4第四章水资源与地质环境ppt课件

1、长安大学地质工程系成玉祥chjkk2003163第四章 水资源与地质环境第一节 水资源与水环境问题概述第二节 水体污染 一、水体污染的根本概念 二、水体污染的判别目的 三、水体的主要污染物及其来源 四、水体污染的危害 五、水体污染防治对策第三节 水资源开发对地质环境的影响 一、环境水文地质作用重点 二、水资源开发的负环境效应重点 三、水资源开发的正环境效应重点第四节 水资源维护与可继续利用第一节 水资源与水环境问题概述一、水资源的概念结合国教科文组织UNESCO和世界气候组织WMO共同制定的中，把水资源定义为“可以利用或能够被利用的水源，具有足够数量和可用的质量，并能在某一地点为满足某种用途而

2、可被利用。水资源概念通常有广义和狭义之分。狭义上是指人类可以直接运用的淡水。广义上是指人类可以直接或间接运用的各种水和水中物质，在社会消费中具有运用价值的水都可称为水资源。二、水资源的根本特征 1、储量的有限性 2、补给的循环性 3、时空分布的不均匀性 4、用途的不可替代性 5、利用不当的危害性1、储量的有限性 地球上水的总量很大，据估计约有13.6108km3。 全球陆地可更新的淡水资源量大约为42.75106km3。其中易于开采、可供人类运用的淡水资源量约12.514.5106km3，缺乏全球淡水的1%，即约占全球水储量的0.007%，这就是湖泊、江河、水库以及埋深较浅易于开采的地下水。

3、2、补给的循环性 3、时空分布的不均匀性 水的分布决议于气候条件，其中以降水最为重要。降水受综合性气候带的控制，各地降水量的多少差别甚大。因此，受降水所决议的水资源在地域上分布很不均匀。 4、用途的不可替代性5、利用不当的危害性 三、水环境问题一淡水资源短缺 二水体污染 三河川流量减少 四地下水枯竭 第二节 水体污染 一、水体污染的根本概念 当进入水体的污染物质超越了水体的环境容量或水体的自净才干，使水量变坏，从而破坏了水体的原有价值和作用的景象，称为水体污染。 水体污染的缘由有两类：一是自然的，二是人为的。特殊的地质条件使某种化学元素大量富集、天然植物在腐烂时产生某些有害物质、雨水降到地面后

4、挟带各种物质流入水体等呵斥的水体污染，都属于自然污染。人为缘由呵斥的水体污染是指人类生活和消费活动中产生的废物对水的污染。人们通常所说的水体污染，是指后者而言。 二、水体污染的判别目的 水质是指水和其中所含的杂质共同表现出来的综合特性。水质目的那么表示出水中杂质的种类和数量，是判别水质和水体污染的详细衡量规范。为了反映水体被污染的程度，就要用污水的水质目的来表示。主要的污水水质目的有以下几项： 1pH值 2悬浮物 3有机物浓度 4细菌污染 5有毒物质生物化学需氧量BOD化学需氧量COD 总有机碳：用TOCTotal Organic Carbon和总需氧量TOD 1生物化学需氧量：用BODBio

5、chemical Oxygen Demand表示，简称生化需氧量。它是指水中有机污染物经微生物分解所需的氧量单位体积污水所耗费的氧量，mg/L。 目前国内外普遍采用在20下，5昼夜的生化耗氧量作为目的，以氧的每升毫克数来表示，称5日生化需氧量BOD5。生化需氧量目的越高，阐明水被有机物污染程度越深。 2化学需氧量：用CODChemical Oxygen Demand表示，指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。COD越高，阐明有机质越多。目前常用的氧化剂主要是重铬酸钾或高锰酸钾。以高锰酸钾作氧化剂时，测得的值也称耗氧量。但它不能照实反映被微生物分解氧化有机物时所需氧的量，不能替代生化需氧

6、量，且测得的结果比生化需氧量偏高。 3总有机碳：用TOCTotal Organic Carbon和总需氧量TODTotal Oxygen Demand表示。TOC是近年来开展的用以间接表示水中有机物质含量的一种综合性目的。它的测定需求专门的仪器，称为总有机碳测定仪。TOC几乎可以反映水中有机物质的总量，但个别耐久的碳化合物不易被熄灭氧化，故所测出的TOC值常低于实际值，其含量以mg/L计。TOD是指水中的复原性物质，主要是有机物质在熄灭中变成稳定的氧化物时所需求的氧量，以mg/L计。它的测定亦需在专门的总需氧量测定仪中进展。TOD能反映几乎全部有机物质经熄灭后变成氧化物时所需的氧量。它比BOD

7、、COD更接近于实际的需氧量。三、水体的主要污染物及其来源 一水体主要污染物 1需氧污染物 2植物营养物 3重金属 4有毒化合物 5酸、碱与无机盐类 6漂浮物 7放射性物质 8病原微生物和致癌物 9工业废热水 二水体污染源及其污染特征 1工业污染源的特征 2城市生活污染源的特征 3农业污染源的污染特征 4自然污染源的特征 四、水体污染的危害 一危害人体安康 二影响工农业消费 三对水生生物的影响五、水体污染防治对策 1、改良消费工艺技术，减少“三废排放量 2、调整产业构造，合理安排工业规划 3、注重区域水污染综合防治，加强水资源管理 第三节 水资源开发对地质环境的影响 一、环境水文地质作用环境水

8、文地质作用是指地下水在人为和自然要素影响下，由水化学、水动力学、水物理学和生物学性量变化引起的对人类消费和生活环境的制约作用。按作用的机制，环境水文地质作用主要有环境水文地球化学作用、环境水动力学作用、环境水物理学作用、环境水文地质生态作用。各种作用的控制目的及其环境影响结果等列于表3-3。 二、水资源开发的负环境效应 一区域地下水位下降 二地面沉降 三海水入侵一区域地下水位下降 1区域水位下降的缘由 地下水的动态变化，本质上是其补给与排泄两个环节宏观上的综合表现。 随着人类消费活动加剧，地下水多年平均开采量超越多年平均补给量，就会破坏这种动态平衡形状，耗费含水层的“储存量，其结果就出现了直观

9、上的地下水位逐年下降。 地下水超量开采的直接后果是地下水降落漏斗范围不断扩展，区域地下水水位继续下降。 2区域水位下降的危害1城市地下水资源枯竭 2泉水流量减少 3生态系统改动4地面沉降和岩溶地面塌陷灾祸加剧3防止区域性地下水位下降的措施1保证开采平衡条件下的“合理降深。把设计开采量作为一个具有权威性的目的。2坚持地下水埋藏条件与水压形状分布的正常情况。3开采地下水过程中，实行节制性有方案开采。4保证不减少补给要素。5实行人工回灌，开辟地下水的补给源。二地面沉降地面沉降是指某一区域内由于开采地下水或其他地下流体导致的地壳浅部松散堆积物压实或压密引起的地面标高下降的景象，又称地面下沉或地陷。1、

10、地面沉降的特征地面沉降的特点是涉及范围大，下沉速率缓慢，往往不易觉察，但它对于建筑物、城市建立和农田水利危害极大。 2、地面沉降的分布规律目前，中国已有上海、天津、江苏、浙江、陕西等16个省区、市共46个城市地段、县城出现了地面沉降问题，总沉降面积达48.7万平方公里。 大型河流三角洲及沿海平原区 小型河流三角洲区 山前冲洪积扇及倾斜平原区 山间盆地和河流谷地域 3、地面沉降的危害地面标高损失，继而呵斥雨季地表积水，防泄洪才干下降；沿海城市低地面积扩展、海堤高度下降而引起海水倒灌；海港建筑物破坏，装卸才干降低；地面运输线和地下管线扭曲断裂；城市建筑物根底下沉脱空开裂；桥梁净空减小，影响通航，深

11、井井管上升，井台破坏，城市供水及排水系统失效；乡村低洼地域洪涝积水，使农作物减产等。4、地面沉降的成因 新构造运动说 地层收缩说和自然紧缩说 地面动静荷载说 区域性海平面上升说等 地面沉降是由于过量开采地下水、石油和天然气、卤水以及高大建筑物的超量荷载等引起的。大量的研讨证明，过量开采地下水是地面沉降的外部缘由，中等、高紧缩性粘土层和承压含水层的存在那么是地面沉降的内因。 地面沉降中心与地下水开采漏斗中心区呈明显一致性。地面沉降区与地下水集中开采区域大体相吻合。地面沉降量等值线展布方向与地下水开采漏斗等值线展布方向根本一致，地面沉降的速率与地下液体的开采量和开采速率有良好的对应关系。地面沉降量

12、及各单层的压密量与承压水位的变化亲密相关。许多地域曾经经过人工回灌或限制地下水的开采来恢复和抬高地下水位的方法，控制了地面沉降的开展，有些地域还使地面有所上升。这就更进一步证明了地面沉降与开采地下液体引起水位或被压下降之间的成因联络。5、地面沉降的构成机制在孔隙水承压含水层中，抽取地下水所引起的承压水位的降低，必然要使含水层本身及其上、下相对隔水层中的孔隙水压力随之而减小。根据有效应力原理可知，土中由覆盖层荷载引起的总应力是由孔隙中的水和土颗粒骨架共同承当的。由水承当的部分称为孔隙水压力Pw。它不能引起土层的压密，故又称为中性压力；而由土颗粒骨架承当的部分可以直接呵斥土层的压密，故称为有效应力

13、Ps；二者之和等于总应力。假定抽水过程中土层内部应力不变，那么孔隙水压力的减小必然导致土中有效应力等量增大，结果就会引起孔隙体积减小，从而使土层紧缩。 相对而言，在较低应力下砂层的紧缩性小且主要是弹性、可逆的，而粘土层的紧缩性那么大得多且主要是非弹性的永久变形。因此，在较低的有效应力增长条件下，粘性土层的压密在地面沉降中起主要作用，而在水位上升过程中，砂层的膨胀回弹到具有决议意义。6、地面沉降的构成条件1一是地面沉降的地质条件，即具有较高紧缩性的厚层松散堆积物。2地面沉降的动力条件，如人类长期过量开采地下水和地下油气资源等。 7、地面沉降的防治 建立健全地面沉降监测网络，加强地下水动态和地面沉

14、降监测任务；开辟新的替代水源、推行节水技术；调整地下水开采规划、控制地下水开采量；对地下水开采层位进展人工回灌；实行地下水开采总量控制、方案开采和目的管理。查清地下地质构造、对高层建筑物的地基进展防沉降处置。在已发生区域性地面沉降的地域，为了减轻海水倒灌和洪涝等灾祸损失，还应采取加高加固防洪堤、防潮堤以及引导河道，兴建排涝工程等措施。1、海水入侵的概念海水入侵是由于滨海地域地下水动力条件发生改动，引起海水或高矿化咸水向陆地淡水含水层运移而发生水体侵入的过程和景象。又称盐水入侵、海水内浸、咸水入侵等。 三海水入侵a水力平衡条件下海水与淡水的不相混溶界面；b滨海含水层中淡水和海水的流动过程及混合带 2、海水入侵的构成机制3海水入侵的危害1供水井报废2水质恶化3影响工农业消费4生态环境恶化4海水入侵的防治对策1合理开采2人工回灌3阻隔水流4监测预测三、水资源开发的正环境效应 一控制土壤返盐二调蓄地下库容三改善水质 第四节 水资源维护与可继续利用对策 一、缓解缺水地域水资源紧缺的对策 1农业节水 2统筹规划 3开发本地水源 4综合利用 5、加强监视 二、地下水