兰州交通大学供水水文地质
『壹』 给水排水工程怎么样啊就业前景咋样这专业哪些大学比较好
给排水科学与工程是工科学科中的一种,简称给排水。
给水排水工程研究的是版水的一个社会循环的问题权。
清华大学,同济大学,东南大学。
『贰』 兰州交通大学博文学院的培养目标
土木工程专业四年制本科
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:具有扎实的自然科学基础,了解当代科学技术的主要方面和应用前景;掌握工程力学、流体力学、岩土力学的基本理论;掌握工程规划与选型,工程材料、结构分析与设计、地基处理方面的基本知识;掌握有关电工、施工技术与组织等方面的基本技术;具有工程经济分析的能力和工程质量管理与评估的基本知识;具有工程制图、工程测量与试验、计算机应用、主要测试和试验设备使用的基本能力;了解土木工程的主要法规;具有进行工程设计、试验、施工、管理和研究的初步能力。主要课程:理论力学、材料力学、结构力学、水力学、土力学、建筑材料、结构设计原理、房屋建筑学、建筑结构、道路工程、桥梁工程、隧道工程、铁道工程、工程地质、工程测量、地基基础工程、计算机应用、施工技术与组织、工程概预算等。
本专业课程按学生就业方向设四个课群组:铁路与公路工程、桥梁工程、建筑工程、隧道与地下工程。
要求外语语种:英语 测绘工程专业 四年制本科
毕业生应获得以下几个方面的知识和能力:掌握空间、地面三维坐标的测绘基本理论与获取方法,掌握天文、大地测量、工程测量、数字摄影与卫星遥感技术,地理信息系统原理与应用、GPS应用,地形学及地图编绘理论知识和方法等。培养出能从事国民经济建设各领域的高级工程测绘技术专业人才与管理教学等方面人才。主要课程:大地测量学基础、空间测地理论技术,影像与制图、工程测量学、摄影测量、变形监测与数据处理,误差理论与高等测量平差、工程监理、GPS应用,地理信息系统、AutoCAD数字化成图等。要求外语语种:英语
给水排水工程专业四年制本科
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:掌握化学、微生物学、水力学、工程力学和水文地质的基本知识;掌握城市给水工程、排水工程、建筑给水排水工程、工业给水排水工程的基本原理和设计方法;具有污染物检测和分析、环境规划与管理的初步能力;了解水科学与技术、环境科学与技术的前沿和发展动态;具有初步的科学研究和实际工作能力。主要课程:普通化学、水分析化学、水微生物学、流体力学、工程制图、工程测量、工程力学、结构设计原理、建筑结构、建筑设备、建筑通风、水质工程学、水资源利用与保护、给水排水管道、水处理工程、工业与民用建筑给水排水工程和给水排水工程施工等。
要求外语语种:英语
工程管理专业四年制本科
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:掌握工程管理的基本理论和方法:掌握投资经济的基本理论和基本知识;熟悉土木工程技术基本知识;熟悉工程项目建设的方针、政策和法规;了解国内外工程管理的发展动态;具有运用计算机辅助进行管理的能力;具有从事工程项目决策与全过程管理的基本能力;具有初步的科学研究和实际工作的能力。主要课程:管理学、应用统计学、运筹学、会计学、财务管理、工程经济学、组织行为学、经济学、计算机应用、经济法、工程项目管理、工程估价、工程概预算、合同管理、房地产开发与管理、工程力学、工程结构、房屋建筑学、交通土建工程、施工技术与组织、建筑法规等。
本专业课程分设三个课群组:工程项目管理、工程技术经济、房地产开发与经营。
要求外语语种:英语
城市规划专业五年制本科
毕业生应获得的知识和能力:具有基本的人文社会科学理论知识和素养,遵守职业道德;掌握建筑设计的基本理论和基本知识,具有建筑设计的初步能力;掌握城市规划学科的基本理论和基本知识、工作程序与方法,能编制城市总体规划、详细规划,以及协调各项工程规划的能力;了解城市规划管理的基本知识,具有参加规划管理的能力;掌握计算机与地理信息系统的基本理论和知识,具有计算机辅助设计的能力;了解城市规划学科发展的前沿理论和发展动态。主要课程:建筑设计、城市规划原理、城市道路与交通、中外城市发展与规划史、城市环境与城市生态学、城市规划管理与法规、城市工程系统规划等。
要求外语语种:英语
建筑环境与设备工程专业四年制本科
毕业生应获得的知识和能力:毕业生能够从事工业与民用建筑环境控制技术领域的工作,具有暖通空调、燃气供应、建筑给排水等公共设施系统、建筑热能供应系统的设计、安装、调试和运行能力,具有制定建筑自动化系统方案的能力, 并具有初步的应用研究与开发能力。主要课程:工程热力学、传热学、流体力学、建筑环境学、建筑环境测试技术、机械设计基础、电工与电子学、自动控制原理、流体输配管网、热质交换原理与设备、暖通空调、建筑自动化等。
要求外语语种:英语 电子信息工程专业 四年制本科
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:较系统地掌握本专业领域的基本理论知识,适应电子和信息工程方面广泛的工作范围;掌握电子电路的基本理论和实验技术,具备分析和设计电子设备的基本能力;掌握信息获取、处理的基本理论和各种方法,具有设计、集成、应用及计算机模拟信息系统的基本能力;了解电子行业和信息系统的理论前沿,具有研究、开发新系统、新技术的初步能力;了解电子行业和信息产业的基本方针、政策和法规;具有管理、维护电子信息系统的基本知识和能力。主要课程:电路分析、模拟电子技术、数字电子技术、信号与系统分析、数字信号处理、通信原理、自动控制原理,数据结构、数据通信、信息论、集成电路工程、集成电路系统设计、集成电路可靠性、电子材料与元器件等。
要求外语语种:英语
网络工程专业四年制本科
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:掌握计算机科学与技术的基本知识和基本理论;掌握计算机网络系统的分析和设计的基本知识、基本技术和基本方法;具备研究、开发、调测计算机网络软件、硬件的基本能力;了解计算机科学与计算机网络技术的最新进展与发展动态;了解计算机网络建设的基本方针,政策和法规;掌握文献检索、资料查询的基本方法;具有获得各种先进技术、前沿信息的能力。主要课程:电路分析、数字电路、模拟电路、微机原理、计算组成原理、数据库原理、c语言程序设计、数据结构、网络数据库原理及应用、软件工程、计算机通信网络、网络工程、网络安全技术、网络多媒体技术、计算机控制,网络管理技术等。
要求外语语种:英语
计算机科学与技术专业 四年制本科
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:掌握计算机科学与技术的基本理论、基本知识;掌握计算机系统的分析和设计的基本方法;具有研究开发计算机软件、硬件的基本能力;了解与计算机有关的法规;掌握文献、资料查询的基本方法,具有获取信息的能力:具有创新意识和能力。
主要课程:电路分析、模拟电路、数字电路、计算机原理、计算机组成原理、数据库原理、离散数学、程序设计语言、计算机系统结构、计算机网络、高级语言、数据结构、操作系统、软件工程、编译原理等。
要求外语语种:英语
电气工程及其自动化专业四年制本科
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:具有扎实的自然科学基础;系统地掌握本专业领域基础理论知识和基本技能:主要掌握电工理论、电子技术、信息处理、控制理论、计算机软硬件基本原理与应用;获得较好的实验训练和工程实践训练,具有较熟练的计算机应用能力和电气工程技术方面较强的动手能力;了解本专业学科前沿的发展趋势,具有一定的科学研究、科技开发及组织管理能力。主要课程:电路分析、数字电路、模拟电路、电力电子技术、电机与拖动、电力拖动控制系统、信号与系统分析、c语言、微机原理、单片机原理及应用、自动控制原理、计算机网络、数字信号处理、工厂供电、电力工程、计算机控制系统等。
要求外语语种:英语
通信工程专业四年制本科
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:具有扎实的自然科学基础;掌握通信领域内的基本理论和基本知识;掌握有线、无线、卫星、移动、多媒体等通信技术以及通信系统和通信网络的分析与设计方法;了解通信系统和通信网络建设的基本方针、政策和法规,了解通信技术的最新进展动态;培养具有设计、开发、调测及应用通信系统和通信网络的基本能力;掌握文献检索、资料查询的基本方法,具有获取信息和创新的能力。
主要课程:电路分析、数字电路、模拟电路、电磁场、计算机原理与技术、信号与系统分析、c语言、数字系统与逻辑设计、数字信号处理、通信原理、数字通信、通信网络、程控交换技术、光纤通信、移动通信等。
要求外语语种:英语 金属材料工程专业四年制本科
培养能适应社会主义现代化建设需要的,德、智、体全面发展的具有金属材料科学理论、基础知识和应用技术技能的高级技术人才,能从事金属材料机械设计制造,材料应用与开发,以及从事教学,管理和金属材料的营销等工作的高级应用型工程技术人才。
毕业生应获得以下几方面知识能力:有较扎实的自然科学基础,能系统的掌握本专业领域技术理论和基本知识,能够从事金属材料的设计、制造和应用及相关领域内的生产管理和经营销售等工作。
本专业具有三个专业方向:金属材料、机车车辆金属材料、机械设计制造金属材料。按不同专业方向设置专业课程及毕业设计,以适应市场需要与就业。
主要课程:物理化学、量子与统计力学、固体物理、材料科学概论、材料科学基础、材料工程基础、材料分析方法、材料工艺与设备、计算机在材料科学中的应用等。
需求外语语种:英语
材料成型及控制工程专业四年制本科
培养掌握材料宽口径加工成型专业较宽广的专业基础理论、基础知识和专门的基本专业技能,具有在机械装备制造、冶金企业材料生产、石油化工、兵器兵工等行业从事传统锻压变形加工、铸造和焊接专业的材料成型加工工程学及过程控制的生产技术、应用科技开发、运营管理和产品营销等方面能力的高级技术人才。
毕业生应获得以下几方面知识和能力:系统掌握材料热加工成型专业的技术知识,较好的专业技能,了解材料工程前沿的最新理论和技术,具有一定的材料测试和开发能力,能从事材料成型相关领域内的生产管理、设计开发和经营销售等工作。
本专业在修满规定的公共基础课、专业基础课后,设置了铸造、焊接、锻压塑性加工和过程控制四个专业方向。
主要课程:工程力学、机械设计基础、电工和电子学、微机原理及应用、材料科学基础、物理化学、材料成型过程传输原理、材料成型原理、材料加工CAD/CAE/CAM、焊接技术及控制、冶金塑性加工、合金熔炼和液态铸锻技术、材料先进制备加工技术。
要求外语语种:英语
热能与动力工程专业 四年制本科
培养掌握本专业领域较宽广的基本理论和基础知识,具有在国民经济各部门从事动力机械与热力设备设计、制造、技术开发、运行管理、经营销售、测试和安装等方面工作的高级技术人才。
毕业生应获得以下几个方面的知识和技能:系统的掌握本专业基础技术理论,较好的专业设计能力以及实验和测试等基础技能;具有较扎实的科学技术基础,较好的社科基础和文字表达能力;具有本专业所需的专业知识,了解其学科前沿;具有从事热力设备设计、制造以及初步的科学研究、科研开发和组织管理能力。
主要课程:工程力学、机械学、工程热力学、流体力学、机械工程材料、电工与电子技术、控制理论及热能工程、内燃机原理与结构、流体机械、动力机械、制冷与低温技术、热工过程控制等。从三年级开始分专业方向:热能动力及其自动化、内燃机工程、制冷与空调。
要求外语语种:英语
机械设计制造及其自动化专业 四年制本科
培养具有社会主义现代化建设需要的,德、智、体全面发展的,具有在机械制造领域内从事设计制造、科技开发、应用研究、管理和营销等方面的高级技术人才。
毕业生应获得以下几个方面的知识能力:有较扎实的自然科学基础、较好的社科基础及文字表达能力;系统的掌握本专业领域拓宽后的技术理论和基本知识及本专业必需的机械设计、机械设备原理和使用、机械制造技术、测试和基本工艺操作等基本技能;具有本专业领域内所必需的专业知识、了解所学专科前沿趋势,具有初步的科学研究、科技开发及技术管理能力。
本专业具有四个专业方向:(机械设计制造、机车车辆、数控技术、机电液自动控制),前三年主要是学习基础及技术基础课,四年级时,按不同专科方向设置专业课程及毕业设计,以适应市场需要与就业。
主要课程:机械制图、工程力学、机械设计基础、电工与电子技术、微型计算机原理及应用、机械工程材料、制造技术基础、工装设计、自动化基础、数控技术、企业管理与营销等。
要求外语语种:英语 财务管理专业四年制本科
培养和造就德智体全面发展,能适应21世纪社会经济发展需要,基础扎实、知识面宽,具有经济、管理、法律、会计、金融、外语和计算机等方面的知识和能力,能在工商企业、金融和证券投资机构、事业单位及政府部门从事财务管理、科研、高校从事教学工作,培养富有创新精神和实践能力的高级复合型应用人才。
毕业生应具备的知识和能力:具有较高思想道德和文化修养,掌握财务、金融管理的定性、定量分析方法,具有分析和解决财务管理问题的能力和创新能力。
主要课程:财务会计、管理会计、经济法、税法、财政学、金融学、财务管理、证券投资学、高级财务管理、国际财务管理、企业财务分析等课程。
要求外语语种:英语
会计学专业 四年制本科
培养适应社会主义市场经济需要的,德、智、体全面发展的掌握管理学、经济学、会计学基本理论知识,了解本学科的理论前沿和发展动态,熟悉国内外与会计学有关的政策、法规和国际惯例,具有一定科学研究和实际工作能力,能在企事业单位及政府部门从事会计实际工作,也可以从事教学和科研的高级专门人才。
毕业生应具备以下几方面的知识和能力:受到会计方法和基本技巧方面的训练;掌握会计、审计和现代化管理方面的基本理论、基本知识:具有分析和解决会计问题的基本能力:具备组织现代企事业单位的会计核算和财务管理的基本能力:具有较强的外语和计算机应用能力;具备参与企事业单位会计监督和财务决策工作的基本能力。
主要课程:政治经济学、西方经济学、管理学、基础会计、财务会计、成本会计、管理会计、财务管理、会计信息系统、高级财务会计、投资学、经济法、统计学、审计学、财政学、金融学、税法等。
要求外语语种:英语
国际经济与贸易专业四年制本科
培养适应社会主义市场经济需要的、掌握现代经济基本原理和国际经济、国际贸易的基本理论,了解当代国际经济贸易的发展现状,熟悉通行的国际贸易规则和惯例及我国对外贸易的政策、法规,具备理论分析、实务操作的基本技能,能在涉外经济贸易部门、外资企业、政府机构及企事业单位从事实际业务、管理、调研和策划工作,也可从事教学与科研的高级专门人才。
毕业生应具备以下几方面的知识和能力:掌握马克思主义经济学基本理论和方法;掌握西方经济学、国际经济学的理论和方法;能运用计量、统计、会计方法进行分析和研究;了解主要国家和地区的经济发展状况及其贸易政策;了解中国的经济政策和法规;了解国际经济学、国际贸易理论发展动态;能够熟练掌握一门外语,具有听、说、读、写、译的基本能力;能利用计算机从事涉外经济工作,并具有较强的创新意识和创新能力。
主要课程:政治经济学、西方经济学、国际经济学、国际贸易理论与实务、国际金融、国际结算、国际商法、国际市场营销、货币银行学、管理学、财政学、会计学、统计学等。
要求外语语种:英语
电子商务专业四年制本科
培养具备现代商务理论基础,掌握系统分析思想、计算机技术、网络技术及现代经济管理技术等电子商务相关学科的知识,具备先进的电子商务理念、独立进行电子商务实践的能力和创新设计的基本素质,能综合运用先进的信息技术、网络经济理论和现代管理方法,在与电子商务有关的机构、网站、工商企业从事网络营销服务、网上信息交换与业务交流、网络控制与管理、现代电子平台的系统规划、设计、维护及现代商务管理等方面的应用型高级技术与管理人才。
毕业生应具备以下几个方面的知识和能力:掌握计算机科学、管理科学、经济学和电子商务专业的基本理论、基本知识,掌握电子商务系统的分析设计基本方法和应用管理基本技能,具有直接从事现代电子商务活动的初步能力;了解和熟悉有关经济、金融、电子商务方面的政策法规以及国内外电子商务理论和应用的发展动态。
主要课程:经济学、管理学、市场营销与网络营销、程序设计、数据库原理与应用、计算机网络基础、电子商务概论、管理信息系统、物流与供应链管理、电子商务信息系统分析与设计、网页设计与网站建设、电子商务案例分析、电子商务安全与标准、电子商务法律法规等。
要求外语语种:英语
信息管理与信息系统专业四年制本科
培养具备现代管理学基础、计算机科学技术知识及应用能力,掌握系统思想、信息系统分析与设计方法以及信息管理等方面的知识与能力,能在国家各级管理部门、IT企业、工商金融机构、科研开发和教学单位等部门从事信息管理以及信息系统分析、设计、开发、实施管理和评价等方面的应用型高级专业人才。
主要课程:管理学原理、信息管理学、信息经济学、管理信息系统、计算机系统与软件、数据库技术及应用、计算机网络技术、电子政务、电子商务、网页设计与管理、信息组织、信息检索、信息系统分析与设计等。
要求外语语种:英语 交通工程专业四年制本科
培养掌握交通工程学科的基础理论、基本知识;掌握系统工程的一般分析方法和系统控制的基本技术;具有交通运输规则、交通工程设计、施工管理和交通控制系统开发能力的应用型高级专门人才。
毕业生应具备的知识和能力:能够在铁路及其他交通运输部门、运输企事业单位从事交通运输规划、交通工程设计、交通工程施工、交通管理、交通控制系统开发等工作。
主要课程:交通工程、系统工程、运输组织学、交通经济学、交通规划、工程力学、工程制图、测量学、城市道路设计、路基路面工程、施工组织学、交通控制与管理、轨道交通、交通项目评价、工程概预算、智能运输系统、铁路运输调度与统计分析等。
需求外语语种:英语
交通运输专业四年制本科
毕业生应获得的知识和能力:能够在国家及省、市交通运输管理部门、交通运输企事业单位等从事交通运输组织、指挥、决策,交通运输企业从事生产与经营管理工作。
主要课程:管理运筹学、现代管理学、铁路行车组织学、货物运输组织、运输经济学、集装化运输、交通运输设备、交通运输企业管理、交通港站与枢纽设计、交通运输法规、铁路运输调度与统计分析、大型数据库开发、交通运输技术管理、管理信息系统等
要求外语语种:英语 广告学专业 四年制本科
培养学生成为热爱社会主义祖国,拥护中国共产党的领导,了解马列主义基本原理,德、智、体、美全面发展,具备广告学专业理论与技能,能在新闻媒介的广告部门、各类专业的广告公司、市场调查及信息咨询行业以及企事业单位从事广告经营管理、广告策划创意、广告设计与制作、市场营销策划以及市场分析工作的高级专门人才。
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:掌握广告学基本理论、基本知识;具有现代广告策划、创意、制作、发布的基本能力,以及市场调查与营销的基本知识和市场分析、数据处理的基本能力;熟悉有关广告的政策法规;具有公共关系的基本知识与活动能力;了解中国广告业的现状与发展趋势,了解国外广告业的发展动态;具有较熟练的运用英语和计算机的能力;具有较强的创新意识和创新能力。
专业基础课:素描、色彩、平面构成、色彩构成、立体构成、艺术概论、中西方美术史、市场营销学、消费心理学、调查学概论、策划学概论、创意学概论、广告学概论、传播学概论、设计概论、广告审查、广告作品欣赏、管理学原理、合同法。
专业课:摄影、摄像、电脑平面设计、三维设计、网页设计、标志设计、字体设计、书籍装帧设计、包装设计、广告设计、广告文案写作、广告管理、广告案例分析、客户管理、商务谈判学、企业策划学、CI策划、印刷工艺与流程等。
要求外语语种:英语 英语专业四年制本科
培养具有扎实的英语语言基础和比较广泛的科学文化知识的复合型英语人才,能在经贸、文化、出版、教育、科技、旅游等部门从事翻译、教学、管理和研究工作。
毕业生应获得以下几方面的知识和能力:坚实的英语语言技能;有关英语国家的社
会和文化知识;一定的科技、经贸知识;具备熟练的英语听、说、读、写、译的能力;熟练应用计算机的能力;从事翻译、外经贸、教学和外事活动的能力。
主要课程:综合英语、高级英语、英语语法、英语阅读、视听、口语、听力、英语写作、翻译理论与实践、英语词汇学、英语语言学、英美文学史、英美文学作品选读、英语国家概况、西方文化入门、国际贸易与实务、剑桥商务英语、财经英语、外贸函电、商务翻译与实践、科技英语阅读与翻译、英语教学法、国际法入门、第二外语(日语)、计算机理论和实践等。
本专业具有语言文学和科技英语两个方向。
2013年新增加专业:投资学,地理信息科学,工艺美术。
『叁』 给水排水工程专业主要是学习什么是否有前途
简介
给水排水工程是一门应用很广泛的学科,它是以城市水的输送、净化及水资源保护与利用有关的理论与技术为主要研究内容,与城市、城镇建设事业、工业生产、环保和人民生活密切相关的重要学科。
业务培养目标
本专业培养具备城市给水工程、排水工程、取水工程、防洪工程、建筑给水排水工程、工业给水排水工程、水污染控制规划和水资源保护等方面的知识,能在政府部门、规划部门、经济管理部门、环保部门、设计单位、工矿企业、科研单位、大、中专院校等从事规划、设计、施工、管理、教育和研究开发方面工作的给水排水工程学科的高级工程技术人才。
业务培养要求
本专业学生主要学习普通化学、分析化学、工程力学、测量学、工程制图、微生物学、水力学、电工学、给水排水工程学科的基本理论和基本知识,受到外语、计算机技术及绘图、污染物监测和分析、工程设计、管理及规划方面的基本训练,具有水科学和环境技术领域的科学研究、工程设计和管理规划方面的基本能力,掌握对水的开发、净化、输送、回收与应用必需的基本理论、基本技能,接受工程师训练和初步的科研方法训练,具有较好地独立获取知识和分析、解决给水排水工程实际问题的基本能力,具备规划给水排水系统、进行给水排水工程的工艺设计、施工、管理和简单的结构设计的能力并掌握水资源控制与保护、节水等相关知识。
毕业去向
政府机关与科研、设计、规划、教育、生产、施工、管理等企事业单位从事给水排水工程及相近专业的工作,可去自来水厂、污水处理厂、施工企业做工程技术员,也可以去设计院设计图纸。
主干学科:土木工程、水利工程、环境工程
主要课程
高等数学、专业英语、工程力学、材料力学、结构力学、测量学、流体力学、水力学、水泵与泵站、水文学与水文地质、土建工程基础、电工学、建筑电气、给水管道工程、排水管道工程、水工程施工、建筑给排水工程、给水处理、排水处理、水处理微生物学、普通化学、有机化学、物理化学、水分析化学等
主要实践性教学环节
金工实习、测量实习、工程制图、管道工程安装实训、计算机应用及上机实习、建筑给水排水课程设计、工程施工实习、CAD制图训练、物理实验、力学实验、化学实验、水质分析实验、课程设计、认识实习、毕业实习、毕业设计(论文)等,一般安排40周左右。
主要专业实验
水力学实验、微生物实验、水处理实验(包括混凝、沉淀、过滤、消毒、曝气、气浮、污泥等实验项目)等
修业年限:四年
授予学位:工学学士
相近专业:环境工程
研究生方向: 市政工程、环境工程、环境科学等
开设院校
武汉大学 同济大学 福州大学 大连海洋大学 扬州大学 郑州大学 长安大学 福建工程学院
沈阳大学 重庆大学 南京信息工程大学 南京林业大学 南京工业大学安徽工业大学 甘肃理工大学 新疆大学 广州大学
长江大学 济南大学 四川大学 清华大学 青海大学 湖南大学 华侨大学 西华大学
南昌大学 东北电力大学 洛阳理工学院 西安理工大学 西安建筑科技大学 宝鸡文理学院
河北建筑工程学院 北京工业大学 广东工业大学 仲恺农业工程学院 北京建筑工程学院 天津城市建设学院
吉林化工学院 吉林建筑工程学院 河北工程大学 河北理工大学 长沙理工大学 山东农业大学
太原理工大学 内蒙古科技大学 内蒙古工业大学 内蒙古农业大学 山东建筑大学 中南工学院
辽宁工程技术大学 浙江工业大学 东华理工学院 安徽建筑工业学院 青岛理工大学
桂林理工大学 石河子大学 沈阳建筑大学 哈尔滨工业大学
苏州科技学院 华中科技大学 武汉科技大学 重庆交通大学 南昌航空大学
江西理工大学 华东交通大学 兰州交通大学 哈尔滨工程大学 江苏石油化工学院
合肥工业大学 武汉理工大学 长春工程学院 大庆石油学院(东北石油大学) 武汉科技学院 湖南城市学院
浙江科技学院 孝感学院 河南城建学院 南阳理工学院
给水排水专业学校排名
排名 学校名称 等级
1 同济大学 A+
2 哈尔滨工业大学 A+
3 浙江大学 A
4 清华大学 A
5 湖南大学 A
6 中南大学 A
7 河海大学 A
8 大连理工大学 A
9 天津大学 A
B+等(14个):重庆大学、北京工业大学、西安建筑科技大学、沈阳建筑大学、华中科技大学、西南交通大学、武汉大学、长安大学、北京交通大学、武汉理工大学、东南大学、安徽工业大学、合肥工业大学、北京建筑工程学院
B等(16个):四川大学、南昌大学、兰州交通大学、武汉科技大学、扬州大学、浙江工业大学、青岛理工大学、山东建筑大学、吉林建筑工程学院、南华大学、广州大学、安徽建筑工业学院、天津城市建设学院、河北工程大学、苏州科技学院、桂林工学院、四川理工学院
C等(7个):名单略[1]
至于前途你要相信行行出状元,还是看个人。
『肆』 我国水文地质调查工作的发展概况
我国是世界上最早寻找、调查、开发利用地下水的国家之一。从丰富的考古资料、各种古籍的记述及温(矿)泉、矿产开发排水之早等方面,都可得到证实。
我国开发利用地下水的历史悠久。上海市郊青浦河段发现的直筒形水井,距今已有6000多年,是迄今为止我国发现的最古老的水井。浙江余姚河姆渡井,据14C测定,有5700年的历史,属新石器时代中期所建。这都充分说明我国凿井开采利用地下水的历史久远。
在凿井技术方面,据记载,四川在公元前250年左右,已在广都(今成都附近双流一带)凿井开采卤水制盐。公元280年,在江阳(今四川自流井一带)彝族人梅泽,凿一井自喷卤水,便称之为“自流井”,这是世界上最早开凿的自流井。到宋朝(11世纪中叶),创造了“冲击式顿钻凿井法”,凿出了口小井深的卓筒井,大大促进了我国古代凿井技术的发展。1835年,四川自贡燊海井打至1001.42m深,为世界上第一口超1000m深钻,钻入三叠系嘉陵江灰岩之中,大规模地开发了自流井中的天然气和卤水资源。
我国矿产开发中排除水患的历史也是悠久的。湖北铜绿山古矿冶遗址出土的坑木,经14C测定,多数为2500~2800年左右。已清理出地下数百座竖井、斜井和盲井,有的深达50m,其中,排水系统相当完整,还发现有水桶等排水工具。这是迄今世界上发掘的面积最大、技术最先进的古代采矿和冶炼遗址,正是在这些矿山开采中,在长期不断发生和排除水患中,人们积累了丰富的与矿井水作斗争的知识与经验。
陕西临潼的骊山温泉,即华清池,相传在3000年前周幽王就加以利用,秦汉时用于疗疾,至唐朝达到极盛。北魏郦道元的《水经注》中,列举了全国温泉41处,明末清初顾祖禹《读史方舆记要》中,记载温泉500余处,明朝学者李时珍在《本草纲目》中按成分对泉进行了分类等。
从上述史实可以看出,我国开发利用地下水的历史最悠久,对水文地质理论的建树及调查技术的应用皆有突出的贡献,曾居领先地位。
新中国成立前,我国仅有极少数的地质工作者,作了少量的水文地质调查与凿井工作。上海于1860年开始凿深井,到1921年有深井22口,年开采量在30×104t以上,北京的几口自流井开凿于1920年前后,深30.48m左右,自溢,水质好。但真正运用地质科学的理论与方法,进行地下水的调查研究,开端于20世纪30年代。谢家荣在1929年发表了《钟山地质与南京井水供给的关系》,1933年,朱庭祜等人在南昌附近,王钰等人在河南作过农田灌溉用水的调查,写有《江西南昌附近之地下水》和《河南安阳、林县、淇县、睿县一带地下水》两册报告。傅健1935年发表了《陕西西安市地下水》,梁文郁于1948年写有《兰州附近水源地质之研究》等调查报告。
新中国成立后,我国的水文地质工作得到了迅速发展。即水文地质学,作为地质科学领域内一门独立的应用地质学科,是在新中国成立后的20世纪50年代,才迅速发展起来的。
20世纪50年代为初始阶段(或创业阶段)。主要工作是适应经济建设的需要,建立水文地质、工程地质队伍,兴建大专院校和建立科研机构。水文地质学逐步成为一门独立的应用地质科学。进行了一些大中城市的供水水文地质工作,勘探建设了一批水源地,满足了急需。
20世纪60年代为开创和前进阶段。主要在东部几个大平原上开展了农田供水和土壤改良的水文地质工作,尤其是在华北平原开展了大规模的抗旱打井运动,即60年代是农业水文地质学的开创阶段。另外,20世纪60年代,我国还对许多大水矿床进行了水文地质勘探工作,开展了基岩山区的水文地质调查工作,开展了上海市由于过量抽水引起地面沉降的研究,编制出版了各种“勘查规范”和“图系”,出版了一些结合我国实际的水文地质教材和专著,60年代后期的“文革”动乱,使水文地质工作严重受阻。
20世纪70年代为发展阶段,新技术、新方法广泛应用。由于国内水文地质生产项目激增,科学研究工作的加强和采用新技术、新方法,如同位素技术,电模拟,负压计、中子仪等测试技术,使我国水文地质科学理论与实践诸方面都得到了飞速的发展,全国2/3以上的地区已完成了以1:20万比例尺为主的水文地质普查工作(1995年,此项工作全部完成),部分地区采用了航卫片解译新手段,还在一些重点地区开展了1:5万比例尺的水文地质调查工作。1978年出版了《中华人民共和国水文地质图集》。20世纪70年代,也是环境水文地质学的开创阶段,在该时期区域环境水文地质的研究、污染环境水文地质的研究、地下水资源开发负环境效应的研究,环境水文地球化学或医学环境水文地质的研究得到广泛应用和发展。
20世纪80年代主要为综合研究阶段,同时,也是水资源水文地质学的开创阶段。该时期,在水文地质勘探与试验方面,加强了深部钻探和各种物探工作,一些地区应用同位素技术开展了地下水的人工补给研究。在水文地质计算方面,广泛应用了电子计算机技术,采用了非稳定流数值法,建立了各种物理模型及数学模型,在大面积地下水和局部浅层地下水资源评价方面,取得了可喜成绩。矿床及矿井水文地质工作取得很大进展,大部分矿区都进行了水文地质勘探,基本上杜绝了较大灾害性的突水事故,矿床水文地质调查方法、分类、涌水量预测等方面均有较大创新或突破。全国性的地下水动态观测网初具规模,建立了相应的数据库,开展了一系列环境水文地质工作,改水防病取得明显成效,在较多项目中采用系统工程理论和最优化技术,开展了地下水资源管理模型的研究工作(如石家庄市、河北平原等)以及水质模型的研究(山东济宁市等)。
另外,20世纪80年代,国家还加强了环境保护和水资源的立法工作,先后颁发了《中华人民共和国水污染防治法》(1984年颁布,1996年修正),《中国人民共和国水法》(1988年颁布,2002年修正)、《中华人民共和国环境保护法》(1989)等法规,做到以法治水。
20世纪90年代,开始进入地下水资源科学管理、保护和优化开采的新阶段。地下水资源评价与管理工作深入开展。实行了“三水”(地下水、地表水、降水)的综合评价与管理,人工调蓄地下水资源的工作得到进一步加强,深入开展环境地质的调查研究,初步走上了“以法治水,以法管水”的轨道。对北京等25个重点城市和京津唐等8个重点经济区地下水资源开发利用和77个主要城市到2000年的水资源环境做了大量科研和调查工作,先后完成了全国地下水资源分区评价与总汇,全国水文地质区划等工作,地下水资源管理和优化开采取得明显成效,矿泉水及热矿水的开发利用取得明显的经济效益。90年代也是信息水文地质学的开创阶段,为保证提供建立模型所需要的大量水文地质信息,就必须建立相应的信息—检索系统和数据库。例如,河南省环境水文地质总站开发的“河南省地下水资源数据管理系统”和“地下水均衡观测数据处理系统”等,均运行良好。国土资源部全国地质环境监测总站,于1997年建立了全国水文地质信息数据库系统。
20世纪末21世纪初,水文地质工作向立体化和纵深发展,并得到了全方位的广泛应用,在水文地质理论、应用、技术方法等方面均有较大发展,初步形成了现代水文地质科学体系。尤其是在水资源的科学管理、节约用水、水污染防治、水资源的优化配置和合理开发利用等方面取得较大进展,获得丰硕成果,信息技术得到广泛应用。2006年完成覆盖全国960万km2和40多个重点城市、汇集1017个图幅的1:20万区域水文地质图数字化建设,建成全国性1:20万数字区域水文地质图空间数据库。
新中国成立以来,我国水文地质工作获得了巨大的发展。由单一工种向多工种、多方法、多手段和综合化方向发展,由定性描述到定量评价,由水文地质普查到综合研究,由稳定流计算发展到非稳定流及数值法,由单一勘查目的到考虑综合效应,由盲目开采到优化开采和科学管理,在水文地质科学理论和实践的诸多方面,已步入世界先进行列。已基本形成了具有多个分支学科的现代水文地质学科学体系。
由于地下水与地表水是具有统一联系的一个整体,因此,今后水文地质工作的发展趋势是:应加强地下水、地表水的综合调查研究和统一规划,把地下水的研究与全球环境变化结合起来,探讨如何从技术、经济、社会、行政、法律等方面合理开发、利用、保护和科学管理地下水资源,使地下水资源得到永续利用。同时“多S”技术、同位素技术、地下水三维数值模拟、非线性技术等新技术方法将得到广泛应用,成为水文地质工作的有效工具,研究手段更加多样化、综合化。新的理论和技术的应用,会使地下水研究向信息化、数字化方向发展,极大提高水文地质研究成果的实用性和可操作性。
总之,今后水文地质工作将与时俱进,在社会主义现代化建设中发挥更大的作用,做出更大的贡献。
复习思考题
1.试述专门水文地质的概念和任务?
2.专门水文地质学的内容包括哪几部分?
3.简述水文地质调查工作的发展概况?
4.我国水文地质工作取得哪些主要成绩?
5.水文地质调查工作还存在哪些差距?
6.水文地质工作的发展趋势是什么?
7.你对水文地质工作有什么认识?
『伍』 水资源开发利用的环境地质效应
3.2.1 环境水文地质作用
在水资源的开发利用中,地下水因其水质好,动态相对稳定故被许多国家作为主要的开发利用对象。美国大约50%的畜牧业和灌溉用水,40%的公共供水依靠地下水。而地中海岛国马尔他和位于西亚干燥高原的沙特阿拉伯,则100%的依靠地下水(表3.4)。
表3.4 典型国家地下水在供水中所占的比重
大规模地开发利用地下水,必然引起环境水文地质作用。环境水文地质作用是指地下水在人为和自然因素影响下,由水化学、水动力学、水物理学和生物学性质变化引起的对人类生产和生活环境的制约作用。按作用的机制,环境水文地质作用主要有环境水文地球化学作用、环境水动力学作用、环境水物理学作用、环境水文地质生态作用。各种作用的控制指标及其环境影响结果等列于表3.5。
表3.5 环境水文地质作用的类型及作用结果
3.2.1.1 环境水文地球化学作用
环境水文地球化学作用是指在人工干预下,在一定渗流和水文地球化学条件下,物质迁移、转化的作用,是决定污染物质迁移转化规律的主要作用。主要有酸碱作用、氧化-还原作用、吸附-解吸作用、络合与螯合作用、稀释和浓缩作用、生物净化与浓集作用、放射性衰变和细菌繁殖与衰亡作用,以及污染质在水中的弥散作用。通过这些作用,水污染物质在环境系统中发生迁移、富集、转化、分散、净化、毒性改变,从而造成水质恶化、公害病等不良环境影响,或使水体发生净化作用。
3.2.1.2 环境水动力作用
环境水动力作用是指由地下水动力要素变化而引起的地质环境中相互间的能量交换作用。通过荷载效应、应力腐蚀效应、孔隙水压力效应、潜蚀吸蚀效应等作用,破坏地质环境中不同单元间的力学平衡,引发地面沉降、岩溶塌陷等地质灾害。地下水位的下降,会造成水动力场各要素如水力坡度、渗透速度、水压力的变化。
3.2.1.3 环境水物理学作用
环境水物理学作用是指地下水对热能的传播和转化而引起的建筑物地基失稳和地下水水质变坏的环境作用。由于人工热流出物的影响,水温度发生变化可引起水体热污染,影响水质和水生生态平衡。
3.2.1.4 环境水文地质生态作用
水质、水量和水温等变化都可引起生态平衡的破坏。大量开采地下水造成的区域性水位下降,使包气带土壤水分减少,土壤结构破坏,出现土壤沙化和草原退化;不恰当的引水灌溉造成的地下水水位上升引发土壤盐渍化,从而破坏农业生态平衡;水污染物中氮、磷等营养物过多,可造成湖泊、海湾等水体中藻类灾害性的生长,使水体质量下降,危害水生生态系统。
3.2.2 水资源开发利用的环境地质正效应
水资源的开发利用对社会、经济发展起到了不可估量的作用,如果在科学评价,合理开发基础上利用,则会促使环境变化向有利于人类生存的方向发展,这种作用叫做正的环境效应。
3.2.2.1 地表水利用过程中的环境地质正效应
通过筑坝形成水库,以提高水位,调节径流,改善水质,实现灌溉、发电、供水、防洪、航运等综合效益所带来的环境正效应如下。
3.2.2.1.1 增加蒸发,利于防洪
由于水库增大了自由水面的面积,增加了蒸发损失,美国的大平原南部一些水库在降雨较少的年份,最大蒸发损耗达42%,这对于专为用于防洪而营建的小水库来说,水量损耗可以增加水库的防洪能力,因为它使洪水量迅速减小。美国大平原南部由于年蒸发量远大于年径流量,水库的防洪效益比美国其他地区都好,俄克拉何马州体格河上的25座水库的临时蓄洪作用使特大洪水淹没和洪泛平原的面积减少了23%。
3.2.2.1.2 调节径流
水库对径流的影响主要表现在对流量的调节作用上,使流量在时间上重新分配,使下游河道水流的长期和短期的变化幅度减小,有利于水生物的生活。
3.2.2.1.3 增加地下水的入渗补给量
水库修建后,往往在库区附近地区增大了地表水入渗补给时间和面积,促使地下水位回升,有利于减缓或防止地面沉降等地质灾害的发生。
当然水库的修建引起蒸发量的增大,从水资源角度来说是一种损失,也使用于灌溉、发电、航运等兴利方面的效益减小。
3.2.2.2 地下水资源开发利用中的环境地质正效应
合理开发利用地下水可以为当地带来下列环境正效应。
3.2.2.2.1 控制土壤返盐
土壤盐分变化与潜水动态密切相关。地下水位埋深越浅,潜水蒸发量越大,向表土输送的盐分就越多,也就越容易造成土壤盐渍化。反之,如果将地下水位控制在一定的深度,就能抑制土壤返盐,并使盐碱地得到改良。如河北平原石津灌区实行井灌与渠灌相结合,控制地下水位埋深在2.5~3m,使全灌区盐碱地面积由1972年的4.21×108m2减少到20世纪80年代的240×106m2;山东禹城试验区改引黄灌溉,为井灌,加上明沟排水,使盐碱地大幅度下降。整个黄淮海平原,自20世纪50年代后期大规模开采浅层地下水到80年代中期,盐碱地已减少了一半。
3.2.2.2.2 调蓄地下库容
在地下水位埋深较浅地区,合理降低水位可增大地下调蓄库容,有利于降水渗入补给。从1975~1988年,河北平原京津以南地区,浅层水水位平均下降了5.9m,腾空了地下库容2.9×1010m3,增大了地下调蓄能力。在黄河平原上,从1966年以后,地下水的开采不断增大,加上深挖河道降低地下水的排泄基准面,促进了地下水的水平排泄,使该区地下水位埋深长年处于2~3m的状态,增强了降水入渗能力,也减少了地表径流。
3.2.2.2.3 改善水质
傍河开采地下水,激发河流补给,不仅供水稳定,而且利用岩层的天然过滤和净化作用,使难于利用的多泥沙河水,转化为水质良好的地下水,为沿河城镇和工业集中供水提供水源。北京、西安、兰州、西宁、太原、哈尔滨等大城市,大型供水水源地都是傍河取水型的。
3.2.2.2.4 减缓土地沙漠化
利用深层地下水灌溉,可以增加土壤水含量,促进植被生长,减少土地沙漠化面积。
3.2.3 水资源开发利用的环境地质负效应
随着社会经济的迅速发展,人类对水资源开发利用量不断增加,常常改变了水资源的自然循环过程、方式和强度,从而给当地环境带来一系列不利的影响,这种现象称为环境负效应。
3.2.3.1 区域地下水位下降,局部浅层水资源枯竭
地下水的动态变化,实质上是其补给与排泄两个环节宏观上的综合表现。例如在含水层中,补给水量大于排泄水量,便引起水量增加,水位上升;反之,则水量减少,水位下降。从一个地区来说,地下水未经大量开采之前,基本上处于一种动态均衡状态,地下水位大致保持相对稳定。但是,随着人类生产活动加剧,地下水多年平均开采量超过多年平均补给量,就会破坏这种动态均衡状态,消耗含水层的“储存量”,其结果就出现了直观上的地下水位逐年下降。
地下水超量开采的直接后果是区域水位持续性下降,地下水降落漏斗范围不断扩大。日本东京地区、美国加利福尼亚中央谷地、墨西哥城等处均因大规模开发地下水而造成区域地下水位下降,局部地段浅层含水层中的地下水已趋枯竭,出现出水量减小,水位降深加大,吊泵甚至井孔报废现象。
我国的华北平原水位下降较普遍,深层水水位每年以3~5m的速率下降,天津、沧州、衡水、德州一带降落漏斗已连成一片,面积达3.18×104km2。其中沧州漏斗面积达9830km2,漏斗中心水位埋深达78m。浅层水水位降落漏斗分布于北京市及京广铁路沿线的保定、石家庄、邢台、邯郸到安阳一带,面积达1.89×104km2。我国苏-锡-常地区,随着近些年乡镇企业的发展,地下水利用量逐年增加,由于开采地点集中,时间集中和开采层次集中(多开采第Ⅱ承压水),致使自80年代中期以来,地下水位以平均0.5~1.5m/a的速度下降,区域地下水降落漏斗1996年就超过了5000km2,吴县、锡山和武进3市漏斗中心水位埋深已分别达65m、75m和80m。
区域地下水位下降,不仅直接造成取水工程效益下降或报废,还会诱发泉水断流,地面沉降、岩溶塌陷、地下水质恶化等生态环境问题。
3.2.3.2 泉水流量衰减或断流
北方旅游城市的部分著名岩溶泉水,因泉域内地下水开采布局不合理,在泉水周围或上游凿井开采同一含水层的地下水,导致泉水流量衰减,枯季断流,甚至干涸。如山东济南岩溶泉群(趵突泉等)枯季出现断流。山西太原晋祠泉流量已由20世纪50年代的1.98m3/s,逐渐衰减,至90年代初已断流。西北内陆干旱区,由于在黄土带大量开采地下水以及在出山口过多兴建地表水库及在戈壁带修建高防渗渠道,改变了河水对地下水补给的天然条件,河水渗漏补给量大量减少,造成山前冲洪扇泉水溢出流量大幅度下降。如甘肃河西走廊石羊河流域,20世纪70年代的泉水流量比60年代减少五分之三,原有绿洲的泉灌区逐渐变为井灌区。同样,新疆吐鲁番盆地的坎儿井的水量亦出现了衰减,给农业生产和人民生活带来不利的影响。
3.2.3.3 地面沉降
地面沉降是指地面高程的降低,又称地面下沉或地沉,均指地壳表面某一局部范围内的总体下降运动。地面沉降以缓慢的、难以察觉的向下垂直运动为主,只有少量的或基本没有水平方向的位移,可能影响的平面范围可达几千平方公里。在某些实例中地面沉降是一种自然动力地质现象,而多数是由人类活动所引起的,常以地壳表层一定深度内岩土体的压密固结或下沉为主要形式。
自19世纪末以来,随着世界范围内人类工程活动强度和规模的不断增大,许多地区陆续出现了地面下沉现象。在诸多实例中,由于人类抽取地下液体的工程活动而引起的地面沉降最为普遍。意大利的威尼斯城是最早被发现因抽取地下水而产生地面沉降的城市。之后,日本、美国、墨西哥、中国、欧洲和东南亚一些国家中的许多位于沿海或低平原上的城市或地区,由于抽取地下液体而先后出现了较严重的地面沉降问题(表3.6)。
表3.6 世界各地地面沉降概况一览表
我国从20世纪60年代起,在上海、北京、天津、西安等城市先后出现了地面沉降现象。处于渭河第二级阶地的西安市城区,地面沉降已经发展到了极其严重的地步,与之伴生的地裂缝等严重影响了城市的发展。许多楼房建筑物遭到破坏,多处道路、煤气和输水管道被错断,某些古建筑受到明显影响;钟楼在1971~1988年间累计沉降279.4mm,大雁塔向西倾斜886mm,向北倾斜170mm,南城墙西段曾因为地裂缝和沉降不均匀发生坍塌。1976年之前,西安地面沉降极缓,年平均沉降速率5.3mm,其后随着地下承压水开采量加大,承压水位下降,地面沉降与承压水位漏斗吻合,形成复合型沉降区。到1988年时,沉降地域面积达160km2,市区年平均沉降速率34.6mm,有7个沉降中心。其中胡家庙沉降中心累计沉降已达1 230mm,后村—观音庙沉降中心累计沉降量达1 330mm。市区地裂缝活动程度日趋剧烈,总长度达76.68km,垂直位移速率5~30mm/a,水平位移3~4mm/a。虽然西安市区地裂缝的产生与关中盆地的新构造隐伏断裂活动有一定的联系,但是地面的不均衡沉降也是其直接的诱因。所以地裂缝分布范围与地面沉降范围重合,地裂缝多沿着各个沉陷中心的一侧伸展。
图3.3 天津地区1965~1988年地面沉平均速率图
据王若柏(1994)研究,位于渤海湾平原的天津地区,在大量开采地下水之前的20世纪前半叶,水准观测表明,其新构造沉降速率为4~6mm/a。1923年开始开采承压水,1959年在天津市区发现地面沉降的现象。20世纪60年代后期工农业生产大规模开采地下水,其中1970~1971年平均开采地下水0.89×108m3,地面沉降速率为40mm/a;1972~1985年平均开采地下水(1.0~1.2)×108m3/a,地面沉降量为75~120mm/a;1986年关井减采,1988年开采量下降为0.67×108m3,地面沉降减缓为24mm/a。这显示地面沉降速率与地下水开采量成正相关关系。在整个天津地区,1975年地面沉降范围还只有600km2,有市区和宁河(汉沽)两个沉降中心;1979年时沉降范围猛增到4 000km2,天津、宁河和武清沉降中心扩大而联结为大型复合沉降中心;1983年时沉降范围增至6 000km2,各沉降中心沉降速率极高,如天津市区113.3mm/a、汉沽118.0mm/a、塘沽107mm/a、任丘40mm/a;1988年整个地区沉降面积达7 000km2,许多中等城市都发生沉降,形成一个规模巨大的多中心复合型沉降区(图3.3)。天津市区的工学院水准点,1996年埋设标高为3.39m,到1988年时仅有1.64m,反映出22a里地面累计沉降1.75m。市区沉降中心最大累积沉降量已达 2.62m之多。塘沽和汉沽的某些区域,地面出现负标高或者与海平面持平。由于地面沉降,市区出现污水外溢,海河河道泥沙大量淤积,汛期排洪不畅,沿河两岸出现沼泽化,海水倒灌,水质恶化,风暴潮灾害损失剧增。这一系列的环境问题,严重影响着当地经济、社会的持续发展。
上海市位于长江三角洲前沿,松散沉积物厚达300m。1921~1965年市区地面平均下沉1.76m,最大沉降量 2.63m。1966年采取控制措施以来,地面沉降得到缓解(刘铁铸,1994)。位于渤海湾的大港油田,地面标高1~3m。自从1965年投产以来,油田注水和生活用水大量抽取第四系淡水,使某些区域地下水位由0m下降到-80m(北大港),全区地面沉降0.808m,沉降中心下沉达1.70m。这使得油田管理系统变形甚至断裂,风暴潮和洪水危害油井、港口和各种建筑物(李德生等,1994)。
苏州、无锡、常州三市自20世纪60~70年代发现地面沉降现象,至1994年,三市沉降中心累计沉降量分别为1 407mm,1 140mm和1 050mm,三市因地面沉降造成的直接经济损失已达12亿元,间接损失无法估量。
地面沉降造成的危害极大,必须认真防治。具体措施如下:
(1)压缩地下水开采量,严禁超采。这是防止地面沉降的根本措施。应通过“开源节流”的方式,减少地下水的开采量,实行分质供水,优质优用,地下水仅作为饮用,工业用水尽量多利用地表水,推广循环用水技术。
(2)调整开采层次,尽量开发深层地下水。苏-锡-常地区的地面沉降主要是于开采“三集中”所造成,应实行科学规划,调整开采层次,如工业用水应尽可能利用水质相对差一点的第Ⅰ承压水,保护水质好的第Ⅱ承压含水层的地下水,只作为饮用水供水,改变目前饮水开发第Ⅰ承压层水,工业用第Ⅱ承压层水的现象,即人吃坏水,工业用好水的不合理现象。
(3)通过人工回灌等措施增加地下水补给量。上海市为了使地下水回升和达到控制地面沉降的目的,自1966年开始,以“冬灌夏用”为主,“夏灌冬用”为辅的区域性地下水人工回灌措施,使地下水获得了大量人工补给,市区地面随着区域水位的大幅度回升,由过去常年沉降转为“冬升夏沉”状态,并使地面沉降得到了基本控制。
(4)加强城市雨水利用工作。学习德国先进经验,运用生态学补偿原理,通过屋面集水,人行道使用渗水材料等技术,增加城市地下水补给量,减少城市无效径流,提高雨水利用率。
3.2.3.4 岩溶地面塌陷
岩溶地面塌陷指覆盖在溶蚀洞穴发育的可溶性岩层之上的松散土石体,在外动力因素作用下,发生的地面变形破坏。其表现形式以塌陷为主,并多呈圆锥形塌陷坑。自然条件下产生的岩溶塌陷一般规模小,发展速度慢,不会给人类生活带来较大的影响。但在人类工程生活中产生的岩溶塌陷规模较大,突发性强,且常出现于人口聚集地区,给地面建筑物和人身安全带来严重威胁,造成地区性的环境地质灾害。
由于岩溶洞穴或溶蚀裂隙的存在、上覆土层的不稳定性和地下水对土层的潜蚀搬运作用,采排岩溶地下水常引起地面塌陷。前者是塌陷产生的物质基础,后者是引起塌陷的动力条件。自然条件下,地下水对岩溶充填物质和上覆土层的潜蚀作用也是存在的,不过这种作用很慢,故塌陷较少,而且规模不大。人为采排地下水,对岩溶充填物和上覆土层的侵蚀搬运作用大大加强,促进了地面塌陷的发生和发展。此类塌陷的形成过程大体可分如下四个阶段:
(1)在抽水、排水过程中,地下水位降低,水对上覆土层的浮托力减小,水力坡度增大,水流速度加快,水的侵蚀作用加强。溶洞充填物在地下水的侵蚀、搬运作用下被带走,松散层底部土体下落、流失而出现拱形崩落,形成隐伏土洞。
(2)隐伏土洞在地下水持续的动水压力及上覆土体的自重作用下,土体崩落、迁移,洞体不断向上扩展,引起地面沉降。
(3)地下水不断侵蚀、搬运崩落体,隐伏土洞继续向上扩展。当上覆土体的自重压力逐渐趋于洞体的极限抗压、抗剪强度时,地面沉降加剧,在张性压力作用下,地面产生开裂。
(4)当上覆土体自重压力超过了洞体的极限抗压、抗剪强度时,地面产生塌陷。同时,在其周围伴生有开裂现象。这时因为土体在下塌过程中,不但在垂直方向产生剪切应力,还在水平方向产生张力所致。
图3.4 徐州市塌陷区土洞发育示意图
岩溶地面塌陷在我国许多城市均有发生,如桂林、徐州、常州等市。徐州市主要开发利用岩溶地下水,第四系松散层厚度5~30m,每天供水量40×104m3,大大超过其补偿量[每天(20~25)×104m3],导致岩溶地下水位连年下降,漏斗中心水位埋深已大于90m,在上覆土层中形成了许多土洞。1992年4月12~13日,云龙区新生里2×104m3范围内发生岩溶地面塌陷,形成塌坑9个,最大一个长25m,宽19m,共破坏民房224间,直接经济损失4000万元,其土洞发育机制如图3.4所示。
3.2.3.5 海水入侵
沿海城市和地区在滨海含水层中超量开采地下水,造成咸淡水界面变化,海水侵入含水层,地下水水质恶化,矿化度及氯离子浓度增高。
海水入侵是沿海地区水资源开发带来的特殊环境问题,在国外广泛存在。美国的长岛、墨西哥的赫莫斯城,以及日本、以色列、荷兰、澳大利亚等国家的滨海地区都存在这一问题。
我国海岸线长达1.8×104km,沿海地区是我国经济发展的重点地区,海水入侵会带来严重的经济损失。如大连、锦西、秦皇岛、青岛、厦门等地,由于海水入侵,水质恶化、大量水井报废、粮食绝产、果园被毁、严重地妨碍了工农业生产和旅游业的发展。
莱州湾沿岸的莱州市,1976~1989年14a内,地下水可开采量为16.2×108m3,实际开采量达24.58×108m3,共超采8.38×108m3,形成了地下水降落漏斗,中心水位最低标高为-16.74m,引起了海水大面积入侵。旅大地区金州湾沿岸的大魏家水源地,从1969年建成投产以来,由于实际开采量(6.2×104m3/d),为允许开采量(3.1×104m3/d)的2倍,漏斗中心水位降深最大达13.58m,水位标高最低为-9.86m,引起海水入侵,水中Cl-含量普遍上升。
3.2.3.6 水质恶化
由于大规模开发地下水,导致区域水位下降,包气带厚度增加,促使环境水文地球化学作用增强,从而影响地下水的水质,这种现象在许多地区都发生过,徐州市尤为明显。由于大规模的超采,使该区地下水位以2m/a的速度下降,降落漏斗以每年8km2的速率扩展,因此引起了水动力场及水文地球化学环境的一系列变化。其变化较为明显的是地下水系统中氧化还原环境的改变,使原来地段变成了包气带,造成某些矿物及化学成分的氧化变成较易溶解的盐类。例如,残存于土壤里的在包气带条件下会被硝化而形成易迁移的和,其反应方程式为:
环境地质与工程
同时也促使包气带中难溶的硫化物变为易溶解的硫酸盐,加重了和的污染。由于硝化作用导致水中和离子增多以及pH降低,大大促进了CaCO3的溶解;同时当pH接近6时,又能阻止CaCO3的沉淀反应。因此,地下水中Ca2+、Mg2+离子含量总体上呈上升趋势;此外,由于水位的大幅度下降地下水流速增大,水循环交替加快,加强了氧化作用,增大了淋滤的路径,加强了淋滤作用,造成在灌溉污水及地表固体废物和粪便垃圾和淋滤水下渗过程中使包气带中大量易溶的钙、镁的氯化物和硫酸盐不断溶解,增加了地下水中Ca2+、Mg2+、离子浓度;同时由污染组分分解形成的CO2不断溶于水,使pH降低,使更多的碳酸盐矿物溶解,造成了大面积的硬度污染。
这类地下水水质恶化现象,在我国北方大量开采地下水的许多大中城市,如北京、石家庄、西安、呼和浩特、新乡、开封、兰州等表现得特别明显。例如,在我国为数不多的几个以地下水作为惟一供水源的大城市之一的石家庄市,市区大部分范围内的孔隙潜水,在60年代中期大量开采地下水的初期,矿化度一般仅为0.3~0.4g/L,总硬度一般为13~15德国度(扇间地带,因径流条件较差,其矿化度和硬度较高);而到80年代中期,大多数地区的矿化度已上升到0.5~0.8g/L,硬度上升到17~25德国度。在地下水开采强度最大的区域地下水降落漏斗中心地段,矿化度达到了0.85~1.0g/L,个别点上已大于 1.5g/L,硬度达到30~33德国度,个别点上达到64.6德国度。另据河南省第一水文地质大队监测资料,新乡市区的孔隙潜水在1984~1989年的5a内,矿化度和总硬度均随着开采量的增加和区域地下水位降落漏斗的加深而迅速上升。每年,矿化度的上升速率为0.028~0.10g/L,硬度上升速率为0.5~5德国度。应特别指出的是,地下水硬度的大幅度升高,目前已成为北方城市地下水开采过程中水质恶化的一个主要问题。例如,北京市水源七厂,1964年投产时地下水的硬度为17~18德国度,1978年则升高到33.1德国度,平均每年以0.9°的速率递增。西安市地下水硬度的年增幅为1.03°~3.82°。兰州市年增幅为1.75°,其中,马滩水源地带供水井中的最高硬度值已达123.5德国度。据有关部门初步估计,我国北方城市,为软化地下水水质,每年需要上亿元费用。
『陆』 国土资源大调查以来地质环境调查进展
1998年,我国地质勘查管理体制重大改革,绝大多数地勘队伍实行属地化管理。为统一部署和组织实施国家基础性、公益性、战略性地质与矿产勘查工作,国土资源部于1999年组建中国地质调查局,同时启动国土资源大调查专项。调查国土资源状况与评价地质环境是国土资源大调查专项的核心内容。表6-2列出了历年地质环境调查经费投入情况。
表6-2 国土资源大调查专项1999~2009年地质环境调查经费投入统计表
(一)水文地质调查
1.新一轮全国地下水资源评价
2000~2002年,在以省(区、市)为单元的调查评价工作基础上,完成了全国新一轮地下水资源调查评价,查明了自1984年以来全国地下水资源数量与质量的时空变化、开采潜力等总体状况,为国家水资源的规划和管理提供了科学依据。
评价结果表明,我国地下水天然资源量多年平均为9235亿m3,其中地下淡水天然资源为8837亿m3,地下微咸水天然资源为277亿m3,地下半咸水天然资源为121亿m3;全国地下淡水可开采资源多年平均为3527亿m3。在全国地下水资源中,按面积统计,有63%的地下水资源可供直接饮用,12%为不宜饮用但可作为工农业供水水源,约8%的地下水资源不能直接利用,需经专门处理后才能利用。南方地区地下水质量优良,大多地下水可供直接饮用。北方山区及山前平原地区水质较好,中部平原区较差,滨海地区水质最差。各省(区、市)不同程度地存在着与饮用水水质有关的地方病区,特别是北方丘陵山区部分区域分布着高氟水、高砷水、低碘水和高铁锰水等。
2.北方主要平原和盆地水文地质调查
以我国北方主要平原和盆地为重点,开展了地下水资源及其环境问题调查评价工作。主要包括西北的塔里木盆地、柴达木盆地、准噶尔盆地、河西走廊、银川平原、鄂尔多斯盆地,东北的三江平原、松嫩平原、西辽河平原,华北的华北平原、山西六大盆地。主要通过1∶25万水文地质调查进一步摸清主要平原和盆地区域地下水系统的空间分布和结构,查明地下水的补、径、排条件及其变化过程,采用均衡法、数值模拟法等分区评价地下水资源,为地区经济和社会发展规划提供了基础数据。在松嫩平原、华北平原、鄂尔多斯盆地、银川平原、河西走廊、准噶尔盆地6个平原和盆地开展了地下水动态调查评价,全面掌握地下水位、水量、水质动态变化特征,为实施含水层科学管理与地下水合理开发利用提供决策依据。
(1)鄂尔多斯盆地。建立了全盆地三维地质结构模型,初步查明了白垩系含水介质的空间分布规律,初步查明了白垩系岩相古地理特征及与地下水赋存条件的关系;同位素技术在鄂尔多斯地下水勘查中应用,取得了重要进展;在白垩系自流水盆地白于山以北的典型地段建立了潜水入渗与蒸发原位试验场,取得了关键性数据;提出了地下水资源合理利用与对策。查明了全盆地区域地下水资源总量、开采利用现状和开发潜力(表6-3)。在地下水资源相对富集的18个地区,具备建立地下水集中供水水源地的地段达161个,占全盆地地下水可开采资源总量的38%。
表6-3 鄂尔多斯盆地地下水资源与开采潜力表
资料来源:据西安地质调查中心
(2)华北平原。通过对钻孔资料的研究分析,将华北平原第四纪下界统一到世界较为认可的2.58Ma;以沉积物的岩性为基础,将第四系含水岩系自上而下划分为3个含水层组,初步建立了华北地下水三维地质模型。采用地下水位监测资料和同位素数据,表明浅层水接受当地降水和灌溉入渗补给,中部平原深层地下水是末次冰期补给,天津一带滨海平原地下水推测为末次冰期间冰阶补给。基本查明了区域地下水降落漏斗发展变化特征,在华北平原浅层地下水位下降的同时,开采地下水集中的城市地区出现了规模不等的地下水位降落漏斗,较为严重的漏斗有石家庄漏斗和宁柏隆漏斗;深层地下水头的大幅度下降,致使华北平原大部分深层地下水头低于海平面,较为严重的漏斗有冀枣衡漏斗、沧州漏斗和德州漏斗。基本查明了华北平原地下水质变化特征,总趋势从氯化物型地下水向硫酸盐型地下水,以至向重碳酸型地下水演化。根据华北平原的地下水资源量(表6-4),提出了华北平原水资源可持续利用战略,进行了华北平原地下水功能区划。
(3)柴达木盆地。完成1∶25万水文地质环境地质调查6.5万Km2,1∶25万遥感解译12万Km2,水文地质钻探1615.46m。根据700多个钻孔资料,初步建立了柴达木盆地地质结构模型;初步查明了区内地下水资源的补给及其开发现状,基本摸清了与地下水有关的环境问题;根据地下水的生态和环境功能,将全区地下水划分为山前戈壁带地下水补给-径流功能区、沙砾石带地下水开发利用功能区、冲湖积平原细土带地下水排泄功能区和盆地中心地下-地表咸卤水盐类矿产资源功能区。
(4)河西走廊。完成1∶25万水文地质补充调查3.83万Km2,遥感解译面积4.5万Km2;水文地质勘探孔5眼,总进尺1096.39m。系统地整理了河西走廊近50年来的水文地质勘查资料,对第四纪地质、地下水补径排条件、地下水动态规律及水质、水量特征进行了系统地归纳与分析;评价了现状地下水天然资源量、现状地下水开采总量,确定了走廊平原区地下水允许开采量;建立了疏勒河流域水文地质模型。
表6-4 北方主要平原(盆地)地下水开采程度表
注:①为孔隙水开采量;②包括微咸水。
资料来源:据中国地质科学院水文地质环境地质研究所
3.西南岩溶石山地区水文地质环境地质调查
西南岩溶石山地区包括云南、贵州、广西、湖南、四川、重庆、湖北、广东8个省(区、市),岩溶面积78万Km2。工作重点为以岩溶流域为单元,进行1∶5万水文地质和环境地质综合调查,掌握岩溶干旱、洪涝和石漠化状况,提出流域内岩溶水开发工程方案,选择典型岩溶水源地进行地下水开发和生态环境综合治理示范,为解决南方岩溶区干旱缺水、推进石漠化综合治理提供基础地质资料和对策。完成了1∶25万水文地质调查8.91万Km2,1∶5万水文地质环境地质综合调查12.32万Km2,水文地质钻探25.5万m。
通过调查,查明了西南岩溶区水资源量及其开发利用潜力,地下水天然资源量1762.82亿m3/a,岩溶水允许开采量615.70亿m3/a,地下水资源潜力517.38亿m3/a。区内有2863条地下河,已开发利用的地下河138条,占4.82%,地下河的开发利用潜力很大。查清了岩溶石漠化的分布状况及其发展趋势,石漠化面积11.35万Km2,占岩溶区面积的22.7%,年平均增长率为1.86%,岩溶石漠化呈不断恶化的趋势。选择不同类型岩溶区,以流域为单元,开展了1∶5万水文地质和环境地质调查,掌握了岩溶干旱、洪涝、地质灾害状况,制定了流域内岩溶水开发工程方案和地质环境综合整治区划。针对不同类型区开发条件,因地制宜,采取堵洞蓄水、暗河截流、大泉壅水、钻井、大口井、斜井等多种方式,开展了岩溶地下水开发利用与生态环境综合治理示范,取得了明显的社会效益与经济效益。
4.严重缺水地区和地方病严重区地下水勘查
我国西南红层地区、黄土高原、西北内陆盆地及山地高原分布着一些严重缺水或季节性缺水地区,还有一些与劣质地下水相关的饮水型地方病区。工作重点为在不同类型缺水区和地方病区选择典型地区开展人畜饮用地下水勘查示范,查清地下水分布规律,因地制宜地建立地下水开发利用示范工程,总结地下水富集模式和勘查开发模式,为类似地区地下水勘查与开发利用提供技术支撑。主要包括西北河西走廊、塔里木等内陆盆地,黄土高原、内蒙古高原、河北太行山区、辽宁西部山区、川渝滇红层地区,松嫩平原、河套平原、大同盆地、银川平原等高砷、高氟地下水区以及四川大骨节病区。1999~2009年完成1∶5万水文地质调查25.82万Km2,1∶5万遥感21.58万Km2,水文地质钻探11.9万m。
通过地下水勘查,从宏观上掌握了严重缺水地区和劣质水区(高砷、高氟地下水)的分布和现状,按照黄土高原区、内陆盆地山前平原区、山地高原区、红层盆地区和劣质水区5种缺水类型,选择典型地区开展了地下水勘查示范,探索出“划分类型,典型示范;总结经验,编制区划;辐射带动,逐步解决”的工作模式和“调查—示范—区划”的工作方法。在基岩山区,发现并总结出叠瓦状台阶型、棋盘型和隐伏风化壳型等基岩裂隙水富集模式;在内陆干旱盆地等地下咸水、淡水交错分布区,总结出“河流冲淡型”、“古河道型”等淡水体形成与埋藏模式。在西南红层丘陵区,提出了“红层风化壳弱含水层裂隙水资源化”的新认识,开发出“小口径浅井”开采新技术,研制出与之配套的“微型钻机”与成井技术,创造性地建立了“一户一井”“分散供水”新模式。在高砷、高氟地下水分布区,总结出新生代断陷盆地型、第四纪冲洪积平原型、新生代滨海平原型和基岩构造型高砷地下水地质环境类型。
5.东部重要经济区地下水污染状况调查
2002年完成的“新一轮全国地下水资源评价”项目中表明,全国地下水污染形势不容乐观,有2/3城市地下水水质普遍下降,300多个城市由于地下水污染造成供水紧张[13]。为了摸清全国地下水污染状况,评价各区域地下水污染程度和变化趋势,中国地质调查局于2006年启动了全国地下水污染调查,第一阶段主要部署在东部重要经济区,包括珠江三角洲、长江三角洲、淮河流域平原区、华北平原和东北平原,计划于2010年完成。
(1)珠江三角洲。调查发现区域地下水酸化严重,已成为最大的区域地下水环境问题;三氮污染突出,局部已呈片状分布特征;重金属超标点多,特别在城市周边及工矿企业分布区,铅、砷超标率高;微量有机污染虽超标点不多,但检出点多。调查发现典型点污染严重,有机无机污染并存,且呈现多种微量有机污染物检出和超标的复合污染特征。
(2)长江三角洲。基本查明长江三角洲地区污染源类型和地下水污染现状。进行了长江三角洲(长江以南)地区地下水防污性能分区与评价,区内地下水防污性能总体较好,防污性能较差和极差区主要分布在张家港-常熟-太仓盐铁塘以北沿江地区、杭州西南、余杭西北的岩溶山区及海盐的钱塘江口;地下水无机污染以“三氮”为主,NO3-超标率居首;初步掌握了“癌症村”周边污染源的分布和水土环境中存在的主要污染物;成功地应用地质雷达对苏南地区加油站泄漏和污染状况进行探查。
(3)华北平原。根据地下水污染调查结果统计,区域地下水污染呈加重态势:污染指标以三氮(NO3-﹑NO2-﹑NH4+)、(类)重金属(Pb﹑As﹑Cd﹑Cr6+﹑Hg)和痕量有机污染物为主;多为点状污染,分布较广,多集中在城市周边和重化工开发区及影响带范围内;以浅层地下水污染为主,深层地下水亦有多点检出污染物;往往有机污染和无机污染并存,呈多种指标的复合污染特征,地下水环境整体状况堪忧。
(二)环境地质调查
1.全国矿山地质环境调查与评估
完成了全国以省(区、市)为单元的矿山地质环境调查与评估,首次系统地对我国所有矿山地质环境问题进行了摸底调查,共调查矿山113149个,调查矿山面积581.9万hm2,基本摸清了我国矿山环境的现状,查明了我国主要的矿山环境问题及其危害[14]。系统地总结了我国不同的区域环境地质背景和不同的矿类开发所引发的环境地质问题的类型、特征及其危害,分析了我国矿山环境地质问题产生的主导因素,建立了全国矿山地质环境综合评估指标体系,为政府部门今后实施矿山地质环境管理提供重要基础数据。选择冀东唐山地区煤炭资源开采区、湖南省和胶东半岛矿山分布密集区等典型地区,通过矿山地质环境实地调查和遥感调查,进行了矿山地质环境动态调查,提出了矿山地质环境动态评估的总体思路、技术方法及评估指标。
2.全国主要城市环境地质调查评价
我国处在城市化进程的加速阶段,为了摸清城市化进程中存在的主要环境地质问题,开展了31个省(区、市)地区级及以上300多个城市的环境地质调查评价。工作重点以搜集资料、加强资料的二次开发和综合研究为主,在城市重点区域开展1∶5万环境地质简测,查明主要城市地质环境背景和环境地质问题的类型、分布、成因和危害程度。2005~2009年,完成了江西、浙江、四川、云南、黑龙江、甘肃、海南、河南、湖南、吉林、贵州、福建、山西、广西、安徽15个省(区、市)的196个地级以上城市环境地质调查评价,2010年将完成其余省(区、市)主要城市环境地质调查评价。
为了向城市建设和经济社会可持续发展提供全面、详细的地质环境数据,中国地质调查局于2003年选择北京、上海、天津、广州、杭州、南京6个城市先后开展了三维城市地质调查试点工作,通过城市地下三维地质结构、工程地质调查、地质灾害调查等,集成历史地质数据,建立城市三维可视化地学信息管理和服务系统。目前,6个试点的工作已基本完成,所取得的成果在应急水源勘查、垃圾填埋场选址、新城规划、城市地铁施工、特色农业区划、地热和浅层地温能开发利用等领域发挥了重要作用。
3.重要经济区地质环境调查评价
重要经济区是我国经济发展的引擎,人口密集,工程建设集中。为了支持重要经济区的发展,自2000年开始先后启动了东南沿海及重要经济区、环渤海湾地区、长江三角洲地区、珠江三角洲地区、海峡西岸经济区、北部湾经济区、长江中游城市群等重要经济区地质环境调查评价,计划于2010年完成。通过1∶25万环境地质调查和重点区1∶5万环境地质调查,了解重要经济区区域地壳稳定性、海岸侵蚀和淤积、地面沉降等地质灾害状况、重点港口和城市主要环境地质问题等,为制定该地区社会经济和城市发展规划提供地质依据。
(1)东南沿海及重要经济区。基本查明了包括珠江三角洲地区、福建沿海平原、海南岛、广西北部湾地区、苏锡常地区等在内的东南沿海地区海岸带地质环境特点、海岸变迁规律,发现东南沿海地区在第四纪时期曾发生8次大规模海岸变迁,海岸侵蚀和淤积具有普遍性、时空的差异性、形式的多样性、类型的多变性及侵蚀趋势加剧等特点。了解了东南沿海地区海水入侵分布范围、成因和动态变化,东南沿海地区海水入侵面积达168Km2。摸清了地下水污染物、土壤重金属和有机农药污染现状、污染特点和成因。通过地面沉降和地裂缝调查,表明珠江三角洲软土分布面积为7969Km2,地面沉降超过200mm的面积已达到2万Km2以上。评价了东南沿海地区地下水资源潜力,圈定了24处后备水源地。
(2)环渤海湾地区。建立了大连大魏家、秦皇岛枣园、山东莱州湾3条海水入侵监测剖面,在渤海湾淤泥质、泥砂质海岸带建立了25条地质环境监测剖面,建立了大连—秦皇岛海岸带和德州—烟台海岸带地面变形GPS观测墩,形成了环渤海海岸带地质环境监测体系。开展了天津滨海新应急水源勘查,调查评价地下水应急3处,探讨了天津滨海新区地下水开发的新模式。开展了天津滨海新区、曹妃甸新区等重点地区海岸带环境地质综合调查评价,主动为政府提供服务,为重大工程规划建设区提供地下水资源和地质环境安全保障。
4.大江大河流域和生态环境脆弱区环境地质调查
围绕大江大河治理开发规划和生态环境脆弱区发展规划,开展了大江大河流域和生态环境脆弱区环境地质调查,为水患防治、工程建设、治理开发、生态环境保护提供了地质依据。主要包括黄河中游、长江源区和长江上游、长江中游、怒江流域、内蒙古东部荒漠化地区等。
(1)长江中游主要水患区。环境地质调查查明了水患区的地质环境背景条件,深入研究了与水患形成有关的主要环境地质问题,反映了工作区第四纪地质、地貌、新构造运动与构造沉降速率、江湖泥沙淤积、堤基稳定性、环境地质分区等特征。论证评价了人类工程活动对水患形成的利弊影响,从地学角度提出了防洪治水的构想和若干对策建议。
(2)北方荒漠化。系统收集、整理和综合分析了工作区有关荒漠化的各类资料,对中国北方荒漠化研究历史、研究现状以及存在的主要问题作了全面论述。对中国北方荒漠化的类型、分布范围、等级划分及危害程度进行了详细论述,对不同类型荒漠化形成的地质背景及其人为影响等因素做了初步分析。初步查明荒漠化分布地区地下水资源分布状况,提出了中国北方荒漠化防治对策。
5.国家重大工程区域地壳稳定性调查与评价
近年来,国家规划兴建了一系列重大建设工程,包括青藏铁路、滇藏铁路等工程。这些工程分布于不同的地质构造单元,不同程度地受各种地质灾害、活动断裂和地震活动的影响和威胁。围绕着重大工程安全,以青藏高原及其周边地区的重大工程区域地壳稳定性为重点,在第四纪地质和活动断裂调查、地壳稳定性评价、地质灾害和重大工程地质问题研究等方面开展了一系列专项调查,涉及的重大工程主要包括:青藏铁路工程、滇藏铁路工程、西气东输工程、南水北调西线工程、三峡引水工程等,为这些工程的规划、选线、设计、施工和运营管理提供了重要的工程地质环境资料和科学依据。
(三)地质灾害调查
1.全国山区丘陵县(市)地质灾害调查与区划
我国山区丘陵区地质环境脆弱,易于发生突发性地质灾害。1999~2008年开展完成了1640个山区丘陵县地质灾害调查与区划,调查面积650万Km2。调查工作以县(市)为单元开展,通过1∶10万地质灾害调查,在各调查县(市)圈定地质灾害易发区,建立地质灾害群测群防网络,编制重大地质灾害防灾预案,建立县级地质灾害信息系统,编制县级地质灾害防治规划。共调查并确定地质灾害及地质灾害隐患点10多万处,针对查出的重要隐患点,建立了县、乡、村三级责任制的群测群防监测预警体系,对重要地质灾害隐患点编制了防灾预案,提出了县(市)地质灾害防治对策及建议。基本查明了全国山区丘陵区地质灾害的主要类型和分布规律、划分了地质灾害易发区,为地方政府在社会发展和经济建设过程中合理利用土地、主动防范地质灾害提供了重要依据。
2.重点地区地质灾害详细调查
在全国地质灾害易发区内,选择黄土高原区、秦巴山区、川滇山地区、湘鄂桂山地区、新疆伊犁谷地地质灾害高发区开展1∶5万为主的地质灾害详细调查。以县(市)级行政区划为基本单元,通过遥感解译、地面调查与测绘,查明地质灾害及其隐患的分布、形成的地质环境条件和发育特征,并对其危害程度进行评价,圈定地质灾害易发区和危险区,建立地质灾害信息系统,建立健全群专结合的监测网络。到2010年底将完成127个县(市)调查任务,覆盖面积39.4万Km2。
3.突发性地质灾害监测预警示范
为推进全国地质灾害监测预警工作,选取了不同突发性地质灾害类型开展监测预警示范,对重大地质灾害隐患点长期跟踪其动态变化,地质灾害预警能力明显提升。主要包括:兰州市地质灾害监测预警示范、延安宝塔区地质灾害监测预警示范、雅安地区地质灾害监测预警示范、华蓥山地区地质灾害监测预警示范、北京地区滑坡泥石流灾害监测预警示范、闽东南地区台风暴雨型地质灾害监测预警示范、哀牢山地区地质灾害监测预警示范、江西重点地质灾害易发区监测预警示范等。
4.重点地区地面沉降调查与监测
长三角、华北平原和汾渭盆地地面沉降调查与监测工作取得重要进展,监测水平不断提升,为区域地面沉降防治提供了基础依据。长三角地面沉降调查与监测,初步建成了覆盖长江三角洲(长江以南)地区、集各种监测技术于一体、优势互补的地面沉降监测网,基本实现了对地面沉降点、面和动态变化的立体监控;初步查明了长江三角洲(长江以南)地区地面沉降的空间分布及变化特征;评估了地面沉降、地裂缝造成的经济损失;建立了长江三角洲(长江以南)地区孔隙承压水三维地下水流模型,以地面沉降为约束因素,确定了不同地质结构区地下水的临界水位;基本查明了长江三角洲区域地面沉降的成因,松散沉积层地质结构是区域地面沉降重要的内在因素,地下水开采是地面沉降的主要影响因素,大规模城市建设是上海中心城区地面沉降的重要影响因素;首次建立了上海、江苏苏锡常地区地下水流与地面沉降的耦合模型,真实刻画了地面沉降过程中各地质参数的变化,提高了地面沉降的预警预报水平,也使我国地面沉降的研究居于国际领先地位。区域地面沉降风险管理区划研究为政府实施区域地面沉降防控管理以及减灾防灾提供了有效的技术支撑。
『柒』 国内外研究现状与趋势
(一)美国百年地下水开发利用史的启示
美国是开展地下水可持续利用性研究比较早的国家。早在1883年美国学者Chamber⁃lin即出版了《自流井》,首次论述了自流井的成井条件和开发理论。1897年Iowa州地质调查局Norton在《Iowa自流井》报告中首次使用“含水层”理念。Todd于1900年提出,过多的自流井将导致自流水量衰减。1923年Meinzer出版了《美国地下水形成与理论探讨》和《地下水文学概要》,系统地总结了水文地质学的研究工作和理论进展,同时首次对全国地下水资源进行了定性评估,阐述了美国地下水发生、补给、排泄、径流、数量、质量、开发利用等各个方面(陈美贞,2006;陈仁升等,2003)。1935年Theis提出非稳定流理论,使许多实际问题得到较好解决。
在地下水开发方面,人们开始意识到地下水资源是有限的。20世纪30年代Tolman及同事发现了地下水开采所引发的海水入侵和地面沉降现象。20世纪60年代中期,以州为单位先后进行了各州地下水资源调查和均衡法地下水资源评价。1963年McGuinness总结了各州及地区地下水资源评价研究成果。
1977年美国发生了特大干旱,1978年美国地质调查局(USGS)启动了“区域水系统分析项目(RASA)”,历时近20年,调查和研究了全国28个以流域为单元的水系统,采用三维有限差分地下水流数值模型,模拟地下水开发前后地下水动态变化,并于1990~2000年期间编制出版了各个水系统的地下水图集(比例尺为1:250万~1:10万)。
目前,美国的地下水开采量占总用水量的 20.7%。其中,98.3% 的家庭用水、57.4%的牲畜用水和41.5%的灌溉用水都依赖于开采地下水源供给,而且对生态环境的改善和保护意识也越来越强烈。为此,美国正在开展新一轮“地下水资源计划”(GWRP),研究重点已从过去的以州为单位转向整个水系统、水文系统和生态环境系统,从过去偏重地下水的资源供给功能转向地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能综合调查评价研究,强调地下水可持续利用性研究。
近百年来美国地下水开发利用史表明,经济社会发展对地下水开发利用理念及其生态-地质环境功能研究具有重大推动作用。在19世纪以前,地下水仅是经济社会发展中一种补充性资源,在水资源中地表水的开发利用研究占主导地位。进入20世纪60年代,地下水成为经济社会发展愈来愈依赖的基础资源,特别是在持续干旱年份,地下水的开发利用得到空前的重视,同时含水层疏干、依赖地下水维持的生态系统急剧退化、地面沉降和海咸水入侵等环境问题日趋显现。据USGS统计,在美国公共供水中,地下水的比重从1950年的26%增到2000年的37%。80年代,地下水保护问题受到重视,美国联邦政府制定了提高污水排放标准和提高用水效率的多项保护法规,到2000年亩均灌水量比1950年减少了30%。在《2000~2010年美国地质调查局地质部科学战略》和《1998~2008年水资源部发展战略》中,突出了地下水的可用性和可持续性研究,包括城市化和市郊化对地下水影响调查、海岸带土地利用和人口增长对地下水影响调查和地下水-地表水相互作用研究。
(二)国内地下水评价研究动态
从20世纪50年代以来,地质矿产部和有关部门在全国范围内开展了大量的地下水及其环境地质问题调查评价工作,包括区域水文地质、供水水文地质、环境水文地质、地下水资源评价与新技术和新方法应用。经过50多年来的水文地质工作,基本查明了我国地下水资源的区域分布规律,并且把西北和华北的地下水勘察研究作为一项主要战略任务做了大量工作,实现了各种信息的采集、处理、存储、传输和交换,并开始把地下水作为水圈、岩石圈的组成部分和重要环境因子,开展地球表层四大圈层相互关系及大陆水循环与全球变化研究,把地下水融入“全球一体化”的大环境中思考,利用大剖面、同位素等研究地下水循环方式,极大地改变着地下水评价的传统思维与方式,尤其是近几年信息技术的发展,加快了对地下水评价的速度。
50多年的地下水评价工作,具有如下特点:①体现国家意志、服从国家目标,成为地下水评价的宗旨;②发挥水文地质工作优势,体现地下水区域性、基础性评价服务于国家建设;③取得的丰富资料和经验,奠定了地下水评价方法研究的基础。自20世纪70年代以来,由于应用数学和地下水动力学的相互渗透,以及电算技术的推广和应用,丰富并突破了传统水文地质学的内容,使地下水评价从定性研究发展到定量研究的新阶段。地下水资源评价的基本理论,从稳定流发展到非稳定流,从二维流发展到三维流,从一般均衡法和比拟法,发展到解析法和有限单元或有限差分数值法及相关分析法。地下水质量评价从单项评价发展到综合评价,从一般数理统计方法发展到聚类、神经网络和灰色系统评价方法。
20世纪80年代后期,地下水资源评价工作开始把主要目标转向管理模型的研究,涉及与地下水开发活动有关的自然环境、社会环境和技术经济环境等各方面问题。
但是,面对21世纪可持续发展的要求,地下水评价工作存在不同程度的不适应新问题。始于20世纪80年代的第一轮全国地下水资源评价,是基于以消耗资源、牺牲环境作为代价的发展过程,在评价指导思想、评价理念和评价方法诸方面,都存在历史的局限性,急需按新的要求进行完善和发展。例如由于受当时认识能力和技术水平的局限,对地下水系统的资源、环境和生态属性功能的基本认识和评价方式中,有关可持续发展思想和水循环理念体现不足,静态思维比较突出。
1.地下水资源分类与概念演变
20世纪50~60年代,我国在地下水资源评价方面普遍采用前苏联的“四大储存量”的概念,即动储存量、静储存量、调节储存量和开采储存量。在欧美一些国家也都使用过这些概念(曲焕林等,1991)。经过水文地质工作者的多年实践,普遍感到应用“四大储存量”的概念评价地下水资源存在许多缺陷(陈雨荪,1982;刘光亚,1982;王强忠等,1982),现在已基本停止使用。
在20世纪70年代提出了“三种水量”的概念,即补给量、储存量、允许开采量,并于1989年纳入国家标准(GBJ27-88)。但是随着实践和理论的发展,其局限性和理论缺陷逐渐暴露出来(徐恒力等,2001)。方案中沿袭以含水层(或水源地)为评价单元的思维模式,没有体现地下水资源整体性和系统性;补给量和储存量的时空概念含糊,容易造成水量重复计算;允许开采量仅仅是一种笼统的提法,在实践中难以操作等。
20世纪80年代“资源”的概念逐渐为人们所接受,欧美、日本等国家和地区先后采用了地下水资源的概念,陆续出现了“潜在可更新资源”(Potential Renewable Resource)、“实际可更新资源”(Actual Renewable Resource)、“可用更新资源”(Available Renewable Resource)、“安全开采量”(Safe Yield)、“可持续开采量”(Sustainable Yield)和“实际可持续开采量”(Practical Sustained Yield)等。
我国学者王大纯教授(1995)等人,从地下水资源自然属性出发,将地下水资源划分为“补给资源”和“储存资源”两类。“补给资源”被定义为“含水系统可以恢复再生的水量”。将含水系统的多年平均补给量作为补给资源量,单位为m3/a。“储存资源”被定义为“含水系统在地质历史时期积累保存下来的水量”。将含水系统多年平均低水位以下的重力水体积作为储存资源量,单位为m3。
陈梦熊院士等1983年提出的、后经过不断调整和补充(2002)的地下水资源分类,也具有广泛代表性。在该分类中,将地下水资源分为“天然资源”和“可采资源”。“天然资源”被定义为“在一个完整的水文地质单元(地下水系统)内,地下水在天然条件下通过各种途径,直接或间接地接受大气降水或地表水入渗补给而形成的具有一定水化学特征、可资利用并按水文周期呈现规律变化的多年平均补给量”,一般可用区域内各项补给量的总和或排泄量的总和来表征。“可采资源”被定义为“在经济技术条件合理、开采过程中不发生水质恶化或其他不良地质现象(如地面沉降、地面塌陷等),并对生态平衡不致造成不利影响的情况下,有保证的可供开采的地下水资源”。
2.地下水资源评价方法研究现状
达西(Darcy)定律和水量均衡是地下水资源数量评价的理论基础,由此产生了两种评价方法,即“地下水系统水量均衡法”和“地下水系统水动力学法”。
“地下水系统水量均衡法”是直接利用质量均衡原理,通过建立地下水系统的补给量、排泄量和储变量之间水量关系,确定地下水资源数量。“地下水系统水量均衡法”既可用于区域地下水资源的水量计算,又可用于局域地下水资源的水量计算;既可估算地下水系统的补给和排泄的总量,又可计算地下水系统的各单项量,是地下水资源评价中最常用的一种基本方法,也是一种比较可靠的方法。
“地下水系统水动力学法”是根据达西定律和水量均衡原理,建立描述地下水运动规律的微分方程,通过求解微分方程,实现对地下水系统水量状态评价。
按照微分方程的解法,划分为“解析法”和“数值法”。解析法是根据地下水井流理论进行地下水量评价,主要适用于均衡区范围较小、水文地质条件简单的均质含水系统。在20世纪50年代之前,解析法在地下水资源评价中发挥了重要作用,迄今仍然是地下水资源评价中确定水文地质参数的主要方法。但是当把解析法应用于大范围水系统时,由于实际的水文地质条件远较解析法所假设的条件要复杂得多,其局限性就暴露了出来(薛禹群等,1986)。
为了解决随地下水开采规模进一步扩大所出现的问题,在20世纪50~60年代,兴起物理模拟(电模拟和砂槽模拟等)技术,但是仍不能很好地解决复杂水文地质条件下区域地下水资源评价所面临的问题。计算机技术和数值计算在地下水资源评价中的应用推广,使一些复杂地下水流模拟成为可能,而且开始考虑含水介质的非均质性和各向异性,对复杂的越流系统和具有不规则形状的各类边界条件,以及多相流和双重介质等问题也开展了深入的研究,在概念模型中更多地保留了实体系统的自然特性。由于数值法既可用于大区域地下水资源评价,又可用于局部的水源地评价;既可处理复杂的水文地质问题,又具有较高的计算精度,因此,逐渐成为地下水资源评价的重要方法,并因其更易实现系统分析的目标而被广泛应用于地下水资源评价和管理工作中。
在地下水资源评价中,常用的方法还有水文分析法、相关分析法、水文地质比拟法等。“水文分析法”是仿照陆地水文学的测流分析,计算地下水补给量的一种方法,主要应用于地下水补给量全部转化为地下水泄流的地区,如岩溶管道流区、全排型岩溶大泉的岩溶水系统或基岩山区裂隙水系统等其他方法难以应用的地区,主要有地下径流模数法和基流分割法。“水文地质比拟法”,常用于实际资料缺乏的地区,主要根据水文地质条件的相似性,用区域内局部地段或相似条件的其他地区的实际资料比拟到全区或研究区进行地下水资源评价,多数用于可采资源的估计。该方法是研究区缺乏资料情况下不得已的选择,其评价结果的精确性较差。“相关分析法”是一种统计学方法,主要用于区域水文地质勘探试验资料不足,但是地下水动态资料较多的地区,应用这种方法进行外推时其可靠性很难保证。“开采试验法”,在地下水的非补给期(枯水期),按接近取水工程设计的开采条件,进行较长时间的抽水实验,然后根据抽水量、水位降深动态或开采条件下的水量均衡方程求解出水源地枯季补给量,并以此作为水源地的允许开采量。该方法主要用于水源地允许开采量的评价,在区域地下水资源评价中主要用该方法求取参数。
纵观国内外地下水评价成果,最常用的方法是“地下水系统水量均衡法”和“数值法”。美国1977年开展的“区域水系统分析计划”(简称RASAP,1978~1995年期间)联合运用数值法和均衡法对全国25个主要地下水系统水资源进行了评价(USGS,1998)。在2000年开始的新一轮地下水资源评价(Ground-water Resources Program)中,仍然以数值法为主(USGS,2001)。欧盟各国联合开展的区域地下水资源评价中,水量均衡法是主要方法(Fried,1982;Rees and Cole,1997)。此外,亚洲、非洲一些国家也大多采用水量均衡法和数值法进行区域地下水资源评价(Leslie B.Smith and Kadri Külm,2002;Shahin,1989;Lloyd,1990;Ulf Thorweihe and Manfred Heinl,2002)。我国在20世纪80年代开展的第一轮全国地下水资源评价中,均衡法和数值法也是主要评价方法。
随着数学地质的发展,最近在国内外地下水评价中出现了一些新的理论方法,如随机理论和神经网络(Kitanidis,1985;Bates,1992;Gelhar,1993;Brannan,1993;杨金忠等,2000),但是这些方法还处于理论探索之中,目前还难以广泛实际应用。
3.地下水质量评价研究现状
我国在早期的地下水质量评价中一般借用外国学者设计的评价模式,如内梅罗(Nemerow N.L.)指数法等。但是在应用过程中,逐渐发现这些评价模式在理论上和实践上的不足,于是我国地下水质量评价工作者,根据自己实践的经验和实际情况,提出了许多适合不同用途的水质量评价方法。如20世纪60年代开始用“环境质量综合指数”定量地表示环境质量状况,发展至今已提出许多种计算综合指数的数学模式,这些模式对环境质量的划分一度起了积极的作用。
早期全国性地下水质量评价,尚无“国家地下水水质标准”,主要依据国家建委和卫生部批准试行的“生活饮用水卫生标准”(TJ20-76),并参考世界卫生组织(WHO)1958年公布的“饮用水水质标准”,个别评价参数考虑地方“饮用水水质标准”。评价方法主要采用指数法、多项参数法和模糊数学法等。在现今的全国地下水质量评价中,虽然在评价项目选定、分类和污染等级划分等方面有所变动,但是其思路和技术方法均沿袭了这一格局。
20世纪80年代以来,随着计算机技术的高速发展和广泛应用,模糊数学、灰色聚类和神经网络等方法在地下水质量评价中广泛应用,且随着方法的改进,人们也越来越重视评价结果的合理性。但是由于影响地下水质量的因素较多,以至各评价方法都存在一些局限性。例如综合污染指标法的“硬性分级划分”,灰色和模糊系统需要设计若干不同的效用函数(灰色系统的白化函数、模糊数学的隶属函数等),以及人为地给定各评价指标的权重(或权函数)等,这些效用函数和指标权重的给定难免不带主观性,造成评价方法难以通用,增加了应用的困难和人为臆断因素对结论的影响。在地下水质量评价方法中,普遍存在“参数权重”问题,例如指数法把各个水质参数等同,模型法在参数选取和参数权重设定中存在较大的主观性。目前,迅速发展的人工神经网络评价方法,拓宽了地下水质量评价方法的视野。
4.地下水脆弱性评价研究现状
自1968年Margat首次提出“地下水脆弱性”这一术语后,虽然经过几十年的发展,但是至今国内外对“地下水脆弱性”概念仍然没有统一的定义,许多学者根据自己所考虑的因素从不同的角度给“地下水脆弱性”以不同的定义。
以1987年为限,“地下水脆弱性”概念的发展过程可划分两个阶段。在1987年以前,有关地下水脆弱性的概念多是从水文地质本身的内部要素这一角度来定义的。1970年Margat与Albiet提出的地下水脆弱性是指在自然条件下污染源从地表渗透与扩散到地下水面的可能性。Olmer与Rezac则认为地下水脆弱性是地下水可能遭受危害的程度,这种危害程度由自然条件决定,而与现有污染源无关。Vrana提出地下水脆弱性是影响污染物进入含水层的地表与地下条件的复杂性。1983年Villumsen等定义地下水脆弱性是指应用中或废弃于地表的化学物质对地下水的危害性。1987年“土壤与地下水脆弱性国际会议”揭开了“地下水脆弱性”研究新阶段的序幕。多数学者主张在定义地下水脆弱性时应考虑含水层本身的易污染性和人类活动与污染源的影响。有的学者提出地下水脆弱性是地下水质量对现在或将来有害于其使用价值的敏感性。
地下水系统脆弱性已经被广泛认同的是指这个系统对来自外部(天然与人类活动)从时间和空间上影响它的状态及性质的处理能力。1991年美国审计署应用“水文地质脆弱性”来表达含水层在自然条件下的易污染性,而用“总脆弱性”来表达含水层在人类活动影响下的易污染性。美国国家科学研究委员会于1993年提出地下水脆弱性是污染物到达最上层含水层之上某特定位置的倾向性与可能性,并将地下水脆弱性分为两类:一类是本质脆弱性,即不考虑人类活动和污染源而只考虑水文地质内部因素的脆弱性;另一类是特殊脆弱性,即地下水对某一特定污染源或污染群体或人类活动的脆弱性。欧洲、北美和澳大利亚等地区,在地下水污染防治工作中,已经以污染治理为重点转变为以防止污染为重点,开展了地下水环境脆弱性评价,并编制了评价图册。
至今国内尚没有明确的“地下水脆弱性”的定义,定义多引用外文资料,多是从水文地质本身内部要素角度出发,针对局部城市或水源地,包括“环境生态脆弱区地下水开发模式及系列编图”工作,研究地下水本质脆弱性,常以“地下水的易污染性”、“污染潜力”、“防污性能”等来代替“地下水脆弱性”这一术语。
5.存在问题
新中国成立以来,地下水评价工作为保障国家经济社会发展的需求提供了重要支撑。但是,从地下水可持续利用角度考虑,地下水评价工作尚存在如下问题:
1)以往的工作,偏重地下水赋存条件的研究,对地下含水层结构和地下水补、径、排条件研究程度有待深入。作为地下水赋存空间的地下水系统结构和地下水动态,是地下水资源评价的基础。
2)地下水与环境保护密切相关,是环境保护的重要制约因素。以往对地下水质量、环境和生态属性功能评价重视不够。
3)地下水资源可持续利用程度及趋势预测研究缺乏深度,不能适应国民经济对地下水前瞻性要求。
4)由于大量的水利工程修建,改变了地表水、地下水循环条件,出现了不少新的水环境问题,特别是地下水补给条件的改变,使得有些地区地下水补给减少,生态环境不断恶化。因此,在新的地下水评价中急需考虑这些变化的影响。
(三)地下水功能评价与区划研究现状
1998年许志荣在《水文地质工程地质》(第五期)上发表了“地下水功能区划分初探”,提出了开展地下水功能区划的必要性。1999年史瑞青等在《工程勘察》(第一期)上介绍了“灰色聚类分析在地下水区划中应用”的技巧。2001年费为进等在《地下水》(第四期)上发表了“快速灰色分级聚类法在地下水功能区划中应用”,提出灰色分级聚类法是地下水功能区划的一种简明方法。这一时期的地下水功能研究都是从地下水资源合理利用角度出发,基于传统地下水资源评价理念。
2002年中国地质调查局水环部从生态、地质环境保护角度,作为约束条件,提出开展“地下水功能评价专题研究”,由中国地质科学院水文地质环境地质研究所张光辉研究员主持开展有关地下水功能理念、评价理论与方法探索性研究,于2003年提出了地下水功能评价基本框架和评价指标体系。2004年6月该项目组完成了“地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能评价的科学体系”构建和论证,包括基本理念、评价理论、评价指标体系和评价关键技术等,编制了“地下水功能评价与区划技术”,编入中国地质调查局《全国地下水资源及其环境问题调查评价技术要求系列》(二、三)中,并先后在兰州、武汉、石家庄、北京、沈阳和呼和浩特主办“地下水功能评价与区划”技术骨干培训班,在我国西北、华北和东北地区全面推广应用。2004年唐克旺等在《水资源保护》(第五期)上发表了“地下水功能区划分浅谈”,介绍了水利部门进行地下水功能区划的基本思路。2005年水利部下发了《关于开展全国地下水功能区划定工作的通知》。2006年张光辉等在《水文地质工程地质》(第四期)上发表了“区域地下水功能及可持续利用性评价理论与方法”一文,全面阐述了地下水功能评价理论和方法;黄鹏飞等在《中国环境管理》(2006年第二期)上发表了“层次分析法在民勤绿洲地下水功能评价中应用”,介绍了地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能状况。2007年罗育池等在《中国农村水利水电》(第九期)上发表了“基于MapGIS的河南省浅层地下水功能评价与区划”;吕红等在《水文》(2007年第三期)上发表了“山东省地下水功能区划初探”,指出地下水功能区划是政府行使管理职能的重要基础;闫成云等在《水文地质工程地质》(2007年第三、四期)上发表了“疏勒河流域中下游盆地地下水功能评价与区划”,引用大量实例阐述了地下水功能评价与区划的实际效用。2007年范伟完成了“吉林省平原区地下水功能评价”硕士学位论文。张光辉等在《地质通报》(2008年第六期)上论证了地下水功能评价与地下水可持续开采量的关系。
(四)地下水开发利用研究现状与趋势
地下水开发利用研究总的趋势是学科内涵不断拓展、生态-地质环境保护优先、安全保障能力建设为重点、与经济社会和谐可持续发展是根本。
1)资源和环境、生态并重,已成为地下水开发利用研究的主题。地下水可持续利用既要保障社会稳定的水供给,又不能牺牲生态-地质环境效益,同时不影响未来长远的水资源利用。恢复由于人类影响而退化的地下水功能、地下水疏干区定量跟踪和调控、增强地下水含水层获得补给途径和机制、地表水与地下水联合调蓄和协调开发、地下水利用和分配的社会-经济规律及管理模式等是当前重要的研究课题。
2)地球表层系统的水文地质过程研究,已成为现代地下水科学演化的重要专题。土壤、包气带、浅层地下水、湿地与湖泊、绿洲、河流和农业用地等,与地下水可持续利用性研究密切相关。包气带是介于潜水面和地表之间的多孔介质,化学风化、有机质分解、氮素固定等其他化学物质循环过程均发生在包气带,也是地下水补给、污染物向地下水运移的必经之路。包气带中所发生的物理、化学和生物过程与水文地质学、土壤学、生态学和环境学关联性愈来愈紧密(甘肃地调院,2007)。
3)建立高效的地下水动态监测、状况调查和突发应急机制,经济社会发展的需求愈来愈迫切。1996年国际水文计划工作组将“可持续水资源利用”定义为“支承从现在到未来社会及其福利要求,而不破坏他们赖以生存的水文循环及生态系统完整性的水的管理和使用”。要求在水资源规划、开发和管理中,寻求经济发展、环境保护和人类社会福利之间的最佳联系与协调,强调未来变化、社会福利、水文循环、生态系统保护的完整性,使“未来遗憾可能性达到最小”。2000年在美国召开的“水资源综合管理研讨会”上,达成一个共识:流域统一管理是防止土地退化、保护淡水资源与生物多样性、实现水资源可持续利用的必然抉择。
4)可持续性(Sustainability)是当今地下水开发利用中最为人们关注的核心。它指地下水时空上能够连续下去。Serageldin and Steer将“可持续性”概化为“可持续性弱”、“可持续性适度”、“可持续性强”和“可持续性过强”。“可持续性弱”不关心局部、只关心整体;“可持续性适度”主要以维持系统的整体性为目的,但也适当关照其组分;“可持续性强”要求保持系统组分的良好状态,同时也关照到系统整体,各组分不可互相替换,而且根据某些理解,即使是在组分内部,可替换性也是受到限制的;“可持续性过强”就是保持系统的所有要素完好无损且无任何损耗。
『捌』 地下水水质恶化的特征、危害、原因及防治措施
(一)地下水水质恶化的主要特征
地下水的水质恶化是全球性环境污染的重要研究课题。本节所述地下水水质恶化,主要是指地下水在开发过程中,因环境污染和水动力、水化学形成条件的改变,以及不良的勘探所造成的水中某些化学、微生物成分含量不断增加,以致超出规定使用标准的水质恶化现象。其主要特征有如下几方面:
1)许多天然地下水中不存在的有机化合物(如各种合成染料、去污剂、洗涤剂、溶剂、油类及有机农药等)出现在地下水中;
2)天然地下水中含量极微的毒性金属元素(汞、铬、镉、砷、铅)及某些放射性元素大量进入地下水中;
3)各种细菌、病毒在地下水体中大量繁殖,远远超出饮用水水质标准;
4)地下水的硬度、矿化度、酸度和某些单项的常规离子含量不断上升,以致超过规定使用标准。
(二)地下水水质恶化的危害
地下水水质环境的恶化,严重损害了地下水资源的使用价值,给人类社会带来了种种不良后果,有损于人体健康,以致造成残疾和死亡;损害了工业产品的质量;使农作物减产和土地盐渍化;减少了地下水可采资源的数量,以致使整个水源地废弃;为处理水质,增加了水的单位成本。
我国地下水水质的污染问题,已不容忽视。我国主要城市,有1/2是以地下水作为供水水源,全国有1/3的人口饮用地下水。据对全国100个城市的调查,地下水受到不同程度污染的达80%以上,其中污染较严重的有北京、沈阳、太原、西安、包头、南昌等城市。沈阳市有78%的井水某些指标不符合饮用水标准。我国北方许多城市的地下水硬度逐年增高,某些沿海城市的海水入侵问题也相当严重。
(三)地下水水质恶化的原因
引起地下水水质恶化的原因很多,可归纳为以下3个方面。
1.存在引起地下水水质恶化的污染物质来源
这些污染物,既可存在于地下,也可以存在于地上。从污染物质的成因类型来看,可分为两大类。第一类为天然污染源,即自然界本来就存在着的各种劣质水体,如海水、地下高矿化水或其他劣质水体。此外,含水层或包气带中的某些含水介质含有某些矿物(特别是各种易溶盐类),也可成为地下水的污染源。第二类为人为污染源,是指因人类活动所形成的污染源,如各种废水、污水、垃圾及化肥、农药等。据相关资料可知,我国平均每年污废水排放量达500×108t,其中,工业废水占75%,生活污水占25%。有80%以上的污水直接排入水域,造成水体污染。人为污染源又可分为直接源和间接源两类。各种污水、废水、化肥农药,其污染物质直接通过包气带进入含水层中,为直接污染源。污染物首先进入大气或地表水体,而后进入含水层中的称间接污染源。如在工业城市附近形成的含硫酸和硝酸的“酸雨”即是间接污染源。酸雨的入渗,一方面直接使地下水酸化;另一方面,酸化的水又可增强溶解能力,使地下水中的金属元素含量大大增加,污染地下水。而且酸雨的污染是大面积的,往往比局部点状污染源造成的危害更大。
工业废水和生活污水不经处理而排入地表水体中,进而造成地下水污染的例子更是比比皆是。特别是在那些以河水入渗补给为主的傍河水源地、山前冲洪积扇和岩溶暗河水源地,因河水污染而导致地下水源污染的问题更为严重。如鞍山市某地下水源地,枯水期主要依靠太子河水渗漏补给,由于上游化工厂排入河水的含硝基化合物废水,通过河水进入含水层中,使水源地中的40余眼水井受到不同程度的污染,污染面积达200km2。
此外,在某些情况下,井管或输水金属管道的腐蚀、混凝土水管的侵蚀,也可造成水质的污染。
2.存在污染物质进入的途径(通道)
地下水水质发生恶化,除了必须具备有污染源外,还必须具有污染物进入含水层的途径。污染物通常以3种方式进入含水层:
1)在含水层的开采降落漏斗范围内,污染物通过含水层上部的透水岩层直接渗入含水层。由于进入途径很短,故常常使地下水迅速产生重度污染。在相同污染源的情况下,地下水体遭受污染的程度,主要决定于地表到含水层之间岩层的渗透性能、岩土颗粒对污染物的吸附和净化能力及含水层的埋藏深度。因此,一般承压水较潜水有较好的防污染条件。潜水含水层的包气带内如有粘性土层存在,也会有较好的防护能力。
2)污染物从含水层的其他地段进入开采地段。各种天然劣质水体(如海水、大陆高矿化水)、已污染的地表水体等,通过与含水层的直接接触带(特别是补给区)渗(流)入含水层,然后再运移到开采地段。当污染源位于水源地上游时,对水源地水质污染的威胁更大。
3)污染物借助天然或人为的某些集中通道进入含水层。天然集中通道主要是指与污染源相沟通的各种导水断层通道、裂隙通道和岩溶通道(包括“天窗”)。这种通道一般多呈点状或线状分布,它可使埋藏很深的承压水体遭受污染。人为集中通道,主要是指在各种地下工程、水井施工时,因破坏了含水层隔水顶板(或底板)的防污作用,使工程本身构成了劣质水进入含水层的直接通道。常可见到因水井设计、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与孔壁间隙流入开采含水层;有时则因废井未加处理或回填不实,成为地表污水的入侵通道;某些失修的水井,因井管腐蚀或地震灾害使井管破裂,也可造成上部污水入侵开采含水层。
3.有引起地下水水质恶化的水动力和水化学因素
如果说污染源和污染通道的存在是地下水水质可能恶化的必备条件,那么在开采条件下所出现的水动力、水化学作用,则是导致地下水水质恶化的直接起因。
凡污水入侵开采含水层,均要求有一定的水动力条件。其一,开采含水层(或地段)与污水体之间必须存在某种直接或间接的水力联系;其二,由于开采抽水,在开采含水层(或地段)中形成相对于污染水体的负压区,从而促使污水直接或间接(通过弱透水层)流入并污染开采含水层(或地段)。
近海水源地,因水动力条件改变而引起的海水向大陆含水层入侵,便是典型例子。在天然条件下,大陆含水层中的淡水排入海洋,咸、淡水体之间的平衡界面是依靠含水层中淡水的水头压力高于海面来维持的。在开采条件下,如果水源地的开采量超过补给量,则必然引起含水层中淡水体水位持续下降。当水位降落漏斗扩展到海岸线时,就会导致海水入侵,使地下水咸化。在某些情况下,虽开采量未超过淡水的补给量,但当淡水体的水头压力已减少到难以维持咸、淡水体之间原来的平衡条件时,咸、淡水界面也会向大陆推移。如果该界面推进到抽水井的降落漏斗范围内,同样也会导致咸水入侵开采地段,使水质恶化。
大量开采地下水,也会使含水层的水文地球化学条件发生变化。某些新的水文地球化学作用的出现,也是引起某些地区地下水水质恶化的重要原因之一。我国许多地下水水源地在开采过程中所出现的矿化度、硬度及铁、锰离子含量增高和pH值降低的现象,主要是因含水层疏干及氧化作用加强所造成的。因为在开采地下水过程中,随着地下水位的下降,氧气随空气进入被疏干的地带,促使岩层中硫、铁、锰及氮化合物的氧化作用加强,特别是硫氧化细菌的作用,更加剧了金属硫化物的氧化过程。如分布较广的黄铁矿(FeS2),在还原环境下很稳定,几乎不溶于水,但在氧化环境下,则易于溶解,形成酸性水。土层中经常存在的钙、镁、铁和锰的化合物,也易于溶解,使地下水中的铁、锰、钙、镁及硫酸根离子含量大大增加,地下水的矿化度和硬度也随之升高。
近些年来,我国北方半干旱地区水库(或渠道)浸没区所出现的潜水氟离子含量增高的现象,也是由于水文地球化学环境改变造成的。因水库(渠)建立后,浸没区潜水水位抬高,地下水蒸发浓缩作用加剧,使在半干旱碱性条件下潜水中本底值较高的氟离子含量进一步加大;由于建库,周围环境变得相对湿润,促使植被进一步发育,植物根部分泌出的CO2将加速土层中碳酸盐的分解和地下水中重碳酸盐的积聚,从而使环境碱化。而这种弱碱化的水文地球化学条件,又进一步为氟离子的富集创造了条件。
由于开采地下水使水文地球化学环境改变而引起地下水水质恶化的环境水文地质问题可能还有许多。还应看到,这种改变并非全都是不利的。例如,在一定条件下,由于强烈抽水促使地下水交替循环作用加剧,溶滤作用加强,从而加速了含水层中可溶盐的溶解和排除过程。由于含水层中水位下降,使地下水由原来的封闭还原环境变为开放的氧化环境,导致水中某些化合物沉淀,从而也可降低水中某些有害离子的含量,或使水质淡化。因此,在进行供水水文地质勘察时,应当根据当地的地层岩性结构条件、包气带和含水层中可溶盐的类型和含量、补给水源的类型和化学性质、水源地预计开采强度和降深等条件,进行深入、综合分析,这样才能对开采后地下水水质可能出现的变化,作出正确的预测。
(四)防治地下水水质恶化的措施
地下水是水圈乃至整个地球环境不可分割的重要组成部分。因此,防治地下水水质恶化,必须与防治环境恶化相结合进行综合治理,既要有技术措施,又要有管理措施。地下水水质恶化,常具有缓慢、隐蔽、不易及时察觉、一旦恶化又难以治理复原的特点。因此,须采取防、治结合,以防为主的方针,确保供水的质量。
1.预防性的技术措施
最重要的预防性技术措施是要对城市的发展与水源地的建设作出全面、合理的规划和布局。在制订城市发展规划特别是制订工业布局时,必须考虑尽量减少城市环境污染和地下水不受污染。那些容易造成地下水污染的工厂,应布置在水源地下游较远的地方,或者采用管道排污。新建水源地时,也必须考虑地下水污染的环境条件,应把水源地选择在城市上游或地下水的补给区,或在地层岩性结构方面选择防止污染条件较好的地方。总之,为保护地下水资源,在城市建设的总体规划中必须考虑环境保护的要求;必须有防治污染、维持生态的观点;要把环保工作与经济发展同步规划、同步实施,作到经济、社会和环境的协调发展。
此外,当取水层位上、下或附近有劣质水层或水体分布时(特别是滨海水源地),应严格控制水源地的开采量和开采降深,以防止劣质水入侵含水层。在水井设计中,最好采用分层取水。当深部有咸水时,应控制井深,使井底与淡、咸水界面保持一定距离。要保证水井施工中的止水、回填质量。对年久失修的水井,要及时更换井管;对报废水井,要回填封死。还应注意,在地下建筑开挖工作中,不要破坏开采含水层上、下或周边的隔水保护层。
设立水源地的卫生防护带,虽不可能完全杜绝污染,但是它可在一定时间、一定水文地质条件下控制污染。对于埋藏较浅的潜水及地表覆盖层较薄的水源地,建卫生防护带有明显的效果。因此,我国环保局、卫生部、建设部、国土资源部等部门联合颁发了《饮用水水源保护区污染防治管理规定》。其中,规定对地下水水源地须设置一级保护区、二级保护区;必要时,外围还应设置准保护区,对各区规定了相应的保护措施。各区范围的大小,应视具体水文地质条件及开采强度而定。如卫生防护I带为严禁活动带,其范围不能太大,据前苏联国家文件规定,对承压水水源地,I带半径不应小于30m,潜水不小于50m。
2.治理措施
对已污染水源地的治理措施,应针对引起地下水质污染的主要原因、污染途径和当前国家的经济条件来制定。主要措施有以下几方面。
(1)治理污染源
污染源包括点源和面源两种类型。点源是指工业“三废”和城市生活污水及垃圾等所构成的污染源。它们是目前集中水源地水质污染的主要来源。其中,尤以工业废水的危害最大。因此,控制和治理地下水污染的重点应该是抓好工业废水的综合治理。除采取控制污水排放量和排放标准等法制措施外,主要应大力改革落后的生产工艺,搞好工业用水的闭路循环。这样才能最大限度地减少工业废水排放量,把工业废水消除在生产过程之中;同时也节约了水资源,提高了企业的经济效益。
对于不得不排放的废水(包括工业和生活污水),必须防止它们在排放的路途中和在污水处置场地内向含水层渗漏。为了减少渗漏,最好将它们排放在有稳定隔水地层分布的地方,或者采取防渗衬砌措施,并且尽可能地将污水处置场布置在距水源地下游较远的地方。当利用地下岩溶洞穴或深部采空岩层排污时,必须在查明当地水文地质条件,并经试验证明对环境无害后方可实行。
在点状污染源的治理中,对于城市垃圾,特别是某些工业废渣对地下水可能产生的污染作用同样不可忽视。例如,兰州市的垃圾填土,曾导致黄河水和地下水受到污染。为使地下水免遭垃圾和工业废渣淋滤液的污染,对垃圾和废渣应采取废物回收利用、焚烧、发电、生化处理及堆肥等综合治理措施。一般来说,垃圾或废渣的堆放场或填埋场,最好选在地表弱透水土层分布广、厚度较大,且地形低洼封闭性好、包气带较厚的地方;同时,要求它们远离水源地或开采含水层的补给区。
面源主要指农业污灌、施肥、农药、酸雨,以及城市暴雨径流等所产生的污染。据美国统计,非点源对环境造成的污染负荷占总污染负荷的50%以上,是对地下水污染不容忽视的因素。对面状污染源的治理,可采取以下措施:
1)慎重开展污灌。最重要的是严格掌握污灌的水质标准、控制灌水定额及根据环境水文地质条件合理规划污灌区的位置。如在表土层薄或渗透性大的潜水地段、补给区和水源地附近,就不适宜进行污灌。
2)使用易被植物吸收或被土壤分解的化肥和对人体毒性小的农药,并严格掌握化肥与农药的使用量,尽可能减小它们在土壤层中的残余浓度和流入含水层的数量。
3)对灌溉用污水进行预处理。
(2)兴建配套的环境工程,大力开展污水的处理和利用
兴建配套的环境工程,大力开展污水的处理和利用是治理地下水水质恶化的治本措施。大量污水未经处理便排放,是造成当前环境特别是水源污染的主要污染源。处理后的污水,可据其质量用于不同目的的供水,以提高废水的重复利用率,增加水资源的总量。
(3)采取防止劣质水(或污水)入侵开采含水层的水力措施
当海水或其他劣质水从侧向侵入开采含水层时,可采用所谓“水力”措施来阻止劣质水体的入侵。现以国外防止海水入侵为例来介绍。
1)“补给水丘”或“淡水屏障”法。即在海岸与内陆开采地段之间布置淡水注水井,通过注水,使之形成高于天然地下水位的“补给水丘”(图12-1),以控制咸水面向内陆移动。据报道,美国加利福尼亚州的某沿海地带及以色列沿海,都采用了这种方法,成功地阻止了海水入侵。
图12-1 补给水丘(淡水屏障)示意图
2)“抽水槽”法。在海岸和内陆开采地段之间布置一条抽水线,通过抽水使之形成阻止咸水向内陆运移的“抽水槽谷”。抽出的咸、淡混合水,如不能使用,则排入海中。这种方法较之前一种方法的优越之处,是不需补给水源。这种防止海水入侵的方法,在荷兰沿海的淡水砂丘带得到了广泛使用(图12-2)。
图12-2 抽水槽示意图(图例同图12-1)
3)“注水和抽水相结合”的方法。一般是将抽水槽布置在靠近海岸的地方,将注水井布置在靠近开采水源地的一侧。
4)修建“地下挡水墙”。这种方法主要用于咸水沿着狭窄透水通道入侵的地段。例如日本长崎县西北部,曾在沟道的入海口附近含粘土的砂砾石层中建造了阻止海水入侵的灌浆帷幕。在近海侧形成了人工地下水库,但是,这种措施的效果是有限的。海岸地带的水源地,即使将动水位保持在海平面之上,也很难防止深层咸水形成的“上升锥”向水井移动。
除上述情况外,另一种情况就是因不合理灌溉,使大面积土地发生次生盐渍化恶化了生态环境。如喀什地区,土地盐渍化面积竟达到耕地面积的64.7%,十分惊人。主要的防治措施,应是合理地进行灌溉。
『玖』 华科的给排水科学与工程学院怎么样
和我命运一样,但我比你更惨。
我把志愿填写反了,给排水准备排最后的,结专果写最前面了属,整个给排水专业,就我是志愿进的,其他的全部是被调剂进去的。
不过这个专业还不错,原来城建学院给排水很强的,这里面的教师大部分都是原来城建的,所以,还算是不错的。