機械設計基礎、電工和電子學、微機原理及應用、材料科學基礎、物理化學、材料成型過程傳輸原理、材料成型原理、材料加工CAD/CAE/CAM、焊接技術及控制、冶金塑性加工、合金熔煉和液態鑄鍛技術、材料先進制備加工技術。
要求外語語種:英語
熱能與動力工程專業 四年制本科
培養掌握本專業領域較寬廣的基本理論和基礎知識,具有在國民經濟各部門從事動力機械與熱力設備設計、製造、技術開發、運行管理、經營銷售、測試和安裝等方面工作的高級技術人才。
畢業生應獲得以下幾個方面的知識和技能:系統的掌握本專業基礎技術理論,較好的專業設計能力以及實驗和測試等基礎技能;具有較扎實的科學技術基礎,較好的社科基礎和文字表達能力;具有本專業所需的專業知識,了解其學科前沿;具有從事熱力設備設計、製造以及初步的科學研究、科研開發和組織管理能力。
主要課程:工程力學、機械學、工程熱力學、流體力學、機械工程材料、電工與電子技術、控制理論及熱能工程、內燃機原理與結構、流體機械、動力機械、製冷與低溫技術、熱工過程式控制制等。從三年級開始分專業方向:熱能動力及其自動化、內燃機工程、製冷與空調。
要求外語語種:英語
機械設計製造及其自動化專業 四年制本科
培養具有社會主義現代化建設需要的,德、智、體全面發展的,具有在機械製造領域內從事設計製造、科技開發、應用研究、管理和營銷等方面的高級技術人才。
畢業生應獲得以下幾個方面的知識能力:有較扎實的自然科學基礎、較好的社科基礎及文字表達能力;系統的掌握本專業領域拓寬後的技術理論和基本知識及本專業必需的機械設計、機械設備原理和使用、機械製造技術、測試和基本工藝操作等基本技能;具有本專業領域內所必需的專業知識、了解所學專科前沿趨勢,具有初步的科學研究、科技開發及技術管理能力。
本專業具有四個專業方向:(機械設計製造、機車車輛、數控技術、機電液自動控制),前三年主要是學習基礎及技術基礎課,四年級時,按不同專科方向設置專業課程及畢業設計,以適應市場需要與就業。
主要課程:機械制圖、工程力學、機械設計基礎、電工與電子技術、微型計算機原理及應用、機械工程材料、製造技術基礎、工裝設計、自動化基礎、數控技術、企業管理與營銷等。
要求外語語種:英語 財務管理專業四年制本科
培養和造就德智體全面發展,能適應21世紀社會經濟發展需要,基礎扎實、知識面寬,具有經濟、管理、法律、會計、金融、外語和計算機等方面的知識和能力,能在工商企業、金融和證券投資機構、事業單位及政府部門從事財務管理、科研、高校從事教學工作,培養富有創新精神和實踐能力的高級復合型應用人才。
畢業生應具備的知識和能力:具有較高思想道德和文化修養,掌握財務、金融管理的定性、定量分析方法,具有分析和解決財務管理問題的能力和創新能力。
主要課程:財務會計、管理會計、經濟法、稅法、財政學、金融學、財務管理、證券投資學、高級財務管理、國際財務管理、企業財務分析等課程。
要求外語語種:英語
會計學專業 四年制本科
培養適應社會主義市場經濟需要的,德、智、體全面發展的掌握管理學、經濟學、會計學基本理論知識,了解本學科的理論前沿和發展動態,熟悉國內外與會計學有關的政策、法規和國際慣例,具有一定科學研究和實際工作能力,能在企事業單位及政府部門從事會計實際工作,也可以從事教學和科研的高級專門人才。
畢業生應具備以下幾方面的知識和能力:受到會計方法和基本技巧方面的訓練;掌握會計、審計和現代化管理方面的基本理論、基本知識:具有分析和解決會計問題的基本能力:具備組織現代企事業單位的會計核算和財務管理的基本能力:具有較強的外語和計算機應用能力;具備參與企事業單位會計監督和財務決策工作的基本能力。
主要課程:政治經濟學、西方經濟學、管理學、基礎會計、財務會計、成本會計、管理會計、財務管理、會計信息系統、高級財務會計、投資學、經濟法、統計學、審計學、財政學、金融學、稅法等。
要求外語語種:英語
國際經濟與貿易專業四年制本科
培養適應社會主義市場經濟需要的、掌握現代經濟基本原理和國際經濟、國際貿易的基本理論,了解當代國際經濟貿易的發展現狀,熟悉通行的國際貿易規則和慣例及我國對外貿易的政策、法規,具備理論分析、實務操作的基本技能,能在涉外經濟貿易部門、外資企業、政府機構及企事業單位從事實際業務、管理、調研和策劃工作,也可從事教學與科研的高級專門人才。
畢業生應具備以下幾方面的知識和能力:掌握馬克思主義經濟學基本理論和方法;掌握西方經濟學、國際經濟學的理論和方法;能運用計量、統計、會計方法進行分析和研究;了解主要國家和地區的經濟發展狀況及其貿易政策;了解中國的經濟政策和法規;了解國際經濟學、國際貿易理論發展動態;能夠熟練掌握一門外語,具有聽、說、讀、寫、譯的基本能力;能利用計算機從事涉外經濟工作,並具有較強的創新意識和創新能力。
主要課程:政治經濟學、西方經濟學、國際經濟學、國際貿易理論與實務、國際金融、國際結算、國際商法、國際市場營銷、貨幣銀行學、管理學、財政學、會計學、統計學等。
要求外語語種:英語
電子商務專業四年制本科
培養具備現代商務理論基礎,掌握系統分析思想、計算機技術、網路技術及現代經濟管理技術等電子商務相關學科的知識,具備先進的電子商務理念、獨立進行電子商務實踐的能力和創新設計的基本素質,能綜合運用先進的信息技術、網路經濟理論和現代管理方法,在與電子商務有關的機構、網站、工商企業從事網路營銷服務、網上信息交換與業務交流、網路控制與管理、現代電子平台的系統規劃、設計、維護及現代商務管理等方面的應用型高級技術與管理人才。
畢業生應具備以下幾個方面的知識和能力:掌握計算機科學、管理科學、經濟學和電子商務專業的基本理論、基本知識,掌握電子商務系統的分析設計基本方法和應用管理基本技能,具有直接從事現代電子商務活動的初步能力;了解和熟悉有關經濟、金融、電子商務方面的政策法規以及國內外電子商務理論和應用的發展動態。
主要課程:經濟學、管理學、市場營銷與網路營銷、程序設計、資料庫原理與應用、計算機網路基礎、電子商務概論、管理信息系統、物流與供應鏈管理、電子商務信息系統分析與設計、網頁設計與網站建設、電子商務案例分析、電子商務安全與標准、電子商務法律法規等。
要求外語語種:英語
信息管理與信息系統專業四年制本科
培養具備現代管理學基礎、計算機科學技術知識及應用能力,掌握系統思想、信息系統分析與設計方法以及信息管理等方面的知識與能力,能在國家各級管理部門、IT企業、工商金融機構、科研開發和教學單位等部門從事信息管理以及信息系統分析、設計、開發、實施管理和評價等方面的應用型高級專業人才。
主要課程:管理學原理、信息管理學、信息經濟學、管理信息系統、計算機系統與軟體、資料庫技術及應用、計算機網路技術、電子政務、電子商務、網頁設計與管理、信息組織、信息檢索、信息系統分析與設計等。
要求外語語種:英語 交通工程專業四年制本科
培養掌握交通工程學科的基礎理論、基本知識;掌握系統工程的一般分析方法和系統控制的基本技術;具有交通運輸規則、交通工程設計、施工管理和交通控制系統開發能力的應用型高級專門人才。
畢業生應具備的知識和能力:能夠在鐵路及其他交通運輸部門、運輸企事業單位從事交通運輸規劃、交通工程設計、交通工程施工、交通管理、交通控制系統開發等工作。
主要課程:交通工程、系統工程、運輸組織學、交通經濟學、交通規劃、工程力學、工程制圖、測量學、城市道路設計、路基路面工程、施工組織學、交通控制與管理、軌道交通、交通項目評價、工程概預算、智能運輸系統、鐵路運輸調度與統計分析等。
需求外語語種:英語
交通運輸專業四年制本科
畢業生應獲得的知識和能力:能夠在國家及省、市交通運輸管理部門、交通運輸企事業單位等從事交通運輸組織、指揮、決策,交通運輸企業從事生產與經營管理工作。
主要課程:管理運籌學、現代管理學、鐵路行車組織學、貨物運輸組織、運輸經濟學、集裝化運輸、交通運輸設備、交通運輸企業管理、交通港站與樞紐設計、交通運輸法規、鐵路運輸調度與統計分析、大型資料庫開發、交通運輸技術管理、管理信息系統等
要求外語語種:英語 廣告學專業 四年制本科
培養學生成為熱愛社會主義祖國,擁護中國共產黨的領導,了解馬列主義基本原理,德、智、體、美全面發展,具備廣告學專業理論與技能,能在新聞媒介的廣告部門、各類專業的廣告公司、市場調查及信息咨詢行業以及企事業單位從事廣告經營管理、廣告策劃創意、廣告設計與製作、市場營銷策劃以及市場分析工作的高級專門人才。
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:掌握廣告學基本理論、基本知識;具有現代廣告策劃、創意、製作、發布的基本能力,以及市場調查與營銷的基本知識和市場分析、數據處理的基本能力;熟悉有關廣告的政策法規;具有公共關系的基本知識與活動能力;了解中國廣告業的現狀與發展趨勢,了解國外廣告業的發展動態;具有較熟練的運用英語和計算機的能力;具有較強的創新意識和創新能力。
專業基礎課:素描、色彩、平面構成、色彩構成、立體構成、藝術概論、中西方美術史、市場營銷學、消費心理學、調查學概論、策劃學概論、創意學概論、廣告學概論、傳播學概論、設計概論、廣告審查、廣告作品欣賞、管理學原理、合同法。
專業課:攝影、攝像、電腦平面設計、三維設計、網頁設計、標志設計、字體設計、書籍裝幀設計、包裝設計、廣告設計、廣告文案寫作、廣告管理、廣告案例分析、客戶管理、商務談判學、企業策劃學、CI策劃、印刷工藝與流程等。
要求外語語種:英語 英語專業四年制本科
培養具有扎實的英語語言基礎和比較廣泛的科學文化知識的復合型英語人才,能在經貿、文化、出版、教育、科技、旅遊等部門從事翻譯、教學、管理和研究工作。
畢業生應獲得以下幾方面的知識和能力:堅實的英語語言技能;有關英語國家的社
會和文化知識;一定的科技、經貿知識;具備熟練的英語聽、說、讀、寫、譯的能力;熟練應用計算機的能力;從事翻譯、外經貿、教學和外事活動的能力。
主要課程:綜合英語、高級英語、英語語法、英語閱讀、視聽、口語、聽力、英語寫作、翻譯理論與實踐、英語詞彙學、英語語言學、英美文學史、英美文學作品選讀、英語國家概況、西方文化入門、國際貿易與實務、劍橋商務英語、財經英語、外貿函電、商務翻譯與實踐、科技英語閱讀與翻譯、英語教學法、國際法入門、第二外語(日語)、計算機理論和實踐等。
本專業具有語言文學和科技英語兩個方向。
2013年新增加專業:投資學,地理信息科學,工藝美術。
『叄』 給水排水工程專業主要是學習什麼是否有前途
簡介
給水排水工程是一門應用很廣泛的學科,它是以城市水的輸送、凈化及水資源保護與利用有關的理論與技術為主要研究內容,與城市、城鎮建設事業、工業生產、環保和人民生活密切相關的重要學科。
業務培養目標
本專業培養具備城市給水工程、排水工程、取水工程、防洪工程、建築給水排水工程、工業給水排水工程、水污染控制規劃和水資源保護等方面的知識,能在政府部門、規劃部門、經濟管理部門、環保部門、設計單位、工礦企業、科研單位、大、中專院校等從事規劃、設計、施工、管理、教育和研究開發方面工作的給水排水工程學科的高級工程技術人才。
業務培養要求
本專業學生主要學習普通化學、分析化學、工程力學、測量學、工程制圖、微生物學、水力學、電工學、給水排水工程學科的基本理論和基本知識,受到外語、計算機技術及繪圖、污染物監測和分析、工程設計、管理及規劃方面的基本訓練,具有水科學和環境技術領域的科學研究、工程設計和管理規劃方面的基本能力,掌握對水的開發、凈化、輸送、回收與應用必需的基本理論、基本技能,接受工程師訓練和初步的科研方法訓練,具有較好地獨立獲取知識和分析、解決給水排水工程實際問題的基本能力,具備規劃給水排水系統、進行給水排水工程的工藝設計、施工、管理和簡單的結構設計的能力並掌握水資源控制與保護、節水等相關知識。
畢業去向
政府機關與科研、設計、規劃、教育、生產、施工、管理等企事業單位從事給水排水工程及相近專業的工作,可去自來水廠、污水處理廠、施工企業做工程技術員,也可以去設計院設計圖紙。
主幹學科:土木工程、水利工程、環境工程
主要課程
高等數學、專業英語、工程力學、材料力學、結構力學、測量學、流體力學、水力學、水泵與泵站、水文學與水文地質、土建工程基礎、電工學、建築電氣、給水管道工程、排水管道工程、水工程施工、建築給排水工程、給水處理、排水處理、水處理微生物學、普通化學、有機化學、物理化學、水分析化學等
主要實踐性教學環節
金工實習、測量實習、工程制圖、管道工程安裝實訓、計算機應用及上機實習、建築給水排水課程設計、工程施工實習、CAD制圖訓練、物理實驗、力學實驗、化學實驗、水質分析實驗、課程設計、認識實習、畢業實習、畢業設計(論文)等,一般安排40周左右。
主要專業實驗
水力學實驗、微生物實驗、水處理實驗(包括混凝、沉澱、過濾、消毒、曝氣、氣浮、污泥等實驗項目)等
修業年限:四年
授予學位:工學學士
相近專業:環境工程
研究生方向: 市政工程、環境工程、環境科學等
開設院校
武漢大學 同濟大學 福州大學 大連海洋大學 揚州大學 鄭州大學 長安大學 福建工程學院
沈陽大學 重慶大學 南京信息工程大學 南京林業大學 南京工業大學安徽工業大學 甘肅理工大學 新疆大學 廣州大學
長江大學 濟南大學 四川大學 清華大學 青海大學 湖南大學 華僑大學 西華大學
南昌大學 東北電力大學 洛陽理工學院 西安理工大學 西安建築科技大學 寶雞文理學院
河北建築工程學院 北京工業大學 廣東工業大學 仲愷農業工程學院 北京建築工程學院 天津城市建設學院
吉林化工學院 吉林建築工程學院 河北工程大學 河北理工大學 長沙理工大學 山東農業大學
太原理工大學 內蒙古科技大學 內蒙古工業大學 內蒙古農業大學 山東建築大學 中南工學院
遼寧工程技術大學 浙江工業大學 東華理工學院 安徽建築工業學院 青島理工大學
桂林理工大學 石河子大學 沈陽建築大學 哈爾濱工業大學
蘇州科技學院 華中科技大學 武漢科技大學 重慶交通大學 南昌航空大學
江西理工大學 華東交通大學 蘭州交通大學 哈爾濱工程大學 江蘇石油化工學院
合肥工業大學 武漢理工大學 長春工程學院 大慶石油學院(東北石油大學) 武漢科技學院 湖南城市學院
浙江科技學院 孝感學院 河南城建學院 南陽理工學院
給水排水專業學校排名
排名 學校名稱 等級
1 同濟大學 A+
2 哈爾濱工業大學 A+
3 浙江大學 A
4 清華大學 A
5 湖南大學 A
6 中南大學 A
7 河海大學 A
8 大連理工大學 A
9 天津大學 A
B+等(14個):重慶大學、北京工業大學、西安建築科技大學、沈陽建築大學、華中科技大學、西南交通大學、武漢大學、長安大學、北京交通大學、武漢理工大學、東南大學、安徽工業大學、合肥工業大學、北京建築工程學院
B等(16個):四川大學、南昌大學、蘭州交通大學、武漢科技大學、揚州大學、浙江工業大學、青島理工大學、山東建築大學、吉林建築工程學院、南華大學、廣州大學、安徽建築工業學院、天津城市建設學院、河北工程大學、蘇州科技學院、桂林工學院、四川理工學院
C等(7個):名單略[1]
至於前途你要相信行行出狀元,還是看個人。
『肆』 我國水文地質調查工作的發展概況
我國是世界上最早尋找、調查、開發利用地下水的國家之一。從豐富的考古資料、各種古籍的記述及溫(礦)泉、礦產開發排水之早等方面,都可得到證實。
我國開發利用地下水的歷史悠久。上海市郊青浦河段發現的直筒形水井,距今已有6000多年,是迄今為止我國發現的最古老的水井。浙江餘姚河姆渡井,據14C測定,有5700年的歷史,屬新石器時代中期所建。這都充分說明我國鑿井開采利用地下水的歷史久遠。
在鑿井技術方面,據記載,四川在公元前250年左右,已在廣都(今成都附近雙流一帶)鑿井開采鹵水制鹽。公元280年,在江陽(今四川自流井一帶)彝族人梅澤,鑿一井自噴鹵水,便稱之為「自流井」,這是世界上最早開鑿的自流井。到宋朝(11世紀中葉),創造了「沖擊式頓鑽鑿井法」,鑿出了口小井深的卓筒井,大大促進了我國古代鑿井技術的發展。1835年,四川自貢燊海井打至1001.42m深,為世界上第一口超1000m深鑽,鑽入三疊系嘉陵江灰岩之中,大規模地開發了自流井中的天然氣和鹵水資源。
我國礦產開發中排除水患的歷史也是悠久的。湖北銅綠山古礦冶遺址出土的坑木,經14C測定,多數為2500~2800年左右。已清理出地下數百座豎井、斜井和盲井,有的深達50m,其中,排水系統相當完整,還發現有水桶等排水工具。這是迄今世界上發掘的面積最大、技術最先進的古代采礦和冶煉遺址,正是在這些礦山開采中,在長期不斷發生和排除水患中,人們積累了豐富的與礦井水作斗爭的知識與經驗。
陝西臨潼的驪山溫泉,即華清池,相傳在3000年前周幽王就加以利用,秦漢時用於療疾,至唐朝達到極盛。北魏酈道元的《水經注》中,列舉了全國溫泉41處,明末清初顧祖禹《讀史方輿記要》中,記載溫泉500餘處,明朝學者李時珍在《本草綱目》中按成分對泉進行了分類等。
從上述史實可以看出,我國開發利用地下水的歷史最悠久,對水文地質理論的建樹及調查技術的應用皆有突出的貢獻,曾居領先地位。
新中國成立前,我國僅有極少數的地質工作者,作了少量的水文地質調查與鑿井工作。上海於1860年開始鑿深井,到1921年有深井22口,年開采量在30×104t以上,北京的幾口自流井開鑿於1920年前後,深30.48m左右,自溢,水質好。但真正運用地質科學的理論與方法,進行地下水的調查研究,開端於20世紀30年代。謝家榮在1929年發表了《鍾山地質與南京井水供給的關系》,1933年,朱庭祜等人在南昌附近,王鈺等人在河南作過農田灌溉用水的調查,寫有《江西南昌附近之地下水》和《河南安陽、林縣、淇縣、睿縣一帶地下水》兩冊報告。傅健1935年發表了《陝西西安市地下水》,梁文郁於1948年寫有《蘭州附近水源地質之研究》等調查報告。
新中國成立後,我國的水文地質工作得到了迅速發展。即水文地質學,作為地質科學領域內一門獨立的應用地質學科,是在新中國成立後的20世紀50年代,才迅速發展起來的。
20世紀50年代為初始階段(或創業階段)。主要工作是適應經濟建設的需要,建立水文地質、工程地質隊伍,興建大專院校和建立科研機構。水文地質學逐步成為一門獨立的應用地質科學。進行了一些大中城市的供水水文地質工作,勘探建設了一批水源地,滿足了急需。
20世紀60年代為開創和前進階段。主要在東部幾個大平原上開展了農田供水和土壤改良的水文地質工作,尤其是在華北平原開展了大規模的抗旱打井運動,即60年代是農業水文地質學的開創階段。另外,20世紀60年代,我國還對許多大水礦床進行了水文地質勘探工作,開展了基岩山區的水文地質調查工作,開展了上海市由於過量抽水引起地面沉降的研究,編制出版了各種「勘查規范」和「圖系」,出版了一些結合我國實際的水文地質教材和專著,60年代後期的「文革」動亂,使水文地質工作嚴重受阻。
20世紀70年代為發展階段,新技術、新方法廣泛應用。由於國內水文地質生產項目激增,科學研究工作的加強和採用新技術、新方法,如同位素技術,電模擬,負壓計、中子儀等測試技術,使我國水文地質科學理論與實踐諸方面都得到了飛速的發展,全國2/3以上的地區已完成了以1:20萬比例尺為主的水文地質普查工作(1995年,此項工作全部完成),部分地區採用了航衛片解譯新手段,還在一些重點地區開展了1:5萬比例尺的水文地質調查工作。1978年出版了《中華人民共和國水文地質圖集》。20世紀70年代,也是環境水文地質學的開創階段,在該時期區域環境水文地質的研究、污染環境水文地質的研究、地下水資源開發負環境效應的研究,環境水文地球化學或醫學環境水文地質的研究得到廣泛應用和發展。
20世紀80年代主要為綜合研究階段,同時,也是水資源水文地質學的開創階段。該時期,在水文地質勘探與試驗方面,加強了深部鑽探和各種物探工作,一些地區應用同位素技術開展了地下水的人工補給研究。在水文地質計算方面,廣泛應用了電子計算機技術,採用了非穩定流數值法,建立了各種物理模型及數學模型,在大面積地下水和局部淺層地下水資源評價方面,取得了可喜成績。礦床及礦井水文地質工作取得很大進展,大部分礦區都進行了水文地質勘探,基本上杜絕了較大災害性的突水事故,礦床水文地質調查方法、分類、涌水量預測等方面均有較大創新或突破。全國性的地下水動態觀測網初具規模,建立了相應的資料庫,開展了一系列環境水文地質工作,改水防病取得明顯成效,在較多項目中採用系統工程理論和最優化技術,開展了地下水資源管理模型的研究工作(如石家莊市、河北平原等)以及水質模型的研究(山東濟寧市等)。
另外,20世紀80年代,國家還加強了環境保護和水資源的立法工作,先後頒發了《中華人民共和國水污染防治法》(1984年頒布,1996年修正),《中國人民共和國水法》(1988年頒布,2002年修正)、《中華人民共和國環境保護法》(1989)等法規,做到以法治水。
20世紀90年代,開始進入地下水資源科學管理、保護和優化開採的新階段。地下水資源評價與管理工作深入開展。實行了「三水」(地下水、地表水、降水)的綜合評價與管理,人工調蓄地下水資源的工作得到進一步加強,深入開展環境地質的調查研究,初步走上了「以法治水,以法管水」的軌道。對北京等25個重點城市和京津唐等8個重點經濟區地下水資源開發利用和77個主要城市到2000年的水資源環境做了大量科研和調查工作,先後完成了全國地下水資源分區評價與總匯,全國水文地質區劃等工作,地下水資源管理和優化開採取得明顯成效,礦泉水及熱礦水的開發利用取得明顯的經濟效益。90年代也是信息水文地質學的開創階段,為保證提供建立模型所需要的大量水文地質信息,就必須建立相應的信息—檢索系統和資料庫。例如,河南省環境水文地質總站開發的「河南省地下水資源數據管理系統」和「地下水均衡觀測數據處理系統」等,均運行良好。國土資源部全國地質環境監測總站,於1997年建立了全國水文地質信息資料庫系統。
20世紀末21世紀初,水文地質工作向立體化和縱深發展,並得到了全方位的廣泛應用,在水文地質理論、應用、技術方法等方面均有較大發展,初步形成了現代水文地質科學體系。尤其是在水資源的科學管理、節約用水、水污染防治、水資源的優化配置和合理開發利用等方面取得較大進展,獲得豐碩成果,信息技術得到廣泛應用。2006年完成覆蓋全國960萬km2和40多個重點城市、匯集1017個圖幅的1:20萬區域水文地質圖數字化建設,建成全國性1:20萬數字區域水文地質圖空間資料庫。
新中國成立以來,我國水文地質工作獲得了巨大的發展。由單一工種向多工種、多方法、多手段和綜合化方向發展,由定性描述到定量評價,由水文地質普查到綜合研究,由穩定流計算發展到非穩定流及數值法,由單一勘查目的到考慮綜合效應,由盲目開採到優化開采和科學管理,在水文地質科學理論和實踐的諸多方面,已步入世界先進行列。已基本形成了具有多個分支學科的現代水文地質學科學體系。
由於地下水與地表水是具有統一聯系的一個整體,因此,今後水文地質工作的發展趨勢是:應加強地下水、地表水的綜合調查研究和統一規劃,把地下水的研究與全球環境變化結合起來,探討如何從技術、經濟、社會、行政、法律等方面合理開發、利用、保護和科學管理地下水資源,使地下水資源得到永續利用。同時「多S」技術、同位素技術、地下水三維數值模擬、非線性技術等新技術方法將得到廣泛應用,成為水文地質工作的有效工具,研究手段更加多樣化、綜合化。新的理論和技術的應用,會使地下水研究向信息化、數字化方向發展,極大提高水文地質研究成果的實用性和可操作性。
總之,今後水文地質工作將與時俱進,在社會主義現代化建設中發揮更大的作用,做出更大的貢獻。
復習思考題
1.試述專門水文地質的概念和任務?
2.專門水文地質學的內容包括哪幾部分?
3.簡述水文地質調查工作的發展概況?
4.我國水文地質工作取得哪些主要成績?
5.水文地質調查工作還存在哪些差距?
6.水文地質工作的發展趨勢是什麼?
7.你對水文地質工作有什麼認識?
『伍』 水資源開發利用的環境地質效應
3.2.1 環境水文地質作用
在水資源的開發利用中,地下水因其水質好,動態相對穩定故被許多國家作為主要的開發利用對象。美國大約50%的畜牧業和灌溉用水,40%的公共供水依靠地下水。而地中海島國馬爾他和位於西亞乾燥高原的沙烏地阿拉伯,則100%的依靠地下水(表3.4)。
表3.4 典型國家地下水在供水中所佔的比重
大規模地開發利用地下水,必然引起環境水文地質作用。環境水文地質作用是指地下水在人為和自然因素影響下,由水化學、水動力學、水物理學和生物學性質變化引起的對人類生產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。各種作用的控制指標及其環境影響結果等列於表3.5。
表3.5 環境水文地質作用的類型及作用結果
3.2.1.1 環境水文地球化學作用
環境水文地球化學作用是指在人工干預下,在一定滲流和水文地球化學條件下,物質遷移、轉化的作用,是決定污染物質遷移轉化規律的主要作用。主要有酸鹼作用、氧化-還原作用、吸附-解吸作用、絡合與螯合作用、稀釋和濃縮作用、生物凈化與濃集作用、放射性衰變和細菌繁殖與衰亡作用,以及污染質在水中的彌散作用。通過這些作用,水污染物質在環境系統中發生遷移、富集、轉化、分散、凈化、毒性改變,從而造成水質惡化、公害病等不良環境影響,或使水體發生凈化作用。
3.2.1.2 環境水動力作用
環境水動力作用是指由地下水動力要素變化而引起的地質環境中相互間的能量交換作用。通過荷載效應、應力腐蝕效應、孔隙水壓力效應、潛蝕吸蝕效應等作用,破壞地質環境中不同單元間的力學平衡,引發地面沉降、岩溶塌陷等地質災害。地下水位的下降,會造成水動力場各要素如水力坡度、滲透速度、水壓力的變化。
3.2.1.3 環境水物理學作用
環境水物理學作用是指地下水對熱能的傳播和轉化而引起的建築物地基失穩和地下水水質變壞的環境作用。由於人工熱流出物的影響,水溫度發生變化可引起水體熱污染,影響水質和水生生態平衡。
3.2.1.4 環境水文地質生態作用
水質、水量和水溫等變化都可引起生態平衡的破壞。大量開采地下水造成的區域性水位下降,使包氣帶土壤水分減少,土壤結構破壞,出現土壤沙化和草原退化;不恰當的引水灌溉造成的地下水水位上升引發土壤鹽漬化,從而破壞農業生態平衡;水污染物中氮、磷等營養物過多,可造成湖泊、海灣等水體中藻類災害性的生長,使水體質量下降,危害水生生態系統。
3.2.2 水資源開發利用的環境地質正效應
水資源的開發利用對社會、經濟發展起到了不可估量的作用,如果在科學評價,合理開發基礎上利用,則會促使環境變化向有利於人類生存的方向發展,這種作用叫做正的環境效應。
3.2.2.1 地表水利用過程中的環境地質正效應
通過築壩形成水庫,以提高水位,調節徑流,改善水質,實現灌溉、發電、供水、防洪、航運等綜合效益所帶來的環境正效應如下。
3.2.2.1.1 增加蒸發,利於防洪
由於水庫增大了自由水面的面積,增加了蒸發損失,美國的大平原南部一些水庫在降雨較少的年份,最大蒸發損耗達42%,這對於專為用於防洪而營建的小水庫來說,水量損耗可以增加水庫的防洪能力,因為它使洪水量迅速減小。美國大平原南部由於年蒸發量遠大於年徑流量,水庫的防洪效益比美國其他地區都好,俄克拉何馬州體格河上的25座水庫的臨時蓄洪作用使特大洪水淹沒和洪泛平原的面積減少了23%。
3.2.2.1.2 調節徑流
水庫對徑流的影響主要表現在對流量的調節作用上,使流量在時間上重新分配,使下遊河道水流的長期和短期的變化幅度減小,有利於水生物的生活。
3.2.2.1.3 增加地下水的入滲補給量
水庫修建後,往往在庫區附近地區增大了地表水入滲補給時間和面積,促使地下水位回升,有利於減緩或防止地面沉降等地質災害的發生。
當然水庫的修建引起蒸發量的增大,從水資源角度來說是一種損失,也使用於灌溉、發電、航運等興利方面的效益減小。
3.2.2.2 地下水資源開發利用中的環境地質正效應
合理開發利用地下水可以為當地帶來下列環境正效應。
3.2.2.2.1 控制土壤返鹽
土壤鹽分變化與潛水動態密切相關。地下水位埋深越淺,潛水蒸發量越大,向表土輸送的鹽分就越多,也就越容易造成土壤鹽漬化。反之,如果將地下水位控制在一定的深度,就能抑制土壤返鹽,並使鹽鹼地得到改良。如河北平原石津灌區實行井灌與渠灌相結合,控制地下水位埋深在2.5~3m,使全灌區鹽鹼地面積由1972年的4.21×108m2減少到20世紀80年代的240×106m2;山東禹城試驗區改引黃灌溉,為井灌,加上明溝排水,使鹽鹼地大幅度下降。整個黃淮海平原,自20世紀50年代後期大規模開采淺層地下水到80年代中期,鹽鹼地已減少了一半。
3.2.2.2.2 調蓄地下庫容
在地下水位埋深較淺地區,合理降低水位可增大地下調蓄庫容,有利於降水滲入補給。從1975~1988年,河北平原京津以南地區,淺層水水位平均下降了5.9m,騰空了地下庫容2.9×1010m3,增大了地下調蓄能力。在黃河平原上,從1966年以後,地下水的開采不斷增大,加上深挖河道降低地下水的排泄基準面,促進了地下水的水平排泄,使該區地下水位埋深長年處於2~3m的狀態,增強了降水入滲能力,也減少了地表徑流。
3.2.2.2.3 改善水質
傍河開采地下水,激發河流補給,不僅供水穩定,而且利用岩層的天然過濾和凈化作用,使難於利用的多泥沙河水,轉化為水質良好的地下水,為沿河城鎮和工業集中供水提供水源。北京、西安、蘭州、西寧、太原、哈爾濱等大城市,大型供水水源地都是傍河取水型的。
3.2.2.2.4 減緩土地沙漠化
利用深層地下水灌溉,可以增加土壤水含量,促進植被生長,減少土地沙漠化面積。
3.2.3 水資源開發利用的環境地質負效應
隨著社會經濟的迅速發展,人類對水資源開發利用量不斷增加,常常改變了水資源的自然循環過程、方式和強度,從而給當地環境帶來一系列不利的影響,這種現象稱為環境負效應。
3.2.3.1 區域地下水位下降,局部淺層水資源枯竭
地下水的動態變化,實質上是其補給與排泄兩個環節宏觀上的綜合表現。例如在含水層中,補給水量大於排泄水量,便引起水量增加,水位上升;反之,則水量減少,水位下降。從一個地區來說,地下水未經大量開采之前,基本上處於一種動態均衡狀態,地下水位大致保持相對穩定。但是,隨著人類生產活動加劇,地下水多年平均開采量超過多年平均補給量,就會破壞這種動態均衡狀態,消耗含水層的「儲存量」,其結果就出現了直觀上的地下水位逐年下降。
地下水超量開採的直接後果是區域水位持續性下降,地下水降落漏斗范圍不斷擴大。日本東京地區、美國加利福尼亞中央谷地、墨西哥城等處均因大規模開發地下水而造成區域地下水位下降,局部地段淺層含水層中的地下水已趨枯竭,出現出水量減小,水位降深加大,吊泵甚至井孔報廢現象。
我國的華北平原水位下降較普遍,深層水水位每年以3~5m的速率下降,天津、滄州、衡水、德州一帶降落漏斗已連成一片,面積達3.18×104km2。其中滄州漏斗面積達9830km2,漏斗中心水位埋深達78m。淺層水水位降落漏斗分布於北京市及京廣鐵路沿線的保定、石家莊、邢台、邯鄲到安陽一帶,面積達1.89×104km2。我國蘇-錫-常地區,隨著近些年鄉鎮企業的發展,地下水利用量逐年增加,由於開采地點集中,時間集中和開采層次集中(多開采第Ⅱ承壓水),致使自80年代中期以來,地下水位以平均0.5~1.5m/a的速度下降,區域地下水降落漏斗1996年就超過了5000km2,吳縣、錫山和武進3市漏斗中心水位埋深已分別達65m、75m和80m。
區域地下水位下降,不僅直接造成取水工程效益下降或報廢,還會誘發泉水斷流,地面沉降、岩溶塌陷、地下水質惡化等生態環境問題。
3.2.3.2 泉水流量衰減或斷流
北方旅遊城市的部分著名岩溶泉水,因泉域內地下水開采布局不合理,在泉水周圍或上游鑿井開采同一含水層的地下水,導致泉水流量衰減,枯季斷流,甚至乾涸。如山東濟南岩溶泉群(趵突泉等)枯季出現斷流。山西太原晉祠泉流量已由20世紀50年代的1.98m3/s,逐漸衰減,至90年代初已斷流。西北內陸乾旱區,由於在黃土帶大量開采地下水以及在出山口過多興建地表水庫及在戈壁帶修建高防滲渠道,改變了河水對地下水補給的天然條件,河水滲漏補給量大量減少,造成山前沖洪扇泉水溢出流量大幅度下降。如甘肅河西走廊石羊河流域,20世紀70年代的泉水流量比60年代減少五分之三,原有綠洲的泉灌區逐漸變為井灌區。同樣,新疆吐魯番盆地的坎兒井的水量亦出現了衰減,給農業生產和人民生活帶來不利的影響。
3.2.3.3 地面沉降
地面沉降是指地面高程的降低,又稱地面下沉或地沉,均指地殼表面某一局部范圍內的總體下降運動。地面沉降以緩慢的、難以察覺的向下垂直運動為主,只有少量的或基本沒有水平方向的位移,可能影響的平面范圍可達幾千平方公里。在某些實例中地面沉降是一種自然動力地質現象,而多數是由人類活動所引起的,常以地殼表層一定深度內岩土體的壓密固結或下沉為主要形式。
自19世紀末以來,隨著世界范圍內人類工程活動強度和規模的不斷增大,許多地區陸續出現了地面下沉現象。在諸多實例中,由於人類抽取地下液體的工程活動而引起的地面沉降最為普遍。義大利的威尼斯城是最早被發現因抽取地下水而產生地面沉降的城市。之後,日本、美國、墨西哥、中國、歐洲和東南亞一些國家中的許多位於沿海或低平原上的城市或地區,由於抽取地下液體而先後出現了較嚴重的地面沉降問題(表3.6)。
表3.6 世界各地地面沉降概況一覽表
我國從20世紀60年代起,在上海、北京、天津、西安等城市先後出現了地面沉降現象。處於渭河第二級階地的西安市城區,地面沉降已經發展到了極其嚴重的地步,與之伴生的地裂縫等嚴重影響了城市的發展。許多樓房建築物遭到破壞,多處道路、煤氣和輸水管道被錯斷,某些古建築受到明顯影響;鍾樓在1971~1988年間累計沉降279.4mm,大雁塔向西傾斜886mm,向北傾斜170mm,南城牆西段曾因為地裂縫和沉降不均勻發生坍塌。1976年之前,西安地面沉降極緩,年平均沉降速率5.3mm,其後隨著地下承壓水開采量加大,承壓水位下降,地面沉降與承壓水位漏斗吻合,形成復合型沉降區。到1988年時,沉降地域面積達160km2,市區年平均沉降速率34.6mm,有7個沉降中心。其中胡家廟沉降中心累計沉降已達1 230mm,後村—觀音廟沉降中心累計沉降量達1 330mm。市區地裂縫活動程度日趨劇烈,總長度達76.68km,垂直位移速率5~30mm/a,水平位移3~4mm/a。雖然西安市區地裂縫的產生與關中盆地的新構造隱伏斷裂活動有一定的聯系,但是地面的不均衡沉降也是其直接的誘因。所以地裂縫分布范圍與地面沉降范圍重合,地裂縫多沿著各個沉陷中心的一側伸展。
圖3.3 天津地區1965~1988年地面沉平均速率圖
據王若柏(1994)研究,位於渤海灣平原的天津地區,在大量開采地下水之前的20世紀前半葉,水準觀測表明,其新構造沉降速率為4~6mm/a。1923年開始開采承壓水,1959年在天津市區發現地面沉降的現象。20世紀60年代後期工農業生產大規模開采地下水,其中1970~1971年平均開采地下水0.89×108m3,地面沉降速率為40mm/a;1972~1985年平均開采地下水(1.0~1.2)×108m3/a,地面沉降量為75~120mm/a;1986年關井減采,1988年開采量下降為0.67×108m3,地面沉降減緩為24mm/a。這顯示地面沉降速率與地下水開采量成正相關關系。在整個天津地區,1975年地面沉降范圍還只有600km2,有市區和寧河(漢沽)兩個沉降中心;1979年時沉降范圍猛增到4 000km2,天津、寧河和武清沉降中心擴大而聯結為大型復合沉降中心;1983年時沉降范圍增至6 000km2,各沉降中心沉降速率極高,如天津市區113.3mm/a、漢沽118.0mm/a、塘沽107mm/a、任丘40mm/a;1988年整個地區沉降面積達7 000km2,許多中等城市都發生沉降,形成一個規模巨大的多中心復合型沉降區(圖3.3)。天津市區的工學院水準點,1996年埋設標高為3.39m,到1988年時僅有1.64m,反映出22a里地面累計沉降1.75m。市區沉降中心最大累積沉降量已達 2.62m之多。塘沽和漢沽的某些區域,地面出現負標高或者與海平面持平。由於地面沉降,市區出現污水外溢,海河河道泥沙大量淤積,汛期排洪不暢,沿河兩岸出現沼澤化,海水倒灌,水質惡化,風暴潮災害損失劇增。這一系列的環境問題,嚴重影響著當地經濟、社會的持續發展。
上海市位於長江三角洲前沿,鬆散沉積物厚達300m。1921~1965年市區地面平均下沉1.76m,最大沉降量 2.63m。1966年採取控制措施以來,地面沉降得到緩解(劉鐵鑄,1994)。位於渤海灣的大港油田,地面標高1~3m。自從1965年投產以來,油田注水和生活用水大量抽取第四系淡水,使某些區域地下水位由0m下降到-80m(北大港),全區地面沉降0.808m,沉降中心下沉達1.70m。這使得油田管理系統變形甚至斷裂,風暴潮和洪水危害油井、港口和各種建築物(李德生等,1994)。
蘇州、無錫、常州三市自20世紀60~70年代發現地面沉降現象,至1994年,三市沉降中心累計沉降量分別為1 407mm,1 140mm和1 050mm,三市因地面沉降造成的直接經濟損失已達12億元,間接損失無法估量。
地面沉降造成的危害極大,必須認真防治。具體措施如下:
(1)壓縮地下水開采量,嚴禁超采。這是防止地面沉降的根本措施。應通過「開源節流」的方式,減少地下水的開采量,實行分質供水,優質優用,地下水僅作為飲用,工業用水盡量多利用地表水,推廣循環用水技術。
(2)調整開采層次,盡量開發深層地下水。蘇-錫-常地區的地面沉降主要是於開采「三集中」所造成,應實行科學規劃,調整開采層次,如工業用水應盡可能利用水質相對差一點的第Ⅰ承壓水,保護水質好的第Ⅱ承壓含水層的地下水,只作為飲用水供水,改變目前飲水開發第Ⅰ承壓層水,工業用第Ⅱ承壓層水的現象,即人吃壞水,工業用好水的不合理現象。
(3)通過人工回灌等措施增加地下水補給量。上海市為了使地下水回升和達到控制地面沉降的目的,自1966年開始,以「冬灌夏用」為主,「夏灌冬用」為輔的區域性地下水人工回灌措施,使地下水獲得了大量人工補給,市區地面隨著區域水位的大幅度回升,由過去常年沉降轉為「冬升夏沉」狀態,並使地面沉降得到了基本控制。
(4)加強城市雨水利用工作。學習德國先進經驗,運用生態學補償原理,通過屋面集水,人行道使用滲水材料等技術,增加城市地下水補給量,減少城市無效徑流,提高雨水利用率。
3.2.3.4 岩溶地面塌陷
岩溶地面塌陷指覆蓋在溶蝕洞穴發育的可溶性岩層之上的鬆散土石體,在外動力因素作用下,發生的地面變形破壞。其表現形式以塌陷為主,並多呈圓錐形塌陷坑。自然條件下產生的岩溶塌陷一般規模小,發展速度慢,不會給人類生活帶來較大的影響。但在人類工程生活中產生的岩溶塌陷規模較大,突發性強,且常出現於人口聚集地區,給地面建築物和人身安全帶來嚴重威脅,造成地區性的環境地質災害。
由於岩溶洞穴或溶蝕裂隙的存在、上覆土層的不穩定性和地下水對土層的潛蝕搬運作用,采排岩溶地下水常引起地面塌陷。前者是塌陷產生的物質基礎,後者是引起塌陷的動力條件。自然條件下,地下水對岩溶充填物質和上覆土層的潛蝕作用也是存在的,不過這種作用很慢,故塌陷較少,而且規模不大。人為采排地下水,對岩溶充填物和上覆土層的侵蝕搬運作用大大加強,促進了地面塌陷的發生和發展。此類塌陷的形成過程大體可分如下四個階段:
(1)在抽水、排水過程中,地下水位降低,水對上覆土層的浮托力減小,水力坡度增大,水流速度加快,水的侵蝕作用加強。溶洞充填物在地下水的侵蝕、搬運作用下被帶走,鬆散層底部土體下落、流失而出現拱形崩落,形成隱伏土洞。
(2)隱伏土洞在地下水持續的動水壓力及上覆土體的自重作用下,土體崩落、遷移,洞體不斷向上擴展,引起地面沉降。
(3)地下水不斷侵蝕、搬運崩落體,隱伏土洞繼續向上擴展。當上覆土體的自重壓力逐漸趨於洞體的極限抗壓、抗剪強度時,地面沉降加劇,在張性壓力作用下,地面產生開裂。
(4)當上覆土體自重壓力超過了洞體的極限抗壓、抗剪強度時,地面產生塌陷。同時,在其周圍伴生有開裂現象。這時因為土體在下塌過程中,不但在垂直方向產生剪切應力,還在水平方向產生張力所致。
圖3.4 徐州市塌陷區土洞發育示意圖
岩溶地面塌陷在我國許多城市均有發生,如桂林、徐州、常州等市。徐州市主要開發利用岩溶地下水,第四系鬆散層厚度5~30m,每天供水量40×104m3,大大超過其補償量[每天(20~25)×104m3],導致岩溶地下水位連年下降,漏斗中心水位埋深已大於90m,在上覆土層中形成了許多土洞。1992年4月12~13日,雲龍區新生里2×104m3范圍內發生岩溶地面塌陷,形成塌坑9個,最大一個長25m,寬19m,共破壞民房224間,直接經濟損失4000萬元,其土洞發育機制如圖3.4所示。
3.2.3.5 海水入侵
沿海城市和地區在濱海含水層中超量開采地下水,造成鹹淡水界面變化,海水侵入含水層,地下水水質惡化,礦化度及氯離子濃度增高。
海水入侵是沿海地區水資源開發帶來的特殊環境問題,在國外廣泛存在。美國的長島、墨西哥的赫莫斯城,以及日本、以色列、荷蘭、澳大利亞等國家的濱海地區都存在這一問題。
我國海岸線長達1.8×104km,沿海地區是我國經濟發展的重點地區,海水入侵會帶來嚴重的經濟損失。如大連、錦西、秦皇島、青島、廈門等地,由於海水入侵,水質惡化、大量水井報廢、糧食絕產、果園被毀、嚴重地妨礙了工農業生產和旅遊業的發展。
萊州灣沿岸的萊州市,1976~1989年14a內,地下水可開采量為16.2×108m3,實際開采量達24.58×108m3,共超采8.38×108m3,形成了地下水降落漏斗,中心水位最低標高為-16.74m,引起了海水大面積入侵。旅大地區金州灣沿岸的大魏家水源地,從1969年建成投產以來,由於實際開采量(6.2×104m3/d),為允許開采量(3.1×104m3/d)的2倍,漏斗中心水位降深最大達13.58m,水位標高最低為-9.86m,引起海水入侵,水中Cl-含量普遍上升。
3.2.3.6 水質惡化
由於大規模開發地下水,導致區域水位下降,包氣帶厚度增加,促使環境水文地球化學作用增強,從而影響地下水的水質,這種現象在許多地區都發生過,徐州市尤為明顯。由於大規模的超采,使該區地下水位以2m/a的速度下降,降落漏斗以每年8km2的速率擴展,因此引起了水動力場及水文地球化學環境的一系列變化。其變化較為明顯的是地下水系統中氧化還原環境的改變,使原來地段變成了包氣帶,造成某些礦物及化學成分的氧化變成較易溶解的鹽類。例如,殘存於土壤里的在包氣帶條件下會被硝化而形成易遷移的和,其反應方程式為:
環境地質與工程
同時也促使包氣帶中難溶的硫化物變為易溶解的硫酸鹽,加重了和的污染。由於硝化作用導致水中和離子增多以及pH降低,大大促進了CaCO3的溶解;同時當pH接近6時,又能阻止CaCO3的沉澱反應。因此,地下水中Ca2+、Mg2+離子含量總體上呈上升趨勢;此外,由於水位的大幅度下降地下水流速增大,水循環交替加快,加強了氧化作用,增大了淋濾的路徑,加強了淋濾作用,造成在灌溉污水及地表固體廢物和糞便垃圾和淋濾水下滲過程中使包氣帶中大量易溶的鈣、鎂的氯化物和硫酸鹽不斷溶解,增加了地下水中Ca2+、Mg2+、離子濃度;同時由污染組分分解形成的CO2不斷溶於水,使pH降低,使更多的碳酸鹽礦物溶解,造成了大面積的硬度污染。
這類地下水水質惡化現象,在我國北方大量開采地下水的許多大中城市,如北京、石家莊、西安、呼和浩特、新鄉、開封、蘭州等表現得特別明顯。例如,在我國為數不多的幾個以地下水作為惟一供水源的大城市之一的石家莊市,市區大部分范圍內的孔隙潛水,在60年代中期大量開采地下水的初期,礦化度一般僅為0.3~0.4g/L,總硬度一般為13~15德國度(扇間地帶,因徑流條件較差,其礦化度和硬度較高);而到80年代中期,大多數地區的礦化度已上升到0.5~0.8g/L,硬度上升到17~25德國度。在地下水開采強度最大的區域地下水降落漏斗中心地段,礦化度達到了0.85~1.0g/L,個別點上已大於 1.5g/L,硬度達到30~33德國度,個別點上達到64.6德國度。另據河南省第一水文地質大隊監測資料,新鄉市區的孔隙潛水在1984~1989年的5a內,礦化度和總硬度均隨著開采量的增加和區域地下水位降落漏斗的加深而迅速上升。每年,礦化度的上升速率為0.028~0.10g/L,硬度上升速率為0.5~5德國度。應特別指出的是,地下水硬度的大幅度升高,目前已成為北方城市地下水開采過程中水質惡化的一個主要問題。例如,北京市水源七廠,1964年投產時地下水的硬度為17~18德國度,1978年則升高到33.1德國度,平均每年以0.9°的速率遞增。西安市地下水硬度的年增幅為1.03°~3.82°。蘭州市年增幅為1.75°,其中,馬灘水源地帶供水井中的最高硬度值已達123.5德國度。據有關部門初步估計,我國北方城市,為軟化地下水水質,每年需要上億元費用。
『陸』 國土資源大調查以來地質環境調查進展
1998年,我國地質勘查管理體制重大改革,絕大多數地勘隊伍實行屬地化管理。為統一部署和組織實施國家基礎性、公益性、戰略性地質與礦產勘查工作,國土資源部於1999年組建中國地質調查局,同時啟動國土資源大調查專項。調查國土資源狀況與評價地質環境是國土資源大調查專項的核心內容。表6-2列出了歷年地質環境調查經費投入情況。
表6-2 國土資源大調查專項1999~2009年地質環境調查經費投入統計表
(一)水文地質調查
1.新一輪全國地下水資源評價
2000~2002年,在以省(區、市)為單元的調查評價工作基礎上,完成了全國新一輪地下水資源調查評價,查明了自1984年以來全國地下水資源數量與質量的時空變化、開采潛力等總體狀況,為國家水資源的規劃和管理提供了科學依據。
評價結果表明,我國地下水天然資源量多年平均為9235億m3,其中地下淡水天然資源為8837億m3,地下微鹹水天然資源為277億m3,地下半鹹水天然資源為121億m3;全國地下淡水可開采資源多年平均為3527億m3。在全國地下水資源中,按面積統計,有63%的地下水資源可供直接飲用,12%為不宜飲用但可作為工農業供水水源,約8%的地下水資源不能直接利用,需經專門處理後才能利用。南方地區地下水質量優良,大多地下水可供直接飲用。北方山區及山前平原地區水質較好,中部平原區較差,濱海地區水質最差。各省(區、市)不同程度地存在著與飲用水水質有關的地方病區,特別是北方丘陵山區部分區域分布著高氟水、高砷水、低碘水和高鐵錳水等。
2.北方主要平原和盆地水文地質調查
以我國北方主要平原和盆地為重點,開展了地下水資源及其環境問題調查評價工作。主要包括西北的塔里木盆地、柴達木盆地、准噶爾盆地、河西走廊、銀川平原、鄂爾多斯盆地,東北的三江平原、松嫩平原、西遼河平原,華北的華北平原、山西六大盆地。主要通過1∶25萬水文地質調查進一步摸清主要平原和盆地區域地下水系統的空間分布和結構,查明地下水的補、徑、排條件及其變化過程,採用均衡法、數值模擬法等分區評價地下水資源,為地區經濟和社會發展規劃提供了基礎數據。在松嫩平原、華北平原、鄂爾多斯盆地、銀川平原、河西走廊、准噶爾盆地6個平原和盆地開展了地下水動態調查評價,全面掌握地下水位、水量、水質動態變化特徵,為實施含水層科學管理與地下水合理開發利用提供決策依據。
(1)鄂爾多斯盆地。建立了全盆地三維地質結構模型,初步查明了白堊系含水介質的空間分布規律,初步查明了白堊系岩相古地理特徵及與地下水賦存條件的關系;同位素技術在鄂爾多斯地下水勘查中應用,取得了重要進展;在白堊系自流水盆地白於山以北的典型地段建立了潛水入滲與蒸發原位試驗場,取得了關鍵性數據;提出了地下水資源合理利用與對策。查明了全盆地區域地下水資源總量、開采利用現狀和開發潛力(表6-3)。在地下水資源相對富集的18個地區,具備建立地下水集中供水水源地的地段達161個,佔全盆地地下水可開采資源總量的38%。
表6-3 鄂爾多斯盆地地下水資源與開采潛力表
資料來源:據西安地質調查中心
(2)華北平原。通過對鑽孔資料的研究分析,將華北平原第四紀下界統一到世界較為認可的2.58Ma;以沉積物的岩性為基礎,將第四系含水岩系自上而下劃分為3個含水層組,初步建立了華北地下水三維地質模型。採用地下水位監測資料和同位素數據,表明淺層水接受當地降水和灌溉入滲補給,中部平原深層地下水是末次冰期補給,天津一帶濱海平原地下水推測為末次冰期間冰階補給。基本查明了區域地下水降落漏斗發展變化特徵,在華北平原淺層地下水位下降的同時,開采地下水集中的城市地區出現了規模不等的地下水位降落漏斗,較為嚴重的漏斗有石家莊漏斗和寧柏隆漏斗;深層地下水頭的大幅度下降,致使華北平原大部分深層地下水頭低於海平面,較為嚴重的漏斗有冀棗衡漏斗、滄州漏斗和德州漏斗。基本查明了華北平原地下水質變化特徵,總趨勢從氯化物型地下水向硫酸鹽型地下水,以至向重碳酸型地下水演化。根據華北平原的地下水資源量(表6-4),提出了華北平原水資源可持續利用戰略,進行了華北平原地下水功能區劃。
(3)柴達木盆地。完成1∶25萬水文地質環境地質調查6.5萬Km2,1∶25萬遙感解譯12萬Km2,水文地質鑽探1615.46m。根據700多個鑽孔資料,初步建立了柴達木盆地地質結構模型;初步查明了區內地下水資源的補給及其開發現狀,基本摸清了與地下水有關的環境問題;根據地下水的生態和環境功能,將全區地下水劃分為山前戈壁帶地下水補給-徑流功能區、沙礫石帶地下水開發利用功能區、沖湖積平原細土帶地下水排泄功能區和盆地中心地下-地表咸鹵水鹽類礦產資源功能區。
(4)河西走廊。完成1∶25萬水文地質補充調查3.83萬Km2,遙感解譯面積4.5萬Km2;水文地質勘探孔5眼,總進尺1096.39m。系統地整理了河西走廊近50年來的水文地質勘查資料,對第四紀地質、地下水補徑排條件、地下水動態規律及水質、水量特徵進行了系統地歸納與分析;評價了現狀地下水天然資源量、現狀地下水開采總量,確定了走廊平原區地下水允許開采量;建立了疏勒河流域水文地質模型。
表6-4 北方主要平原(盆地)地下水開采程度表
注:①為孔隙水開采量;②包括微鹹水。
資料來源:據中國地質科學院水文地質環境地質研究所
3.西南岩溶石山地區水文地質環境地質調查
西南岩溶石山地區包括雲南、貴州、廣西、湖南、四川、重慶、湖北、廣東8個省(區、市),岩溶面積78萬Km2。工作重點為以岩溶流域為單元,進行1∶5萬水文地質和環境地質綜合調查,掌握岩溶乾旱、洪澇和石漠化狀況,提出流域內岩溶水開發工程方案,選擇典型岩溶水源地進行地下水開發和生態環境綜合治理示範,為解決南方岩溶區乾旱缺水、推進石漠化綜合治理提供基礎地質資料和對策。完成了1∶25萬水文地質調查8.91萬Km2,1∶5萬水文地質環境地質綜合調查12.32萬Km2,水文地質鑽探25.5萬m。
通過調查,查明了西南岩溶區水資源量及其開發利用潛力,地下水天然資源量1762.82億m3/a,岩溶水允許開采量615.70億m3/a,地下水資源潛力517.38億m3/a。區內有2863條地下河,已開發利用的地下河138條,佔4.82%,地下河的開發利用潛力很大。查清了岩溶石漠化的分布狀況及其發展趨勢,石漠化面積11.35萬Km2,占岩溶區面積的22.7%,年平均增長率為1.86%,岩溶石漠化呈不斷惡化的趨勢。選擇不同類型岩溶區,以流域為單元,開展了1∶5萬水文地質和環境地質調查,掌握了岩溶乾旱、洪澇、地質災害狀況,制定了流域內岩溶水開發工程方案和地質環境綜合整治區劃。針對不同類型區開發條件,因地制宜,採取堵洞蓄水、暗河截流、大泉壅水、鑽井、大口井、斜井等多種方式,開展了岩溶地下水開發利用與生態環境綜合治理示範,取得了明顯的社會效益與經濟效益。
4.嚴重缺水地區和地方病嚴重區地下水勘查
我國西南紅層地區、黃土高原、西北內陸盆地及山地高原分布著一些嚴重缺水或季節性缺水地區,還有一些與劣質地下水相關的飲水型地方病區。工作重點為在不同類型缺水區和地方病區選擇典型地區開展人畜飲用地下水勘查示範,查清地下水分布規律,因地制宜地建立地下水開發利用示範工程,總結地下水富集模式和勘查開發模式,為類似地區地下水勘查與開發利用提供技術支撐。主要包括西北河西走廊、塔里木等內陸盆地,黃土高原、內蒙古高原、河北太行山區、遼寧西部山區、川渝滇紅層地區,松嫩平原、河套平原、大同盆地、銀川平原等高砷、高氟地下水區以及四川大骨節病區。1999~2009年完成1∶5萬水文地質調查25.82萬Km2,1∶5萬遙感21.58萬Km2,水文地質鑽探11.9萬m。
通過地下水勘查,從宏觀上掌握了嚴重缺水地區和劣質水區(高砷、高氟地下水)的分布和現狀,按照黃土高原區、內陸盆地山前平原區、山地高原區、紅層盆地區和劣質水區5種缺水類型,選擇典型地區開展了地下水勘查示範,探索出「劃分類型,典型示範;總結經驗,編制區劃;輻射帶動,逐步解決」的工作模式和「調查—示範—區劃」的工作方法。在基岩山區,發現並總結出疊瓦狀台階型、棋盤型和隱伏風化殼型等基岩裂隙水富集模式;在內陸乾旱盆地等地下鹹水、淡水交錯分布區,總結出「河流沖淡型」、「古河道型」等淡水體形成與埋藏模式。在西南紅層丘陵區,提出了「紅層風化殼弱含水層裂隙水資源化」的新認識,開發出「小口徑淺井」開采新技術,研製出與之配套的「微型鑽機」與成井技術,創造性地建立了「一戶一井」「分散供水」新模式。在高砷、高氟地下水分布區,總結出新生代斷陷盆地型、第四紀沖洪積平原型、新生代濱海平原型和基岩構造型高砷地下水地質環境類型。
5.東部重要經濟區地下水污染狀況調查
2002年完成的「新一輪全國地下水資源評價」項目中表明,全國地下水污染形勢不容樂觀,有2/3城市地下水水質普遍下降,300多個城市由於地下水污染造成供水緊張[13]。為了摸清全國地下水污染狀況,評價各區域地下水污染程度和變化趨勢,中國地質調查局於2006年啟動了全國地下水污染調查,第一階段主要部署在東部重要經濟區,包括珠江三角洲、長江三角洲、淮河流域平原區、華北平原和東北平原,計劃於2010年完成。
(1)珠江三角洲。調查發現區域地下水酸化嚴重,已成為最大的區域地下水環境問題;三氮污染突出,局部已呈片狀分布特徵;重金屬超標點多,特別在城市周邊及工礦企業分布區,鉛、砷超標率高;微量有機污染雖超標點不多,但檢出點多。調查發現典型點污染嚴重,有機無機污染並存,且呈現多種微量有機污染物檢出和超標的復合污染特徵。
(2)長江三角洲。基本查明長江三角洲地區污染源類型和地下水污染現狀。進行了長江三角洲(長江以南)地區地下水防污性能分區與評價,區內地下水防污性能總體較好,防污性能較差和極差區主要分布在張家港-常熟-太倉鹽鐵塘以北沿江地區、杭州西南、餘杭西北的岩溶山區及海鹽的錢塘江口;地下水無機污染以「三氮」為主,NO3-超標率居首;初步掌握了「癌症村」周邊污染源的分布和水土環境中存在的主要污染物;成功地應用地質雷達對蘇南地區加油站泄漏和污染狀況進行探查。
(3)華北平原。根據地下水污染調查結果統計,區域地下水污染呈加重態勢:污染指標以三氮(NO3-﹑NO2-﹑NH4+)、(類)重金屬(Pb﹑As﹑Cd﹑Cr6+﹑Hg)和痕量有機污染物為主;多為點狀污染,分布較廣,多集中在城市周邊和重化工開發區及影響帶范圍內;以淺層地下水污染為主,深層地下水亦有多點檢出污染物;往往有機污染和無機污染並存,呈多種指標的復合污染特徵,地下水環境整體狀況堪憂。
(二)環境地質調查
1.全國礦山地質環境調查與評估
完成了全國以省(區、市)為單元的礦山地質環境調查與評估,首次系統地對我國所有礦山地質環境問題進行了摸底調查,共調查礦山113149個,調查礦山面積581.9萬hm2,基本摸清了我國礦山環境的現狀,查明了我國主要的礦山環境問題及其危害[14]。系統地總結了我國不同的區域環境地質背景和不同的礦類開發所引發的環境地質問題的類型、特徵及其危害,分析了我國礦山環境地質問題產生的主導因素,建立了全國礦山地質環境綜合評估指標體系,為政府部門今後實施礦山地質環境管理提供重要基礎數據。選擇冀東唐山地區煤炭資源開采區、湖南省和膠東半島礦山分布密集區等典型地區,通過礦山地質環境實地調查和遙感調查,進行了礦山地質環境動態調查,提出了礦山地質環境動態評估的總體思路、技術方法及評估指標。
2.全國主要城市環境地質調查評價
我國處在城市化進程的加速階段,為了摸清城市化進程中存在的主要環境地質問題,開展了31個省(區、市)地區級及以上300多個城市的環境地質調查評價。工作重點以搜集資料、加強資料的二次開發和綜合研究為主,在城市重點區域開展1∶5萬環境地質簡測,查明主要城市地質環境背景和環境地質問題的類型、分布、成因和危害程度。2005~2009年,完成了江西、浙江、四川、雲南、黑龍江、甘肅、海南、河南、湖南、吉林、貴州、福建、山西、廣西、安徽15個省(區、市)的196個地級以上城市環境地質調查評價,2010年將完成其餘省(區、市)主要城市環境地質調查評價。
為了向城市建設和經濟社會可持續發展提供全面、詳細的地質環境數據,中國地質調查局於2003年選擇北京、上海、天津、廣州、杭州、南京6個城市先後開展了三維城市地質調查試點工作,通過城市地下三維地質結構、工程地質調查、地質災害調查等,集成歷史地質數據,建立城市三維可視化地學信息管理和服務系統。目前,6個試點的工作已基本完成,所取得的成果在應急水源勘查、垃圾填埋場選址、新城規劃、城市地鐵施工、特色農業區劃、地熱和淺層地溫能開發利用等領域發揮了重要作用。
3.重要經濟區地質環境調查評價
重要經濟區是我國經濟發展的引擎,人口密集,工程建設集中。為了支持重要經濟區的發展,自2000年開始先後啟動了東南沿海及重要經濟區、環渤海灣地區、長江三角洲地區、珠江三角洲地區、海峽西岸經濟區、北部灣經濟區、長江中游城市群等重要經濟區地質環境調查評價,計劃於2010年完成。通過1∶25萬環境地質調查和重點區1∶5萬環境地質調查,了解重要經濟區區域地殼穩定性、海岸侵蝕和淤積、地面沉降等地質災害狀況、重點港口和城市主要環境地質問題等,為制定該地區社會經濟和城市發展規劃提供地質依據。
(1)東南沿海及重要經濟區。基本查明了包括珠江三角洲地區、福建沿海平原、海南島、廣西北部灣地區、蘇錫常地區等在內的東南沿海地區海岸帶地質環境特點、海岸變遷規律,發現東南沿海地區在第四紀時期曾發生8次大規模海岸變遷,海岸侵蝕和淤積具有普遍性、時空的差異性、形式的多樣性、類型的多變性及侵蝕趨勢加劇等特點。了解了東南沿海地區海水入侵分布范圍、成因和動態變化,東南沿海地區海水入侵面積達168Km2。摸清了地下水污染物、土壤重金屬和有機農葯污染現狀、污染特點和成因。通過地面沉降和地裂縫調查,表明珠江三角洲軟土分布面積為7969Km2,地面沉降超過200mm的面積已達到2萬Km2以上。評價了東南沿海地區地下水資源潛力,圈定了24處後備水源地。
(2)環渤海灣地區。建立了大連大魏家、秦皇島棗園、山東萊州灣3條海水入侵監測剖面,在渤海灣淤泥質、泥砂質海岸帶建立了25條地質環境監測剖面,建立了大連—秦皇島海岸帶和德州—煙台海岸帶地面變形GPS觀測墩,形成了環渤海海岸帶地質環境監測體系。開展了天津濱海新應急水源勘查,調查評價地下水應急3處,探討了天津濱海新區地下水開發的新模式。開展了天津濱海新區、曹妃甸新區等重點地區海岸帶環境地質綜合調查評價,主動為政府提供服務,為重大工程規劃建設區提供地下水資源和地質環境安全保障。
4.大江大河流域和生態環境脆弱區環境地質調查
圍繞大江大河治理開發規劃和生態環境脆弱區發展規劃,開展了大江大河流域和生態環境脆弱區環境地質調查,為水患防治、工程建設、治理開發、生態環境保護提供了地質依據。主要包括黃河中游、長江源區和長江上游、長江中游、怒江流域、內蒙古東部荒漠化地區等。
(1)長江中游主要水患區。環境地質調查查明了水患區的地質環境背景條件,深入研究了與水患形成有關的主要環境地質問題,反映了工作區第四紀地質、地貌、新構造運動與構造沉降速率、江湖泥沙淤積、堤基穩定性、環境地質分區等特徵。論證評價了人類工程活動對水患形成的利弊影響,從地學角度提出了防洪治水的構想和若干對策建議。
(2)北方荒漠化。系統收集、整理和綜合分析了工作區有關荒漠化的各類資料,對中國北方荒漠化研究歷史、研究現狀以及存在的主要問題作了全面論述。對中國北方荒漠化的類型、分布范圍、等級劃分及危害程度進行了詳細論述,對不同類型荒漠化形成的地質背景及其人為影響等因素做了初步分析。初步查明荒漠化分布地區地下水資源分布狀況,提出了中國北方荒漠化防治對策。
5.國家重大工程區域地殼穩定性調查與評價
近年來,國家規劃興建了一系列重大建設工程,包括青藏鐵路、滇藏鐵路等工程。這些工程分布於不同的地質構造單元,不同程度地受各種地質災害、活動斷裂和地震活動的影響和威脅。圍繞著重大工程安全,以青藏高原及其周邊地區的重大工程區域地殼穩定性為重點,在第四紀地質和活動斷裂調查、地殼穩定性評價、地質災害和重大工程地質問題研究等方面開展了一系列專項調查,涉及的重大工程主要包括:青藏鐵路工程、滇藏鐵路工程、西氣東輸工程、南水北調西線工程、三峽引水工程等,為這些工程的規劃、選線、設計、施工和運營管理提供了重要的工程地質環境資料和科學依據。
(三)地質災害調查
1.全國山區丘陵縣(市)地質災害調查與區劃
我國山區丘陵區地質環境脆弱,易於發生突發性地質災害。1999~2008年開展完成了1640個山區丘陵縣地質災害調查與區劃,調查面積650萬Km2。調查工作以縣(市)為單元開展,通過1∶10萬地質災害調查,在各調查縣(市)圈定地質災害易發區,建立地質災害群測群防網路,編制重大地質災害防災預案,建立縣級地質災害信息系統,編制縣級地質災害防治規劃。共調查並確定地質災害及地質災害隱患點10多萬處,針對查出的重要隱患點,建立了縣、鄉、村三級責任制的群測群防監測預警體系,對重要地質災害隱患點編制了防災預案,提出了縣(市)地質災害防治對策及建議。基本查明了全國山區丘陵區地質災害的主要類型和分布規律、劃分了地質災害易發區,為地方政府在社會發展和經濟建設過程中合理利用土地、主動防範地質災害提供了重要依據。
2.重點地區地質災害詳細調查
在全國地質災害易發區內,選擇黃土高原區、秦巴山區、川滇山地區、湘鄂桂山地區、新疆伊犁谷地地質災害高發區開展1∶5萬為主的地質災害詳細調查。以縣(市)級行政區劃為基本單元,通過遙感解譯、地面調查與測繪,查明地質災害及其隱患的分布、形成的地質環境條件和發育特徵,並對其危害程度進行評價,圈定地質災害易發區和危險區,建立地質災害信息系統,建立健全群專結合的監測網路。到2010年底將完成127個縣(市)調查任務,覆蓋面積39.4萬Km2。
3.突發性地質災害監測預警示範
為推進全國地質災害監測預警工作,選取了不同突發性地質災害類型開展監測預警示範,對重大地質災害隱患點長期跟蹤其動態變化,地質災害預警能力明顯提升。主要包括:蘭州市地質災害監測預警示範、延安寶塔區地質災害監測預警示範、雅安地區地質災害監測預警示範、華鎣山地區地質災害監測預警示範、北京地區滑坡泥石流災害監測預警示範、閩東南地區台風暴雨型地質災害監測預警示範、哀牢山地區地質災害監測預警示範、江西重點地質災害易發區監測預警示範等。
4.重點地區地面沉降調查與監測
長三角、華北平原和汾渭盆地地面沉降調查與監測工作取得重要進展,監測水平不斷提升,為區域地面沉降防治提供了基礎依據。長三角地面沉降調查與監測,初步建成了覆蓋長江三角洲(長江以南)地區、集各種監測技術於一體、優勢互補的地面沉降監測網,基本實現了對地面沉降點、面和動態變化的立體監控;初步查明了長江三角洲(長江以南)地區地面沉降的空間分布及變化特徵;評估了地面沉降、地裂縫造成的經濟損失;建立了長江三角洲(長江以南)地區孔隙承壓水三維地下水流模型,以地面沉降為約束因素,確定了不同地質結構區地下水的臨界水位;基本查明了長江三角洲區域地面沉降的成因,鬆散沉積層地質結構是區域地面沉降重要的內在因素,地下水開采是地面沉降的主要影響因素,大規模城市建設是上海中心城區地面沉降的重要影響因素;首次建立了上海、江蘇蘇錫常地區地下水流與地面沉降的耦合模型,真實刻畫了地面沉降過程中各地質參數的變化,提高了地面沉降的預警預報水平,也使我國地面沉降的研究居於國際領先地位。區域地面沉降風險管理區劃研究為政府實施區域地面沉降防控管理以及減災防災提供了有效的技術支撐。
『柒』 國內外研究現狀與趨勢
(一)美國百年地下水開發利用史的啟示
美國是開展地下水可持續利用性研究比較早的國家。早在1883年美國學者Chamber⁃lin即出版了《自流井》,首次論述了自流井的成井條件和開發理論。1897年Iowa州地質調查局Norton在《Iowa自流井》報告中首次使用「含水層」理念。Todd於1900年提出,過多的自流井將導致自流水量衰減。1923年Meinzer出版了《美國地下水形成與理論探討》和《地下水文學概要》,系統地總結了水文地質學的研究工作和理論進展,同時首次對全國地下水資源進行了定性評估,闡述了美國地下水發生、補給、排泄、徑流、數量、質量、開發利用等各個方面(陳美貞,2006;陳仁升等,2003)。1935年Theis提出非穩定流理論,使許多實際問題得到較好解決。
在地下水開發方面,人們開始意識到地下水資源是有限的。20世紀30年代Tolman及同事發現了地下水開采所引發的海水入侵和地面沉降現象。20世紀60年代中期,以州為單位先後進行了各州地下水資源調查和均衡法地下水資源評價。1963年McGuinness總結了各州及地區地下水資源評價研究成果。
1977年美國發生了特大乾旱,1978年美國地質調查局(USGS)啟動了「區域水系統分析項目(RASA)」,歷時近20年,調查和研究了全國28個以流域為單元的水系統,採用三維有限差分地下水流數值模型,模擬地下水開發前後地下水動態變化,並於1990~2000年期間編制出版了各個水系統的地下水圖集(比例尺為1:250萬~1:10萬)。
目前,美國的地下水開采量占總用水量的 20.7%。其中,98.3% 的家庭用水、57.4%的牲畜用水和41.5%的灌溉用水都依賴於開采地下水源供給,而且對生態環境的改善和保護意識也越來越強烈。為此,美國正在開展新一輪「地下水資源計劃」(GWRP),研究重點已從過去的以州為單位轉向整個水系統、水文系統和生態環境系統,從過去偏重地下水的資源供給功能轉向地下水的資源功能、生態功能和地質環境功能綜合調查評價研究,強調地下水可持續利用性研究。
近百年來美國地下水開發利用史表明,經濟社會發展對地下水開發利用理念及其生態-地質環境功能研究具有重大推動作用。在19世紀以前,地下水僅是經濟社會發展中一種補充性資源,在水資源中地表水的開發利用研究佔主導地位。進入20世紀60年代,地下水成為經濟社會發展愈來愈依賴的基礎資源,特別是在持續乾旱年份,地下水的開發利用得到空前的重視,同時含水層疏干、依賴地下水維持的生態系統急劇退化、地面沉降和海鹹水入侵等環境問題日趨顯現。據USGS統計,在美國公共供水中,地下水的比重從1950年的26%增到2000年的37%。80年代,地下水保護問題受到重視,美國聯邦政府制定了提高污水排放標准和提高用水效率的多項保護法規,到2000年畝均灌水量比1950年減少了30%。在《2000~2010年美國地質調查局地質部科學戰略》和《1998~2008年水資源部發展戰略》中,突出了地下水的可用性和可持續性研究,包括城市化和市郊化對地下水影響調查、海岸帶土地利用和人口增長對地下水影響調查和地下水-地表水相互作用研究。
(二)國內地下水評價研究動態
從20世紀50年代以來,地質礦產部和有關部門在全國范圍內開展了大量的地下水及其環境地質問題調查評價工作,包括區域水文地質、供水水文地質、環境水文地質、地下水資源評價與新技術和新方法應用。經過50多年來的水文地質工作,基本查明了我國地下水資源的區域分布規律,並且把西北和華北的地下水勘察研究作為一項主要戰略任務做了大量工作,實現了各種信息的採集、處理、存儲、傳輸和交換,並開始把地下水作為水圈、岩石圈的組成部分和重要環境因子,開展地球表層四大圈層相互關系及大陸水循環與全球變化研究,把地下水融入「全球一體化」的大環境中思考,利用大剖面、同位素等研究地下水循環方式,極大地改變著地下水評價的傳統思維與方式,尤其是近幾年信息技術的發展,加快了對地下水評價的速度。
50多年的地下水評價工作,具有如下特點:①體現國家意志、服從國家目標,成為地下水評價的宗旨;②發揮水文地質工作優勢,體現地下水區域性、基礎性評價服務於國家建設;③取得的豐富資料和經驗,奠定了地下水評價方法研究的基礎。自20世紀70年代以來,由於應用數學和地下水動力學的相互滲透,以及電算技術的推廣和應用,豐富並突破了傳統水文地質學的內容,使地下水評價從定性研究發展到定量研究的新階段。地下水資源評價的基本理論,從穩定流發展到非穩定流,從二維流發展到三維流,從一般均衡法和比擬法,發展到解析法和有限單元或有限差分數值法及相關分析法。地下水質量評價從單項評價發展到綜合評價,從一般數理統計方法發展到聚類、神經網路和灰色系統評價方法。
20世紀80年代後期,地下水資源評價工作開始把主要目標轉向管理模型的研究,涉及與地下水開發活動有關的自然環境、社會環境和技術經濟環境等各方面問題。
但是,面對21世紀可持續發展的要求,地下水評價工作存在不同程度的不適應新問題。始於20世紀80年代的第一輪全國地下水資源評價,是基於以消耗資源、犧牲環境作為代價的發展過程,在評價指導思想、評價理念和評價方法諸方面,都存在歷史的局限性,急需按新的要求進行完善和發展。例如由於受當時認識能力和技術水平的局限,對地下水系統的資源、環境和生態屬性功能的基本認識和評價方式中,有關可持續發展思想和水循環理念體現不足,靜態思維比較突出。
1.地下水資源分類與概念演變
20世紀50~60年代,我國在地下水資源評價方面普遍採用前蘇聯的「四大儲存量」的概念,即動儲存量、靜儲存量、調節儲存量和開采儲存量。在歐美一些國家也都使用過這些概念(曲煥林等,1991)。經過水文地質工作者的多年實踐,普遍感到應用「四大儲存量」的概念評價地下水資源存在許多缺陷(陳雨蓀,1982;劉光亞,1982;王強忠等,1982),現在已基本停止使用。
在20世紀70年代提出了「三種水量」的概念,即補給量、儲存量、允許開采量,並於1989年納入國家標准(GBJ27-88)。但是隨著實踐和理論的發展,其局限性和理論缺陷逐漸暴露出來(徐恆力等,2001)。方案中沿襲以含水層(或水源地)為評價單元的思維模式,沒有體現地下水資源整體性和系統性;補給量和儲存量的時空概念含糊,容易造成水量重復計算;允許開采量僅僅是一種籠統的提法,在實踐中難以操作等。
20世紀80年代「資源」的概念逐漸為人們所接受,歐美、日本等國家和地區先後採用了地下水資源的概念,陸續出現了「潛在可更新資源」(Potential Renewable Resource)、「實際可更新資源」(Actual Renewable Resource)、「可用更新資源」(Available Renewable Resource)、「安全開采量」(Safe Yield)、「可持續開采量」(Sustainable Yield)和「實際可持續開采量」(Practical Sustained Yield)等。
我國學者王大純教授(1995)等人,從地下水資源自然屬性出發,將地下水資源劃分為「補給資源」和「儲存資源」兩類。「補給資源」被定義為「含水系統可以恢復再生的水量」。將含水系統的多年平均補給量作為補給資源量,單位為m3/a。「儲存資源」被定義為「含水系統在地質歷史時期積累保存下來的水量」。將含水系統多年平均低水位以下的重力水體積作為儲存資源量,單位為m3。
陳夢熊院士等1983年提出的、後經過不斷調整和補充(2002)的地下水資源分類,也具有廣泛代表性。在該分類中,將地下水資源分為「天然資源」和「可采資源」。「天然資源」被定義為「在一個完整的水文地質單元(地下水系統)內,地下水在天然條件下通過各種途徑,直接或間接地接受大氣降水或地表水入滲補給而形成的具有一定水化學特徵、可資利用並按水文周期呈現規律變化的多年平均補給量」,一般可用區域內各項補給量的總和或排泄量的總和來表徵。「可采資源」被定義為「在經濟技術條件合理、開采過程中不發生水質惡化或其他不良地質現象(如地面沉降、地面塌陷等),並對生態平衡不致造成不利影響的情況下,有保證的可供開採的地下水資源」。
2.地下水資源評價方法研究現狀
達西(Darcy)定律和水量均衡是地下水資源數量評價的理論基礎,由此產生了兩種評價方法,即「地下水系統水量均衡法」和「地下水系統水動力學法」。
「地下水系統水量均衡法」是直接利用質量均衡原理,通過建立地下水系統的補給量、排泄量和儲變數之間水量關系,確定地下水資源數量。「地下水系統水量均衡法」既可用於區域地下水資源的水量計算,又可用於局域地下水資源的水量計算;既可估算地下水系統的補給和排泄的總量,又可計算地下水系統的各單項量,是地下水資源評價中最常用的一種基本方法,也是一種比較可靠的方法。
「地下水系統水動力學法」是根據達西定律和水量均衡原理,建立描述地下水運動規律的微分方程,通過求解微分方程,實現對地下水系統水量狀態評價。
按照微分方程的解法,劃分為「解析法」和「數值法」。解析法是根據地下水井流理論進行地下水量評價,主要適用於均衡區范圍較小、水文地質條件簡單的均質含水系統。在20世紀50年代之前,解析法在地下水資源評價中發揮了重要作用,迄今仍然是地下水資源評價中確定水文地質參數的主要方法。但是當把解析法應用於大范圍水系統時,由於實際的水文地質條件遠較解析法所假設的條件要復雜得多,其局限性就暴露了出來(薛禹群等,1986)。
為了解決隨地下水開采規模進一步擴大所出現的問題,在20世紀50~60年代,興起物理模擬(電模擬和砂槽模擬等)技術,但是仍不能很好地解決復雜水文地質條件下區域地下水資源評價所面臨的問題。計算機技術和數值計算在地下水資源評價中的應用推廣,使一些復雜地下水流模擬成為可能,而且開始考慮含水介質的非均質性和各向異性,對復雜的越流系統和具有不規則形狀的各類邊界條件,以及多相流和雙重介質等問題也開展了深入的研究,在概念模型中更多地保留了實體系統的自然特性。由於數值法既可用於大區域地下水資源評價,又可用於局部的水源地評價;既可處理復雜的水文地質問題,又具有較高的計算精度,因此,逐漸成為地下水資源評價的重要方法,並因其更易實現系統分析的目標而被廣泛應用於地下水資源評價和管理工作中。
在地下水資源評價中,常用的方法還有水文分析法、相關分析法、水文地質比擬法等。「水文分析法」是仿照陸地水文學的測流分析,計算地下水補給量的一種方法,主要應用於地下水補給量全部轉化為地下水泄流的地區,如岩溶管道流區、全排型岩溶大泉的岩溶水系統或基岩山區裂隙水系統等其他方法難以應用的地區,主要有地下徑流模數法和基流分割法。「水文地質比擬法」,常用於實際資料缺乏的地區,主要根據水文地質條件的相似性,用區域內局部地段或相似條件的其他地區的實際資料比擬到全區或研究區進行地下水資源評價,多數用於可采資源的估計。該方法是研究區缺乏資料情況下不得已的選擇,其評價結果的精確性較差。「相關分析法」是一種統計學方法,主要用於區域水文地質勘探試驗資料不足,但是地下水動態資料較多的地區,應用這種方法進行外推時其可靠性很難保證。「開采試驗法」,在地下水的非補給期(枯水期),按接近取水工程設計的開采條件,進行較長時間的抽水實驗,然後根據抽水量、水位降深動態或開采條件下的水量均衡方程求解出水源地枯季補給量,並以此作為水源地的允許開采量。該方法主要用於水源地允許開采量的評價,在區域地下水資源評價中主要用該方法求取參數。
縱觀國內外地下水評價成果,最常用的方法是「地下水系統水量均衡法」和「數值法」。美國1977年開展的「區域水系統分析計劃」(簡稱RASAP,1978~1995年期間)聯合運用數值法和均衡法對全國25個主要地下水系統水資源進行了評價(USGS,1998)。在2000年開始的新一輪地下水資源評價(Ground-water Resources Program)中,仍然以數值法為主(USGS,2001)。歐盟各國聯合開展的區域地下水資源評價中,水量均衡法是主要方法(Fried,1982;Rees and Cole,1997)。此外,亞洲、非洲一些國家也大多採用水量均衡法和數值法進行區域地下水資源評價(Leslie B.Smith and Kadri Külm,2002;Shahin,1989;Lloyd,1990;Ulf Thorweihe and Manfred Heinl,2002)。我國在20世紀80年代開展的第一輪全國地下水資源評價中,均衡法和數值法也是主要評價方法。
隨著數學地質的發展,最近在國內外地下水評價中出現了一些新的理論方法,如隨機理論和神經網路(Kitanidis,1985;Bates,1992;Gelhar,1993;Brannan,1993;楊金忠等,2000),但是這些方法還處於理論探索之中,目前還難以廣泛實際應用。
3.地下水質量評價研究現狀
我國在早期的地下水質量評價中一般借用外國學者設計的評價模式,如內梅羅(Nemerow N.L.)指數法等。但是在應用過程中,逐漸發現這些評價模式在理論上和實踐上的不足,於是我國地下水質量評價工作者,根據自己實踐的經驗和實際情況,提出了許多適合不同用途的水質量評價方法。如20世紀60年代開始用「環境質量綜合指數」定量地表示環境質量狀況,發展至今已提出許多種計算綜合指數的數學模式,這些模式對環境質量的劃分一度起了積極的作用。
早期全國性地下水質量評價,尚無「國家地下水水質標准」,主要依據國家建委和衛生部批准試行的「生活飲用水衛生標准」(TJ20-76),並參考世界衛生組織(WHO)1958年公布的「飲用水水質標准」,個別評價參數考慮地方「飲用水水質標准」。評價方法主要採用指數法、多項參數法和模糊數學法等。在現今的全國地下水質量評價中,雖然在評價項目選定、分類和污染等級劃分等方面有所變動,但是其思路和技術方法均沿襲了這一格局。
20世紀80年代以來,隨著計算機技術的高速發展和廣泛應用,模糊數學、灰色聚類和神經網路等方法在地下水質量評價中廣泛應用,且隨著方法的改進,人們也越來越重視評價結果的合理性。但是由於影響地下水質量的因素較多,以至各評價方法都存在一些局限性。例如綜合污染指標法的「硬性分級劃分」,灰色和模糊系統需要設計若干不同的效用函數(灰色系統的白化函數、模糊數學的隸屬函數等),以及人為地給定各評價指標的權重(或權函數)等,這些效用函數和指標權重的給定難免不帶主觀性,造成評價方法難以通用,增加了應用的困難和人為臆斷因素對結論的影響。在地下水質量評價方法中,普遍存在「參數權重」問題,例如指數法把各個水質參數等同,模型法在參數選取和參數權重設定中存在較大的主觀性。目前,迅速發展的人工神經網路評價方法,拓寬了地下水質量評價方法的視野。
4.地下水脆弱性評價研究現狀
自1968年Margat首次提出「地下水脆弱性」這一術語後,雖然經過幾十年的發展,但是至今國內外對「地下水脆弱性」概念仍然沒有統一的定義,許多學者根據自己所考慮的因素從不同的角度給「地下水脆弱性」以不同的定義。
以1987年為限,「地下水脆弱性」概念的發展過程可劃分兩個階段。在1987年以前,有關地下水脆弱性的概念多是從水文地質本身的內部要素這一角度來定義的。1970年Margat與Albiet提出的地下水脆弱性是指在自然條件下污染源從地表滲透與擴散到地下水面的可能性。Olmer與Rezac則認為地下水脆弱性是地下水可能遭受危害的程度,這種危害程度由自然條件決定,而與現有污染源無關。Vrana提出地下水脆弱性是影響污染物進入含水層的地表與地下條件的復雜性。1983年Villumsen等定義地下水脆弱性是指應用中或廢棄於地表的化學物質對地下水的危害性。1987年「土壤與地下水脆弱性國際會議」揭開了「地下水脆弱性」研究新階段的序幕。多數學者主張在定義地下水脆弱性時應考慮含水層本身的易污染性和人類活動與污染源的影響。有的學者提出地下水脆弱性是地下水質量對現在或將來有害於其使用價值的敏感性。
地下水系統脆弱性已經被廣泛認同的是指這個系統對來自外部(天然與人類活動)從時間和空間上影響它的狀態及性質的處理能力。1991年美國審計署應用「水文地質脆弱性」來表達含水層在自然條件下的易污染性,而用「總脆弱性」來表達含水層在人類活動影響下的易污染性。美國國家科學研究委員會於1993年提出地下水脆弱性是污染物到達最上層含水層之上某特定位置的傾向性與可能性,並將地下水脆弱性分為兩類:一類是本質脆弱性,即不考慮人類活動和污染源而只考慮水文地質內部因素的脆弱性;另一類是特殊脆弱性,即地下水對某一特定污染源或污染群體或人類活動的脆弱性。歐洲、北美和澳大利亞等地區,在地下水污染防治工作中,已經以污染治理為重點轉變為以防止污染為重點,開展了地下水環境脆弱性評價,並編制了評價圖冊。
至今國內尚沒有明確的「地下水脆弱性」的定義,定義多引用外文資料,多是從水文地質本身內部要素角度出發,針對局部城市或水源地,包括「環境生態脆弱區地下水開發模式及系列編圖」工作,研究地下水本質脆弱性,常以「地下水的易污染性」、「污染潛力」、「防污性能」等來代替「地下水脆弱性」這一術語。
5.存在問題
新中國成立以來,地下水評價工作為保障國家經濟社會發展的需求提供了重要支撐。但是,從地下水可持續利用角度考慮,地下水評價工作尚存在如下問題:
1)以往的工作,偏重地下水賦存條件的研究,對地下含水層結構和地下水補、徑、排條件研究程度有待深入。作為地下水賦存空間的地下水系統結構和地下水動態,是地下水資源評價的基礎。
2)地下水與環境保護密切相關,是環境保護的重要制約因素。以往對地下水質量、環境和生態屬性功能評價重視不夠。
3)地下水資源可持續利用程度及趨勢預測研究缺乏深度,不能適應國民經濟對地下水前瞻性要求。
4)由於大量的水利工程修建,改變了地表水、地下水循環條件,出現了不少新的水環境問題,特別是地下水補給條件的改變,使得有些地區地下水補給減少,生態環境不斷惡化。因此,在新的地下水評價中急需考慮這些變化的影響。
(三)地下水功能評價與區劃研究現狀
1998年許志榮在《水文地質工程地質》(第五期)上發表了「地下水功能區劃分初探」,提出了開展地下水功能區劃的必要性。1999年史瑞青等在《工程勘察》(第一期)上介紹了「灰色聚類分析在地下水區劃中應用」的技巧。2001年費為進等在《地下水》(第四期)上發表了「快速灰色分級聚類法在地下水功能區劃中應用」,提出灰色分級聚類法是地下水功能區劃的一種簡明方法。這一時期的地下水功能研究都是從地下水資源合理利用角度出發,基於傳統地下水資源評價理念。
2002年中國地質調查局水環部從生態、地質環境保護角度,作為約束條件,提出開展「地下水功能評價專題研究」,由中國地質科學院水文地質環境地質研究所張光輝研究員主持開展有關地下水功能理念、評價理論與方法探索性研究,於2003年提出了地下水功能評價基本框架和評價指標體系。2004年6月該項目組完成了「地下水的資源功能、生態功能和地質環境功能評價的科學體系」構建和論證,包括基本理念、評價理論、評價指標體系和評價關鍵技術等,編制了「地下水功能評價與區劃技術」,編入中國地質調查局《全國地下水資源及其環境問題調查評價技術要求系列》(二、三)中,並先後在蘭州、武漢、石家莊、北京、沈陽和呼和浩特主辦「地下水功能評價與區劃」技術骨幹培訓班,在我國西北、華北和東北地區全面推廣應用。2004年唐克旺等在《水資源保護》(第五期)上發表了「地下水功能區劃分淺談」,介紹了水利部門進行地下水功能區劃的基本思路。2005年水利部下發了《關於開展全國地下水功能區劃定工作的通知》。2006年張光輝等在《水文地質工程地質》(第四期)上發表了「區域地下水功能及可持續利用性評價理論與方法」一文,全面闡述了地下水功能評價理論和方法;黃鵬飛等在《中國環境管理》(2006年第二期)上發表了「層次分析法在民勤綠洲地下水功能評價中應用」,介紹了地下水的資源功能、生態功能和地質環境功能狀況。2007年羅育池等在《中國農村水利水電》(第九期)上發表了「基於MapGIS的河南省淺層地下水功能評價與區劃」;呂紅等在《水文》(2007年第三期)上發表了「山東省地下水功能區劃初探」,指出地下水功能區劃是政府行使管理職能的重要基礎;閆成雲等在《水文地質工程地質》(2007年第三、四期)上發表了「疏勒河流域中下游盆地地下水功能評價與區劃」,引用大量實例闡述了地下水功能評價與區劃的實際效用。2007年范偉完成了「吉林省平原區地下水功能評價」碩士學位論文。張光輝等在《地質通報》(2008年第六期)上論證了地下水功能評價與地下水可持續開采量的關系。
(四)地下水開發利用研究現狀與趨勢
地下水開發利用研究總的趨勢是學科內涵不斷拓展、生態-地質環境保護優先、安全保障能力建設為重點、與經濟社會和諧可持續發展是根本。
1)資源和環境、生態並重,已成為地下水開發利用研究的主題。地下水可持續利用既要保障社會穩定的水供給,又不能犧牲生態-地質環境效益,同時不影響未來長遠的水資源利用。恢復由於人類影響而退化的地下水功能、地下水疏干區定量跟蹤和調控、增強地下水含水層獲得補給途徑和機制、地表水與地下水聯合調蓄和協調開發、地下水利用和分配的社會-經濟規律及管理模式等是當前重要的研究課題。
2)地球表層系統的水文地質過程研究,已成為現代地下水科學演化的重要專題。土壤、包氣帶、淺層地下水、濕地與湖泊、綠洲、河流和農業用地等,與地下水可持續利用性研究密切相關。包氣帶是介於潛水面和地表之間的多孔介質,化學風化、有機質分解、氮素固定等其他化學物質循環過程均發生在包氣帶,也是地下水補給、污染物向地下水運移的必經之路。包氣帶中所發生的物理、化學和生物過程與水文地質學、土壤學、生態學和環境學關聯性愈來愈緊密(甘肅地調院,2007)。
3)建立高效的地下水動態監測、狀況調查和突發應急機制,經濟社會發展的需求愈來愈迫切。1996年國際水文計劃工作組將「可持續水資源利用」定義為「支承從現在到未來社會及其福利要求,而不破壞他們賴以生存的水文循環及生態系統完整性的水的管理和使用」。要求在水資源規劃、開發和管理中,尋求經濟發展、環境保護和人類社會福利之間的最佳聯系與協調,強調未來變化、社會福利、水文循環、生態系統保護的完整性,使「未來遺憾可能性達到最小」。2000年在美國召開的「水資源綜合管理研討會」上,達成一個共識:流域統一管理是防止土地退化、保護淡水資源與生物多樣性、實現水資源可持續利用的必然抉擇。
4)可持續性(Sustainability)是當今地下水開發利用中最為人們關注的核心。它指地下水時空上能夠連續下去。Serageldin and Steer將「可持續性」概化為「可持續性弱」、「可持續性適度」、「可持續性強」和「可持續性過強」。「可持續性弱」不關心局部、只關心整體;「可持續性適度」主要以維持系統的整體性為目的,但也適當關照其組分;「可持續性強」要求保持系統組分的良好狀態,同時也關照到系統整體,各組分不可互相替換,而且根據某些理解,即使是在組分內部,可替換性也是受到限制的;「可持續性過強」就是保持系統的所有要素完好無損且無任何損耗。
『捌』 地下水水質惡化的特徵、危害、原因及防治措施
(一)地下水水質惡化的主要特徵
地下水的水質惡化是全球性環境污染的重要研究課題。本節所述地下水水質惡化,主要是指地下水在開發過程中,因環境污染和水動力、水化學形成條件的改變,以及不良的勘探所造成的水中某些化學、微生物成分含量不斷增加,以致超出規定使用標準的水質惡化現象。其主要特徵有如下幾方面:
1)許多天然地下水中不存在的有機化合物(如各種合成染料、去污劑、洗滌劑、溶劑、油類及有機農葯等)出現在地下水中;
2)天然地下水中含量極微的毒性金屬元素(汞、鉻、鎘、砷、鉛)及某些放射性元素大量進入地下水中;
3)各種細菌、病毒在地下水體中大量繁殖,遠遠超出飲用水水質標准;
4)地下水的硬度、礦化度、酸度和某些單項的常規離子含量不斷上升,以致超過規定使用標准。
(二)地下水水質惡化的危害
地下水水質環境的惡化,嚴重損害了地下水資源的使用價值,給人類社會帶來了種種不良後果,有損於人體健康,以致造成殘疾和死亡;損害了工業產品的質量;使農作物減產和土地鹽漬化;減少了地下水可采資源的數量,以致使整個水源地廢棄;為處理水質,增加了水的單位成本。
我國地下水水質的污染問題,已不容忽視。我國主要城市,有1/2是以地下水作為供水水源,全國有1/3的人口飲用地下水。據對全國100個城市的調查,地下水受到不同程度污染的達80%以上,其中污染較嚴重的有北京、沈陽、太原、西安、包頭、南昌等城市。沈陽市有78%的井水某些指標不符合飲用水標准。我國北方許多城市的地下水硬度逐年增高,某些沿海城市的海水入侵問題也相當嚴重。
(三)地下水水質惡化的原因
引起地下水水質惡化的原因很多,可歸納為以下3個方面。
1.存在引起地下水水質惡化的污染物質來源
這些污染物,既可存在於地下,也可以存在於地上。從污染物質的成因類型來看,可分為兩大類。第一類為天然污染源,即自然界本來就存在著的各種劣質水體,如海水、地下高礦化水或其他劣質水體。此外,含水層或包氣帶中的某些含水介質含有某些礦物(特別是各種易溶鹽類),也可成為地下水的污染源。第二類為人為污染源,是指因人類活動所形成的污染源,如各種廢水、污水、垃圾及化肥、農葯等。據相關資料可知,我國平均每年污廢水排放量達500×108t,其中,工業廢水佔75%,生活污水佔25%。有80%以上的污水直接排入水域,造成水體污染。人為污染源又可分為直接源和間接源兩類。各種污水、廢水、化肥農葯,其污染物質直接通過包氣帶進入含水層中,為直接污染源。污染物首先進入大氣或地表水體,而後進入含水層中的稱間接污染源。如在工業城市附近形成的含硫酸和硝酸的「酸雨」即是間接污染源。酸雨的入滲,一方面直接使地下水酸化;另一方面,酸化的水又可增強溶解能力,使地下水中的金屬元素含量大大增加,污染地下水。而且酸雨的污染是大面積的,往往比局部點狀污染源造成的危害更大。
工業廢水和生活污水不經處理而排入地表水體中,進而造成地下水污染的例子更是比比皆是。特別是在那些以河水入滲補給為主的傍河水源地、山前沖洪積扇和岩溶暗河水源地,因河水污染而導致地下水源污染的問題更為嚴重。如鞍山市某地下水源地,枯水期主要依靠太子河水滲漏補給,由於上游化工廠排入河水的含硝基化合物廢水,通過河水進入含水層中,使水源地中的40餘眼水井受到不同程度的污染,污染面積達200km2。
此外,在某些情況下,井管或輸水金屬管道的腐蝕、混凝土水管的侵蝕,也可造成水質的污染。
2.存在污染物質進入的途徑(通道)
地下水水質發生惡化,除了必須具備有污染源外,還必須具有污染物進入含水層的途徑。污染物通常以3種方式進入含水層:
1)在含水層的開采降落漏斗范圍內,污染物通過含水層上部的透水岩層直接滲入含水層。由於進入途徑很短,故常常使地下水迅速產生重度污染。在相同污染源的情況下,地下水體遭受污染的程度,主要決定於地表到含水層之間岩層的滲透性能、岩土顆粒對污染物的吸附和凈化能力及含水層的埋藏深度。因此,一般承壓水較潛水有較好的防污染條件。潛水含水層的包氣帶內如有粘性土層存在,也會有較好的防護能力。
2)污染物從含水層的其他地段進入開采地段。各種天然劣質水體(如海水、大陸高礦化水)、已污染的地表水體等,通過與含水層的直接接觸帶(特別是補給區)滲(流)入含水層,然後再運移到開采地段。當污染源位於水源地上游時,對水源地水質污染的威脅更大。
3)污染物藉助天然或人為的某些集中通道進入含水層。天然集中通道主要是指與污染源相溝通的各種導水斷層通道、裂隙通道和岩溶通道(包括「天窗」)。這種通道一般多呈點狀或線狀分布,它可使埋藏很深的承壓水體遭受污染。人為集中通道,主要是指在各種地下工程、水井施工時,因破壞了含水層隔水頂板(或底板)的防污作用,使工程本身構成了劣質水進入含水層的直接通道。常可見到因水井設計、施工上的缺陷(未止水或止水不合要求),造成上部污水沿井管與孔壁間隙流入開采含水層;有時則因廢井未加處理或回填不實,成為地表污水的入侵通道;某些失修的水井,因井管腐蝕或地震災害使井管破裂,也可造成上部污水入侵開采含水層。
3.有引起地下水水質惡化的水動力和水化學因素
如果說污染源和污染通道的存在是地下水水質可能惡化的必備條件,那麼在開采條件下所出現的水動力、水化學作用,則是導致地下水水質惡化的直接起因。
凡污水入侵開采含水層,均要求有一定的水動力條件。其一,開采含水層(或地段)與污水體之間必須存在某種直接或間接的水力聯系;其二,由於開采抽水,在開采含水層(或地段)中形成相對於污染水體的負壓區,從而促使污水直接或間接(通過弱透水層)流入並污染開采含水層(或地段)。
近海水源地,因水動力條件改變而引起的海水向大陸含水層入侵,便是典型例子。在天然條件下,大陸含水層中的淡水排入海洋,咸、淡水體之間的平衡界面是依靠含水層中淡水的水頭壓力高於海面來維持的。在開采條件下,如果水源地的開采量超過補給量,則必然引起含水層中淡水體水位持續下降。當水位降落漏斗擴展到海岸線時,就會導致海水入侵,使地下水咸化。在某些情況下,雖開采量未超過淡水的補給量,但當淡水體的水頭壓力已減少到難以維持咸、淡水體之間原來的平衡條件時,咸、淡水界面也會向大陸推移。如果該界面推進到抽水井的降落漏斗范圍內,同樣也會導致鹹水入侵開采地段,使水質惡化。
大量開采地下水,也會使含水層的水文地球化學條件發生變化。某些新的水文地球化學作用的出現,也是引起某些地區地下水水質惡化的重要原因之一。我國許多地下水水源地在開采過程中所出現的礦化度、硬度及鐵、錳離子含量增高和pH值降低的現象,主要是因含水層疏干及氧化作用加強所造成的。因為在開采地下水過程中,隨著地下水位的下降,氧氣隨空氣進入被疏乾的地帶,促使岩層中硫、鐵、錳及氮化合物的氧化作用加強,特別是硫氧化細菌的作用,更加劇了金屬硫化物的氧化過程。如分布較廣的黃鐵礦(FeS2),在還原環境下很穩定,幾乎不溶於水,但在氧化環境下,則易於溶解,形成酸性水。土層中經常存在的鈣、鎂、鐵和錳的化合物,也易於溶解,使地下水中的鐵、錳、鈣、鎂及硫酸根離子含量大大增加,地下水的礦化度和硬度也隨之升高。
近些年來,我國北方半乾旱地區水庫(或渠道)浸沒區所出現的潛水氟離子含量增高的現象,也是由於水文地球化學環境改變造成的。因水庫(渠)建立後,浸沒區潛水水位抬高,地下水蒸發濃縮作用加劇,使在半乾旱鹼性條件下潛水中本底值較高的氟離子含量進一步加大;由於建庫,周圍環境變得相對濕潤,促使植被進一步發育,植物根部分泌出的CO2將加速土層中碳酸鹽的分解和地下水中重碳酸鹽的積聚,從而使環境鹼化。而這種弱鹼化的水文地球化學條件,又進一步為氟離子的富集創造了條件。
由於開采地下水使水文地球化學環境改變而引起地下水水質惡化的環境水文地質問題可能還有許多。還應看到,這種改變並非全都是不利的。例如,在一定條件下,由於強烈抽水促使地下水交替循環作用加劇,溶濾作用加強,從而加速了含水層中可溶鹽的溶解和排除過程。由於含水層中水位下降,使地下水由原來的封閉還原環境變為開放的氧化環境,導致水中某些化合物沉澱,從而也可降低水中某些有害離子的含量,或使水質淡化。因此,在進行供水水文地質勘察時,應當根據當地的地層岩性結構條件、包氣帶和含水層中可溶鹽的類型和含量、補給水源的類型和化學性質、水源地預計開采強度和降深等條件,進行深入、綜合分析,這樣才能對開采後地下水水質可能出現的變化,作出正確的預測。
(四)防治地下水水質惡化的措施
地下水是水圈乃至整個地球環境不可分割的重要組成部分。因此,防治地下水水質惡化,必須與防治環境惡化相結合進行綜合治理,既要有技術措施,又要有管理措施。地下水水質惡化,常具有緩慢、隱蔽、不易及時察覺、一旦惡化又難以治理復原的特點。因此,須採取防、治結合,以防為主的方針,確保供水的質量。
1.預防性的技術措施
最重要的預防性技術措施是要對城市的發展與水源地的建設作出全面、合理的規劃和布局。在制訂城市發展規劃特別是制訂工業布局時,必須考慮盡量減少城市環境污染和地下水不受污染。那些容易造成地下水污染的工廠,應布置在水源地下游較遠的地方,或者採用管道排污。新建水源地時,也必須考慮地下水污染的環境條件,應把水源地選擇在城市上游或地下水的補給區,或在地層岩性結構方面選擇防止污染條件較好的地方。總之,為保護地下水資源,在城市建設的總體規劃中必須考慮環境保護的要求;必須有防治污染、維持生態的觀點;要把環保工作與經濟發展同步規劃、同步實施,作到經濟、社會和環境的協調發展。
此外,當取水層位上、下或附近有劣質水層或水體分布時(特別是濱海水源地),應嚴格控制水源地的開采量和開采降深,以防止劣質水入侵含水層。在水井設計中,最好採用分層取水。當深部有鹹水時,應控制井深,使井底與淡、鹹水界面保持一定距離。要保證水井施工中的止水、回填質量。對年久失修的水井,要及時更換井管;對報廢水井,要回填封死。還應注意,在地下建築開挖工作中,不要破壞開采含水層上、下或周邊的隔水保護層。
設立水源地的衛生防護帶,雖不可能完全杜絕污染,但是它可在一定時間、一定水文地質條件下控制污染。對於埋藏較淺的潛水及地表覆蓋層較薄的水源地,建衛生防護帶有明顯的效果。因此,我國環保局、衛生部、建設部、國土資源部等部門聯合頒發了《飲用水水源保護區污染防治管理規定》。其中,規定對地下水水源地須設置一級保護區、二級保護區;必要時,外圍還應設置準保護區,對各區規定了相應的保護措施。各區范圍的大小,應視具體水文地質條件及開采強度而定。如衛生防護I帶為嚴禁活動帶,其范圍不能太大,據前蘇聯國家文件規定,對承壓水水源地,I帶半徑不應小於30m,潛水不小於50m。
2.治理措施
對已污染水源地的治理措施,應針對引起地下水質污染的主要原因、污染途徑和當前國家的經濟條件來制定。主要措施有以下幾方面。
(1)治理污染源
污染源包括點源和面源兩種類型。點源是指工業「三廢」和城市生活污水及垃圾等所構成的污染源。它們是目前集中水源地水質污染的主要來源。其中,尤以工業廢水的危害最大。因此,控制和治理地下水污染的重點應該是抓好工業廢水的綜合治理。除採取控制污水排放量和排放標准等法制措施外,主要應大力改革落後的生產工藝,搞好工業用水的閉路循環。這樣才能最大限度地減少工業廢水排放量,把工業廢水消除在生產過程之中;同時也節約了水資源,提高了企業的經濟效益。
對於不得不排放的廢水(包括工業和生活污水),必須防止它們在排放的路途中和在污水處置場地內向含水層滲漏。為了減少滲漏,最好將它們排放在有穩定隔水地層分布的地方,或者採取防滲襯砌措施,並且盡可能地將污水處置場布置在距水源地下游較遠的地方。當利用地下岩溶洞穴或深部采空岩層排污時,必須在查明當地水文地質條件,並經試驗證明對環境無害後方可實行。
在點狀污染源的治理中,對於城市垃圾,特別是某些工業廢渣對地下水可能產生的污染作用同樣不可忽視。例如,蘭州市的垃圾填土,曾導致黃河水和地下水受到污染。為使地下水免遭垃圾和工業廢渣淋濾液的污染,對垃圾和廢渣應採取廢物回收利用、焚燒、發電、生化處理及堆肥等綜合治理措施。一般來說,垃圾或廢渣的堆放場或填埋場,最好選在地表弱透水土層分布廣、厚度較大,且地形低窪封閉性好、包氣帶較厚的地方;同時,要求它們遠離水源地或開采含水層的補給區。
面源主要指農業污灌、施肥、農葯、酸雨,以及城市暴雨徑流等所產生的污染。據美國統計,非點源對環境造成的污染負荷占總污染負荷的50%以上,是對地下水污染不容忽視的因素。對面狀污染源的治理,可採取以下措施:
1)慎重開展污灌。最重要的是嚴格掌握污灌的水質標准、控制灌水定額及根據環境水文地質條件合理規劃污灌區的位置。如在表土層薄或滲透性大的潛水地段、補給區和水源地附近,就不適宜進行污灌。
2)使用易被植物吸收或被土壤分解的化肥和對人體毒性小的農葯,並嚴格掌握化肥與農葯的使用量,盡可能減小它們在土壤層中的殘余濃度和流入含水層的數量。
3)對灌溉用污水進行預處理。
(2)興建配套的環境工程,大力開展污水的處理和利用
興建配套的環境工程,大力開展污水的處理和利用是治理地下水水質惡化的治本措施。大量污水未經處理便排放,是造成當前環境特別是水源污染的主要污染源。處理後的污水,可據其質量用於不同目的的供水,以提高廢水的重復利用率,增加水資源的總量。
(3)採取防止劣質水(或污水)入侵開采含水層的水力措施
當海水或其他劣質水從側向侵入開采含水層時,可採用所謂「水力」措施來阻止劣質水體的入侵。現以國外防止海水入侵為例來介紹。
1)「補給水丘」或「淡水屏障」法。即在海岸與內陸開采地段之間布置淡水注水井,通過注水,使之形成高於天然地下水位的「補給水丘」(圖12-1),以控制鹹水面向內陸移動。據報道,美國加利福尼亞州的某沿海地帶及以色列沿海,都採用了這種方法,成功地阻止了海水入侵。
圖12-1 補給水丘(淡水屏障)示意圖
2)「抽水槽」法。在海岸和內陸開采地段之間布置一條抽水線,通過抽水使之形成阻止鹹水向內陸運移的「抽水槽谷」。抽出的咸、淡混合水,如不能使用,則排入海中。這種方法較之前一種方法的優越之處,是不需補給水源。這種防止海水入侵的方法,在荷蘭沿海的淡水砂丘帶得到了廣泛使用(圖12-2)。
圖12-2 抽水槽示意圖(圖例同圖12-1)
3)「注水和抽水相結合」的方法。一般是將抽水槽布置在靠近海岸的地方,將注水井布置在靠近開采水源地的一側。
4)修建「地下擋水牆」。這種方法主要用於鹹水沿著狹窄透水通道入侵的地段。例如日本長崎縣西北部,曾在溝道的入海口附近含粘土的砂礫石層中建造了阻止海水入侵的灌漿帷幕。在近海側形成了人工地下水庫,但是,這種措施的效果是有限的。海岸地帶的水源地,即使將動水位保持在海平面之上,也很難防止深層鹹水形成的「上升錐」向水井移動。
除上述情況外,另一種情況就是因不合理灌溉,使大面積土地發生次生鹽漬化惡化了生態環境。如喀什地區,土地鹽漬化面積竟達到耕地面積的64.7%,十分驚人。主要的防治措施,應是合理地進行灌溉。
『玖』 華科的給排水科學與工程學院怎麼樣
和我命運一樣,但我比你更慘。
我把志願填寫反了,給排水準備排最後的,結專果寫最前面了屬,整個給排水專業,就我是志願進的,其他的全部是被調劑進去的。
不過這個專業還不錯,原來城建學院給排水很強的,這裡面的教師大部分都是原來城建的,所以,還算是不錯的。