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地下水定義

時(shí)間:2024-01-02 14:43:46

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地下水定義

第1篇

關(guān)鍵詞:河套灌區(qū);水資源;聯(lián)合利用;GAMS

中圖分類號(hào):TV213文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):16721683(2013)03001205

內(nèi)蒙河套灌區(qū)是黃河流域特大型灌區(qū)之一,降水稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈,屬于干旱、半干旱地區(qū)。灌區(qū)現(xiàn)有灌溉面積57.4 萬(wàn)hm2,多年平均引黃水量51.8億m3/a。作為工業(yè)、生活重要水源的地下水主要靠引黃灌溉入滲補(bǔ)給,淺層地下水屬于典型的入滲蒸發(fā)型,水分以垂直運(yùn)動(dòng)為主。隨著節(jié)水改造工程的逐步落實(shí),內(nèi)蒙河套灌區(qū)的引黃指標(biāo)將限定為40億m3/a。在引黃水量的日益減少和人口、經(jīng)濟(jì)不斷增長(zhǎng)的情況下,灌區(qū)水資源供需矛盾更加突出。同時(shí),由于地下水資源利用率較低,造成了區(qū)域土壤次生鹽漬化,影響了灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此,如何有效利用有限的水資源,改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境,成為內(nèi)蒙河套灌區(qū)亟待解決的首要問(wèn)題[1]。

本文首先對(duì)灌區(qū)現(xiàn)狀水資源供需進(jìn)行了平衡分析,并根據(jù)河套灌區(qū)中長(zhǎng)期規(guī)劃和水資源利用特點(diǎn),建立了適合河套灌區(qū)的水資源聯(lián)合利用優(yōu)化模型,選擇2030年作為規(guī)劃年,對(duì)兩種情景下的水資源聯(lián)合利用方案進(jìn)行了分析,并模擬了規(guī)劃年的地下水埋深動(dòng)態(tài)變化。

1現(xiàn)狀水資源供需平衡

根據(jù)灌區(qū)多年的引黃資料統(tǒng)計(jì),河套灌區(qū)總干渠首多年平均引黃能力達(dá)到54.7億m3/a,干渠實(shí)際引水能力為51.8億m3/a,而分配到各灌域總的引水量為48.2億m3/a。河套灌區(qū)現(xiàn)有灌溉面積為57.4 萬(wàn)hm2,按河套灌區(qū)總干渠續(xù)灌、干渠及以下渠道輪灌的實(shí)際情況以及灌區(qū)實(shí)測(cè)渠道水利用系數(shù),各級(jí)渠道按面積加權(quán)得出的現(xiàn)狀渠系水利用系數(shù)為042~0.46,灌溉水利用系數(shù)為0.30~0.36,引黃水量全部用于灌溉。灌區(qū)多年平均地下水開(kāi)采水平較低,除了城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、牲畜飲用水和工業(yè)用水之外,在灌區(qū)小片分布有井灌區(qū)。根據(jù)表1多年平均供需平衡分析結(jié)果,灌區(qū)地表水全部用于灌溉,灌區(qū)多年平均地下水開(kāi)采量為1.48億m3/a,地下水利用率僅為144%。

另外,根據(jù)國(guó)家和地方的黃河水資源分配方案,初步確定內(nèi)蒙河套灌區(qū)節(jié)水改造工程實(shí)施后,引黃水量指標(biāo)為40億m3/a。表1灌區(qū)水資源多年平均供用平衡分析結(jié)果

Table 1The annual average supply and demand balance of water resources in the irrigation district (unit:108 m3)億m32灌區(qū)水資源聯(lián)合利用模型

河套灌區(qū)主要靠引用黃河水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉,隨著黃河水資源的日益減少,再加上分配給灌區(qū)的引黃水量將限制在40億m3/a,其勢(shì)必影響灌區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。另外,灌區(qū)地表水和地下水水力聯(lián)系密切,且相互影響,灌區(qū)地下水主要靠引水渠系滲漏和田間灌溉入滲補(bǔ)給,因此,引黃水量的多少直接影響地下水的補(bǔ)給量,進(jìn)而影響地下水的可開(kāi)采量及地下水埋深;而在需水量一定的情況下,地下水可供水量同時(shí)也決定著引水量的多少。因此本文從河套灌區(qū)的實(shí)際出發(fā),通過(guò)建立的優(yōu)化模型對(duì)各個(gè)分區(qū)各個(gè)時(shí)段的地表水和地下水進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)配[26],使得在既能滿足各行業(yè)需水量又能充分利用地下水的前提下,總的引用黃河水量最小。

2.1變量設(shè)置

灌區(qū)內(nèi)工業(yè)、生活及牲畜用水以開(kāi)采地下水為主,引用的黃河水主要是進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉,生態(tài)用水包括城鎮(zhèn)綠化、生活服務(wù)用水和淋鹽保墑?dòng)盟?,在?jì)算時(shí)城鎮(zhèn)綠化、生活服務(wù)用水歸入到城鎮(zhèn)生活用水里,而淋鹽保墑?dòng)盟畬儆谇餄菜环峙浣o農(nóng)業(yè)用水。因此,各灌域的用水行業(yè)包括城鎮(zhèn)生活用水、農(nóng)村生活用水、牲畜用水、工業(yè)用水及農(nóng)業(yè)用水,分別用XT、XV、XL、XI和XA表示。后綴GW表示使用地下水源,SW表示使用地表水源,下標(biāo)i、t表示第i分區(qū)t時(shí)段上述各用水行業(yè)分配的水量(i=1,2,3,4,5,分別代表一干灌域、解放閘灌域、永濟(jì)灌域、義長(zhǎng)灌域和烏拉特灌域;t=1,2,…,12,代表月份)。

2.2目標(biāo)函數(shù)

在滿足各約束條件下,目標(biāo)函數(shù)即為引水量最小,用公式表示為:

minf(x)=min∑51i=1∑121t=1XASWi,t(1)

式中:XASWi,t為第i分區(qū)t時(shí)段引黃水量(萬(wàn)m3);

2.3約束條件

(1)供水約束。

a.地表水可供水量約束。計(jì)算中各分區(qū)內(nèi)地表用水量不能超過(guò)優(yōu)化水平年可供地表水量,因而形成如下約束條件:

∑121t=1XASWi,t≤SWi(2)

∑51i=1SWi≤SQW(3)

式中:SWi為第i分區(qū)地表水可供水量(萬(wàn)m3);QSW為灌區(qū)總的引水量(萬(wàn)m3)。

b.地下水可供水量約束。要求地下水開(kāi)采量不能超過(guò)各分區(qū)地下水可開(kāi)采量。而地下水可開(kāi)采量可由地下水補(bǔ)給量乘以開(kāi)采系數(shù)確定。另外,根據(jù)地下水礦化度的不同每個(gè)分區(qū)又分成k個(gè)小區(qū):

XTGWi,t+XVGWi,t+XLGWi,t+XIGWi,t+

XAGWi,t≤GWi,t(4)

GWi,t=

∑K1k=1(100αiPi,t+XASWi,tβi+XASWi,tηiγi+Qmi,t+Qyi,t1Fi)?Fi,kCi,k(5)

a.生活用水約束。水資源的合理分配是在滿足資源約束的條件下,首先要達(dá)到人民生活用水的要求。根據(jù)用水標(biāo)準(zhǔn)分為城鎮(zhèn)生活用水、農(nóng)村生活用水和牲畜用水:

城鎮(zhèn)XTGWi,t≥QTRGWi,t(6)

農(nóng)村XVGWi,t≥QVRGWi,t(7)

牲畜XLGWi,t≥QLRGWi,t(8)

式中:QTRGWi,t、QVRGWi,t、QLRGWi,t分別為第i分區(qū)t時(shí)段城鎮(zhèn)生活需水量、農(nóng)村生活需水量和牲畜需水量(萬(wàn)m3)。

b.農(nóng)業(yè)用水約束。為保證農(nóng)作物生長(zhǎng)需要,各分區(qū)抽取的地下水量和引地表水灌溉水量應(yīng)最大程度地滿足農(nóng)作物需水量[7]。因而形成如下約束條件:

Mj,t,min≤XAWi,j,t1Aj≤Mj,t,mix(9)

∑J1j=1XAWi,j,t=XASWi,t+XAGWi,t(10)

式中:XAWi,j,t為第i分區(qū)t時(shí)段j作物的用水量(萬(wàn)m3);Aj為j作物的種植面積(km2);Mj,t,min、Mj,t,max為j作物t時(shí)段最小、最大灌水定額。

c.工業(yè)用水約束。為了維持工業(yè)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,各分區(qū)工業(yè)供水量應(yīng)滿足下列約束條件:

QIRWi,t,min≤XIGWi,t≤QIRWi,t,max(11)

式中:QIRWi,t,min、QIRWi,t,max為第i分區(qū)t時(shí)段工業(yè)最小、最大需水量(萬(wàn)m3)。

(3) 地下水位約束。

為防止由于地下水位上升或地下水位下降導(dǎo)致土壤鹽漬化與沙漠化,必須將地下水位調(diào)控在一定的范圍內(nèi)。根據(jù)河套灌區(qū)土壤、植被等狀況,設(shè)定灌區(qū)地下水適宜埋深為3 m[1,8]。另外,河套灌區(qū)地下水交換以垂向?yàn)橹?。因此,在忽略分區(qū)之間水平方向水量交換的前提下,第i分區(qū)地下水位約束可用如下不等式表示:

Hi,min≤Hi,t+1≤Hi,max(12)

Hi,t+1=Hi,t+αiPi,t1μi+

XASWi,tβi+XASWi,tηiγi+XAGWi,tθi1100ηiFi-εi,t-

XTGWi,t+XVGWi,t+XLGWi,t+XIGWi,t++XAGWi,t1100ηiFi(13)

式中:Hi,min為第i分區(qū)允許最低水位值(m);Hi,max為第i分區(qū)允許最高水位值(m);θi為第i分區(qū)井灌回歸系數(shù);εi,t為第i分區(qū)t時(shí)段最低水位與最高水位之間蒸發(fā)強(qiáng)度(m3/m2);μi為第i分區(qū)含水層給水度。

(4)渠溝過(guò)水能力約束。

a.引水渠道過(guò)水能力約束。

XASWi,t≤CWBi,max(14)

式中:CWBi,max為第i分區(qū)引水渠道最大過(guò)水能力(萬(wàn)m3)。

b.總排干溝過(guò)水能力約束。

(XTGWi,t+XVGWi,t+XLGWi,t+XIGWi,t+XAGWi,t)?

Pdc≤DWBdc,max(15)

式中:DWBdc,max-總排干溝最大過(guò)水能力(萬(wàn)m3);Pdc-排水系數(shù)。

(5)井灌開(kāi)采能力約束。

XTGWi,t+XVGWi,t+XLGWi,t+XIGWi,t+

XAGW≤COWi(16)

式中:COWi為第i分區(qū)開(kāi)采井開(kāi)采能力總和。

(6)非負(fù)性約束。

XTGWi,t、XVGWi,t、XLGWi,t、XIGWi,t、

XAGWi,t≥0 (17)

2.4模型求解

GAMS通用數(shù)學(xué)模型系統(tǒng)是世界銀行與美國(guó)GAMS開(kāi)發(fā)公司在20世紀(jì)90年代初開(kāi)發(fā)的一種旨在建立和解決大型復(fù)雜數(shù)學(xué)規(guī)劃問(wèn)題的高級(jí)計(jì)算機(jī)軟件。它面向分析解決綜合問(wèn)題的計(jì)算機(jī)用戶,巧妙地融合了關(guān)系數(shù)據(jù)技術(shù)與數(shù)學(xué)規(guī)劃理論,使應(yīng)用中相互關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)模型與數(shù)據(jù)彼此獨(dú)立,從而為用戶在模型、算法和數(shù)據(jù)之間提供了一個(gè)便捷的接口。另外,它不需花費(fèi)太多時(shí)間和精力去研究模型的算法,從而避免了動(dòng)態(tài)規(guī)劃中“維數(shù)災(zāi)”的障礙。

任何一個(gè)GAMS程序都由集合、數(shù)據(jù)、模型、求解、報(bào)告5個(gè)部分,如表2所示。利用這些語(yǔ)句再與一般的算術(shù)運(yùn)算內(nèi)部函數(shù)、基本設(shè)置及用戶界面環(huán)境相結(jié)合,便可構(gòu)成一個(gè)完整的模型系統(tǒng)[910]。

表2GAMS語(yǔ)言基本語(yǔ)句

Table 2Basic sentences of GAMS language

類型1命令1意義集合1SETS1集合的定義與賦值1SCALAR1單參數(shù)的定義與賦值數(shù)據(jù)1PARAMETERS1多維參數(shù)組的定義與賦值1TABLE1多維參數(shù)表的定義與賦值1VARIABLES1變量定義模型1EQUATION1方程定義1MODEL1模型定義求解1SOLVE1模型求解1DISPLAY1數(shù)據(jù)輸出報(bào)告1FILE1數(shù)據(jù)輸出路徑及文件名定義1PUT1數(shù)據(jù)輸出至指定文件3水資源聯(lián)合利用方案分析

針對(duì)灌區(qū)水資源利用特點(diǎn)及節(jié)水改造工程實(shí)施情況,本文設(shè)置了2種聯(lián)合利用方案。第一種方案是考慮節(jié)水工程改造和配套設(shè)施完善等進(jìn)展情況,尤其是井渠結(jié)合灌溉面積的增加速度不可能過(guò)快。在滿足各行業(yè)需水(包括地表需水和地下需水)條件下,河套灌區(qū)最小的引黃水量,本方案比較切合實(shí)際,命名為C1聯(lián)合利用方案。第二種方案是考慮引黃水量受到限制(甚至不足40億m3/a)時(shí),增加井渠結(jié)合灌溉區(qū)域的面積,通過(guò)抽取地下水灌溉,以彌補(bǔ)地表水不足。該情況需要調(diào)整地區(qū)的發(fā)展模式,提高地下水開(kāi)采能力,實(shí)施周期較長(zhǎng),本方案命名為C2聯(lián)合利用方案。

另外,根據(jù)灌區(qū)中長(zhǎng)期規(guī)劃,設(shè)定2030年為規(guī)劃年,規(guī)劃年各部門(mén)需水量均根據(jù)當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門(mén)發(fā)展規(guī)劃計(jì)算得來(lái)。

3.1C1聯(lián)合利用方案分析

利用本文建立的灌區(qū)水資源聯(lián)合利用模型,對(duì)C1聯(lián)合利用方案進(jìn)行了水資源優(yōu)化配置,供需平衡分析結(jié)果見(jiàn)表3,地下水埋深模擬結(jié)果見(jiàn)圖5。

3.2C2聯(lián)合利用方案分析

4結(jié)論

(1)兩種聯(lián)合利用方案下規(guī)劃年2030年引黃水量分別為39.66億m3/a和36.42億m3/a,比多年平均減少了約18%和24%,而地下水利用率則分別提高了約67%和72%。因此,在合理調(diào)整產(chǎn)業(yè)布局、優(yōu)化作物種植結(jié)構(gòu)、采用先進(jìn)灌溉技術(shù)、加強(qiáng)井渠結(jié)合灌溉、提高地下水利用率、協(xié)調(diào)分配各灌域引黃水量,以及全面落實(shí)續(xù)建配套與節(jié)水改造工程等前提條件下,可以在引黃水量減少的情況下維持灌區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

(2)本文所計(jì)算的地下水供水量,不僅包括了礦化度

(3)從規(guī)劃年供需平衡分析結(jié)果來(lái)看,部分灌域由于工業(yè)需水量的急劇增加,從而使得地表水有余,而地下水不足。因此,除了使用節(jié)水新技術(shù)和新設(shè)備、提高工業(yè)水的重復(fù)利用率外,也可以通過(guò)水權(quán)置換,把一部分地表水轉(zhuǎn)讓給用水量較大的工業(yè),從而避免出現(xiàn)集中開(kāi)采所導(dǎo)致的一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

參考文獻(xiàn)(References):

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第2篇

關(guān)鍵詞:地下水脆弱性;分布特征;演化特征;地下水位

evolution features and respond to groundwater depth variationof groundwater vulnerability in north china plain

meng su-hua, fei yu-hong, zhang zhao-ji, qian yong, li ya-song, liu zhong-pei

(the institute of hydrogeology and environmental geology, cags, shijiazhuang 050061, china)

abstract: groundwater depth was increased due to extensive exploitation and utilization of groundwater, and led to the variation of groundwater vulnerability, which have guidance meaning for taking rational measures to protect groundwater. using the improved drastic model to assess groundwater vulnerability of 1959,1984 and 2005, the results showed that groundwater vulnerability of north china plain were mainly moderate, low and high, the very low and very high vulnerability were of small proportion. comparing with 1959, the area of very low and low vulnerability expanded, while area of moderate, high and very high vulnerability reduced in 2005. change rate of groundwater vulnerability areas from 1984 to 2005 was faster than that from 1959 to 1984. the degree that groundwater vulnerability decreases is positive correlation with water table decline.

key words: groundwater vulnerability;distribution features;evolution features;groundwater level

1968年法國(guó)的margat[1]首次提出地下水脆弱性的概念,在其后幾十年間各國(guó)學(xué)者從不同角度給出了不同的定義。1993年美國(guó)國(guó)家科學(xué)研究委員會(huì)[1]給出了比較廣泛認(rèn)可的地下水脆弱性定義:污染物到達(dá)最上層含水層之上某特定位置的傾向性與可能性。與此同時(shí),這個(gè)委員會(huì)將地下水脆弱性分為兩類:本質(zhì)脆弱性和特殊脆弱性。本質(zhì)脆弱性指不考慮人類活動(dòng)和污染源而只考慮水文地質(zhì)內(nèi)部因素的脆弱性,它具有相對(duì)靜態(tài)、不可變和人為不可控制性。但由于人類活動(dòng)對(duì)地下水環(huán)境的長(zhǎng)期強(qiáng)烈累計(jì)影響,使影響地下水脆弱性的某些因子的狀況發(fā)生變化,使地下水脆弱性在空間和時(shí)間上發(fā)生演變[2]。

地下水脆弱性評(píng)價(jià)是地下水資源保護(hù)和管理的重要依據(jù),它作為一種預(yù)防地下水污染的重要手段已被廣泛運(yùn)用到水井水源地的保護(hù)和流域地下水資源的綜合管理之中[3]。本文對(duì)華北平原1959年、1984年和2005年的地下水脆弱性進(jìn)行了評(píng)價(jià)和對(duì)比分析,探討了華北平原地下水本質(zhì)脆弱性在人類活動(dòng)影響下的時(shí)空演變特征及對(duì)埋深變化的響應(yīng)。

1 研究區(qū)背景

華北平原位于

將drastic模型直接應(yīng)用到華北平原地下水脆弱性評(píng)價(jià)中,難以獲得高質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果。有些參數(shù)對(duì)研究區(qū)地下水脆弱性評(píng)價(jià)并無(wú)實(shí)際意義,如在本區(qū),地勢(shì)平坦,地形坡降由山前1‰~2‰變?yōu)闁|部濱海平原的0.1‰~0.2‰,按照drastic方法的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)[9],全研究區(qū)的地形參數(shù)評(píng)分均為10分,故可不考慮。另外華北平原土壤類型比較單一,也可不考慮。含水層介質(zhì)用含水層累積厚度代替,含水層累積厚度指含水系統(tǒng)中砂層和卵礫石層的累積厚度,反映了地下水儲(chǔ)水空間的大小,厚度越大,儲(chǔ)水空間越大,地下水的稀釋能力越強(qiáng)。因此本研究選取地下水位埋深、凈補(bǔ)給量、包氣帶綜合巖性、含水層累積厚度、滲透系數(shù)5個(gè)因子作為評(píng)價(jià)指標(biāo),采用如下模型:

d.rw.d+r.rw.r+i.rw.i+t.rw.t+c.rw.c=dritc(1)

式中:d、r、i、t、c—地下水位埋深、凈補(bǔ)給量、包氣帶綜合巖性、含水層累積厚度和滲透系數(shù);r—評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)分等級(jí);w-評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重;dritc—脆弱性綜合指數(shù)。

2.2 指標(biāo)意義及分級(jí)

各指標(biāo)按10個(gè)等級(jí)評(píng)分(表1)。地下水位埋深和凈補(bǔ)給量采用drastic的評(píng)分標(biāo)準(zhǔn),包氣帶綜合巖性采用專家打分法,遵循砂質(zhì)顆粒評(píng)分間距小,土質(zhì)顆粒評(píng)分間距大的原則。滲透系數(shù)和含水層累積厚度評(píng)分參照雷靜[8]的模擬結(jié)果。評(píng)分值越大,表示地下水脆弱性越高。

地下水位埋深、凈補(bǔ)給量和滲透系數(shù)采用“華北平原地下水可持續(xù)利用調(diào)查評(píng)價(jià)”監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),包氣帶綜合巖性和含水層累積厚度由鉆孔資料計(jì)算。

table 1 ranges andratings for dritc factors評(píng)分地下水位埋深/m凈補(bǔ)給量/mm含水層累積厚

100~2>25410~0>100 由于區(qū)域地下水位下降,包氣帶厚度增大,為準(zhǔn)確識(shí)別包氣帶對(duì)地下水脆弱性的影響,本次研究采用厚度加權(quán)法對(duì)包氣帶巖性進(jìn)行評(píng)分,方法是,收集區(qū)內(nèi)2 800個(gè)水文地質(zhì)鉆孔,采用vb編程逐個(gè)鉆孔逐層計(jì)算,公式如下:

a=∑a.ih.i∑h.i(2)

式中:a—巖性加權(quán)平均評(píng)分值;a.i—計(jì)算層段內(nèi)不同巖層的評(píng)分(表2);h.i—計(jì)算層段內(nèi)各巖層厚度,計(jì)算層段為地面到地下水位部分。

table 2 ranges and ratings forvadose zone media

巖性黏土粉質(zhì)黏土粉土細(xì)粉砂粉砂細(xì)砂中砂粗砂卵石礫石

評(píng)分02.545.57899.5102.3 權(quán)重確定

根據(jù)本研究劃分的分區(qū),采用層次分析法確定山前沖洪積平原、海河沖積湖積平原、東部沖積海積平原和古黃河沖洪積平原的權(quán)重,如表3所示。cr=-0.003,說(shuō)明判斷矩陣具有較好的一致性。權(quán)重越大,對(duì)地下水脆弱性影響越大。

table 3 weight of evaluation factors in different partitions

平原類型

埋深包氣帶綜合巖性滲透系數(shù)凈補(bǔ)給量含水層累積厚度山前沖洪積平原0.230.310.130.230.1

海河沖積湖積平原0.280.340.10.210.07

東部沖積海積平原0.300.320.10.210.07

古黃河沖洪積平原0.310.340.10.170.082.4 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

應(yīng)用上述改進(jìn)的地下水脆弱性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,采用2 km×2 km正方形剖分單元(共計(jì)34 253個(gè)),由式(1)計(jì)算求得每個(gè)剖分單元的綜合指數(shù),然后利用mapgis編繪地下水脆弱性分區(qū)圖(圖1-圖3),劃分為低脆弱性、較低脆弱性、一般脆弱性、較高脆弱性和高脆弱性5個(gè)等級(jí)。

從區(qū)域分布上看,華北平原地下水脆弱性以一般脆弱性、較低脆弱性和較高脆弱性為主,低脆弱性和高脆弱性所占比例較?。ū?)。高及較高脆弱性地區(qū)主要分布在山前平原沖洪積扇地帶、古黃河沖洪積平原東部地區(qū)。山前平原巖性顆粒粗,滲透系數(shù)大,含水層累積厚度較薄;古黃河沖洪積平原東部地下水位埋深淺、含水層累積厚度偏薄、滲透系數(shù)較大。低脆弱性區(qū)與淺層地下水降落漏斗分布基本一致,其余地區(qū)為一般及較低脆弱性。

table 4 percentage of groundwatervulnerability in northchinaplain on different times

(%) 年份低脆弱性較低脆弱性一般脆弱性較高脆弱性高脆弱性

1959013.1266.6020.000.28

19840.1227.1359.7812.810.16

20056.0546.7040.466.750.04圖1 1959年華北平原地下水脆弱性分布圖

fig.1 groundwater vulnerability of 1959 innorthchinaplain

圖2 1984年華北平原地下水脆弱性分布圖

fig.2 groundwater vulnerability of 1984 innorthchinaplain圖3 2005年華北平原地下水脆弱性分布圖

fig.3 groundwater vulnerability of 2005innorth china plain

山前平原,1959年以一般和較高脆弱性為主,2005年以一般和較低脆弱性為主。海河沖積湖積平原,1959年主要為一般脆弱性;1984年主要為較低脆弱性與一般脆弱性,寧晉縣分布有小面積低脆弱性;2005年以較低脆弱性和低脆弱性為主。東部平原地下水脆弱性基本未變化。古黃河沖洪積平原沿黃一帶地下水脆弱性未變化,在淺層地下水開(kāi)采強(qiáng)度較大的臨西縣、臨清市、冠縣、濮陽(yáng)市、新鄉(xiāng)市地下水脆弱性明顯降低。

3 地下水脆弱性變化及對(duì)埋深變化的響應(yīng)

3.1 變化特征

分析地下水脆弱性變化程度知,1984年與1959年相比,部分地區(qū)脆弱性降低一級(jí);2005年與1984年相比,研究區(qū)地下水脆弱性以不變和降低一級(jí)為主,在寧晉、饒陽(yáng)、肥鄉(xiāng),開(kāi)采比較強(qiáng)烈的肅寧脆弱性降低了兩級(jí)。與1959年相比,2005年山前平原和海河沖積湖積平原地下水脆弱性普遍降低一級(jí),在地下水位降幅大的地區(qū)(主要為淺層地下水位漏斗分布區(qū))脆弱性降低了二級(jí),東部平原及沿黃地帶地下水脆弱性級(jí)別基本未變。

對(duì)比不同年份的地下水脆弱性面積變化速率(表5),1984年-2005年地下水脆弱性各級(jí)面積變化速度遠(yuǎn)高于1959年-1984年。說(shuō)明20世紀(jì)80年代后,工農(nóng)業(yè)迅速發(fā)展,地下水的開(kāi)采量增加,地下水位埋深增大,人類活動(dòng)對(duì)地下水脆弱性產(chǎn)生了重要影響。

table 5 area change coefficient of groundwater vulnerability in north china plain

km2/a時(shí) 間低脆弱性區(qū)較低脆弱性區(qū)一般脆弱性區(qū)較高脆弱性區(qū)高脆弱性區(qū)

1959年-1984年6781-379-400-7

1984年-2005年3931 298-1 281-402-83.2 地下水脆弱性對(duì)埋深變化的響應(yīng)

在上述5個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)中,地下水位埋深受補(bǔ)給量和開(kāi)采量的影響而變化,包氣帶綜合巖性和含水層累積厚度與地下水位埋深的大小直接相關(guān)。自20世紀(jì)70年代中后期以來(lái),區(qū)域降水量減少,地下水補(bǔ)給量減少,且開(kāi)采量增大,導(dǎo)致地下水位大幅度下降,埋深增大。

據(jù)華北平原地下水可持續(xù)利用調(diào)查評(píng)價(jià)項(xiàng)目成果,1959年地下水動(dòng)力場(chǎng)基本保持天然狀態(tài)[10];1984年“57”項(xiàng)研究顯示,山前平原區(qū)淺層地下水位普遍下降5~20 m,中東部及濱海平原區(qū)略有下降;2001年,山前地下水位普遍下降10~30 m,中東部普遍下降5~10 m,濱海平原區(qū)普遍下降0~5 m[11]。

本研究根據(jù)2 800個(gè)鉆孔資料和水文地質(zhì)條件,厘定了包氣帶巖性、含水層累積厚度和地下水位埋深變化對(duì)脆弱性評(píng)價(jià)影響,結(jié)果表明,影響地下水脆弱性的主導(dǎo)因素為地下水位埋深的變化。

下面通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析的方法來(lái)研究地下水位埋深變化對(duì)地下水脆弱性的影響機(jī)制,表6為2005年相對(duì)于1959年在不同地下水位降幅(間距為2 m)范圍內(nèi)的地下水脆弱性變化。從表6可以看出,當(dāng)?shù)叵滤唤捣鶠?~6 m時(shí),對(duì)地下水脆弱性的影響較小;隨著地下水位降幅的增大,地下水脆弱性級(jí)別不變化的概率呈逐漸減小的趨勢(shì)(90.46%~3.94%),同時(shí)脆弱性降低一級(jí)的概率增大(9.36%~87.28%);當(dāng)?shù)叵滤唤捣鶠?1 m時(shí),地下水脆弱性降低二級(jí)的可能性開(kāi)始出現(xiàn),并且隨著地下水位降幅增大,地下水脆弱性降低二級(jí)的概率逐漸增大(2.20%~48.73%);當(dāng)?shù)叵滤唤捣?8~22 m時(shí),脆弱性降低一級(jí)的概率達(dá)到最大值87.28%,然后隨地下水位降幅增加概率逐漸減小(87.28%~44.49%)。當(dāng)?shù)叵滤唤捣鶠?4~38 m時(shí),脆弱性降低二級(jí)的概率達(dá)到最大值48.73%,同樣隨地下水位降幅增加概率逐漸下降(48.73%~37.25%~21.26%)。綜上得出:地下水脆弱性變化程度與地下水位降幅呈正相關(guān)性。當(dāng)?shù)叵滤幌陆禃r(shí),地下水脆弱性不同程度的變化概率隨地下水位下降幅度增大而增大,隨后隨地下水位降幅增大而減小,發(fā)生更大程度的變化。隨地下水位持續(xù)下降,其它影響因素也發(fā)生變化,地下水脆弱性變化與地下水位降幅的關(guān)系也逐漸減弱。

表6 1959年-2005年地下水脆弱性隨地下水位降幅變化的概率

地下水位降幅/m脆弱性級(jí)別不變概率(%)脆弱性降低一級(jí)概率(%)脆弱性降低二級(jí)概率

人們對(duì)地下水脆弱性評(píng)價(jià)時(shí)往往只考慮當(dāng)前狀況,而對(duì)各指標(biāo)的變化及對(duì)脆弱性的影響程度考慮甚少。本次工作通過(guò)分析大量鉆孔資料和地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料,發(fā)現(xiàn)伴隨淺層地下水位下降,地下水位埋深增大,包氣帶厚度增大,降雨入滲補(bǔ)給量減少(同樣降雨量條件下),不僅增加了污染物在進(jìn)入含水層前降解的機(jī)會(huì),還降低了污染物可能的進(jìn)入量,從而使得地下水脆弱性降低。

當(dāng)?shù)叵滤唤捣鶠?~6 m時(shí),對(duì)地下水脆弱性的影響較?。浑S著地下水位降幅的增大,地下水脆弱性降低一級(jí)的概率增大;當(dāng)?shù)叵滤唤捣鶠?1 m時(shí),地下水脆弱性降低二級(jí)的可能性開(kāi)始出現(xiàn);當(dāng)?shù)叵滤唤捣?8~22 m時(shí),脆弱性降低一級(jí)的概率達(dá)到最大值87.28%。當(dāng)?shù)叵滤唤捣鶠?4~38 m時(shí),地下水脆弱性降低二級(jí)的概率達(dá)到最大值48.73%。

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第3篇

關(guān)鍵詞:工程地質(zhì);地質(zhì)勘察;水文地質(zhì)

【分類號(hào)】:F284

1水文地質(zhì)的工程地質(zhì)勘察分類

1.1綜合狀況水文地質(zhì)勘察

為了能夠促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展進(jìn)程,水文地質(zhì)勘察屬于一項(xiàng)基本形式的水文地質(zhì)性質(zhì)調(diào)研工作,提交相應(yīng)的地區(qū)水文地質(zhì)調(diào)研報(bào)告與綜合情況水文地質(zhì)圖。其相應(yīng)的具體任務(wù)為有效確認(rèn)地區(qū)地下水的實(shí)際類型、分布狀況、埋藏情況、地下水相應(yīng)的化學(xué)成分、動(dòng)態(tài)性質(zhì)與地下水資源等各個(gè)方面[1]。

1.2供水狀況水文地質(zhì)勘察

供水狀況水文地質(zhì)勘察作為一種進(jìn)行勘察地下區(qū)域水源的勘察性質(zhì)工作,其具體包含了城市供水勘察、礦山、港灣、機(jī)場(chǎng)、站點(diǎn)、村落與市鎮(zhèn)等各個(gè)方面[]。特殊形式的水文地質(zhì)工作環(huán)節(jié)中,通過(guò)測(cè)繪、物探、鉆探、測(cè)試與監(jiān)測(cè)等各種具體方法確定相應(yīng)的含水層分布狀況,埋藏條件、地下水相應(yīng)的構(gòu)成條件、水質(zhì)狀況與動(dòng)態(tài)變化狀況等方面。

1.3工程狀況水文地質(zhì)勘察

為了能夠避免地下水對(duì)于工程項(xiàng)目建設(shè)的實(shí)際性危害與水文地質(zhì)相應(yīng)的具體勘察工作。比如進(jìn)行地下水的引流狀況調(diào)查,可以避免進(jìn)行地下水相應(yīng)的滲漏勘察,從而可以有效降低地下水相應(yīng)的水位探測(cè),在實(shí)際操作處理過(guò)程中通常是包含了具體的巖土工程勘察類。

1.4特殊項(xiàng)目水文地質(zhì)調(diào)查

為了能夠有效預(yù)防與治療流行性疾病等進(jìn)行相應(yīng)的具體水文地質(zhì)調(diào)查,使用地下水相應(yīng)成分與各種元素進(jìn)行水文地質(zhì)勘察,為了能夠?qū)崿F(xiàn)含水層儲(chǔ)的合理使用,使用冷庫(kù)對(duì)于地下水污染狀況進(jìn)行控制的水文地質(zhì)調(diào)查。

2水文地質(zhì)的工程地質(zhì)勘察問(wèn)題

2.1地下水類型

依據(jù)特殊性質(zhì),地下水相應(yīng)的賦存介質(zhì)分為松散形式巖類狀孔隙水、碎屑巖形式裂隙相應(yīng)的孔隙水、碳酸鹽形式巖裂相應(yīng)的隙喀斯特水、火山巖形式相應(yīng)的裂隙孔隙水與基巖形式相應(yīng)的裂隙水等各種類型[2]。

2.2靜水位與變化程度

天然形式的地基承載力相應(yīng)的設(shè)計(jì)值可以計(jì)算出砂土的地震液化程度,進(jìn)行膨脹土相應(yīng)的脹縮深度、基礎(chǔ)深度與邊坡穩(wěn)定程度的確定性評(píng)價(jià)?;游恢孟鄳?yīng)的側(cè)土壓力主要用于計(jì)算基坑相應(yīng)的降水量與地下工程規(guī)模,涌水量計(jì)算,計(jì)算相應(yīng)的深基坑,地下室底板相應(yīng)的抗浮計(jì)算,判斷巖石滲透變形等方面的一系列具體問(wèn)題,應(yīng)當(dāng)需要靜水位相應(yīng)的地下水資料。

地下水位相應(yīng)的地形、氣象、水文與人等各方面的因素與變化,集中收集地區(qū)相應(yīng)的水文地質(zhì)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)相應(yīng)的鄰近區(qū)域或者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期觀察與調(diào)查,查明分析地下水相應(yīng)的水位變化特征。通常情況下隨著季節(jié)改變而改變,隨著潮汐海岸的作用,河流與湖泊岸邊洪水的直接影響,人工排水區(qū)與抽水等有關(guān)影響。

2.3地下水相應(yīng)的徑流、補(bǔ)給、排泄

依據(jù)地形、氣象、水文、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、含水層分布情況等各種因素,研究并分析地下水相應(yīng)的流動(dòng)與動(dòng)態(tài)特性。地下分布的相應(yīng)水流量,依據(jù)水位線圖的有關(guān)因素進(jìn)行確定。

2.4建筑材料腐蝕評(píng)價(jià)

需要為腐蝕性評(píng)價(jià)實(shí)現(xiàn)分析,應(yīng)當(dāng)對(duì)飲用水進(jìn)行適宜性的評(píng)價(jià)分析。評(píng)價(jià)腐蝕相應(yīng)的二級(jí)或者三環(huán)境評(píng)價(jià),依據(jù)地層相應(yīng)的滲透性評(píng)價(jià),弱透水層定義為以粉砂與粘土,強(qiáng)透水層定義沙質(zhì)土壤。

2.5測(cè)定水文地質(zhì)參數(shù)

依據(jù)實(shí)際的工程要求,經(jīng)過(guò)抽水試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、注水試驗(yàn)與水壓試驗(yàn)等形式測(cè)定地下水相應(yīng)的流速,測(cè)定并進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)從而分析滲透系數(shù)、影響半徑、導(dǎo)水系數(shù)、水供應(yīng)、釋水因子、吸收率、地下水實(shí)際流速流量與孔隙水壓力等各方面實(shí)際參數(shù)。

對(duì)于一般形式的工程實(shí)際測(cè)量過(guò)程當(dāng)中,通常只需要做到簡(jiǎn)單形式的抽水實(shí)驗(yàn),應(yīng)當(dāng)提供相應(yīng)的滲透系數(shù)。關(guān)鍵性的重要項(xiàng)目應(yīng)當(dāng)需要實(shí)行兩次以上相應(yīng)的降水抽水實(shí)驗(yàn),至少應(yīng)當(dāng)需要有一個(gè)觀察孔的具體安排,最大程度的下降方法相對(duì)應(yīng)工程設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)需要達(dá)到降水設(shè)計(jì)相應(yīng)的降深的一半程度[3]。

3水文地質(zhì)的工程地質(zhì)勘察工作建議

3.1地下水水質(zhì)污染狀況調(diào)查

對(duì)于我國(guó)目前階段的水質(zhì)出現(xiàn)嚴(yán)重污染的實(shí)際狀況,所以應(yīng)當(dāng)發(fā)展的全面充分調(diào)查地下水的水質(zhì)情況,當(dāng)作一項(xiàng)主要工程來(lái)把控執(zhí)行。在具體的工作部署上為大流域或者經(jīng)濟(jì)發(fā)展相應(yīng)的重點(diǎn)地區(qū)、城市群地區(qū)與農(nóng)牧業(yè)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)地區(qū)不斷發(fā)展。建議這項(xiàng)具體工作實(shí)行進(jìn)地下水和環(huán)境地質(zhì)實(shí)際調(diào)查項(xiàng)目環(huán)節(jié)中單獨(dú)分離出來(lái),成為一個(gè)單獨(dú)形式的具體項(xiàng)目。

3.2建設(shè)區(qū)域性國(guó)家級(jí)示范基地

第一個(gè)實(shí)行聯(lián)合構(gòu)建生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)綜合評(píng)價(jià)相應(yīng)地下水資源的實(shí)際目的,在若干年后以評(píng)估潛在形式的地下水資源作為關(guān)鍵點(diǎn),能夠符合國(guó)家的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移發(fā)展目標(biāo),進(jìn)行能源基地的大力建設(shè)。

3.3提升地下水均衡實(shí)驗(yàn)基地建設(shè)水平

需要強(qiáng)化水文地質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù),為各個(gè)不同區(qū)域相應(yīng)的地下水科學(xué)實(shí)驗(yàn)基地,發(fā)展與地下水有關(guān)的具體科學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。西北區(qū)域除了需要測(cè)試地下水相應(yīng)的蒸發(fā)蒸騰相關(guān)性研究,應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合各種不同的實(shí)際地貌類型,研究各種不同介質(zhì)水和相應(yīng)的入滲機(jī)理,東部區(qū)域應(yīng)當(dāng)依據(jù)各種不同區(qū)域,研究相應(yīng)的包氣帶水分運(yùn)移土壤水分與鹽分的水,充分合理地運(yùn)用內(nèi)容的變革化研究。

3.4充分實(shí)行地下水監(jiān)測(cè)具體性項(xiàng)目規(guī)劃

全面實(shí)行地下水相應(yīng)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)建設(shè),引入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與自動(dòng)傳輸系統(tǒng),同時(shí)提升一部分具有代表性意義的實(shí)際監(jiān)測(cè)點(diǎn)。由我國(guó)開(kāi)始實(shí)行實(shí)際監(jiān)測(cè)措施以來(lái),不可以直接反映出真實(shí)狀況的數(shù)據(jù),應(yīng)當(dāng)需要一部分新型的監(jiān)測(cè)孔,這作為實(shí)行國(guó)土資源部對(duì)于地下水監(jiān)測(cè),為了能夠防止地下水出現(xiàn)過(guò)度開(kāi)采污染的現(xiàn)象[4]。

3.5積極落實(shí)新興理論、新型技術(shù)與新穎方法的研究與應(yīng)用

遙感技術(shù)、同位素技術(shù)、數(shù)值模擬技術(shù)與信息技術(shù)等各種實(shí)用技術(shù)是提升水文地質(zhì)特征的主要技術(shù)方法。目前階段所研究的相應(yīng)服務(wù)不斷得到擴(kuò)大,有利于降低相應(yīng)的實(shí)際工作量,為相應(yīng)的決策與分析提供一定程度的技術(shù)支持和管理。地下水相應(yīng)的系統(tǒng)理論在水文地質(zhì)中的實(shí)際應(yīng)用,地下水運(yùn)動(dòng)與分析相應(yīng)的水資源評(píng)價(jià)具有相應(yīng)的基本理論,需要充分結(jié)合中國(guó)的實(shí)際情況,實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步完善與提高的目的。

3.6強(qiáng)化區(qū)域性綜合研究與專題研究

我國(guó)相應(yīng)地域廣闊,相應(yīng)的自然地理與地質(zhì)條件顯得十分復(fù)雜,地質(zhì)條件相對(duì)比較復(fù)雜,我國(guó)地下水相應(yīng)的分布與演化存在著重要影響作用。中國(guó)相應(yīng)的地質(zhì)調(diào)查局已經(jīng)確定地區(qū)性研究院,是一家具體性質(zhì)的轉(zhuǎn)型研究機(jī)構(gòu),也作為區(qū)域性管理中心,培訓(xùn)相互的水文地質(zhì)專家的相應(yīng)理論與結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的實(shí)際專家,不斷大力提升我國(guó)的水文地質(zhì)研究進(jìn)程。

3.7強(qiáng)化地下水合理使用

不斷維持實(shí)施工程學(xué)院的全局性與長(zhǎng)期性特點(diǎn),進(jìn)行定向形式的問(wèn)題研究。在實(shí)際的國(guó)民經(jīng)濟(jì)具體發(fā)展規(guī)劃體系當(dāng)中,相應(yīng)規(guī)劃的有關(guān)水文地質(zhì)工作過(guò)程的面對(duì)著帶非常巨大的實(shí)際機(jī)遇。國(guó)家應(yīng)當(dāng)需要的以水文地質(zhì)工作作為相應(yīng)的出發(fā)點(diǎn)與落腳點(diǎn),充分結(jié)合經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的實(shí)際需要,實(shí)行服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的有效性發(fā)展,水文工作才可以顯示巨大的生命力。依據(jù)政府的相關(guān)職能部門(mén),應(yīng)當(dāng)不斷提升地下水開(kāi)發(fā)使用與保護(hù)的有關(guān)政策環(huán)節(jié)的具體戰(zhàn)略研究,保證地下水這一項(xiàng)寶貴資源相應(yīng)的自然屬性與社會(huì)屬性能夠?qū)崿F(xiàn)緊密與經(jīng)濟(jì)結(jié)合的目標(biāo),實(shí)現(xiàn)能夠適合于我國(guó)基本國(guó)情與自然環(huán)境達(dá)到綜合和協(xié)調(diào)目的具體辦法。

參考文獻(xiàn)

[1]吳波.工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)測(cè)試與研究[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品,2009(21).

[2]范中林.工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問(wèn)題的影響[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2009(18).

第4篇

關(guān)鍵詞:平原地區(qū);地下水資源;合理開(kāi)發(fā)

中圖分類號(hào):P641文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

一、平原地下水資源概況

1、第一輪地下水資源評(píng)價(jià)

完成于2000年,利用資料系列為1986一1999年。評(píng)價(jià)分平原、崗區(qū)、山區(qū)三個(gè)地質(zhì)地貌單元,其中平原區(qū)采用多年平均水均衡法,計(jì)算了多年平均水位埋深4m條件下的天然補(bǔ)給資源、可采資源;崗區(qū)根據(jù)年內(nèi)最低與最高水位差值計(jì)算調(diào)節(jié)(可采)資源;山區(qū)利用水文分析法計(jì)算其天然資源。

計(jì)算結(jié)果:河南省平原區(qū)地下水天然補(bǔ)給資源為128.51億m3/a、可采資源128.47億m3/a;崗區(qū)調(diào)節(jié)(可采)資源18.62億m3/a;山區(qū)天然資源34.90億m3/a??鄢貜?fù)量后,全省多年平均地下水天然補(bǔ)給資源量實(shí)際為179.44億m3/a,其中平原、崗區(qū)占80.55%(144.54億m3/a)。

該評(píng)價(jià)成果廣泛應(yīng)用于河南省工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)規(guī)劃,一直沿用至二十世紀(jì)末期。

2、第二輪地下水資源評(píng)價(jià)

完成于2012年,評(píng)價(jià)分平原崗地區(qū)、山區(qū)兩個(gè)地質(zhì)地貌單元。在地下水系統(tǒng)劃分的基礎(chǔ)上,平原崗地區(qū)采用多年平均水均衡法,計(jì)算了多年平均地下水天然補(bǔ)給資源及水位埋深4m條件下的可開(kāi)采資源;山區(qū)利用地下水徑流模數(shù)法、可采系數(shù)法分別計(jì)算其多年平均天然資源、可開(kāi)采資源。

計(jì)算結(jié)果:全省地下水天然補(bǔ)給資源量多年平均為164.58億m3/a,約占全省水資源總量的40 %,其中山區(qū)為38.87億m3/a;平原(含崗地)為131.77億m3/a,二者重復(fù)量為6.06億m3/a;淺層地下水可開(kāi)采資源量多年平均為163.00億m3/a,其中山區(qū)為28.47 m3/a,平原(含崗地)為134.54億m3/a;按地下水類型分,在全省地下水天然資源量中,松散巖類孔隙水占77 %,巖溶裂隙水占12 %a,基巖裂隙水占11%0

河南屬北方缺水省份,水資源貧乏且分布不均,全省人均水資源占有量?jī)H為全國(guó)人均水平的1/5,地下水對(duì)保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有舉足輕重的作用。近二十年來(lái),我省地下水資源量減少約15億m3,導(dǎo)致這一結(jié)果的主要原因是降水量的減少和因人類不合理開(kāi)采而造成的地下水位持續(xù)下降,改變了降水人滲補(bǔ)給條件,其次為人類水利工程活動(dòng)。為滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的需求,地下水資源的開(kāi)采應(yīng)做到開(kāi)發(fā)與保護(hù)并重,避免開(kāi)發(fā)利用中產(chǎn)生不良環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題,發(fā)揮其最大的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。

二、有關(guān)地下水資源相關(guān)概述

(1)地下水定義。地下水就是賦存并運(yùn)移于地下巖土空隙中的水。含水巖土分為兩個(gè)帶,上部是包氣帶,即非飽和帶,在這里,除水以外,還有氣體;下部為飽水帶,即飽和帶,飽水帶巖土中的空隙充滿水。狄義的地下水是指飽水帶中的水。

( 2)地下水利用的利與弊。有利的方面是①分布廣泛,便于就地開(kāi)采使用;因干凈、不易被污染,水質(zhì)普遍較優(yōu);③不占用地表空間; ④動(dòng)態(tài)比較穩(wěn)定; ⑤水量受氣候變化影響較小,具有較大到調(diào)蓄能力等。有弊的方面是①不合理的灌溉可造成次生鹽堿化;②過(guò)量開(kāi)采,可造成在沿海地區(qū),海水入侵,水質(zhì)惡化,地面沉降,使區(qū)內(nèi)建筑物失去穩(wěn)定,不同含水層之間誘發(fā)水力聯(lián)系,產(chǎn)生水的混合作用,使水質(zhì)惡化,巖溶區(qū)地面塌陷; ③其它,如礦坑涌水、基礎(chǔ)及邊坡的穩(wěn)定問(wèn)題等。

( 3)地下水對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要作用。全國(guó)地下水淡水大然補(bǔ)給量8837億立方米/年,占全國(guó)水資源總量的1/ 3;我國(guó)農(nóng)村普遍飲用地下水,地下水灌溉面積占全國(guó)耕地面積的40%;全國(guó)660多個(gè)城市中,利用地下水供水的400多個(gè);全國(guó)城市總供水量中,地下水供水量占30%,華北、西北城市分別高達(dá)72%和66%。自上世紀(jì)70年代以來(lái),地下水的開(kāi)采量以平均每年25億立方米的速度遞增,說(shuō)明經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)地下水的依賴程度越來(lái)越高。

三、地下水資源開(kāi)發(fā)利用中存在的問(wèn)題

地下水資源是指在一定期限內(nèi),能提供給人類使用的,且能逐年得到恢復(fù)的地下淡水量。是水資源的組成部分。通常以地面入滲補(bǔ)給量(包括大然補(bǔ)給量和開(kāi)采補(bǔ)給量)計(jì)算其數(shù)量。因此,地下水資源的開(kāi)采一般不應(yīng)超過(guò)補(bǔ)給量,否則會(huì)給環(huán)境帶來(lái)危害.使生態(tài)條件惡化。

黃淮平原淺層地下水是該地區(qū)工農(nóng)業(yè)用水和鄉(xiāng)鎮(zhèn)人畜用水的主要水源,地下水開(kāi)采強(qiáng)度大。開(kāi)封、鄭州、新鄉(xiāng)等地,均出現(xiàn)地下水超采。地下水過(guò)量開(kāi)采已造成了一系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

(1)地下水資源污染嚴(yán)重。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)藥、化肥、生活污水及工業(yè)“二廢”的排放量日益增大,而這些污水大部分未經(jīng)處理直接排入環(huán)境,構(gòu)成了地下水的主要污染源。據(jù)監(jiān)測(cè),目前全國(guó)多數(shù)城市地下水受到一定程度的點(diǎn)狀和面狀污染,且有逐年加重的趨勢(shì),嚴(yán)重威脅到城市居民的飲水安全和人民群眾的健康。

(2)持續(xù)過(guò)量開(kāi)采,降水漏斗不斷擴(kuò)大。由于持續(xù)高強(qiáng)度的過(guò)量開(kāi)采,使得地下水資源不能得到及時(shí)補(bǔ)充,使得降落漏斗不斷擴(kuò)大,甚至造成含水層的疏干。

(3)土地沙化。地下水位的持續(xù)下降使地下水位埋深加大。灌溉成本加人。隨著地下水位的持續(xù)下降,地下水位埋深加大,導(dǎo)致鑿井深度不斷增加,加大了建井成本;提水耗能增加,加大了運(yùn)行費(fèi)用。

(4)法律法規(guī)的不完善。我國(guó)現(xiàn)行的有關(guān)法律法規(guī)規(guī)定了地下水資源的保護(hù)措施,但是,都不夠系統(tǒng)和具體,不利于地下水資源的保護(hù)。主要表現(xiàn)在法律、法規(guī)體系很不完善,至今沒(méi)有一部系統(tǒng)的地下水資源保護(hù)法規(guī)。

四、地下水資源可持續(xù)利用的基本原則

根據(jù)我國(guó)水資源開(kāi)發(fā)利用的民期實(shí)踐,從可持續(xù)發(fā)展的觀點(diǎn)出發(fā),水資源可持續(xù)利用應(yīng)遵循的基本原則是:水資源的可持續(xù)利用既要考慮當(dāng)前的發(fā)展要求,又要考慮未來(lái)發(fā)展的需要,不以犧牲后代人的利益為代價(jià)來(lái)滿足當(dāng)代人的利益需要;水資源的利用要在部門(mén)之間、地區(qū)間得到合理分配;水資源的可持續(xù)利用要與人口、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展,既要達(dá)到發(fā)展經(jīng)濟(jì)的日的,又要保持人類賴以生存的水資源的持續(xù)利用環(huán)境。

(1)水資源可持續(xù)利用必須以經(jīng)濟(jì)發(fā)展為前提。首先,發(fā)展是人類水恒的主題,如果只追求“可持續(xù)”而一味地限制水資源的利用,制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的向前發(fā)展,是不符合人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的本質(zhì)的。其次,只有經(jīng)濟(jì)得到了發(fā)展,才有能力去合理利用水資源,采用有效措施保護(hù)水資源。

(2)水資源承載能力的最主要特點(diǎn)是客觀性和主觀性的統(tǒng)一。在一定區(qū)域內(nèi)的特定條件下,水資源總量及其變化規(guī)律是一定的,是可以把握和衡量的;水資源承載能力大小將因人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)而改變,人類可以通過(guò)自身行為,尤其是社會(huì)經(jīng)濟(jì)行為來(lái)改變水資源承載能力的大小,控制其發(fā)展變化方向。因此,實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用,經(jīng)濟(jì)發(fā)展是前提、管理是保證、科技是手段,三者相互滲透,相互影響。經(jīng)濟(jì)愈發(fā)達(dá)、技術(shù)愈先進(jìn),水利工程建設(shè)和管理水平也愈高,通過(guò)提高水資源的利用率,可提高水資源的承載能力。

(3)科學(xué)有效的管理是水資源可持續(xù)利用的重要保證。國(guó)際上公認(rèn),節(jié)水潛力的50%在管理。發(fā)揮好管理的四大職能――計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)、控制,對(duì)于水資源可持續(xù)利用具有重要意義。

(4)加大對(duì)水科技的投入,提高水資源開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)的科技含量??萍己吭礁撸Y源開(kāi)發(fā)利用與管理的水平越高,一定的水資源的承載能力也越大。

五、河南平原灌區(qū)地下水資源可持續(xù)利用對(duì)策

地下水資源可持續(xù)利用是個(gè)系統(tǒng)工程,必須采取工程措施和非工程措施相結(jié)合,行政措施和經(jīng)濟(jì)措施相結(jié)合。

(1)加強(qiáng)灌區(qū)地下水資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)工作。灌區(qū)地下水資源的開(kāi)采必須堅(jiān)持以供定需,嚴(yán)禁盲日超采。灌區(qū)地下水參與水循環(huán),是個(gè)動(dòng)態(tài)資源。因此,地下水資源評(píng)價(jià)是個(gè)民期工作,應(yīng)建立河南平原地下水資源評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)模型,開(kāi)展地下水資源的實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào),為地下水資源可持續(xù)利用提供決策依據(jù)。

(2)堅(jiān)持適度開(kāi)采原則。只要控制地下水位在合理的埋深內(nèi)作“似正弦曲線”的上下波動(dòng),既不使水位過(guò)淺而造成土壤次生鹽堿化,也不使水位過(guò)深而造成入滲補(bǔ)給量的減少,就可達(dá)到以充分利用地下水庫(kù)調(diào)節(jié)作用為主的水資源充分和合理地利用。

(3)做好地下水庫(kù)建設(shè)工程、地下水回灌工程和污水凈化等地下水環(huán)境治理工程。應(yīng)當(dāng)具體明確規(guī)定上述地下水環(huán)境治理工程建設(shè)的組織、管理、實(shí)施等內(nèi)容。可以在水文地質(zhì)條件較好的地段筑建地下攔水壩修建地下水庫(kù),也可以利用地下廢棄的礦井、巷道構(gòu)建地下水庫(kù)。

(4)合理配置水資源。以經(jīng)濟(jì)為杠桿,輔以行政手段,對(duì)各種水資源進(jìn)行合理配置,統(tǒng)一水價(jià)。如沿黃地區(qū),淺層地下水豐富,可通過(guò)政策和水價(jià)格措施鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)利用地下水,減少引黃灌溉水量,從而有效控制地下水位,防比土壤次生鹽堿化,而將引黃水量通過(guò)工程措施引入南部缺水地區(qū),灌溉補(bǔ)源,增加地下水資源量。

(5)大力推廣節(jié)水技術(shù),發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)。進(jìn)一步開(kāi)展節(jié)水技術(shù)研究和農(nóng)業(yè)灌溉理論研究,要根據(jù)不同的自然條件、水資源條件、經(jīng)濟(jì)條件和種植結(jié)構(gòu),選擇節(jié)水灌溉模式,提高水的利用率和效益。

(6)在水源規(guī)劃時(shí)要保證一定數(shù)量的生態(tài)用水,防比植被退化和土地沙化。

(7)要加強(qiáng)地下水資源的保護(hù)。嚴(yán)禁工業(yè)廢水和城市生活污水排入灌區(qū)污染地下水;對(duì)用污水灌溉的灌區(qū)嚴(yán)格管理,嚴(yán)格按污水灌溉標(biāo)準(zhǔn)接納經(jīng)處理達(dá)標(biāo)的污水;要定期監(jiān)測(cè)地下水水質(zhì)和土壤的土質(zhì)。

參考文獻(xiàn):

1、楊林生。水資源可持續(xù)利用管理不確定性分析方法及應(yīng)用。鄭州:黃河水利出版社,2011

2、王玉玲。地下水資源的可持續(xù)利用。北京:地質(zhì)出版社,2008

第5篇

關(guān)鍵詞:工程勘察 水文地質(zhì) 巖土 危害

一、水文地質(zhì)的定義

水文地質(zhì)指自然界中地下水的各種變化和運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的科學(xué)。它主要是研究地下水的分布和形成規(guī)律,地下水的物理性質(zhì)和化學(xué)成分,地下水資源及其合理利用,地下水對(duì)工程建設(shè)和礦山開(kāi)采的不利影響及其防治等。

二、工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容

在工程勘察中,對(duì)水文地質(zhì)問(wèn)題的評(píng)價(jià),主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容:

1.應(yīng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用和影響,預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的巖土工程危害,提出防治措施。

2.工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要,查明有關(guān)水文地質(zhì)問(wèn)題,提供選型所需的水文地質(zhì)資料。

3.應(yīng)從工程角度,按地下水對(duì)工程的作用與影響,提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評(píng)價(jià)的地質(zhì)問(wèn)題,如:

3.1對(duì)埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對(duì)砼及砼內(nèi)鋼筋的腐蝕性。

3.2對(duì)選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的建筑場(chǎng)地,應(yīng)著重評(píng)價(jià)地下水活動(dòng)對(duì)上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用。在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉上時(shí),應(yīng)預(yù)測(cè)產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。

3.3當(dāng)基礎(chǔ)下部存在承壓含水層,應(yīng)對(duì)基坑開(kāi)挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進(jìn)行計(jì)算和評(píng)價(jià)。

3.4在地下水位以下開(kāi)挖基坑,應(yīng)進(jìn)行滲透和富水試驗(yàn),并評(píng)價(jià)由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩(wěn)進(jìn)而影響周圍建筑物穩(wěn)定的可能性。

三、巖土水理性質(zhì)

巖土水理性質(zhì)是指巖士與地下水相互作用時(shí)顯示出來(lái)的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖:巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形,而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對(duì)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試比較重視,對(duì)巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視,因而對(duì)巖土工程地質(zhì)的評(píng)價(jià)是不夠全面的。巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來(lái)的性質(zhì),下面首先介紹一下地下水的賦存形式及對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響,然后再對(duì)巖土的幾個(gè)重要的水理性質(zhì)及研究測(cè)試方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

1.地下水的賦存形式:地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種,其中結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。

2.巖土的主要的水理性質(zhì)及測(cè)試辦法:

2.1軟化性,是指巖土體浸水后,力學(xué)強(qiáng)度降低的特性,一般用軟化系數(shù)表示,它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)。在巖石層中存在易軟化巖層時(shí),在地下水的作用下往往會(huì)形成軟弱夾層。各類成因的粘性上層、泥巖、頁(yè)巖、泥質(zhì)砂巖等均普遍存在軟化特性。

2.2透水性,是指水在重力作用下,巖土容許水透過(guò)自身的性能。松散巖上的顆粒愈細(xì)、愈不均勻,其透水性便愈弱。堅(jiān)硬巖石的裂隙或巖溶愈發(fā)育,其透水性就愈強(qiáng)。透水性一般可用滲透系數(shù)表示,巖上體的滲透系數(shù)可通過(guò)抽水試驗(yàn)求取。

2.3崩解性,是指巖浸水濕化后,由于土粒連接被削弱,破壞,使土體崩敞、解體的特性。

2.4給水性,是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水的性能,以給水度表示。給水度是含水層的幾個(gè)重要水文地質(zhì)參數(shù),也影響場(chǎng)地疏時(shí)間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測(cè)定。

2.5脹縮性,是指巖土吸水后體積增大,失水后體積減小的特性,巖土的漲縮性是由于顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚,失水變薄造成的。

四、地下水引起的巖土工程危害

地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動(dòng)水壓力作用兩個(gè)方面的原因造成的

地下水升降變化引起的巖土工程危害。地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當(dāng)?shù)叵滤坏淖兓_(dá)到一定程度時(shí),都會(huì)對(duì)巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為三種方式

1.水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質(zhì)因素如含水層結(jié)構(gòu)、總體巖性產(chǎn)狀;水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時(shí)往往是幾種因素的綜合結(jié)果。由于潛水面上升對(duì)巖土工程可能造成:①土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對(duì)建筑物腐蝕性增強(qiáng)。②斜坡、河岸等巖土體巖產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。③一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低、軟化。④引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂,管涌等現(xiàn)象。⑤地下洞室充水淹沒(méi),基礎(chǔ)上浮,建筑物失穩(wěn)。

2.地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水。采礦活動(dòng)中的礦床疏干以及上游筑壩,修建水庫(kù)截奪下游地下水的補(bǔ)給等。地下水的過(guò)大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問(wèn)題,對(duì)巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。

3.地下水頻繁升降對(duì)巖土工程造成的危害。地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形,當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時(shí).不僅使巖上的膨脹收縮變形往復(fù),而且會(huì)導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進(jìn)而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動(dòng)帶內(nèi)由于地下水的滲透,會(huì)將土層中的鐵、鋁成分淋失,土層失去膠結(jié)物將造成土質(zhì)變松、含水量孔隙比增大,壓縮模量、承載力降低,給巖土工程基礎(chǔ)選擇、處理帶來(lái)較大的麻煩。

五、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述,水文地質(zhì)工作在建筑物持力層選擇、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、工程地質(zhì)災(zāi)害防治等方面都起著重要的作用,隨著工程勘察的發(fā)展,將受到越來(lái)越廣泛的重視,切實(shí)做好水文地質(zhì)工作將對(duì)勘察水平的提高起著極大的推動(dòng)作用。

參考文獻(xiàn):

第6篇

關(guān)鍵詞:隧道工程;含水砂層;隧道圍巖;顆粒流;流固耦合

中圖分類號(hào): U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,全國(guó)各大城市都在修建或籌建地下軌道交通,廣州地鐵5號(hào)線是廣州地下鐵道網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分,總里程達(dá)到32公里,幾近一二號(hào)線線路長(zhǎng)度總和,是廣州地鐵建設(shè)史上迄今為止最復(fù)雜、最困難的一條線。為我國(guó)地下鐵道建設(shè)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。由于該線路穿越淤泥砂層,斷裂帶、富水破碎地層、溶洞等地質(zhì)多,年降雨量大,地下水資源豐富,隧道修建過(guò)程中隧道滲漏水問(wèn)題突出。目前,關(guān)于隧道工程防排水技術(shù)方面的研究較多,而關(guān)于隧道發(fā)生滲漏時(shí)圍巖地下水滲流場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的耦合作用機(jī)制方面的研究卻較少,尤其是關(guān)于流固耦合作用效果下的圍巖穩(wěn)定性方面的研究則更少。由于隧道開(kāi)挖形成的二次應(yīng)力場(chǎng)改變了原巖應(yīng)力場(chǎng)和地下水滲流場(chǎng)的分布,而滲流場(chǎng)的改變會(huì)反過(guò)來(lái)影響應(yīng)力場(chǎng)。因此,利用流固耦合理論對(duì)連拱隧道開(kāi)挖時(shí)的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析具有重要的理論和實(shí)際意義。

本文以廣州地鐵五號(hào)線珠江新城―獵德區(qū)間隧道為例,針對(duì)不同顆粒分層、分別模擬了含水砂層隧道在不考慮地下水力和考慮地下水力下兩者的圍巖破壞機(jī)制,利用二維顆粒流軟件PFC2D中流固耦合分析模塊對(duì)富水暗挖隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行研究。研究結(jié)果對(duì)富水地層中的隧道穩(wěn)定性設(shè)計(jì)、防排水設(shè)計(jì)以及支護(hù)措施的改進(jìn)具有一定的指導(dǎo)意義。

1 工程地質(zhì)概況

珠江新城―獵德區(qū)間隧道沿線屬于珠江三角洲平原,位于花城大道路下,地形較為平坦,地面標(biāo)高6.82~10.78米。線路經(jīng)過(guò)珠江大道與花城大道交叉路口地下人行通道(15#地道)、花城大道下沉廣場(chǎng)、花城大道冼村路口地下人行通道(16#過(guò)街地道)后在花城大道獵德路口前到達(dá)獵德站。區(qū)間穿越地區(qū)為廣州市新城區(qū),道路兩側(cè)陸續(xù)已經(jīng)完成商業(yè)開(kāi)發(fā)。

本區(qū)間的地層結(jié)構(gòu)屬于二元類型,即上部的第四系地層和下部的白堊系風(fēng)化巖層,因此本區(qū)間的地下水類型主要也分兩大種類型:上層滯水、孔隙性潛水或微承壓水、基巖裂隙水第四系砂層是典型的透水層,直接或間接的由大氣降水的補(bǔ)給,同時(shí)受附近河涌水或其他地表水的滲透,基巖裂隙水的補(bǔ)給主要是連通性裂隙的側(cè)向補(bǔ)給,當(dāng)基巖水的水位降低時(shí),會(huì)產(chǎn)生上覆第四系地層的越流補(bǔ)給。

2 模型及計(jì)算參數(shù)的確定

2.1 PFC2D顆粒流程序簡(jiǎn)介

與連續(xù)介質(zhì)力學(xué)方法不同的是,PFC試圖從微觀結(jié)構(gòu)角度研究介質(zhì)的力學(xué)特性和行為。簡(jiǎn)單地說(shuō),介質(zhì)的基本構(gòu)成為顆粒(Particle),可以增加、也可以不增加“水泥”粘結(jié),介質(zhì)的宏觀力學(xué)特性如本構(gòu)決定于顆粒和粘結(jié)的幾何與力學(xué)特性。形象地,這與國(guó)內(nèi)80年代巖石力學(xué)界比較流行的實(shí)驗(yàn)室“地質(zhì)力學(xué)”模型試驗(yàn)很相似,該試驗(yàn)中往往是用砂(顆粒)和石膏(粘結(jié)劑)混合、按照相似理論來(lái)模擬巖體的力學(xué)特性。

PFC中的顆粒為剛性體,但在力學(xué)關(guān)系上允許重疊,以模擬顆粒之間的接觸力。顆粒之間的力學(xué)關(guān)系非常簡(jiǎn)單,即牛頓第二定律。顆粒之間的接觸破壞可以為剪切和張開(kāi)兩種形式,當(dāng)介質(zhì)中顆粒間的接觸關(guān)系(如斷開(kāi))發(fā)生變化時(shí),介質(zhì)的宏觀力學(xué)特性受到影響,隨著發(fā)生破壞的接觸數(shù)量增多,介質(zhì)宏觀力學(xué)特性可以經(jīng)歷從峰前線性到峰后非線性的轉(zhuǎn)化,即介質(zhì)內(nèi)顆粒接觸狀態(tài)的變化決定了介質(zhì)的本構(gòu)關(guān)系。因此,在PFC計(jì)算中不需要給材料定義宏觀本構(gòu)關(guān)系和對(duì)應(yīng)的參數(shù),這些傳統(tǒng)的力學(xué)特性和參數(shù)通過(guò)程序自動(dòng)獲得,而定義它們的是顆粒和水泥的幾何和力學(xué)參數(shù),如顆粒級(jí)配、剛度、摩擦力、粘結(jié)介質(zhì)強(qiáng)度等微力學(xué)參數(shù)。

2.2 力學(xué)模型及參數(shù)的選取

2.2.1基本模型

圍巖穩(wěn)定性的解決途徑

采用接觸剛度模型,接觸剛度與接觸力和相對(duì)位移在在法向和切向的關(guān)系通過(guò)一下兩個(gè)公式建立;

(1)

(2)

此處Fn為接觸力的法向分量,Kn為該接觸的法向剛度(力/位移)。Un為法向的重疊量;為接觸力的切向分量,為剪切剛度。

2.2.2線性接觸模型

線性接觸模型是由法向和切向剛度定義的()由兩個(gè)接觸實(shí)體(顆粒―顆粒,顆粒―墻)。

接觸剛度的線性接觸模型計(jì)算假定兩個(gè)接觸實(shí)體的剛度串聯(lián)行動(dòng)。接觸正常的割線剛度由下式給出

(3)

并且接觸剪切切線剛度由下式給出

(4)

其中上標(biāo)[ A]和[B]表示兩個(gè)實(shí)體接觸。對(duì)于線性模型,正常的割線剛度,為等于正常切線剛度,由于

(5)

本區(qū)間的等效剪切波速為196.8m/s。按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2001)第4.1條,廣州市軌道交通五號(hào)線珠江新城至獵德區(qū)間沿線場(chǎng)地土類型為中軟土,場(chǎng)地類別為Ⅱ類。簡(jiǎn)化后計(jì)算材料參數(shù)如表1所示,地質(zhì)剖面圖如圖1所示

表1計(jì)算模型參數(shù)

圖1地質(zhì)剖面圖

首先模擬不考慮水力作用下圍巖變形情況,如圖2為初始開(kāi)挖模型,圖3為初始開(kāi)時(shí)的接觸力線。

圖2初始開(kāi)挖模型

圖3 初始接觸力線

3 計(jì)算結(jié)果與分析

3.1 隧道開(kāi)挖即時(shí)狀態(tài)

隧道斷面上部為半徑5 m的半圓,下部為半徑10 m的一段圓弧。假定斷面一次挖成。剛開(kāi)挖隧道區(qū)域顆粒間的接觸見(jiàn)圖3。這時(shí)圍巖中是不存在拉應(yīng)力的。且設(shè)置速度為零,下面我們將以此為基點(diǎn),分別研究考慮水力和考慮水力滲流工況下的圍巖穩(wěn)定性

3.2不考慮水力作用

以圖2為基礎(chǔ),在不考慮水力作用下運(yùn)行1000時(shí)步的結(jié)果如圖4所示。我們可以看出,由于開(kāi)挖,隧道斷面四周產(chǎn)生了較大區(qū)域的拉應(yīng)力,隧道以下和左右兩側(cè)部分布較多,數(shù)

值較大,而上部較小。所有的拉應(yīng)力出現(xiàn)在隧道邊界約5 m的范圍內(nèi),這就是在這一階段隧道開(kāi)挖的影響范圍。隨著時(shí)步的繼續(xù)增加,拉應(yīng)力的數(shù)值和范圍還將擴(kuò)大。圖5為隧道區(qū)域的速度矢量示意圖,可見(jiàn)越接近隧道的顆粒速度越大。圖6為拱頂位移圖,可見(jiàn)拱頂位置在降低,且沒(méi)有收斂。隨著時(shí)步的增加可預(yù)見(jiàn)隧道區(qū)域?qū)⒈煌耆采w。

圖4 計(jì)算1000時(shí)步后接觸力線

圖5 運(yùn)行1000時(shí)步后速度矢量圖

圖6 拱頂豎向位置曲線

3.3考慮地下水滲流作用

地鐵隧道建設(shè)中遇到地下水的情況在東部沿海城市非常多,其中廣州地鐵5號(hào)線獵德―珠江新城區(qū)間隧道既是一例。

3.3.1流固耦合PFC2D實(shí)現(xiàn)

圖7顯示示出了一個(gè)固定的控制量,,在模型中的域,其中內(nèi)流動(dòng)的流體存在一簇球狀粒子。

圖7流體通過(guò)顆粒組示意

假設(shè)流體流僅在x方向上,一個(gè)壓力梯度,只出現(xiàn)在x方向上。通過(guò)考慮力的平衡,使x方向?yàn)橐粋€(gè)單元內(nèi)的顆粒,驅(qū)動(dòng)力之和由下式給出

(6)

其中是在單位體積內(nèi)的顆粒和流體之間的相互作用力, 是

顆粒的直徑,并且非營(yíng)利機(jī)構(gòu)顆粒在細(xì)胞的數(shù)目。右手邊的第一項(xiàng)的負(fù)號(hào)表示施加在流體上的力為正。第二項(xiàng)代表由壓力梯度應(yīng)用到粒子的作用力。注意,此術(shù)語(yǔ)的減號(hào)表示在x方向正向流動(dòng)壓力減小。

3.3.2流固耦合模擬

密度 左右兩側(cè)水壓 粘度

1000 2000 10-3

用數(shù)值模擬地下水滲流作用,考慮了兩種作用力同時(shí)作用的情況,地下水的浮力和向一側(cè)的壓力。應(yīng)用軟件的FLUID模塊,設(shè)置流體的參數(shù)如表2。把右邊墻設(shè)置成過(guò)濾墻,以便顆粒從此處濾出。分別做了開(kāi)挖后50時(shí)步、200時(shí)步、500時(shí)步、1000時(shí)步后的結(jié)果,得到了一些結(jié)論。現(xiàn)在選擇1000時(shí)步為代表以與不考慮水力作用結(jié)果相對(duì)照。計(jì)算結(jié)果表2流體力學(xué)參數(shù)

流固耦合模型如圖8和圖9所示

圖8計(jì)算1000時(shí)步后滲流場(chǎng)模型

圖9 計(jì)算1000時(shí)步后接觸力線

圖10和圖11分別是計(jì)算1000時(shí)步后的速度矢量場(chǎng)和拱頂顆粒的豎向位移曲線

圖10計(jì)算1000時(shí)步后的速度矢量場(chǎng)

圖11 計(jì)算1000時(shí)步拱頂豎向位置曲線

對(duì)比兩種情況的計(jì)算結(jié)果可知,考慮地下水滲流作用時(shí)的計(jì)算結(jié)果數(shù)值較不考慮的情況要小。這是由于地下水的作用產(chǎn)生向上的浮力和設(shè)置的水平向的水壓力能起到緩沖顆粒運(yùn)動(dòng)的效果由兩張豎向位置曲線可以得出,拱頂初始豎向位置為15.15m,在無(wú)水力作用下經(jīng)1000時(shí)步后豎向位置為13.83m而在考慮水力作用下豎向位置為14.6m,兩者相差0.77m。

4 結(jié)論

本文用顆粒離散元法建立了隧道物理力學(xué)模型,對(duì)飽和和含水砂層隧道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行了模擬。通過(guò)分析整理計(jì)算結(jié)果,認(rèn)為在砂層中開(kāi)挖隧道需要考慮圍巖的變形情況,飽和動(dòng)態(tài)含水砂層結(jié)構(gòu)松散,無(wú)粘聚力,自穩(wěn)能力很差。應(yīng)及時(shí)采取加固措施,防止圍巖坍塌。在兩種工況中拱頂位移呈現(xiàn)的形式有不同,原因?yàn)樵诳紤]流固耦合工況下圍巖不再只受重力作用,還包括水的浮力和水平向右的恒定水壓。

綜上,在含水砂層中開(kāi)挖隧道,應(yīng)在盡可能短的時(shí)間內(nèi)對(duì)斷面進(jìn)行支護(hù),防止出現(xiàn)較大的徑向位移,進(jìn)而導(dǎo)致坍塌。

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第7篇

關(guān)鍵詞:城市建設(shè) 地質(zhì)環(huán)境

Abstract: this paper introduces the construction of urban geological environment and the geological disasters, and provide solutions.

Key words: the city construction geological environment

中圖分類號(hào): TU984.11+1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):

1 城市建設(shè)地質(zhì)極限的定義

城市是人類活動(dòng)的產(chǎn)物,是人類密集居住的場(chǎng)所, 是人類向地質(zhì)體施加作用最強(qiáng)烈的區(qū)域之一。

城市地質(zhì)環(huán)境是城市所在部分的地殼表層在自然條件下,依其自然規(guī)律保持著動(dòng)態(tài)平衡的系統(tǒng)。它是具有自身特征和功能的空間,如果擾動(dòng)過(guò)大,系統(tǒng)的平衡無(wú)法自動(dòng)恢復(fù),將產(chǎn)生一系列地質(zhì)問(wèn)題甚至地質(zhì)災(zāi)害。由此定義:城市建設(shè)地質(zhì)極限是城市下伏巖土體承受城市建設(shè)作用荷載能力的最大值。

2 城市建設(shè)的荷載表達(dá)

2.1 城市建設(shè)的直接荷載

2.1.1 地表建筑形成的荷載

地表建筑形成的荷載可分為靜荷載(建筑物重量)和動(dòng)荷載(人類活動(dòng)、風(fēng)荷載、雪荷載等)兩種。單體建筑或建筑群的重量是最直觀的荷載施加方式,傳統(tǒng)的地基中附加應(yīng)力的定義也是由此而來(lái)。隨著城市建筑高層化、密集化的趨勢(shì)日益明顯,建筑物荷載的強(qiáng)度和規(guī)模都越來(lái)越大,對(duì)地質(zhì)體的應(yīng)力狀態(tài)的改變也越來(lái)越強(qiáng)。

2.1.2 地下開(kāi)挖形成的荷載

為了滿足城市高密度人口的需要,城市正在向三維空間發(fā)展:與建筑物的高度一樣深的基坑在迅速增加,有可能誘發(fā)地震和地面變形。

2.2 城市建設(shè)的間接荷載

2.2.1 熱島效應(yīng)形成的等效荷載

城市人口高度集中,市區(qū)溫度比郊區(qū)高,城市愈大表現(xiàn)愈突出。它好像溫度相對(duì)低的海洋中出現(xiàn)一個(gè)吸收陽(yáng)光而溫度相對(duì)高的島嶼一樣。島嶼在氣象上產(chǎn)生的效應(yīng)在城市也同樣有,所以把城市在氣象學(xué)上的效應(yīng)稱為“熱島效應(yīng)” 。

2.2.2 電容器效應(yīng)形成的等效荷載

城市污染以后空氣的電阻率增加。云和地之間形成的電容器機(jī)構(gòu)的電容增加就使云與地之間形成的電壓差可以達(dá)到很大才放電,這樣雷電就更強(qiáng)烈。同時(shí)高層建筑物增多,構(gòu)件中的金屬和電子設(shè)備越用越多,增加了直接雷擊和感應(yīng)雷擊的可能性。巨大的電能輸入地下,等同于附加應(yīng)力聚集產(chǎn)生的變形能,即相當(dāng)于外荷載對(duì)土體做功。能量?jī)?chǔ)存到一定程度,將釋放,有可能激發(fā)滑坡、塌陷和地震。

2.2.3 電磁效應(yīng)形成的等效荷載

隨著城市擴(kuò)大,城市上空和地下的電磁場(chǎng)密度和強(qiáng)度增加,造成了電磁場(chǎng)環(huán)境污染,電磁和雷擊的電流一樣是能量的一種存在形式。電磁場(chǎng)(波)產(chǎn)生和建筑物重量荷載一樣的作用――影響巖土的結(jié)構(gòu),最終導(dǎo)致其中的附加應(yīng)力傳遞分布情況改變。

2.2.4 工業(yè)生活污染形成的等效荷栽

城市居民生活、工業(yè)產(chǎn)生的垃圾、廢水、廢氣中所含污染物繁多,使地基土體所賦存的地下水環(huán)境變化,水土之間的物理化學(xué)平衡被破壞。隨著物理化學(xué)作用的活躍,土體的物質(zhì)穩(wěn)定和以物質(zhì)穩(wěn)定為基礎(chǔ)的土體結(jié)構(gòu)、力學(xué)性質(zhì)隨之變化。

2.2.5 地下水開(kāi)采形成的等效荷栽

目前我國(guó)地下水開(kāi)發(fā)程度已達(dá)40% ~84%,許多城市超量開(kāi)采地下水,地下水位下降,地基土體中的孔隙水壓力減小,有效應(yīng)力增大,是間接加荷的另一個(gè)側(cè)面。由此,土體被壓縮,地面沉降,造成建筑物傾斜、倒塌、沉陷、地下水管道破裂、海水倒灌等惡果。

3 城市建設(shè)地質(zhì)極限問(wèn)題的宏觀表現(xiàn)

人類在一定的區(qū)域內(nèi)建立起規(guī)則、美麗的城市的同時(shí),也埋下了導(dǎo)致地質(zhì)環(huán)境混亂的種子。對(duì)于城市而言,地質(zhì)環(huán)境可以看作一種資源,并且是不可恢復(fù)資源,如:粘土層的塑性變形、殘積土的原始結(jié)構(gòu)破壞等,均很難恢復(fù)。在許多發(fā)展迅速、人口稠密的大城市,地質(zhì)環(huán)境資源破壞嚴(yán)重,處于其承載能力的邊緣,直接威脅到人類的生存和可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題。

3.1 局部地段地基變形、影響建筑物的穩(wěn)定性

當(dāng)土體作為建筑物的地基時(shí),建筑物荷載通過(guò)基礎(chǔ)傳到地基中去。土體中產(chǎn)生抵抗荷載的附加應(yīng)力。

3.2 引發(fā)大面積的區(qū)域性地面沉降

隨著大量人口向城市聚集,城市區(qū)域的人類活動(dòng)加劇。城市建筑范圍、建筑物的高度密度、等效荷載等引起的附加應(yīng)力隨之增大。相鄰建筑的單體地基變形相互影響、相互疊加,在一定的地質(zhì)條件下,形成大面積、區(qū)域性的地面沉降。

3.3 激活城市下伏構(gòu)造斷裂。誘發(fā)地震

當(dāng)城市荷載的規(guī)模和強(qiáng)度的不斷增加而持續(xù)擴(kuò)大土體中附加應(yīng)力的影響范圍時(shí),城市建設(shè)將會(huì)影響到地殼巖體的應(yīng)力狀態(tài)。

原始地應(yīng)力是由于地球的轉(zhuǎn)動(dòng)、其他星球的吸引以及地球內(nèi)部熔融物質(zhì)的作用等等因素,使地殼板塊相互碰撞、擠壓而在其中產(chǎn)生的應(yīng)力。某些構(gòu)造斷裂處的巖體在原始地應(yīng)力的作用下,可能已經(jīng)臨界于極限狀態(tài)的邊緣,已經(jīng)積累了大量的應(yīng)變能,而從上部傳遞下來(lái)的附加應(yīng)力成為壓垮駱駝的最后一根稻草。

不同地區(qū)的原始地應(yīng)力相差很大,需要具體情況具體分析。

3.4 改變地基土原有的力學(xué)特性。影響地基土與建筑物的共振特性

通過(guò)前文的分析,認(rèn)為城市建設(shè)荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力有可能誘發(fā)地震。同樣,在斷層錯(cuò)動(dòng)后,所釋放的能量以地震波的形式由震源通過(guò)巖土體向地面的傳遞過(guò)程也將因?yàn)楦郊討?yīng)力的存在發(fā)生變化。

土體的力學(xué)屬性既是土體固有的本性,也有可能隨環(huán)境發(fā)生改變。在土體上施加荷載,土體中的孔隙空間減少,粒間距離減少,顆粒間的連結(jié)力增大,力的傳遞方式和力的作用效果都隨之改變。那么,土體的動(dòng)力特性,如土體的自振頻率(地基土層的卓越周期)、地震波在其中的傳遞速度等,也將會(huì)隨之改變。如果地震發(fā)生,地面的運(yùn)動(dòng)情況和地震劇烈程度必然發(fā)生變化。

3.5 破壞城市下伏第四系孔隙含水層的儲(chǔ)水性狀,引發(fā)新的地基穩(wěn)定問(wèn)題

根據(jù)有效應(yīng)力原理,城市下伏第四系孔隙含水層中地下水的滲出使其孔隙水壓力減小甚至喪失,有效應(yīng)力增大,顆粒骨架變形,孔隙壓縮,產(chǎn)生地面沉降。因此,開(kāi)采地下水的作用等同于地面上的外荷載,在地質(zhì)體中產(chǎn)生了附加應(yīng)力。水位降低值大則附加應(yīng)力大,地面沉降量就大。在地下水位持續(xù)下降的情況下,土層長(zhǎng)期處于壓縮狀態(tài),地面呈現(xiàn)持續(xù)下降的趨勢(shì),影響地基穩(wěn)定。據(jù)已有資料,地下水開(kāi)采強(qiáng)度大的地區(qū),是地下水位降落漏斗中心區(qū),同時(shí)也是地面沉降累計(jì)量最多的地區(qū),三者在空間位置上吻合。

含水層在附加應(yīng)力的影響下,不僅僅是壓縮變形。與此同時(shí),孔隙含水層滲透性變差、儲(chǔ)水量降低、三相比例變化,從而對(duì)外力的響應(yīng)也將發(fā)生變化。例如:土體隨著含水量的降低,可塑性降低,脆性增加,如果受到拉力的作用,更容易開(kāi)裂,產(chǎn)生地裂縫。

與恒定荷載作用下的滲透固結(jié)不同,由于含水層中的水量及地下水水位受地下水開(kāi)采和補(bǔ)給的控制,而不同時(shí)期地下水開(kāi)采和補(bǔ)給量不同。因此,等效荷載以及它產(chǎn)生的附加應(yīng)力、地面沉降均是時(shí)間的函數(shù)。

4 結(jié)論

(1)城市建設(shè)地質(zhì)極限是城市下伏巖土體承受城市建設(shè)作用荷載能力的最大值。

(2)城市建設(shè)等同于向城市所依附的地質(zhì)體不斷的施加荷載。荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力在巖土體中的傳遞和分布,是觸發(fā)地質(zhì)極限的根本原因。

(3)附加應(yīng)力來(lái)自于地質(zhì)體所受到的外部荷載。從細(xì)觀結(jié)構(gòu)的角度來(lái)看,外部荷載并不僅僅是以建筑物的重量和地表地下開(kāi)挖這樣直接的方式出現(xiàn)的。在城市發(fā)展的進(jìn)程中有很多建設(shè)行為對(duì)地質(zhì)體施加了間接荷載。熱島效應(yīng)、電容器效應(yīng)、電磁效應(yīng)、工業(yè)生活污染、地下水開(kāi)采等城市建設(shè)活動(dòng),通過(guò)改變地質(zhì)體的空間受力狀態(tài)、物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、甚至直接向地質(zhì)體內(nèi)輸入能量,在城市下伏巖土體上施加了等效荷載,從而觸發(fā)地質(zhì)環(huán)境達(dá)到極限。文中詳細(xì)分析了這些城市建設(shè)行為的荷載表達(dá)。

第8篇

【關(guān)鍵詞】 供用水 節(jié)水 可持續(xù)利用

1 概述

鶴壁市位于華北平原中部,海河流域上游,太行山東麓向華北平原過(guò)渡地帶,面積為2182km2,其中平原區(qū)(水資源評(píng)價(jià)定義面積)1353km2,山丘區(qū)面積為829km2???cè)丝?63萬(wàn),但人均水資源量?jī)H為150m3,是一個(gè)嚴(yán)重缺水的城市,為滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)水資源的需求,鶴壁市在大力開(kāi)展節(jié)水工作的基礎(chǔ)上,長(zhǎng)期依靠超采地下水和擠占生態(tài)用水來(lái)增加供水量,2014年下半年南水北調(diào)開(kāi)始給鶴壁供水后,在一定程度上緩解了鶴壁的用水危急情況,但城市國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)缺水,生態(tài)環(huán)境惡化和地下水超采等問(wèn)題依舊非常突出,基于此,鶴壁市長(zhǎng)期堅(jiān)持“節(jié)水為先,多渠道開(kāi)源”的水資源供求平衡戰(zhàn)略。厲行全面節(jié)水,并取得了一定的效果。淇河是華北地區(qū)唯一未被污染的河流,常年水質(zhì)達(dá)到國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),淇河盤(pán)石頭水庫(kù)蓄水6.08億m3。鶴壁飲用水源地水質(zhì)達(dá)標(biāo)率保持100%。

2 鶴壁市水資源狀況

2014年全市水資源總量2.3815億m3,其中地表水資源量0.7603億m3,地下水資源量2.0660億m3,地表水與地下水重復(fù)計(jì)算量為0.4448億m3。全市水資源總量比上年減少0.2663億m3。產(chǎn)水系數(shù)0.22,產(chǎn)水模數(shù)10.9萬(wàn)m3/km2。

2014年末地下水埋深與上年年末比較,平原區(qū)地下水埋深平均下降0.78m。平原區(qū)淺層地下水位下降區(qū)(變幅0.5m)。

2014年全市地表水水質(zhì)以有機(jī)污染為主,主要污染物為氨氮、化學(xué)需氧量。衛(wèi)河鶴壁段水質(zhì)沒(méi)有改善。

3 鶴壁市供用水現(xiàn)狀

2014年鶴壁市供水總量4.7322億m3,其中地表水源供水1.6999億m3,地下水源供水3.0323億m3。地表水源供水中,蓄水工程供水0.9802億m3,引水工程供水0.2464億m3,提水工程供水0.4733億m3;地下水源供水3.0323億m3,其中淺層水3.0323億m3。

鶴壁市區(qū)淇河段2014年共引提水1.3736億m3,其中工農(nóng)渠引水0.9680億m3(實(shí)際供水0.4840億m3),民主渠引水0.1403億m3,引淇河水入琵琶寺水庫(kù)0.0225億m3,淇濱水廠提水0.1652億m3,天賚渠引水0.0776億m3。

2014年鶴壁市用水總量4.7322億m3,其中農(nóng)田灌溉用水量3.1574億m3,占66.72%,工業(yè)用水量0.6737億m3,占14.24%,林牧漁畜用水量0.2113億m3,占4.47%,城鎮(zhèn)公共用水量0.0880億m3,占1.86%,城鎮(zhèn)生活用水量0.3511億m3,占7.42%,農(nóng)村生活用水量0.1500億m3,占3.17%,生態(tài)環(huán)境用水量0.1007億m3,占2.13%。(見(jiàn)表1)

2014年鶴壁市共消耗水量3.4287億m3,其中農(nóng)田灌溉耗水量2.6782億m3,占78.11%,工業(yè)耗水量0.2585億m3,占7.54%,城鎮(zhèn)公共耗水量0.0398億m3,占1.16%,林牧漁畜耗水量0.1514億m3,占4.42%,居民生活耗水量0.2202億m3,占6.42%,生態(tài)環(huán)境耗水0.0806億m3,占2.35%。(見(jiàn)表2)

2014年全市地下水資源量2.0659億m3,其中山丘區(qū)地下水資源量1.0902億m3,平原區(qū)地下水資源量為1.8766億m3。平原區(qū)與山丘區(qū)地下水重復(fù)計(jì)算量為0.9009億m3。

山丘區(qū)地下水資源量1.0902億m3,其中河川基流量0.3967億m3,山前側(cè)向流出量0.3001億m3,開(kāi)采凈消耗量0.3934億m3。

平原區(qū)地下水總補(bǔ)給量為2.1489億m3,其中降水入滲補(bǔ)給量0.9277億m3,地表水體入滲補(bǔ)給量0.6488億m3,山前側(cè)滲補(bǔ)給量0.3001億m3,井灌回歸補(bǔ)給量0.2723億m3。地下水補(bǔ)給量中扣除井灌回歸補(bǔ)給量后,平原區(qū)地下水資源量為1.8766億m3。

2014年全市地下水資源模數(shù)為9.67萬(wàn)m3/km2。

2014年鶴壁市水資源總量2.3815億m3,其中地表水資源量0.7603億m3,地下水資源量2.0660億m3,地表水與地下水重復(fù)計(jì)算量為0.4448億m3。全市水資源總量比上年減少0.2663億m3。產(chǎn)水系數(shù)0.22,產(chǎn)水模數(shù)10.9萬(wàn)m3/km2。

市區(qū)水資源量0.6595億m3,??h水資源量1.0301億m3,淇縣水資源量0.6919億m3。

4 鶴壁市水資源利用程度簡(jiǎn)析

2014年,鶴壁市平原區(qū)淺層地下水開(kāi)采量為2.4178億m3,總補(bǔ)給量為2.1489億m3,平原區(qū)開(kāi)采利用率(平原區(qū)淺層地下水開(kāi)采量與總補(bǔ)給量的比值)為112.5%。

2014年全市農(nóng)業(yè)灌溉畝均用水量253.7m3,萬(wàn)元GDP(當(dāng)年價(jià))用水量69.4m3,噸糧用水量268.3m3,工業(yè)萬(wàn)元增加值(當(dāng)年價(jià))用水量16.0m3,城鎮(zhèn)居民大生活(城鎮(zhèn)居民用水、城鎮(zhèn)公共用水與城鎮(zhèn)環(huán)境用水之和)人均日用水量171.0L,農(nóng)村居民生活人均日用水量56.1L。(見(jiàn)表3)

2014年全市年平均降水量502.2mm,年蒸發(fā)量794.2mm,干旱指數(shù)1.58。

5 鶴壁市水資源利用程度簡(jiǎn)析

鶴壁市通過(guò)加強(qiáng)節(jié)水宣傳教育等工作,提高了全民節(jié)水和水法治意識(shí)。2014年,鶴壁市有9家單位新建了節(jié)水工程,年設(shè)計(jì)節(jié)水量312.5萬(wàn)噸,實(shí)際節(jié)水量291.7萬(wàn)噸,節(jié)水工程利用率為80.68%,安裝節(jié)水器具10712件(套),節(jié)水器具普及率70%。同時(shí),鶴壁市以建設(shè)節(jié)水型農(nóng)業(yè)為目標(biāo),大力發(fā)展各種農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉技術(shù),由于實(shí)施節(jié)水灌溉地區(qū)的自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)條件不同,灌溉對(duì)應(yīng)也不同,鶴壁市因地制宜,根據(jù)不同情況使用如低壓管道輸水灌溉、渠道防滲灌溉、噴灌、微灌等各種工程形式,采用坐水種、平整土地、合理耕作、覆蓋保墑、軟管灌溉等各種田間節(jié)水技術(shù),取得了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效果。未來(lái)鶴壁市將繼續(xù)通過(guò)水價(jià)杠桿、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等手段,提高水資源利用率,推進(jìn)節(jié)水型社會(huì)建設(shè)。

參考文獻(xiàn):

[1]于京要,賈軍,劉雪麗.河北省水資源供求形勢(shì)及其對(duì)策研究[J].海河水利,2015年

[2]孫乃波,張明芳,徐艷會(huì).威海市未來(lái)城市供水形勢(shì)分析及對(duì)策研究[J].山東水利,2014年

第9篇

世界上對(duì)濕地的定義多達(dá)50種。學(xué)科意義上認(rèn)為,濕地是由水(經(jīng)常過(guò)濕或有淺水面)、水成土(或半水成土、或有潛育層)和挺水或濕生植物(可伴生其他水生生物)相互作用構(gòu)成,其內(nèi)部過(guò)程長(zhǎng)期為水所控制的自然綜合體。對(duì)保護(hù)和管理具有明顯優(yōu)勢(shì)的定義是1971年在伊朗拉姆薩爾通過(guò)的《濕地公約》中的定義,即:不問(wèn)其為天然或人工、常久或暫時(shí)之沼澤地、濕原、泥炭地或水域地帶,帶有靜止或流動(dòng)、或?yàn)榈?、半咸水或咸水水體者,包括低潮時(shí)水深不超過(guò)6米的水域。

由于兼具陸地生態(tài)系統(tǒng)和水生生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),濕地是地球上生產(chǎn)力最高的生態(tài)系統(tǒng)之一,可提供很重要的生態(tài)服務(wù)。濕地不僅提供給人類水、食物、礦物、纖維等資源產(chǎn)品,更具有維持生物多樣性、涵養(yǎng)水源、補(bǔ)充地下水、蓄洪防旱、調(diào)節(jié)徑流、凈化水質(zhì)、美化環(huán)境、調(diào)節(jié)氣候、控制水土流失、保護(hù)沿海近岸地下水層不受鹽化影響、提高抵御自然災(zāi)害能力、教育和科研以及文化傳承等重要功能,對(duì)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、人類生存環(huán)境、區(qū)域生態(tài)安全有著重要影響。據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境署2002年的研究數(shù)據(jù)顯示,1公頃濕地生態(tài)系統(tǒng)每年創(chuàng)造的價(jià)值高達(dá)1.4萬(wàn)美元,是熱帶雨林的7倍,是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的160倍。

在全球?qū)用?,濕地是最容易受人類?jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)侵犯的一個(gè)類型,也導(dǎo)致了濕地生態(tài)系統(tǒng)成為當(dāng)前全球退化、喪失最快的生態(tài)系統(tǒng)。中國(guó)自1992年加入《濕地公約》后,積極履行締約國(guó)的義務(wù),加強(qiáng)對(duì)濕地的保護(hù),40%的濕地處于保護(hù)范圍。2004年國(guó)務(wù)院辦公廳明確提出要“搶救性保護(hù)濕地”,“十”亦明確提出我國(guó)濕地只能增加不能減少,但從中國(guó)的現(xiàn)狀看,各地自然濕地退化和人為喪失的情況仍然在加劇,濕地生態(tài)系統(tǒng)遭受破壞的趨勢(shì)未能得到有效扼制,濕地維持生物多樣性、提供水、食物以及緩沖洪水、補(bǔ)充地下水,防止鹽化侵蝕等重要生態(tài)功能在降低或喪失。

濕地生態(tài)系統(tǒng)的完整、穩(wěn)定與健康支撐著人類的福祉。珍惜和保護(hù)已經(jīng)變得非常脆弱的濕地家園,是我們共同的責(zé)任。認(rèn)識(shí)濕地,善待濕地,濕地就會(huì)善待我們,幫助我們營(yíng)造美好的家園。