章节地下水污染

1第四章

地下水质与环境§5地下水开采与海水入侵§6地下水环境保护章节地下水污染第1页2/41§5地下水开采与海(咸)水入侵海水入侵——沿海咸水入侵——内陆章节地下水污染第2页3/41地下水开采与海水入侵海水入侵是指沿海地带海水侵入地下水含水层，并发生海水补给地下水现象无抽水地下水面海洋海平面淡水咸水平衡章节地下水污染第3页4/41地下水开采与海水入侵海水入侵是指沿海地带海水侵入地下水含水层，并发生海水补给地下水现象地下水面海洋淡水海平面咸水抽水后章节地下水污染第4页5/41BrackishWaterFreshWater地下水开采与海水入侵海水入侵是指沿海地带海水侵入地下水含水层，并发生海水补给地下水现象地下水面海洋淡水咸水连续抽水造成海(咸)水入侵章节地下水污染第5页6/41地下水开采与海水入侵海水入侵发展机理：滨海含水层在海岸线处与海水接触，当抽水量超出补给量时，淡水水位下降，海水进入含水层，并逐步向内陆推进，直至到达新平衡滨海含水层咸淡水界面：天然条件下，地下水位高于海平面，水力梯度朝向海洋，淡水向海洋排泄，咸淡水之间保持一平衡界面

海水入侵原因：过量开采地下水造成咸淡水界面上移；以及温室效应使全球气候变暖，极地冰雪融化，造成海平面上升章节地下水污染第6页7/41

海水入侵现象1几个经典咸淡水界面示意图（假定界面为突变界面）

章节地下水污染第7页8/41海水入侵现象1静止条件下咸淡水界面关系天然条件下，海水相对静止，淡水也可认为是按静水压强分布（见左图）在海平面以下、深度为hs咸淡水界面上，有平衡关系：

shs=f(hs+hf)，即hs=[f/(s-

f)]hf=[1/(1.025-1)]hf=40hf这说明，在离海岸任何距离处，稳定咸淡水界面在海平面以下深度为海平面以上淡水深度40倍hs

=40hf=1章节地下水污染第8页9/41海水入侵现象1静止条件下咸淡水界面关系（假定界面突变）开采条件下，当开采量大于天然补给量，地下水位降低，破坏原稳定界面，界面向陆地推移——海水入侵含水层

依据关系hs

=40hf

，若沿海潜水含水层水位普遍下降1m，则咸淡水界面将对应上升40m

章节地下水污染第9页10/41地下水开采与海水入侵例子1855年开始，英国、德国、荷兰、日本都有海水入侵报道；美国加利福尼亚州滨海地域，1944年地下水尚处于海平面以上7.23m，因为过量开采，使水位降至海平面以下5.2m，引发严重海水倒灌，咸水入侵沿海13个含水层，使浇灌水质严重恶化，54×104亩良田变为盐碱地；辽东半岛大连市，69年海水入侵面积4.2km2；86年200km2

，胶东半岛莱州湾地域,95年底海水入侵面积到达970km2，其入侵速度由每年数十米发展到每年数百米，造成区域环境破坏和生态系统失衡

章节地下水污染第10页11/41中国海水入侵1964年在大连发觉海水入侵环渤海地域最严重山东省最突出莱州湾很有名章节地下水污染第11页12/41海水入侵控制办法降低地下水开采，控制含水层水位下降，确保开采量小于含水层补给量已入侵地域，采取人工回灌，增大地下水补给量利用水利工程拦蓄降雨和地表径流阻隔咸水：平行海岸线设一排回灌井（或抽水），预防海水入侵

地下水开采与海水入侵章节地下水污染第12页13/41海水入侵对策：阻隔咸水

阻隔咸水方法是指利用防渗帷幕方法、注水帷幕方法、抽水帷幕方法或其组合方法阻隔地下淡水与咸水联络，从而到达保护地下淡水目标。不经济，而且影响生态景观

防渗帷幕章节地下水污染第13页14/41海水入侵对策：阻隔咸水

注水帷幕章节地下水污染第14页15/41海水入侵对策：阻隔咸水

抽水帷幕：如我国莱州湾潮间带抽咸养殖，综合防治开发章节地下水污染第15页16/41地下水开采与海水入侵合理开采地下水不但是指在沿海地带要严格控制地下水开采量，使开采量小于补给量，以保持地下水对海水正向水力坡度；还指要结合当地自然条件优化开采布局和开采方案、改进开采方法；禁止在淡、咸接壤之处布井开采，取水点尽可能远离海岸、尽可能分散取水、且避开海水入侵通道等海水入侵控制办法章节地下水污染第16页17/41地下水开采与咸水入侵华北平原及沿海咸水入侵咸水淡水章节地下水污染第17页18/41地下水开采与咸水入侵西北内陆地域咸水入侵实例_腰坝井灌区咸水入侵问题：位于腾格里沙漠东缘、贺兰山西侧山前倾斜平原细土带，是内蒙古阿拉善左旗主要粮草料基地，井灌面积4万亩。干旱少雨，年降水量185mm，蒸发2256mm，无常年性地表径流只有季节性洪水、地下水是唯一浇灌水源浅层潜水埋深12~50m，地下水主要补给源为东部山区降水入渗侧向补给。位于灌区西南部陶苏湖(干湖、地下水位埋深2.4m)是区域地下水和地表洪水排水基准；自1970年大规模开采地下水以来，灌区中部降落漏斗深度达11m，地下水水质逐年变坏，改变速率为146mg／L.a，改变特点是从西南向东北水质由坏到好，也就是西南陶苏湖区高矿化潜水逐步向东北灌区扩展入侵，过去2~3g／L矿化带已变为3~4g／L矿化带章节地下水污染第18页19/41地下水开采与咸水入侵西北内陆地域咸水入侵实例_民勤灌区咸水入侵问题：位于河西内陆区石羊河下游冲湖积细土平原因为长久大量开采地下水，使地下水位下降0.5~6m，由此改变了地下水补给径流条件，造成地下水倒流，使北部高矿化咸水南侵灌区。尤其是因为中上游水资源利用率提升，降低了对下游补给，愈加剧了北部威水向南部入侵，使灌区地下水质急剧恶化；1979~1988年，民勤盆地南部地下水矿化度增加了0.5—1.77g／L，盆地北部增加了0.4—5.57g／L不论是河西走廊，还是天山南北、喀什平原，类似问题很多章节地下水污染第19页20/41地下水开采与咸水入侵西北内陆地域咸水入侵实例_城市水源地咸水入侵兰州市：城市用水量三分之一依靠地下水。地下水主要开采层为断陷盆地上部潜水，因为大量开采地下水，造成兰州市“三滩”水源地地下水位大幅度下降。1991年一年迎门滩年平均水位下降8.08m．马滩5.13m，崔家大滩8.80m。地下水位下降之快是多年来罕见；因为地下水位急速下降，造成南部山区高矿化咸水入侵城市，入侵水源地，使水源地水质急剧恶化章节地下水污染第20页21/41四、地下水开采与海(咸)水入侵西北内陆地域咸水入侵实例_咸水入侵水井

在西北内陆第三系地层分布区常埋藏有苦咸水含水层，这层地下水部含有承压性这些地域往往是缺水区。当水井凿穿经过咸水层时，井水便受到这层成水侵入污染，使井水变坏章节地下水污染第21页22/41四、地下水开采与海(咸)水入侵西北内陆地域咸水入侵——原因自然原因：内陆区地下水质在山区含有垂直分带现象，在平原区含有水平分带特征。山区由高到底，随降雨减小，水质逐步变咸。山前洪积、冲积平原在水平方向随地下水埋深减小，水质逐步变咸；内陆区有很多湖泊，经长久蒸发浓缩多数变为咸水湖；人为原因人类活动是造成地下咸水入侵淡水主要原因。地下水位下降，改变了原有补给条件，由咸水补给淡水章节地下水污染第22页23/41地下水开采与咸水入侵西北内陆地域咸水入侵——对策了解地下水开采区及其周围水文地质条件，水化学水质分布情况，从设计建设、开采地下水早期就注意避开咸水影响

地下淡水开采降深，应以周围咸水不入侵淡水降深作为控制降深；在开采第三系地下水时，假如出现苦咸水问题，一定要仔细分析研究，封闭咸水层对水井灌水入侵和危害；要综合利用地表水和地下水资源：大量高效开发利用地表水．势必降低地下水补给量，造成下游地下咸水向上游推移形成咸水入侵章节地下水污染第23页24/41§6地下水环境保护

6.1

污染源调查6.2

地下水水质监测6.3地下水污染防治办法6.4污染含水层治理第四章地下水质与环境章节地下水污染第24页25/416.1污染源调查（1）

1

1.工业废水和城市生活污染源调查排污系统调查（管线布局、材料、质量、埋藏深度、所经过岩性；废水起源；废水排放量：普通经过访问，重点厂矿应实进行实地测量）污染物排放量计算:Mi=Qci

其中：

Mi

－第i种污染物排放量；

Q－工业废水平均排放量；

Ci

－第i种污染物平均排放浓度。工业废渣及生活垃圾调查（废渣及垃圾类别、堆放处理方式、压实程度和含水量；堆放地点、范围、年堆放率、地层、岩性及渗漏情况）§6地下水环境保护第四章地下水质与环境章节地下水污染第25页26/416.1污染源调查（2）2.农业污染源调查调查内容农药使用情况，包含农药品种、使用量、使用年限等；化肥使用情况，包含化肥品种、施肥方式、施用时间、单位面积施肥量等；污水浇灌情况，包含污水成份、污灌范围、污灌次数及污灌量等当前我国氮肥利用率仅为30％，而发达国家则为50％3.环境污染源调查调查内容河段、排水沟渠、渗坑渗井及废矿坑渗漏量及污染物品种和浓度；大气降水污染物质、降雨量和降雨特征；海水入侵面积及分布§6地下水环境保护第四章地下水质与环境章节地下水污染第26页27/416.2地下水水质监测

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1.地下水污染分布特点：点状污染、线状污染、椭圆状污染、面状污染2.观察网布置视地下水污染情况而异点状污染特点：渗透性较差，污染范围小；监测点应布置在源附近较小范围椭圆状污染特点：渗透性很好，扩散快速，平面分布近似椭圆（图1）监测点应分别平行和垂直于地下水流向布置，控制住污染带范围§6地下水环境保护第四章地下水质与环境章节地下水污染第27页28/41椭圆状污染带监测点布置1

§6地下水环境保护第四章地下水质与环境章节地下水污染第28页29/416.2地下水水质监测

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2.观察网布置视地下水污染情况而异线状污染特点：排污河道渗漏所致（图2）；垂直于河渠布置若干观察断面。面状污染特点：污灌、农田施肥等污染，面积大；监测点网应近似均匀布置§6地下水环境保护第四章地下水质与环境章节地下水污染第29页30/41线状污染带监测点布置1

§6地下水环境保护第四章地下水质与环境返回章节地下水污染第30页31/416.3地下水污染防治办法（1）1

1.降低污染物办法改进生产工艺技术，降低“三废”排放量；对废水进行无害化处理，禁止未经处理污水向地下排放；利用高效、低毒农药，减轻农药污染2.预防污水入渗办法认真选择废料堆放地，修建防渗建筑物；保持下水道封闭性；堵塞和截流已污染水体扩散3.合理布局办法排污量大工矿企业要远离地面水体和地下水补给区；深埋处理要仔细研究地质和水文地质条件；污灌只适合于包气带厚、透水性差土层，并严格控制订额§6地下水环境保护第四章地下水质与环境章节地下水污染第31页32/416.3地下水污染防治办法（2）1

4.饮用水源地要设置卫生防护带戒严带：取水构筑物附近30m，不得堆放污染源；限制带：戒严带以外抽水影响半径以内，禁用污灌和剧毒农药，不得修建厕所、粪坑、垃圾坑、污水管道，不得破坏深层土壤；监视带：如限制带内存在潜在污染源，要对其进行监视，并进行流行病学观察，方便及时采取治理办法5.地下水过量开采地域保护办法标准：增大补给，降低开采地下水人工补给：利用水井回灌，利用河床、水库、坑塘等入渗地下水与地表水联合利用：忙时抽用，闲时渗补调整开采井布局：垂向调整开采层位，平面采取水井轮休§6地下水环境保护第四章地下水质与环境章节地下水污染第32页33/416.4被污染含水层治理1

6.4.1化学处理法6.4.2生物处理法6.4.3抽水净化法§6地下水环境保护第四章地下水质与环境章节地下水污染第33页34/416.4.1

化学处理法

处理前准备及要求投放试剂前，先在注入井周围或污染带界面上设置暗坝；试剂必须针对要去除污染物；试剂本身或化学反应生成物不应带有任何毒性成功化学处理法：用高锰酸钾去除砷（氧化条件下形成砷化合物沉淀）用臭氧处理污染含水层臭氧形成份解石油微生物生长环境，降低溶解有机酸(DOC)含量，促使氰分解氧化还原条件下去除铁锰向含水层注入氧气，形成高氧化还原电位和高pH值，使铁、锰离子被氧化而沉淀§4被污染含水层治理§6地下水环境保护第四章地下水质与环境章节地下水污染第34页35/416.4.2

生物处理法1

原理依据微生物能够分解地下水中一些有机成份特点，在含水层中创造微