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環境地質學 版權信息
- ISBN：9787122019349
- 條形碼：9787122019349 ; 978-7-122-01934-9
- 裝幀：暫無
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
環境地質學 節選
環境、人口及能源已并列成為當代世界*突出和亟待解決的三大難題。人類
的生存環境究其本質是地質環境，它包括大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈四個相
互聯系和制約的統一整體，離開了地質環境就無法完整地研究人類賴以生存的周
圍環境。由于全球人口激增和人類經濟活動日趨頻繁，人類與地質環境間的矛盾
日益突出。為了減輕自然災害給人類帶來的災難，減輕人類自身經濟技術活動給
人類生存環境帶來的破壞，一門研究人類與地質環境相互作用、相互影響的新學
科——環境地質學(Environmental Geology)便應運而生。它是一門新興的應
用地質學學科，也是環境科學的重要組成部分。可以預言，環境地質學在21世
紀會得到迅速發展和廣泛應用，在社會主義現代化建設和國民經濟建設中將發揮
重大作用。為了滿足教學之需，我們編寫了這本《環境地質學》教材。本書可作
為高職高專及“3+2”高職水文地質工程地質專業、地下水科學與工程專業、水
文與水資源工程專業、巖土工程專業、地質工程專業、環境工程專業、地質專
業、地理專業等專業的教材，也可作為成人教育相關專業的教材，還可供相關工
程技術人員參考或作為自學用書。
環境地質學是一門綜合性較強、涉及面很廣、應用性很大、具有廣闊發展前
景的新興專業學科，為此，編寫本書時，力爭做到理論聯系實際，加強基礎，突
出重點，深入淺出，簡明易懂，便于學習，便于應用。在內容安排上，盡量做到
科學性、先進性、實用性相結合，突出職教特色，教材內容具有“寬(知識面
寬，技術含量大)，淺(內容深入淺出，淺顯易懂)，新(教材內容充分反映新理
論、新技術、新方法)，活(內容鮮活，可讀性好)，用(實用)”的鮮明特色。
另外，在編寫有關內容時，還引用了國家有關技術標準和現行規范，以便于實際
應用。根據學科現狀和發展趨勢，本教材主要包括環境地質學基本知識、環境水
文地質、環境工程地質、災害地質等方面的內容。全書共分八章，主要內容為：
環境地質基礎知識(環境與環境問題、生態學基礎、地質作用與第四紀地質、地
質災害概述等)，地質環境與地方病，地下水污染，地下水開發引起的環境地質
負效應與廢物土地處置，土地退化環境地質(土地沙化、水土流失、土壤鹽堿
化)，地震與火山，斜坡地質災害(崩塌、滑坡、泥石流)，地面變形地質災害
(地面沉降、地面塌陷、地裂縫)等。由于“特殊土地質災害”、“礦山與地下工
程地質災害”等內容在工程地質學等相關課程中已經介紹，考慮到與相關學科的
銜接與聯系，本書不再講述。本書編排體系新穎，圖文并茂，每一章都是一個獨
立的模塊，以便于不同專業、不同層次、不同類別、不同課時的教學需求，每章
后均附有復習思考題和習題，以利于學生學習。
由于環境地質學涉及內容較多，發展迅速，編寫本書時參考吸收了大量的國
內外有關此領域的資料和成果，尤其是參閱了大專院校的有關教材和講義(詳見
書末參考文獻)，在此謹向有關作者深表謝意。本書初稿曾作為講義使用。根據
使用情況、師生反映和學科的發展，本次正式出版前，編者對初稿進行了進一步
的修改和補充，使本書內容更加豐富、實用，特色更加鮮明。
本書由蔣輝編寫。劉超臣、蘇養平教授審閱了全書，提出了許多寶貴的修改
意見，河南省地勘局第二水文地質工程地質隊總工程師、教授級高級工程師王現
國博士也提出了許多寶貴的修改意見，本書部分插圖由河南省地質測繪院吳燕合
等人繪制，在此一并表示衷心感謝。
由于環境地質學內容廣泛，發展迅速，某些內容還未定型，加之作者水平所
限，時間倉促，書中不妥之處在所難免，敬請讀者批評指正，以便進一步修改，
使其日臻完善。
編 者
2008年1月
第四章
地下水開發引起的環境地質負
效應與廢物土地處置
**節 地-F水開發引起的環境地質負效應
隨著社會經濟的迅速發展，人類對水資源開發利用量不斷增加，常
常改變了水資源的自然循環過程、方式和強度，從而給當地環境帶來一
系列不利的影響，這種現象稱為環境負效應。
一些地區在開發利用地下水的過程中，由于不合理開采，導致了水
位大幅度下降和水質惡化及其環境地質問題，必須認識到其危害性，必
須加強地下水資源的保護和有關問題的防治，切實防止地下水開發利用
中的環境地質負效應，保持地下水均衡開采利用，使地下水長期處于*
佳的良好狀態，為人類造福。
一、區域地下水fi持續-F降
(一)區域地下水位持續下降的原因
地下水動態變化是其補給量與排泄量之間平衡關系的綜合表現。如果
地下水補給量大于排泄量，含水層中地下水儲存量增加，水位上升；反之，
則儲存量減少，水位下降。對一個地區而言，地下水未經大量開采之前，
基本上處于一種動態均衡狀態，地下水位保持相對穩定。隨著人口增加和
人類生產活動的加劇，地下水多年平均開采量超過多年平均補給量(即過
量開采)，其天然動態均衡遭到破壞，結果導致地下水位逐年下降。世界上
許多開采地下水的地區，均出現了地下水位大面積、大幅度持續下降的現
象。從地下水均衡分析，其主要原因是：在整個含水層或含水層的某些地
段上，由于地下水的開采量長期地超過了補給量(即過量開采)，出現負均
衡，進而逐漸消耗了儲存量，并在一定周期內得不到恢復的結果。也即過
量開采，造成疏干性地下水位持續下降。圖4—1是某地長期過量開采地下
水引起區域地下水位持續下降的實例圖。在實際工作中，應注意水位持續
下降與降水周期性補給造成水位周期性波動變化的區別。
地下水超量開采的直接后果是地下水降落漏斗范圍不斷擴大，區域
地下水位持續下降。據國土資源部全國地下水資源評價結果(2002年)，
我國地下淡水天然資源量多年平均為8837×10。m。／a，地下淡水可采資源
量為3527×108m3。／a。近20年來，全國用水量急劇增長，地下水開采量
平均以每年25億立方米的速度增長，全國有400多個城市開采利用地下
水，年超采44億多立方米。目前，全國已形成大型地下水位降落漏斗區100多個，總面積
達15萬平方公里，大多數漏斗水位埋深大于50m。因嚴重超采地下水，中國的華北平原已
出現世界上面積*大的地下水下降漏斗，總面積在7×104km2以上，已基本連成一片，平
均水位低于海平面。漏斗中心水位逐年下降，個別地區的抽水井深度達幾百米。
在華北，北京、天津等27座以地下水為主要供水源的城市，地下水的開采已嚴重過量。
目前。整個華北平原水資源的開發利用已高達83．5％，而河北平原的巨大漏斗已經與北京、
天津的降落漏斗連為一體，成為一個2．3萬平方公里的超大地下水降落漏斗，地下水位年均
下降達1～3m。
由于地表水嚴重污染，江南地區不得不開采地下水，僅在蘇錫常地區就有開采地下水的
深井2800余眼，從蘇錫常到上海、嘉興，形成了8000kmz的地下水漏斗，地下水位年下降
1～3m，部分地區大于3m，由此引發的地下水水質惡化正在威脅江南未來的水源地。
根據調查分析，引起區域地下水位持續下降的具體原因，可歸結為以下四個方面。
①對區域水文地質條件，特別是對地下資源的形成條件認識不全面，所計算的允許開
采量偏大，因而導致開采量長期大于補給量，引起區域地下水位持續下降。這種水位持續下
降的現象，一般以區域水位下降漏斗中心處的歷年*枯水位的變化反映得*明顯。
②不合理開采所造成的地下水位持續和大幅度下降。所謂不合理開采，主要指開采地
段、開采層次和開采時間上的“三集中”開采，以及開采中的無序狀態。有時雖整個含水層
的補給量與開采量是基本平衡的，但由于某些局部地段或某個含水層位(或在某個深度上)
開采井過于集中，開采強度過大，也將造成局部地段或某個含水層的水位持續大幅度下降。
例如，上海市區共有5個含水層，地下水儲存量相當豐富，但是87％的開采量集中于Ⅱ、
Ⅲ兩個含水層，其中，又有84％的水井和80％～90％的開采量，集中在這兩個含水層的滬
東楊樹浦、虹口和滬西普陀、長寧、靜安幾個工業區，且水井大部分是供夏季(5～9月)
冷卻和降溫用的。因此，在這兩個含水層的上述地段，井間干擾加劇，出水量減少，區域地
下水位大幅度下降，形成了區域地下水位下降漏斗中心，它們也是產生地面沉降*嚴重的地
段，而在集中開采區外圍或Ⅳ、V含水層中，地下水位下降并不顯著。
此外，有些地區或水源地，因開采時間過分集中所造成的地下水位在某一時期內的大幅
度下降，雖然不一定是持續性的，但是它也會影響抽水設備的正常運轉，并帶來其他危害。
如農灌井，如果其密度較大，并在干旱年份的旱季集中開采，則可引起水位相互干擾，并大
幅度下降，使出水量減少，甚至出現“吊泵”或機井報廢現象。
③由于人為或自然因素變化導致地下水補給量減少，引起區域地下水位下降。
a．由于人為或天然原因，使地下水主要補給來源的地表水流量減少、斷流，或使河床
淤積，導致地表水對地下水的補給量減少。例如，西北河西走廊武威山前平原地區，十多年
來，由于上游山區興建水利工程，使河水對沖積扇地下水的補給量大大減少，導致沖洪積扇
前緣地區地下水位下降了3～lorn，使溢出帶泉水流量減少了30％～90％。
一些傍河水源地，由于河流流量減少或斷流天數增加，或因河床淤塞、滲透性變差等，
導致地下水補給量減少，由此引起的地下水位下降更為明顯。西安市的豐河水源地，1974～
1976年，由于河水斷流天數比過去增加，致使水源地地下水位在此期間下降了6．8m。
b．由于森林被破壞及墾荒過度等原因，導致區域氣候變化，降水量減少，地面入滲條
件變差，使補給量小于開采量，引起區域地下水位下降。
c．在水源地的同一水文地質單元內，由于礦床或其他地下工程深部疏干，或由于水源
地上游新建井群的截流，或外圍地區水井增加開采深度等人為原因，也可引起某些水源地地
下水位大幅度下降。
此外，由于開采地下水使區域地下水埋深增加，包氣帶厚度加大，使大氣降水滲入補給
量減少，也會促使區域地下水位持續下降，某些以降水入滲補給的水源地，當開采的水位降
深較大時(10m以上)，這種影響特別顯著。
④由于經濟建設的發展，人口的增長及生活水平的提高，對水的需求量明顯增大。一
些地區已超過地下水允許開采量和已形成區域地下水位下降，但還要擴大開采量，這樣，就
更加促進了地下水位下降的速度，導致一系列環境地質問題的發生。顯然，這是不合理的，
但這種情況卻很普遍，應引起高度重視，并采取防治措施，不能造成惡性循環。
(二)區域地下水位持續下降的危害
地下水持續下降是地下水過量開采的標志，它不僅導致地下水枯竭、井孔出水量減少、
井孔干枯報廢，給水源地帶來巨大的經濟損失，也會產生種種環境地質問題。其主要危害
如下。
①地下水資源枯竭地下水資源是絕大多數城市主要的供水水源。由于城市人口激增、
工業企業密集，地下水開采量遠遠超出補給量，水資源日趨減少乃至枯竭的趨勢愈加明顯。
中國北方的北京、沈陽、石家莊、濟南等大城市的地下水開采模數均已超過100×104m。／
(km2‘a)，由于過量開采，結果造成補給量與排泄量的平衡關系失調，地下水位持續下降，
部分地區出現含水層被疏干的嚴重現象。
②由于區域地下水位下降，使取水工程的出水量不斷減少，有時必須更換抽水設備才
能取水，使抽水成本不斷增加，嚴重時，甚至使水井報廢。許多大型水源地和井灌區，都存
在此問題。例如，山東淄河的沖洪積扇區，因大量取水，15年內全區地下水位普遍下降了
lOm，*大者達30m以上，使原有2000余眼淺機井及附近泉水全部枯竭。機井報廢、打深
機井及更換水泵的經濟損失達5000多億元。此外，耗電量的增加，使澆地成本由原來的每
畝0．4～o．5元增加到1．2元以上，使全灌區每年多耗電費140多萬元。北京市，上海市，
德州市，阜陽市，蘇、錫、常地區，地下水降落漏斗面積超過了1000km2。全國有100多個
城市和一些井灌區地下水位持續下降，主要分布在北方缺水地區和東南沿海地區，有些地區
漏斗中心水位降深數十米到百余米，有的地方地下水已瀕l臨枯竭。因水位大幅度下降，我國
年報廢水井達上萬眼。
③由于區域地下水位下降，可引起地面沉降、地裂縫及地面塌陷等嚴重環境地質問題。
地面沉降是目前世界上許多抽取地下水的平原區，特別是濱海城市所共同面臨的嚴重問題。
一些地區的*大地面沉降值如下：美國的長灘市，9．5m；東京，4．6m；大阪，2．88m；墨
西哥城，8m；上海市，2．6m(1921～2007年)。國內至少還有天津、西安、太原、蘇州及
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