第十四章　地下水与环境 .doc

第十四章　地下水与环境 第一节　生态环境系统的特性 ??支持着人类生存与发展的生态环境是超级复杂系统，构成相互联系、相互作用与相互制约的一个整体。 ??在自然条件下，生态环境处于相对稳定的动平衡状态，除了少数例外（如地震、火山），它的变化从人类角度来看是相当缓慢的。 一、整体性 ??生态环境具有整体性，组成它的各个子系统之间相互作用、相互依存，改变其中任一部分，会引起整个生态环境系统的链式连锁反应。人们在某一方面采取的行动，可能在完全意想不到的方面得到反响。人们所采取的从局部来看合理的行动，有可能对整个生态系统带来灾难性后果。 ??例如，为了利用能源燃烧矿物燃料，导致大气CO2浓度上升，温室效应使全球气候变暖，极地冰雪融化，导致海平面上升，这就会意想不到地影响到地下水——滨海地带海水入侵淡地下水，滨海地下水位上升造成土壤沼泽化与盐渍化等。 二、滞后性 ??相对于人类的不利干扰，生态环境的退化往往具有滞后性。 ??例如，燃烧矿物燃料引起温室效应是在上百年内积累并于近年被发现的。又如，地下水的污染往往难以及时觉察，一旦发现，污染已成事实，治理相当困难。 三、不可逆性 ??生态环境的退化具有不可逆性。外界的干扰较小时，依靠其内在调节机制，环境系统仍能保持稳定；但当外界的干扰超过某一临界值时，生态环境系统的退化将不可逆转或难以逆转的。 ??例如，过量开采孔隙承压水会引起地面沉降，即使地下水位复原，由于粘性土释水造成的那部分地面沉降将是永久性的。 四、生态环境问题的敏感性与复杂性 ??生态环境系统的整体性，退化的滞后性与不可逆性，决定了生态环境问题格外敏感与复杂。 ??因此，人们在采取任何可能影响生态环境的行动之前，必须三思而后行。 ??生态环境在现代之所以成为严重的问题，这与人类不能正确地理解人与自然的关系有关。人类本身就是大自然的一个组成部分，人类与大自然是互相依赖的，人不应当妄想征服大自然。人类与自然不是主人与奴隶的关系，而是休戚与共的朋友。为了自身的生存与发展，人类必须保护与改善自然环境，使人类与自然协调发展。 第二节　作为环境敏感因子的地下水 ??地下水是极其重要的环境因子。地下水的变化往往会打破原有的环境平衡状态，使环境发生变化─即可能是有益的，也可能是有害的，在这里我们着重讨论后者。 ??人类活动干扰地下水的方式——三种： ??（1）过量开发与排除地下水； ??（2）过量补充地下水； ??（3）污染物进入地下水干扰地下水。 ??其中前二者都会引起水文循环、渗流场以及水岩力学平衡的破坏，造成一系列不良后果（图14-1）。 ???? 第三节　过量开发与排除地下水引起的环境退化 ??过量开发或排除地下水，造成地下水位深降，会引起以下环境退化现象： ??　地表径流衰减 ??　沼泽湿地消失 ??　土地沙化 ??　海(咸)水入侵等 一、地表径流衰减 ??地下水是水文循环的重要环节，过量开采地下水，首先破坏了原有的水文循环。 ??　地下水集中排泄形成大泉，常构成名胜古迹的精华，由于地下水位深降，千古传颂的名泉（如济南的约突泉、太原的晋祠泉）或不复存在，或成了涓涓细流。 ??　由于地下水位深降，由地下水供应的河水基流也减少以至消失，干旱半干旱地区的地表径流也随之衰减甚至消失。 二、沼泽湿地消失 ??过度开采地下水使得浅层地下水位大幅度下降后，会疏干原有的沼泽湿地，水生植物与水禽随之消失，原有景观受到破坏。 三、土地沙化 ??在干旱半干旱地区浅层地下水位大幅下降，包气带变厚同时水分供应不足，导致灌木枯萎、草丛退化，表土裸露；地表在强蒸发作用下，土壤逐渐干燥缺乏水分粘结，土壤因其颗粒间的粘结力降低而沙化。最终，依靠植物为生活的野生动物也随之衰减少，导致生态全面退化。 ??例如，我国河西走廊的民勤县，本是沙漠中的一片绿洲，经过大量的打井采水，地下水位下降了3-7m，已有2/3的土地沙化。 四、海(咸)水入侵 ??天然条件下地下水形成相对稳定的地下水流动系统。地下水开采中心构成新的势汇后，会形成流线指向开采中心的新的地下水流动系统。如果离海不远，原来由陆地指向海洋的流线将因开采影响转而由海洋指向陆地，海水将入侵淡水含水系统。同样，也可导致周围的咸水入侵淡水含水系统。 ??沿海地区的大连、秦皇岛、沧州、青岛、北海、海南新英湾等城市和地区由于过量开采地下水引起不同程度的海水入侵，呈现从点状入侵向面状入侵的发展趋势（插图14-1）。 ??据大连市水务局公布的一份材料表明，2003年海水入侵总面积为404.8平方公里，海水纵向入侵陆地最长达6.8公里，其中海水入侵面积大于20平方公里的主要有6个地段，而海水侵蚀最严重的是瓦房店市谢屯——复州湾——炮台地段，海水入侵面积为73.