环境效应

二、 岩土体变形失稳
• 在许多新生代沉积盆地，强烈抽取地下水，使水、土之间固
有的压力平衡状态遭到破坏，特别是孔隙水压力的减小，土体有 效应力增大，导致明显的地面下沉，开裂。在岩溶发育区，快速 大降深的抽水活动，则会因真空吸蚀、潜蚀、气爆等作用，使第 四系覆盖层垮落，造成地面塌陷、开裂等现象。
地表水的拦蓄工程，可改变周边地段岩土体的含水量和当地 的地下水渗流场，使岩土体及其结构面的力学强度降低、动水压 力增强，甚至会使某些土的物理结构发生改变（如膨胀土）。因 此，在水库修建后常发生边岸滑坡、崩塌等问题。对于某些高坝 水库则会因过高的静水荷载引起地震。
第五章 水资源开发中的环境效应
水资源的开发利用会改变地表水、地下水的天然状 态和周转节律，使水成为诸环境要素中变化最快的因 子。水的数量、质量及能量（这里主要指水头）的快 速变化，一旦超过环境某一方面的阈值（或抗干扰能 力）时，环境就会发生变化，伴随而来的是一系列环 境问题。为了保证水资源的合理开发、永续利用造福 于人类，又能防止或尽可能减缓环境变化带来的危害， 水资源的开发利用必须兼顾环境的保护，对可能出现 的问题即环境负效应予以高度重视。
三、 生态退化
• 生态退化实际上是指一个系统在超载干扰下逆
向演替的生态过程。 • 按照著名生态学家E.P奥得姆的观点，生态系
统是由生物（植物、动物）和物理环境构成的有 机整体。生态系统是建立在水和植物这一最根本 的关系之上的。
三、 生态退化
• 自然条件下，水、盐、土壤种类的分布具有区 域相对稳定的特点，其时空结构是在长期的自然 演化过程中形成的，与此对应的是植物种群、群 落也具有鲜明的分带性和稳定性。可以这样说， 植物对生境的选择在相当大的程度上是对土壤水 分、盐分的选择。不同的土壤和水盐条件就会生 长不同的植物。
第一节 水资源开发的环境负效应
• 水资源开发利用不恰当可能引起的环境问题大
体有三类： ①地质环境问题； ②水环境问题； ③生态环
境问题。 从水、岩（土）、生（物）相互作用的角度出
发，又可归纳为: 水盐失调、岩土体变形失稳、生态退化等三种
环境负效应。
第一节 水资源开发的环境负效应
一、水盐失调
水、盐失调主要指水的量与质发生快速、明显的变化， 水量、盐分含量的增多或减少。在自然条件下，水分和盐分 在空间和时间上分布是不均匀的，它们以系统的方式存在， 具有季节、年份或多年的动态变化，其变动的幅度和周期在 宏观上是稳定的。然而，在人为活动频繁，水、盐的变化常 常具有快速、明显的特点。另外，水资源的开发还有可能改 变区域水量和盐量的总平衡。例如河北平原在60—70年代海 河水系的入海水量约20亿m3/a，这些水可将上游区和平原区 的盐分带入大海，以保持平原区土壤的盐分总平衡。
第五章 水资源开发中的环境效应
为了解决水资源在时间、空间、数量、质量 等方面与用水需求不相适应的问题，人们采取各 种工程措施如修建水库，开挖引水渠道，构筑提 水工程，截流工程，凿井等， 用这些人工源汇调 整地表水和地下水的时空分布，从而达到开发利 用的目的。但是也应看到，任何事物都有正、反 两个方面。
二、 岩土体变形失稳
在天然条件下，由于外力侵蚀和重力作用，岩 土体的变形、失稳会不断发生，而水资源的开发则 会诱发岩土体变形、失稳或增大其发生频率。这是 因为地表水的拦蓄工程，可改变周边地段岩土体的 含水量和当地的地下水渗流场，使岩土体及其结构 面的力学强度降低、动水压力增强，甚至会使某些 土的物理结构发生改变（如膨胀土）。因此，在水 库修建后常发生边岸滑坡、崩塌等问题。对于某些 高坝水库则会因过高的静水荷载引起地震。
•
P=u+Pz
•
Pz＝P－u
（6.3）
•
有效应力等于垂直总应力减去孔隙水压力，这就是著名
的泰沙基（Terzaghi）有效应力原理。
二、岩溶地面塌陷
• 碳酸盐岩分布区地下发育有大量洞穴和管道等岩溶形态。
在洞穴和管道埋藏浅，其开口直接被厚度较小的第四纪松散堆 积物覆盖的地段，强烈抽取岩溶水极易发生覆盖层陷落、开裂、 下沉，形成各种规模和形态的地表坑、槽，这种现象称为岩溶 地面塌陷。
（二）地面沉降机理分析
•
地下水位大幅度下降，促使上部易压缩粘性土层中的孔
隙水排出、进而引起土层的固结压缩，这是地面沉降最常见
的原因。
•
孔隙水压力可理解为水对上覆地层的浮托力。由于这种
浮托力的存在，使实际作用于砂层骨架上的应力减少。实际
作用于砂层骨架上的应力，称作有效应力Pz。天然平衡条件 下，总垂直应力等于孔隙水压力与有效应力之和，即：
第一节 水资源开发的环境负效应
一、水盐失调
如今，由于大量拦蓄地表水、过量开采地下水，入海水 量已减少到一亿m3/a左右，地表水的排盐功能急剧下降，来 自西部太行山区和当地各种生产活动产生的盐分绝大部分因 无去路，最终只能积淀在平原区。“南水北调”工程年调水 300亿m3/a（黄河以北150—200亿m3/a），相当于年输入 盐分600万吨（其中黄河以北300—400万吨），若不充分考 虑排盐措施，该项工程的实施无疑会进一步加剧河北平原的 盐分聚积，给子孙后代留下隐患。
第二节 水资源开发引起的典型地质环境问题
水资源开发可能引起的地质环境问题有多种，包括地 面沉降、地面塌陷、诱发地震、库岸浸没与沼泽化等。 一、地面沉降 （一）地面沉降事例
地面沉降是目前世Baidu Nhomakorabea上许多取用地下水的平原井灌区共 同面临的严重问题。因开采地下水，美国的长滩市地面下 降9.5米 ,东京4.6米, 大阪2.88米, 墨西哥城为6米；美国加 利福尼亚州、泰国曼谷、日本东京、意大利威尼斯、英国 伦敦都是世界上地面沉降强烈地区，部分沿海滨城市甚至 面临着市区被海水淹没的危险。
三、 生态退化
• 水资源大规模开发与利用，可加快植物的演替速 度，改变演替方向。拦蓄地表水、大强度抽取地下 水、过量灌溉均有可能在较短时间内改变水分的天 然分布，进而影响土壤层的水盐运动过程，导致水 土背景值变化。水资源开发利用得当，土壤水盐条 件会得到改善，有利于植物的生长，促进野生植物 的正向演替。反之，土壤水盐条件会恶化，植物朝 着逆向演替，即植物退化的方向发展。