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環(huán)境地質(zhì)學(xué)

作者：蔣輝
出版社：化學(xué)工業(yè)出版社出版時間：2008-02-01
開本： 16開 頁數(shù)： 306
中 圖 價:¥23.5(7.9折) 定價  ¥29.8 登錄后可看到會員價
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環(huán)境地質(zhì)學(xué) 版權(quán)信息

環(huán)境地質(zhì)學(xué) 節(jié)選


    環(huán)境、人口及能源已并列成為當(dāng)代世界*突出和亟待解決的三大難題。人類
的生存環(huán)境究其本質(zhì)是地質(zhì)環(huán)境，它包括大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈四個相
互聯(lián)系和制約的統(tǒng)一整體，離開了地質(zhì)環(huán)境就無法完整地研究人類賴以生存的周
圍環(huán)境。由于全球人口激增和人類經(jīng)濟活動日趨頻繁，人類與地質(zhì)環(huán)境間的矛盾
日益突出。為了減輕自然災(zāi)害給人類帶來的災(zāi)難，減輕人類自身經(jīng)濟技術(shù)活動給
人類生存環(huán)境帶來的破壞，一門研究人類與地質(zhì)環(huán)境相互作用、相互影響的新學(xué)
科——環(huán)境地質(zhì)學(xué)(Environmental Geology)便應(yīng)運而生。它是一門新興的應(yīng)
用地質(zhì)學(xué)學(xué)科，也是環(huán)境科學(xué)的重要組成部分。可以預(yù)言，環(huán)境地質(zhì)學(xué)在21世
紀會得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，在社會主義現(xiàn)代化建設(shè)和國民經(jīng)濟建設(shè)中將發(fā)揮
重大作用。為了滿足教學(xué)之需，我們編寫了這本《環(huán)境地質(zhì)學(xué)》教材。本書可作
為高職高專及“3+2”高職水文地質(zhì)工程地質(zhì)專業(yè)、地下水科學(xué)與工程專業(yè)、水
文與水資源工程專業(yè)、巖土工程專業(yè)、地質(zhì)工程專業(yè)、環(huán)境工程專業(yè)、地質(zhì)專
業(yè)、地理專業(yè)等專業(yè)的教材，也可作為成人教育相關(guān)專業(yè)的教材，還可供相關(guān)工
程技術(shù)人員參考或作為自學(xué)用書。
    環(huán)境地質(zhì)學(xué)是一門綜合性較強、涉及面很廣、應(yīng)用性很大、具有廣闊發(fā)展前
景的新興專業(yè)學(xué)科，為此，編寫本書時，力爭做到理論聯(lián)系實際，加強基礎(chǔ)，突
出重點，深入淺出，簡明易懂，便于學(xué)習(xí)，便于應(yīng)用。在內(nèi)容安排上，盡量做到
科學(xué)性、先進性、實用性相結(jié)合，突出職教特色，教材內(nèi)容具有“寬(知識面
寬，技術(shù)含量大)，淺(內(nèi)容深入淺出，淺顯易懂)，新(教材內(nèi)容充分反映新理
論、新技術(shù)、新方法)，活(內(nèi)容鮮活，可讀性好)，用(實用)”的鮮明特色。
另外，在編寫有關(guān)內(nèi)容時，還引用了國家有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)行規(guī)范，以便于實際
應(yīng)用。根據(jù)學(xué)科現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，本教材主要包括環(huán)境地質(zhì)學(xué)基本知識、環(huán)境水
文地質(zhì)、環(huán)境工程地質(zhì)、災(zāi)害地質(zhì)等方面的內(nèi)容。全書共分八章，主要內(nèi)容為：
環(huán)境地質(zhì)基礎(chǔ)知識(環(huán)境與環(huán)境問題、生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)、地質(zhì)作用與第四紀地質(zhì)、地
質(zhì)災(zāi)害概述等)，地質(zhì)環(huán)境與地方病，地下水污染，地下水開發(fā)引起的環(huán)境地質(zhì)
負效應(yīng)與廢物土地處置，土地退化環(huán)境地質(zhì)(土地沙化、水土流失、土壤鹽堿
化)，地震與火山，斜坡地質(zhì)災(zāi)害(崩塌、滑坡、泥石流)，地面變形地質(zhì)災(zāi)害
(地面沉降、地面塌陷、地裂縫)等。由于“特殊土地質(zhì)災(zāi)害”、“礦山與地下工
程地質(zhì)災(zāi)害”等內(nèi)容在工程地質(zhì)學(xué)等相關(guān)課程中已經(jīng)介紹，考慮到與相關(guān)學(xué)科的
銜接與聯(lián)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(yè)、不同層次、不同類別、不同課時的教學(xué)需求，每章
后均附有復(fù)習(xí)思考題和習(xí)題，以利于學(xué)生學(xué)習(xí)。
    由于環(huán)境地質(zhì)學(xué)涉及內(nèi)容較多，發(fā)展迅速，編寫本書時參考吸收了大量的國
 內(nèi)外有關(guān)此領(lǐng)域的資料和成果，尤其是參閱了大專院校的有關(guān)教材和講義(詳見
書末參考文獻)，在此謹向有關(guān)作者深表謝意。本書初稿曾作為講義使用。根據(jù)
使用情況、師生反映和學(xué)科的發(fā)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(nèi)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(yǎng)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(zhì)工程地質(zhì)隊總工程師、教授級高級工程師王現(xiàn)
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(zhì)測繪院吳燕合
等人繪制，在此一并表示衷心感謝。
    由于環(huán)境地質(zhì)學(xué)內(nèi)容廣泛，發(fā)展迅速，某些內(nèi)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(fā)引起的環(huán)境地質(zhì)負
  效應(yīng)與廢物土地處置
  **節(jié)  地-F水開發(fā)引起的環(huán)境地質(zhì)負效應(yīng)


    隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人類對水資源開發(fā)利用量不斷增加，常
常改變了水資源的自然循環(huán)過程、方式和強度，從而給當(dāng)?shù)丨h(huán)境帶來一
系列不利的影響，這種現(xiàn)象稱為環(huán)境負效應(yīng)。
  一些地區(qū)在開發(fā)利用地下水的過程中，由于不合理開采，導(dǎo)致了水
位大幅度下降和水質(zhì)惡化及其環(huán)境地質(zhì)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(guān)問題的防治，切實防止地下水開發(fā)利用
中的環(huán)境地質(zhì)負效應(yīng)，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(tài)，為人類造福。
    一、區(qū)域地下水fi持續(xù)-F降
    (一)區(qū)域地下水位持續(xù)下降的原因
    地下水動態(tài)變化是其補給量與排泄量之間平衡關(guān)系的綜合表現(xiàn)。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(qū)而言，地下水未經(jīng)大量開采之前，
基本上處于一種動態(tài)均衡狀態(tài)，地下水位保持相對穩(wěn)定。隨著人口增加和
人類生產(chǎn)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(tài)均衡遭到破壞，結(jié)果導(dǎo)致地下水位逐年下降。世界上
許多開采地下水的地區(qū)，均出現(xiàn)了地下水位大面積、大幅度持續(xù)下降的現(xiàn)
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(xiàn)負均
衡，進而逐漸消耗了儲存量，并在一定周期內(nèi)得不到恢復(fù)的結(jié)果。也即過
量開采，造成疏干性地下水位持續(xù)下降。圖4—1是某地長期過量開采地下
水引起區(qū)域地下水位持續(xù)下降的實例圖。在實際工作中，應(yīng)注意水位持續(xù)
下降與降水周期性補給造成水位周期性波動變化的區(qū)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(qū)域
地下水位持續(xù)下降。據(jù)國土資源部全國地下水資源評價結(jié)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(qū)100多個，總面積
達15萬平方公里，大多數(shù)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(xiàn)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(qū)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(fā)利用已高達83．5％，而河北平原的巨大漏斗已經(jīng)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(qū)不得不開采地下水，僅在蘇錫常地區(qū)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(qū)大于3m，由此引發(fā)的地下水水質(zhì)惡化正在威脅江南未來的水源地。
    根據(jù)調(diào)查分析，引起區(qū)域地下水位持續(xù)下降的具體原因，可歸結(jié)為以下四個方面。
    ①對區(qū)域水文地質(zhì)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(dǎo)致開采量長期大于補給量，引起區(qū)域地下水位持續(xù)下降。這種水位持續(xù)下
降的現(xiàn)象，一般以區(qū)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(xù)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(tài)。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(xù)大幅度下降。
例如，上海市區(qū)共有5個含水層，地下水儲存量相當(dāng)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(yè)區(qū)，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(qū)域地
下水位大幅度下降，形成了區(qū)域地下水位下降漏斗中心，它們也是產(chǎn)生地面沉降*嚴重的地
段，而在集中開采區(qū)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(qū)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(nèi)的大幅
度下降，雖然不一定是持續(xù)性的，但是它也會影響抽水設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，并帶來其他危害。
如農(nóng)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(xiàn)“吊泵”或機井報廢現(xiàn)象。
    ③由于人為或自然因素變化導(dǎo)致地下水補給量減少，引起區(qū)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(dǎo)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(qū)，十多年
來，由于上游山區(qū)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(dǎo)致沖洪積扇
前緣地區(qū)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(shù)增加，或因河床淤塞、滲透性變差等，
導(dǎo)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?dāng)嗔魈鞌?shù)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(dǎo)致區(qū)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(qū)域地下水位下降。
    c．在水源地的同一水文地質(zhì)單元內(nèi)，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(qū)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(qū)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(qū)域地下水位持續(xù)下降，某些以降水入滲補給的水源地，當(dāng)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(jīng)濟建設(shè)的發(fā)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(qū)已超過地下水允許開采量和已形成區(qū)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(dǎo)致一系列環(huán)境地質(zhì)問題的發(fā)生。顯然，這是不合理的，
但這種情況卻很普遍，應(yīng)引起高度重視，并采取防治措施，不能造成惡性循環(huán)。
    (二)區(qū)域地下水位持續(xù)下降的危害
    地下水持續(xù)下降是地下水過量開采的標(biāo)志，它不僅導(dǎo)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(jīng)濟損失，也會產(chǎn)生種種環(huán)境地質(zhì)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(shù)城市主要的供水水源。由于城市人口激增、
工業(yè)企業(yè)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(shù)均已超過100×104m。／
(km2‘a)，由于過量開采，結(jié)果造成補給量與排泄量的平衡關(guān)系失調(diào)，地下水位持續(xù)下降，
部分地區(qū)出現(xiàn)含水層被疏干的嚴重現(xiàn)象。
    ②由于區(qū)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(shè)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(qū)，都存
在此問題。例如，山東淄河的沖洪積扇區(qū)，因大量取水，15年內(nèi)全區(qū)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(jīng)濟損失達5000多億元。此外，耗電量的增加，使?jié)驳爻杀居稍瓉淼拿?br /> 畝0．4～o．5元增加到1．2元以上，使全灌區(qū)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(qū)，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(qū)地下水位持續(xù)下降，主要分布在北方缺水地區(qū)和東南沿海地區(qū)，有些地區(qū)
漏斗中心水位降深數(shù)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(qū)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(huán)境地質(zhì)問題。
地面沉降是目前世界上許多抽取地下水的平原區(qū)，特別是濱海城市所共同面臨的嚴重問題。
一些地區(qū)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(nèi)至少還有天津、西安、太原、蘇州及



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