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水环境问题分类及其严重后果

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:水环境问题按发生机制可分成两大类。如地下水过度开采造成地下水漏斗、地面下沉、水土流失,大型水利工程导致的环境改变、泥沙问题等。地下水超采的显著特征是造成地下水超采区的地下水水位持续下降、地下水水位漏斗不断扩大和地下水量出现愈来愈小的现象,从而发生地面沉降、地面塌陷、海水入侵、荒漠化等生态环境恶化的严重后果。人为原因引起的地面沉降的速度和范围一般较大,已成为人类瞩目的环境问题。

水环境问题分类及其严重后果

环境问题按发生机制可分成两大类。

1.水环境破坏

水环境破坏主要是指人类活动产生的有关环境效应,它导致了环境结构与功能的变化,对人类的生存与发展产生了不利影响。主要是由于人类违背了自然生态规律,急功近利,盲目开发自然资源引起的。如地下水过度开采造成地下水漏斗、地面下沉、水土流失,大型水利工程导致的环境改变、泥沙问题等。水环境破坏的原因有以下方面:

(1)水源枯竭。水源枯竭是指供水水源的出水量因自然或人为的原因而减少以致完全断水的现象。

通过全球水文循环不断取得更新和补充的水量,能提供一定数量和可用质量的水源,是维持人类生存环境的重要保证。自然界地球表层的河流、淡水湖泊和地下淡水含水层都是天然的淡水水源,与人类的生活和生产关系密切,而咸水湖泊和地下咸水含水层以及海洋则在某些方面可作为特殊用途的水源,一般需加处理后利用。河流、淡水湖泊和浅层地下水由于和水文循环联系密切,水量更新补充较快,可以源源不断供水,是人类利用的主要水源;而深层地下水由于和水文循环联系较弱,天然补给困难,虽是较好的水源,但不可长期、大量、连续采用,以免造成含水层疏干。河流及与之连通的淡水湖泊,在河流上人工建筑的蓄水水库以及浅层地下水,虽可通过水文循环不断得到补给,但如取水量超过其天然补给能力,也会导致供水能力的衰减以致断水。

影响这些水源供水能力的原因有自然的和人为的两种,自然原因包括降水的年内季节变化。有些河流在枯季水量锐减乃至断流即季节性河流,有些地区的淡水湖泊也有季节性变化。还有因降水的多年变化而致的河流水量出现多水年与少水年,或连续出现多水年段和少水年段,有时在少水年的枯季也出现断流,或地下水水位下降而致供水不足或不能供水。此外,在人类社会的不断发展中,因人口增加和各类用水量的增长,城镇居民点的不断扩大和建设的需要,大量砍伐原始森林,以及毁林开荒,扩大耕地,都不断减少地面拦蓄径流和雨水渗入地下的能力,并超量取用河水和地下水,造成河流中在枯季水量减少以致枯竭,地下水位连续下降使大量水井不能供水,这是水源枯竭的人为原因。

由于人类活动导致的全球气候变化,也会使某些地区加剧水量丰枯变化的幅度而出现新的水源枯竭,也必须引起注意。

由于用水量的不断增加带来的废污水排放量的增加,而不能对之及时处理,废污水排入河流、湖泊或地下水源造成有水不能利用,使水源地丧失供水功能,这也是水源“枯竭”的一种表现形式。

(2)地下水超采。地下水超采是指某一区域的某含水层组中,地下水的多年平均实际开采量超过多年平均可开采量。发生这种超采的区域称为地下水超采区。

地下水超采的显著特征是造成地下水超采区的地下水水位持续下降、地下水水位漏斗不断扩大和地下水量出现愈来愈小的现象,从而发生地面沉降、地面塌陷、海水入侵、荒漠化等生态环境恶化的严重后果。

通常,将地下水开采系数(K)作为判定超采程度的标准。设多年平均实际开采量为W1和多年平均可开采量为W2,有

K=W1/W2

当K≤1时,表示地下水未超采,K值愈小,地下水的开采潜力越大。当K>1时,表示地下水超采,其中有下列情况之一者可划定为严重超采区:①K>1.2;②多年平均地下水位下降速率大于1.5m;③多年平均地面沉降量超过10mm;④引发了海水或咸水入侵;⑤发生了荒漠化或沙化。

地下水含水层组由于在垂向上具有分层发育的特点,各含水层组间又具有相对独立水力特征,故在同一区域内,对各含水层组分别开采地下水,有可能发生多个地下水超采的层次。(www.xing528.com)

在地下水超采区,必须加强管理,采取有效措施,控制地下水超采,实施采补平衡,做到保护和涵养地下水资源,实现地下水水资源可持续利用。

(3)地面沉降。地面沉降是指地表面在铅直方向发生的高程降低的现象。

产生地面沉降的自然地质作用有:溶蚀、侵蚀、氧化、融化、侧向径流、地下物质致密、地震地壳缓慢翘曲、火山活动等。人类活动引起的有:从地下开采固体、液体或气体物质,以及使地下产生某些类型的缺水、松散沉积物湿润等。

人为原因引起的地面沉降的速度和范围一般较大,已成为人类瞩目的环境问题。从全世界范围看,不合理开采地下水引起的地面沉降较为突出。东京、曼谷、大阪、墨西哥城上海天津、台北等城市由于超采地下水,造成大面积地面沉降。其中,墨西哥城市区大部分地面沉降超过3m,最大达到8m。由于农业灌溉过量开采地下水,在美国圣华金流域、圣克拉拉流域和日本的白石平原等,都造成了地面沉降。其中,圣华金流域有9000km土地受到影响,1920~1969年它最大沉降达8.55m。

地面沉降造成的危害主要有:损坏建筑物和生产设施,如房屋倾斜、开裂;破坏地下管道、渠道和机井;造成近海平原或低洼地区排水困难,使地下水矿化度升高,土壤盐碱化加重,更易遭受洪水和海潮的侵袭。

抽吸地下水,使地下水水位下降。含水层组骨架的粒间压力增加,造成沉积物的压密。其中:砂层的压密,是在高压下颗粒破碎所致;黏土的压实,是颗粒重新调整与变形使孔隙率减小所致。土体的压缩取决于孔隙水的排出速率。抽取地下水引起的地面沉降,大多数发生在第四纪末固结和半固结的松散沉积地层,且多数细粒土组成的地层,黏土层一般孔隙率高,易压缩。黏土矿物含量越高,其可压缩性越大。沉降取决于地层岩性以及承压水头的大小和历时。

预防措施:在抽取地下水引起地面沉降的地区,采取限制抽取地下水的数量、控制抽水能力、限制抽水的层次与深度,以及进行地下水人工回灌等,加强对地下水超采区的严格管理。

(4)海水入侵。海水入侵是指沿海地带海水侵入地下含水层或河口地带因海水倒灌使咸潮影响段上溯扩大的现象。

形成原因是地下水长期超量开采造成地下水水位下降,河口上游用水量剧增,河流入海水量减少,破坏了原有的水动力平衡,便导致海水入侵。

海水入侵可使地表水或地下水含盐量增大,水质恶化,水源井报废,耕地盐碱化。美国加利福尼亚州海水入侵波及沿海13个含水层,使大量良田变为盐碱地。我国钱塘江因入海水量减少,致使1978年海潮一度上溯到杭州市,使该市用水水质受到了影响。秦皇岛市由于过量开采地下水,局部滨海地区也出现海水入侵现象,使周围农作物受到了一定程度的影响。

2.水污染

水污染是指水体因某种物质的介入,而导致其化学物理、生物或者放射性等方面特性的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或者破坏生态环境,造成水质恶化的现象。水污染主要是在工业革命及大规模的城市化后出现的,在此之前也有水污染,但对整个环境来说影响很小。目前,国家为了防治水污染,投入了大量的人力、物力及财力,但是水污染的形势依然严峻

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