4第四章水資源與地質(zhì)環(huán)境ppt課件

1、長(zhǎng)安大學(xué)地質(zhì)工程系成玉祥chjkk2003163第四章 水資源與地質(zhì)環(huán)境第一節(jié) 水資源與水環(huán)境問題概述第二節(jié) 水體污染 一、水體污染的根本概念 二、水體污染的判別目的 三、水體的主要污染物及其來源 四、水體污染的危害 五、水體污染防治對(duì)策第三節(jié) 水資源開發(fā)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響 一、環(huán)境水文地質(zhì)作用重點(diǎn) 二、水資源開發(fā)的負(fù)環(huán)境效應(yīng)重點(diǎn) 三、水資源開發(fā)的正環(huán)境效應(yīng)重點(diǎn)第四節(jié) 水資源維護(hù)與可繼續(xù)利用第一節(jié) 水資源與水環(huán)境問題概述一、水資源的概念結(jié)合國(guó)教科文組織UNESCO和世界氣候組織WMO共同制定的中，把水資源定義為“可以利用或能夠被利用的水源，具有足夠數(shù)量和可用的質(zhì)量，并能在某一地點(diǎn)為滿足某種用途而

2、可被利用。水資源概念通常有廣義和狹義之分。狹義上是指人類可以直接運(yùn)用的淡水。廣義上是指人類可以直接或間接運(yùn)用的各種水和水中物質(zhì)，在社會(huì)消費(fèi)中具有運(yùn)用價(jià)值的水都可稱為水資源。二、水資源的根本特征 1、儲(chǔ)量的有限性 2、補(bǔ)給的循環(huán)性 3、時(shí)空分布的不均勻性 4、用途的不可替代性 5、利用不當(dāng)?shù)奈：π?、儲(chǔ)量的有限性 地球上水的總量很大，據(jù)估計(jì)約有13.6108km3。 全球陸地可更新的淡水資源量大約為42.75106km3。其中易于開采、可供人類運(yùn)用的淡水資源量約12.514.5106km3，缺乏全球淡水的1%，即約占全球水儲(chǔ)量的0.007%，這就是湖泊、江河、水庫(kù)以及埋深較淺易于開采的地下水。

3、2、補(bǔ)給的循環(huán)性 3、時(shí)空分布的不均勻性 水的分布決議于氣候條件，其中以降水最為重要。降水受綜合性氣候帶的控制，各地降水量的多少差別甚大。因此，受降水所決議的水資源在地域上分布很不均勻。 4、用途的不可替代性5、利用不當(dāng)?shù)奈：π?三、水環(huán)境問題一淡水資源短缺 二水體污染 三河川流量減少 四地下水枯竭 第二節(jié) 水體污染 一、水體污染的根本概念 當(dāng)進(jìn)入水體的污染物質(zhì)超越了水體的環(huán)境容量或水體的自凈才干，使水量變壞，從而破壞了水體的原有價(jià)值和作用的景象，稱為水體污染。 水體污染的緣由有兩類：一是自然的，二是人為的。特殊的地質(zhì)條件使某種化學(xué)元素大量富集、天然植物在腐爛時(shí)產(chǎn)生某些有害物質(zhì)、雨水降到地面后

4、挾帶各種物質(zhì)流入水體等呵斥的水體污染，都屬于自然污染。人為緣由呵斥的水體污染是指人類生活和消費(fèi)活動(dòng)中產(chǎn)生的廢物對(duì)水的污染。人們通常所說的水體污染，是指后者而言。 二、水體污染的判別目的 水質(zhì)是指水和其中所含的雜質(zhì)共同表現(xiàn)出來的綜合特性。水質(zhì)目的那么表示出水中雜質(zhì)的種類和數(shù)量，是判別水質(zhì)和水體污染的詳細(xì)衡量規(guī)范。為了反映水體被污染的程度，就要用污水的水質(zhì)目的來表示。主要的污水水質(zhì)目的有以下幾項(xiàng)： 1pH值 2懸浮物 3有機(jī)物濃度 4細(xì)菌污染 5有毒物質(zhì)生物化學(xué)需氧量BOD化學(xué)需氧量COD 總有機(jī)碳：用TOCTotal Organic Carbon和總需氧量TOD 1生物化學(xué)需氧量：用BODBio

5、chemical Oxygen Demand表示，簡(jiǎn)稱生化需氧量。它是指水中有機(jī)污染物經(jīng)微生物分解所需的氧量單位體積污水所耗費(fèi)的氧量，mg/L。 目前國(guó)內(nèi)外普遍采用在20下，5晝夜的生化耗氧量作為目的，以氧的每升毫克數(shù)來表示，稱5日生化需氧量BOD5。生化需氧量目的越高，闡明水被有機(jī)物污染程度越深。 2化學(xué)需氧量：用CODChemical Oxygen Demand表示，指用化學(xué)氧化劑氧化水中有機(jī)污染物時(shí)所需的氧量。COD越高，闡明有機(jī)質(zhì)越多。目前常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀或高錳酸鉀。以高錳酸鉀作氧化劑時(shí)，測(cè)得的值也稱耗氧量。但它不能照實(shí)反映被微生物分解氧化有機(jī)物時(shí)所需氧的量，不能替代生化需氧

6、量，且測(cè)得的結(jié)果比生化需氧量偏高。 3總有機(jī)碳：用TOCTotal Organic Carbon和總需氧量TODTotal Oxygen Demand表示。TOC是近年來開展的用以間接表示水中有機(jī)物質(zhì)含量的一種綜合性目的。它的測(cè)定需求專門的儀器，稱為總有機(jī)碳測(cè)定儀。TOC幾乎可以反映水中有機(jī)物質(zhì)的總量，但個(gè)別耐久的碳化合物不易被熄滅氧化，故所測(cè)出的TOC值常低于實(shí)際值，其含量以mg/L計(jì)。TOD是指水中的復(fù)原性物質(zhì)，主要是有機(jī)物質(zhì)在熄滅中變成穩(wěn)定的氧化物時(shí)所需求的氧量，以mg/L計(jì)。它的測(cè)定亦需在專門的總需氧量測(cè)定儀中進(jìn)展。TOD能反映幾乎全部有機(jī)物質(zhì)經(jīng)熄滅后變成氧化物時(shí)所需的氧量。它比BOD

7、、COD更接近于實(shí)際的需氧量。三、水體的主要污染物及其來源 一水體主要污染物 1需氧污染物 2植物營(yíng)養(yǎng)物 3重金屬 4有毒化合物 5酸、堿與無機(jī)鹽類 6漂浮物 7放射性物質(zhì) 8病原微生物和致癌物 9工業(yè)廢熱水 二水體污染源及其污染特征 1工業(yè)污染源的特征 2城市生活污染源的特征 3農(nóng)業(yè)污染源的污染特征 4自然污染源的特征 四、水體污染的危害 一危害人體安康 二影響工農(nóng)業(yè)消費(fèi) 三對(duì)水生生物的影響五、水體污染防治對(duì)策 1、改良消費(fèi)工藝技術(shù)，減少“三廢排放量 2、調(diào)整產(chǎn)業(yè)構(gòu)造，合理安排工業(yè)規(guī)劃 3、注重區(qū)域水污染綜合防治，加強(qiáng)水資源管理 第三節(jié) 水資源開發(fā)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響 一、環(huán)境水文地質(zhì)作用環(huán)境水

8、文地質(zhì)作用是指地下水在人為和自然要素影響下，由水化學(xué)、水動(dòng)力學(xué)、水物理學(xué)和生物學(xué)性量變化引起的對(duì)人類消費(fèi)和生活環(huán)境的制約作用。按作用的機(jī)制，環(huán)境水文地質(zhì)作用主要有環(huán)境水文地球化學(xué)作用、環(huán)境水動(dòng)力學(xué)作用、環(huán)境水物理學(xué)作用、環(huán)境水文地質(zhì)生態(tài)作用。各種作用的控制目的及其環(huán)境影響結(jié)果等列于表3-3。 二、水資源開發(fā)的負(fù)環(huán)境效應(yīng) 一區(qū)域地下水位下降 二地面沉降 三海水入侵一區(qū)域地下水位下降 1區(qū)域水位下降的緣由 地下水的動(dòng)態(tài)變化，本質(zhì)上是其補(bǔ)給與排泄兩個(gè)環(huán)節(jié)宏觀上的綜合表現(xiàn)。 隨著人類消費(fèi)活動(dòng)加劇，地下水多年平均開采量超越多年平均補(bǔ)給量，就會(huì)破壞這種動(dòng)態(tài)平衡形狀，耗費(fèi)含水層的“儲(chǔ)存量，其結(jié)果就出現(xiàn)了直觀

9、上的地下水位逐年下降。 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(kuò)展，區(qū)域地下水水位繼續(xù)下降。 2區(qū)域水位下降的危害1城市地下水資源枯竭 2泉水流量減少 3生態(tài)系統(tǒng)改動(dòng)4地面沉降和巖溶地面塌陷災(zāi)禍加劇3防止區(qū)域性地下水位下降的措施1保證開采平衡條件下的“合理降深。把設(shè)計(jì)開采量作為一個(gè)具有權(quán)威性的目的。2堅(jiān)持地下水埋藏條件與水壓形狀分布的正常情況。3開采地下水過程中，實(shí)行節(jié)制性有方案開采。4保證不減少補(bǔ)給要素。5實(shí)行人工回灌，開辟地下水的補(bǔ)給源。二地面沉降地面沉降是指某一區(qū)域內(nèi)由于開采地下水或其他地下流體導(dǎo)致的地殼淺部松散堆積物壓實(shí)或壓密引起的地面標(biāo)高下降的景象，又稱地面下沉或地陷。1、

10、地面沉降的特征地面沉降的特點(diǎn)是涉及范圍大，下沉速率緩慢，往往不易覺察，但它對(duì)于建筑物、城市建立和農(nóng)田水利危害極大。 2、地面沉降的分布規(guī)律目前，中國(guó)已有上海、天津、江蘇、浙江、陜西等16個(gè)省區(qū)、市共46個(gè)城市地段、縣城出現(xiàn)了地面沉降問題，總沉降面積達(dá)48.7萬平方公里。 大型河流三角洲及沿海平原區(qū) 小型河流三角洲區(qū) 山前沖洪積扇及傾斜平原區(qū) 山間盆地和河流谷地域 3、地面沉降的危害地面標(biāo)高損失，繼而呵斥雨季地表積水，防泄洪才干下降；沿海城市低地面積擴(kuò)展、海堤高度下降而引起海水倒灌；海港建筑物破壞，裝卸才干降低；地面運(yùn)輸線和地下管線扭曲斷裂；城市建筑物根底下沉脫空開裂；橋梁凈空減小，影響通航，深

11、井井管上升，井臺(tái)破壞，城市供水及排水系統(tǒng)失效；鄉(xiāng)村低洼地域洪澇積水，使農(nóng)作物減產(chǎn)等。4、地面沉降的成因 新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)說 地層收縮說和自然緊縮說 地面動(dòng)靜荷載說 區(qū)域性海平面上升說等 地面沉降是由于過量開采地下水、石油和天然氣、鹵水以及高大建筑物的超量荷載等引起的。大量的研討證明，過量開采地下水是地面沉降的外部緣由，中等、高緊縮性粘土層和承壓含水層的存在那么是地面沉降的內(nèi)因。 地面沉降中心與地下水開采漏斗中心區(qū)呈明顯一致性。地面沉降區(qū)與地下水集中開采區(qū)域大體相吻合。地面沉降量等值線展布方向與地下水開采漏斗等值線展布方向根本一致，地面沉降的速率與地下液體的開采量和開采速率有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。地面沉降量

12、及各單層的壓密量與承壓水位的變化親密相關(guān)。許多地域曾經(jīng)經(jīng)過人工回灌或限制地下水的開采來恢復(fù)和抬高地下水位的方法，控制了地面沉降的開展，有些地域還使地面有所上升。這就更進(jìn)一步證明了地面沉降與開采地下液體引起水位或被壓下降之間的成因聯(lián)絡(luò)。5、地面沉降的構(gòu)成機(jī)制在孔隙水承壓含水層中，抽取地下水所引起的承壓水位的降低，必然要使含水層本身及其上、下相對(duì)隔水層中的孔隙水壓力隨之而減小。根據(jù)有效應(yīng)力原理可知，土中由覆蓋層荷載引起的總應(yīng)力是由孔隙中的水和土顆粒骨架共同承當(dāng)?shù)摹Ｓ伤挟?dāng)?shù)牟糠址Q為孔隙水壓力Pw。它不能引起土層的壓密，故又稱為中性壓力；而由土顆粒骨架承當(dāng)?shù)牟糠挚梢灾苯雍浅馔翆拥膲好埽史Q為有效應(yīng)力

13、Ps；二者之和等于總應(yīng)力。假定抽水過程中土層內(nèi)部應(yīng)力不變，那么孔隙水壓力的減小必然導(dǎo)致土中有效應(yīng)力等量增大，結(jié)果就會(huì)引起孔隙體積減小，從而使土層緊縮。 相對(duì)而言，在較低應(yīng)力下砂層的緊縮性小且主要是彈性、可逆的，而粘土層的緊縮性那么大得多且主要是非彈性的永久變形。因此，在較低的有效應(yīng)力增長(zhǎng)條件下，粘性土層的壓密在地面沉降中起主要作用，而在水位上升過程中，砂層的膨脹回彈到具有決議意義。6、地面沉降的構(gòu)成條件1一是地面沉降的地質(zhì)條件，即具有較高緊縮性的厚層松散堆積物。2地面沉降的動(dòng)力條件，如人類長(zhǎng)期過量開采地下水和地下油氣資源等。 7、地面沉降的防治 建立健全地面沉降監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)地下水動(dòng)態(tài)和地面沉

14、降監(jiān)測(cè)任務(wù)；開辟新的替代水源、推行節(jié)水技術(shù)；調(diào)整地下水開采規(guī)劃、控制地下水開采量；對(duì)地下水開采層位進(jìn)展人工回灌；實(shí)行地下水開采總量控制、方案開采和目的管理。查清地下地質(zhì)構(gòu)造、對(duì)高層建筑物的地基進(jìn)展防沉降處置。在已發(fā)生區(qū)域性地面沉降的地域，為了減輕海水倒灌和洪澇等災(zāi)禍損失，還應(yīng)采取加高加固防洪堤、防潮堤以及引導(dǎo)河道，興建排澇工程等措施。1、海水入侵的概念海水入侵是由于濱海地域地下水動(dòng)力條件發(fā)生改動(dòng)，引起海水或高礦化咸水向陸地淡水含水層運(yùn)移而發(fā)生水體侵入的過程和景象。又稱鹽水入侵、海水內(nèi)浸、咸水入侵等。 三海水入侵a水力平衡條件下海水與淡水的不相混溶界面；b濱海含水層中淡水和海水的流動(dòng)過程及混合帶 2、海水入侵的構(gòu)成機(jī)制3海水入侵的危害1供水井報(bào)廢2水質(zhì)惡化3影響工農(nóng)業(yè)消費(fèi)4生態(tài)環(huán)境惡化4海水入侵的防治對(duì)策1合理開采2人工回灌3阻隔水流4監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)三、水資源開發(fā)的正環(huán)境效應(yīng) 一控制土壤返鹽二調(diào)蓄地下庫(kù)容三改善水質(zhì) 第四節(jié) 水資源維護(hù)與可繼續(xù)利用對(duì)策 一、緩解缺水地域水資源緊缺的對(duì)策 1農(nóng)業(yè)節(jié)水 2統(tǒng)籌規(guī)劃 3開發(fā)本地水源 4綜合利用 5、加強(qiáng)監(jiān)視 二、地下水