14 地下水与环境
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水文地质学
第十六讲
地下水与环境
Environment and groundwater
• Characteristics of ecological environment system • Environmental sensitive factorgroundwater • Environmental degrading by overpumping and discharge • Environmental degrading by overrecharge • Groundwater contamination
– 地表水流动迅速，只要移除污染源，水质能在较短时间内得 到净化；地下水流动缓慢，即使排除污染源，进入地下水的 污染物质将会在含水层长期滞留，并伴随地下水的流动而扩 散。 – 污染的地下水自然净化需要很长时间，而要采取人工净化， 一方面非常困难，目前并没有很好的技术措施；另一方面代 价很大。最好的办法是保护地下水免受污染。例如前苏联切 尔诺贝利核电站泄漏事故发生后，所采取的隔离措施。
• 地下水污染与地表水污染不同。
– 污染物质进入地下水，在岩土介质中的渗流非常缓慢，若不 进行专门的监测，不易发现地下水污染，但一旦发现，地下 水污染已达到相当严重的程度。地表水呢？
2018/10/4
9
Groundwater pollution
• Difference between groundwater and surface water pollution (cont.)
2018/10/4 2
Intro. to ecoenvironmental system
• 在自然条件下，生态环境处于相对稳定的动态平衡状态，除个别 现象外，相对于人类的角度，其变化是相对缓慢的。但人类的发 展，使人类具有前所未有的能力干预自然生态环境，使其发生显 著的变化。
– 生态环境具有整体性，各个子系统之间相互作用，相互依存，改变 其中的一个，会引起整个生态系统的连锁反应。 – 相对于人类的干扰，生态环境的退化具有滞后性。 – 生态环境的变化具有不可逆性。外界干扰较小时，系统可以通过自 身调节使系统保持稳定；但当干扰超过临界值时，生态环境系统的 退化将不可逆转，或难以逆转。 生态系统的这些特性决定了生态环境问题的敏感性和复杂性。人类在 采取任何可能影响生态环境的行动之前，必须三思而行。人类必须 去把握生态环境的演变规律，正确地预测人类行动的可能后果，然 后规范自己的行为，以使人类的发展与生态环境相协调。
– 人类活动对地下水的干预，可以产生有利于人类的影响，也 可以产生不利的影响。后者包括三个方面：fig.14-1.
• 过量开采或排除地下水造成生态环境退化 • 过量补给地下水造成生态环境退化 • 污染物进入地下水，造成地下水污染。
2018/10/4 5
Over-pumping vs environmental degrading
• 修建水库、农田灌溉或跨流域调水等都会使地下水获 得比自然条件下更多的补给，同样会引起环境问题。
– 地下水位上升，引起土壤次生沼泽化； – 干旱半干旱地区，地下水位上升，蒸发加强，引起土壤次生 盐泽化。 – 地下水位上升，破坏岩土-水的力学平衡状态，引起边坡失稳 与崩塌。 – 水库诱发地震是地下水位上升引起的一种环境问题。 石羊河流域自然生态环境退化实例与原因分析
– 过渡开采地下水引起地面沉降。
– 开采地下水引起粘性土层压密失水时，还会使地下水水质发生变化。 – 岩溶地区抽排地下水导致地面塌陷，造成建筑物和构筑物破坏。 – 开采地下水，形成新的势汇后，特别是滨河地区，会引起海水入侵。
2018/10/4
7
Over-recharging vs environmental degrading
2018/10/4
4
Groundwater – Environmental sensitive factor
• 地下水是生态环境系统的重要子系统，而且是最敏感 的系统因子
– 地下水广泛分布于地壳中，与岩石圈、大气圈、水圈和生物 圈存在密切的联系。是多个子系统动态平衡的组成部分：
• 与大气水、地表水共同构成水循环系统； • 地下水与所赋存的岩石共同构成力学平衡系统； • 地下水是运动的，形成一个动态平衡的渗流场。
2018/10/4
8
Groundwater pollution
• Definition of groundwater pollution
– 在人为影响下，地下水的物理、化学或生物特性发生不利于 人类生活或生产的变化，称为地下水污染。 – 对于不同用途的地下水，地下水污染的标准不同。
• 地下水污染意味着可以利用的宝贵的地下水资源的减 少。发生水质性缺水的现象。
– 地下水位下降，可使沼泽湿地被疏干。依附于沼泽湿地的野生动植 物衰亡，可能意味着相关种群的消亡。
2018/10/4
6
Over-pumping vs environmental degrading
• 过量开采地下水，造成地下水位的深降，会造成严重的生态环境 退化（续）。
– 干旱半干旱地区，地下水位下降源自文库包气带变厚和水分供应不足，导 致植被退化，土地沙化，最终还导致依靠这些植物为生的野生动物 消亡。
• 环境退化：自然环境是指人类生存与发展的自然条件总和，在与 自然长期共处中，人们形成了一定的与环境相适应的生活方式和 生产模式。凡是环境发生与当地人们现有的生产方式和生活模式 不适应的变化，都可归为环境退化。 • 过量开采地下水，造成地下水位的深降，会造成严重的生态环境 退化。
– 地下水位下降-更新提水设备-大量浅井报废-开采能耗增加。 – 地下水是水文循环的一个重要环节，过量开采破坏了原有的水文循 环。集中泉排泄和基流排泄可能全部消失（风景名胜不复存在）。
2018/10/4 3
Intro. to ecoenvironmental system
• 人类与生态环境的关系史
– 原始时代，自然灾害泛滥，人类敬畏自然，崇拜自然；
– 随着生产力与科学技术的发展，人类认识了自然界的一些秘 密和规律，从一个极端走向另一个极端，要做自然的主人， 提出了征服自然的口号，造成生态环境的破坏。现在开始承 受自然的惩罚。自然环境的恶化甚至威胁到人类的生存。 – 现代人类认识到：人类本身就是大自然的一个组成部分，人 类与自然是互相依存的，休息与共的朋友。人类为了自身的 发展，必须保护生态环境，使人类与自然和谐发展。
第十六讲
地下水与环境
Environment and groundwater
• Characteristics of ecological environment system • Environmental sensitive factorgroundwater • Environmental degrading by overpumping and discharge • Environmental degrading by overrecharge • Groundwater contamination
– 地表水流动迅速，只要移除污染源，水质能在较短时间内得 到净化；地下水流动缓慢，即使排除污染源，进入地下水的 污染物质将会在含水层长期滞留，并伴随地下水的流动而扩 散。 – 污染的地下水自然净化需要很长时间，而要采取人工净化， 一方面非常困难，目前并没有很好的技术措施；另一方面代 价很大。最好的办法是保护地下水免受污染。例如前苏联切 尔诺贝利核电站泄漏事故发生后，所采取的隔离措施。
• 地下水污染与地表水污染不同。
– 污染物质进入地下水，在岩土介质中的渗流非常缓慢，若不 进行专门的监测，不易发现地下水污染，但一旦发现，地下 水污染已达到相当严重的程度。地表水呢？
2018/10/4
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Groundwater pollution
• Difference between groundwater and surface water pollution (cont.)
2018/10/4 2
Intro. to ecoenvironmental system
• 在自然条件下，生态环境处于相对稳定的动态平衡状态，除个别 现象外，相对于人类的角度，其变化是相对缓慢的。但人类的发 展，使人类具有前所未有的能力干预自然生态环境，使其发生显 著的变化。
– 生态环境具有整体性，各个子系统之间相互作用，相互依存，改变 其中的一个，会引起整个生态系统的连锁反应。 – 相对于人类的干扰，生态环境的退化具有滞后性。 – 生态环境的变化具有不可逆性。外界干扰较小时，系统可以通过自 身调节使系统保持稳定；但当干扰超过临界值时，生态环境系统的 退化将不可逆转，或难以逆转。 生态系统的这些特性决定了生态环境问题的敏感性和复杂性。人类在 采取任何可能影响生态环境的行动之前，必须三思而行。人类必须 去把握生态环境的演变规律，正确地预测人类行动的可能后果，然 后规范自己的行为，以使人类的发展与生态环境相协调。
– 人类活动对地下水的干预，可以产生有利于人类的影响，也 可以产生不利的影响。后者包括三个方面：fig.14-1.
• 过量开采或排除地下水造成生态环境退化 • 过量补给地下水造成生态环境退化 • 污染物进入地下水，造成地下水污染。
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Over-pumping vs environmental degrading
• 修建水库、农田灌溉或跨流域调水等都会使地下水获 得比自然条件下更多的补给，同样会引起环境问题。
– 地下水位上升，引起土壤次生沼泽化； – 干旱半干旱地区，地下水位上升，蒸发加强，引起土壤次生 盐泽化。 – 地下水位上升，破坏岩土-水的力学平衡状态，引起边坡失稳 与崩塌。 – 水库诱发地震是地下水位上升引起的一种环境问题。 石羊河流域自然生态环境退化实例与原因分析
– 过渡开采地下水引起地面沉降。
– 开采地下水引起粘性土层压密失水时，还会使地下水水质发生变化。 – 岩溶地区抽排地下水导致地面塌陷，造成建筑物和构筑物破坏。 – 开采地下水，形成新的势汇后，特别是滨河地区，会引起海水入侵。
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Over-recharging vs environmental degrading
2018/10/4
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Groundwater – Environmental sensitive factor
• 地下水是生态环境系统的重要子系统，而且是最敏感 的系统因子
– 地下水广泛分布于地壳中，与岩石圈、大气圈、水圈和生物 圈存在密切的联系。是多个子系统动态平衡的组成部分：
• 与大气水、地表水共同构成水循环系统； • 地下水与所赋存的岩石共同构成力学平衡系统； • 地下水是运动的，形成一个动态平衡的渗流场。
2018/10/4
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Groundwater pollution
• Definition of groundwater pollution
– 在人为影响下，地下水的物理、化学或生物特性发生不利于 人类生活或生产的变化，称为地下水污染。 – 对于不同用途的地下水，地下水污染的标准不同。
• 地下水污染意味着可以利用的宝贵的地下水资源的减 少。发生水质性缺水的现象。
– 地下水位下降，可使沼泽湿地被疏干。依附于沼泽湿地的野生动植 物衰亡，可能意味着相关种群的消亡。
2018/10/4
6
Over-pumping vs environmental degrading
• 过量开采地下水，造成地下水位的深降，会造成严重的生态环境 退化（续）。
– 干旱半干旱地区，地下水位下降源自文库包气带变厚和水分供应不足，导 致植被退化，土地沙化，最终还导致依靠这些植物为生的野生动物 消亡。
• 环境退化：自然环境是指人类生存与发展的自然条件总和，在与 自然长期共处中，人们形成了一定的与环境相适应的生活方式和 生产模式。凡是环境发生与当地人们现有的生产方式和生活模式 不适应的变化，都可归为环境退化。 • 过量开采地下水，造成地下水位的深降，会造成严重的生态环境 退化。
– 地下水位下降-更新提水设备-大量浅井报废-开采能耗增加。 – 地下水是水文循环的一个重要环节，过量开采破坏了原有的水文循 环。集中泉排泄和基流排泄可能全部消失（风景名胜不复存在）。
2018/10/4 3
Intro. to ecoenvironmental system
• 人类与生态环境的关系史
– 原始时代，自然灾害泛滥，人类敬畏自然，崇拜自然；
– 随着生产力与科学技术的发展，人类认识了自然界的一些秘 密和规律，从一个极端走向另一个极端，要做自然的主人， 提出了征服自然的口号，造成生态环境的破坏。现在开始承 受自然的惩罚。自然环境的恶化甚至威胁到人类的生存。 – 现代人类认识到：人类本身就是大自然的一个组成部分，人 类与自然是互相依存的，休息与共的朋友。人类为了自身的 发展，必须保护生态环境，使人类与自然和谐发展。