地下水位下降引起的环境地质问题探讨

地下水位下降引起的环境地质问题探讨
摘要：地下水是水文循环的重要环节，过量开发或排除地下水所造成的地下水位下降，会引起一系列严重的环境地质问题。

主要是水文循环平衡破坏、生态环境退化、水岩（土）力学平衡破坏以及渗流场平衡破坏等问题。

该文对这些环境地质问题的形成原因及过程进行了探讨，并针对引起这些问题的原因提出了一些防治对策。

关键词：地下水水位变化环境地质问题对策
地下水是生态环境系统的重要子系统，广泛分布于地壳中，与岩石圈、大气圈、水圈与生物圈有着千丝万缕的联系。

人类活动使某一范围地下水数量与能量发生明显变化时，地下水参与的水循环动态平衡，岩（土）水力学动态平衡与地下水流场动态平衡均遭受破坏，产生一系列环境地质问题。

该文主要探讨地下水位下降所引起的环境地质问题，并针对这些问题提出了相应的防治对策。

1 过量抽排地下水引起的环境地质问题
过量开发或排除地下水，造成地下水位深降，会引起一系列严重的环境地质问题。

主要是水文循环平衡破坏、生态环境退化、水岩（土）力学平衡破坏、以及渗流场平衡破坏。

1.1 水文循环平衡破坏
地下水是水文循环的重要环节，过量开采地下水会破坏原有的水
文循环。

地下水集中排泄形成大泉，常构成名胜古迹的精华，由于地下水位深降，千古传颂的名泉（如济南的趵突泉、太原的晋祠泉）或不复存在，或成了涓涓细流。

由于地下水位深降，由地下水供应的河水基流也减少以至消失，干旱半干旱地区的地表径流也随之衰减。

1.2 生态环境退化
地下水位降低使由浅埋地下水所维持的沼泽湿地被疏干，从而造成水栖候鸟及某些野生动物如河狸、麋鹿等栖息地的衰亡，将会导致有关生物群消亡。

半干旱地区，尤其是干旱地区的平原盆地地区，地下水位下降，包气带变厚的同时水分供应不足，导致植被衰退。

表土裸露且缺乏水分粘结，易遭风蚀，从而造成土地沙化，导致生态环境全面退化。

1.3 水岩（土）力学平衡破坏
1.3.1 地面沉降
充盈于岩土空隙中的地下水，与岩土共同构成一个力学平衡系统，孔隙水压力与岩石骨架的有效应力共同与总应力相平衡。

开采地下水引起水位下降后，由于孔隙水压力降低，而总应力没有改变，因此有效应力增加，岩土骨架因此发生释水压密。

砂砾层基本呈弹性变形，地下水位复原时地层回弹；而粘性土层则为塑性变形，地下水位恢复时粘性土层的压密基本不再回弹。

因此，开采孔隙承压含水系统会导致土层压密，引起地形标高的降低，即地面沉降。

1.3.2 地面塌陷
地面塌陷主要发生在平原隐伏岩溶区，该类地区为上覆松散沉积物的岩溶化岩层分布区，当抽排岩溶水使其水位低于松散沉积物时，由于失去水的付托力的支撑，在下部隐藏有溶洞处，松散沉积物会坍落于洞穴中，在地表形成大量塌陷挖坑和漏斗，表现为地面塌陷。

1.3.3 地裂缝
地下水过量开采会导致土层的压缩变形，当地面荷载不变或增加，地下水水位下降时，孔隙水压力降低，有效应力增加，含水层压缩。

遇到基岩起伏、压缩层厚度不均匀等情况时，压缩量将会出现差异，就会产生差异沉降，使得上覆土体受弯或受剪导致破坏，并在地表表现为地裂缝。

1.4 渗流场平衡破坏
地下水位下降引起粘性土压密释水时，还会使地下水水质发生变化。

当粘性土压密释水时，粘性土中水的某些组分也随之进入含水层。

例如河北东部平原深层孔隙地下水中氟含量的高值中心正与区域地下水位下降漏斗中心吻合；在时间上，随着开采量增加，地下水位下降，地面沉降量增大，深层水中氟离子也随之增大。

根据空间与时间上的比较，说明深层孔隙水中对人体有害的氟主要是伴随粘性土释水压密而进入含水层的。

天然条件下地下水形成相对稳定的地下水流动系统。

地下水开采中心构成新的势汇后，会形成流线指向开采中心的
新的地下水流动系统。

如果离海不远，原来由陆地指向海洋的流线将因开采影响转而由海洋指向陆地，海水将入侵淡水含水系统。

2 防治对策
防治地下水位下降引起的环境地质问题，根本上还是要控制水位的变化。

主要的思路就是“开源节流”，即控制开采量防止过量开采地下水造成水位下降，同时开辟新的水源，以满足日益增长的人口以及不断发展的工农业对水资源的需求。

控制地下水的开采量主要从以下方面进行防治：针对过量开采地下水现象，关闭某些水源地或减少开采井数，把开采量压缩到水源地地下水补给量所允许的范围内；针对开采布局不合理现象，减小水井密度、扩大开采区或开采层位的办法，对厚大含水层或多层含水层，可实施分段或分层取水方案等；加强地下水管理，建立合理的开采制度，为了防止过量开采和集中开采，可作出某些限制水井水位降深、开采量、开采时间及井间距离等的规定；对含水层进行地下水的人工补给，增加总的开采量；建立和健全地下水动态监测网，加强水情监测和预报，尽可能早地发现问题，及时采取防患补救措施。

除此之外，可以通过增加水资源量防治地下水过量开采，主要措施有：拦蓄降雨径流，充分利用降雨资源；沿海地区可利用海水，工业生产的冷却用水、居民冲厕所用水等可直接利用，其他领域可将其淡化后利用。

通过这些方法，可以有效地控制地下水位下降，从而防治环境地质问题的形成。

除此之外，一些更先进的防治地下水环境地质问题的方法还有待进一步研究。

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