地下水环境问题论文

2022-04-18

摘要：进入二十一世纪以来，随着经济的爆炸式发展，人口的跳跃式增长，相应的对于水资源的需求越来越多。但是，人们在不断开发利用地上水资源的同时，也对水资源的数量和质量造成了不小的消极影响。针对这一现象，国内外专家学者经过多年的调查研究，将目光投向了地下水资源的开发与利用。下面是小编精心推荐的《地下水环境问题论文(精选3篇)》，供大家参考借鉴，希望可以帮助到有需要的朋友。

地下水环境问题论文篇1：

基于GIS的地下水及其环境问题分析

摘要达茂旗位于内蒙古自治区包头市北部，属于严重缺水的牧业旗之一，具有北方干旱半干旱牧区的基本特点。但是目前地下水遭到了不合理的开采，地下水环境遭到了严重的破坏。对此，众多科学家一直在对地下水进行不断的探索研究。同时，随着信息技术的发展，基于GIS的水文地质空间信息系统（HSIS）便是专门应用于对地下水及其环境研究的产品。本文就基于GIS的地下水及其环境问题进行简单地探索分析，为研究草原干旱地区地下水环境的现状评价提供参考。

关键词 GIS；地下水；环境问题；地理信息系统

1 HSIS系统概述

HSIS系统是基于GIS而开发的专门研究地下水和环境问题的信息系统，其中文名称水文地质空间信息系统（hydrogeological spatial informationsystem，简称HSIS）。它能够对地下水和环境进行模拟、预测、分析和评价，可以很准确的探测地下水和环境问题。从软件角度讲，它包含了数据管理、应用模型管理、空间分析、数据转换、空间数据查询与检索、系统管理等6大模块。HSIS是由GIS发展而来，因此它拥有GIS的基本功能，并在GIS的基础对其进行扩充和完善，具有更完善的功能。通过上述六大模块，它能够对地下水和环境进行动态监控、相关数据分析以及环境检测和评价等等。正是由于它可以实现在同一平台上对地下水及其环境问题的信息管理、模拟、分析、预测和评价的一体化。如今，HSIS系统被广泛应用于地下水和环境问题分析。

2 基于GIS的地下水及其环境问题分析

2.1 基于GIS的地下水及其环境问题的分析途径

1）首先是要采集地下水与环境状况数据信息，将采集到的这些信息存储在HSIS系统中。HSIS系统可以很方便的对采集到的信息进行管理、加工和传递以及结果输出。在HSIS系统中，有一块专门管理水文地质空间信息的模块，它是数据库中一个子系统。在HSIS中该子系统以树状形式显示空间数据信息。其一级菜单为水温地质专题，二级菜单包括地质水文研究程度、地下水动态特征、埋藏特征、类型分布等等。该数据库的建立是利用SQL2000软件。该系统实现对空间信息方便、高效的查询、更新、维护等等。注意在对地下水和环境空间信息提取的时候要尽可能的扩大范围，因为不同的地区其地理结构、土壤结构等等都存在差别，要避免所取的信息具有片面性。

2）在采取了水文地质空间信息之后要对其进行综合分析。在GIS系统中有一种专门分析水文地质空间信息的应用-空间叠加分析。它的原理是提取各种地下水和环境图进行叠加，叠加之后再对反应的数据进行计算，以此可以比较系统的对水文地质实体的多要素综合分析。比如说可以对地貌图、地下水等水位线图以及植被、土壤等图件叠加，通过对这些图叠加反应过程分析可以很容易的认识地下水形成和赋存规律。还比如说对潜水埋深分区图和土壤盐渍化图进行叠加分析运算，就能够发现土壤盐渍化发生的位置与潜水水位的距离，根据其距离可以帮助相关管理人员制定合理的治理盐渍化措施。

3）在对水文地质空间信息的综合分析之后，便可以对各项具体信息进行详细的分析，以及在对各项数据信息分析之后对水文地质要素间进行统计分析。HSIS的统计分析根据分析对象的不同而分为多种类型，比如常规统计分析、相关分析、聚类分析、灰色分析和频谱分析等，这些分析方式通过对地下水系统中各因素之间的关系进行分析研究并及时的将分析预测结果报告出来，有效的报告地下水及其环境问题。同时还可以利用计算公式对诸如河床输水量与其单长渗漏率之间的关系等类型的计算，还能够对各区域的水样水化学分析，以帮助研究人员分析地下水水化学的形成与水平分带规律。在传统的分析计算中，这些方面的计算是依靠研究人员纯手工的分析计算，不仅工作量大，而且容易在计算过程中出现错误。采用HSIS系统可以很方便、快捷的完成其查询、分析和计算，并且准确率很高，其工作效率得到了大大提高。

4）计算地下水资源量和模拟地下水数值。利用HSIS系统可以很方便、准确的计算出地下水资源量，包括其开采量、剩余量等等。在计算的过程中，首先要进行区域划分，确定每个区域的边界条件，然后将各项相关数据录入HSIS系统，系统可以自动进行图层和相关数据之间的空间运算。通过计算机结果我们可以得到计算域上各种补、排量与重复量等相关数据。研究人员还可以通过这些数据对划分区域内的地下水和环境问题进行分析，同时还可以对各种量进行统计分析与潜力分析。这些计算都不受到其他条件干扰，为了提高计算的准确率，可以在系统中反复计算和验证。

2.2 基于GIS的地下水及其环境问题的分析效果

通过对达茂旗内蒙古牧区的植被总盖度与地下水埋深的相关数据的计算统计分析，可以知道各种影响地下水和环境的因素。最主要的有三个方面：土壤的成分、植被生长状况和水环境状况，在这三个方面中又包含了众多小的指标。HSIS对此设计了众多指标评判标准，可以很准确的分析出地下水和环境的现状以及受影响的程度，为达茂旗内蒙古草原改善牧区内生态环境提供依据。

2.2.1 环境问题的分析效果

干旱会直接导致农作物歉收、绝收。沙尘天气对人们生活的不良影响更是不胜枚举。如果开采地下水对干旱草原的生态系统影响不仅限于草原退化，导致地下水循环系统失衡，大面积的草原不能从地下获得水分供给，草原和沼泽面积缩减、干枯，空气质量和湿度受到严重影响，进而影响整个地区的降水。如果这种情况持续下去，将直接导致草原退化、土壤沙化，最终使广袤的草原逐渐变成沙漠，生活在这一区域的人们将面临长期的干旱和沙尘天气的威胁。可以大量种植适合的植被，并且通过人工降雨的方式进行灌溉，长久的努力将使草原荒漠化的情况得以改善。

2.2.2 基于GIS 的技术方法

制成达茂旗内蒙古牧区的浅层地下水开采耗能的空间分布图，对其分析得到开采耗能的空间分布特征：自20世纪60 年代以来，浅层地下水水位下降导致牧区植被浅层地下水耗能大幅度增加，开采浅层地下水耗能以及耗能差值都呈递增趋势，地下水耗能差值最大值从4760 kW ·h/km2增加到8568 kW·h/km2。因此，控制达茂旗内蒙古牧区的城市超采浅层地下水，是减少研究区农业生产地下水开采耗能及其生产成本的最主要措施。

3 结束语

如今，我们的环境正在遭受着严重的破坏，对地下水资源和环境的保护迫在眉睫。对地下水和环境的探测技术的利用就成了关键。基于GIS的水文地质空间信息系统HSIS的应用，极大的帮助了研究人员对地下水和环境的研究分析，它通过建立一些数据管理平台，能够很方便、灵活的对各项数据实现存储、统计、计算和分析，并能够模拟低下水和环境，计算出不同时段节点地下水位以及每时刻计算域内各源汇量及边界流入流出量。该系统具有广阔的应用前景。

项目基金

中国水科院科研专项项目（MK2012J03，MK2013J09，MK2013J04，MK2013J11）

参考文献

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作者简介

刘华琳（1983-），男，内蒙古多伦人，助理工程师，硕士研究生学位，2010年毕业于内蒙古大学，研究方向水文水

资源。

作者：刘华琳　徐晓民　焦瑞

地下水环境问题论文篇2：

地下水开发引起的环境问题与治理

摘要：进入二十一世纪以来，随着经济的爆炸式发展，人口的跳跃式增长，相应的对于水资源的需求越来越多。但是，人们在不断开发利用地上水资源的同时，也对水资源的数量和质量造成了不小的消极影响。针对这一现象，国内外专家学者经过多年的调查研究，将目光投向了地下水资源的开发与利用。本文基于地下水开发的视角，对地下水开发引起的环境问题与治理方法进行了详细的分析与探究，旨在引起更多业内人士对地下水开发引起的环境问题与治理措施进行持续关注和思考，切实解决地下水开发引起的诸多问题，使人们能够更好地开发和利用地下水资源，促进我国的社会主义现代化建设。关键词：地下水开发；环境问题；治理措施前言水资源的开发与利用是近年來国际国内都非常关注的热点问题，面对地上水资源现如今的困窘现状，人们在不断解决问题的同时，更多地需要开发地下水资源，以满足人们日常的生产生活用水需求。但是，同地上水资源一样，地下水资源在开发和利用过程中也会引起一系列的问题，亟待解决。本文以晋江市的地下水开发为首例，通过对国内诸多城市地下水开发和利用过程中引起的环境问题进行分析，有针对性地提出了几点治理对策，希望能够通过这些建设性的治理意见解决当前地下水开发面临的难题，更加高效率高质量地开发地下水资源，保障人们的生产生活用水需求的同时也兼顾对环境和资源的保护。1 地下水开发引起的环境问题1.1 区域性地下水位持续下降以福建省晋江市为例说明，地下水资源调查结果如下表所示。

通过计算得出晋江市的地下水开采潜力指数为0.96。开采潜力小于1，说明现状开采量已经稍微的超出允许开采量。这样的结果引起了地下水水位的持续下降，植被衰退，严重破坏了生态平衡。另外，内陆地区如北京、河北省等地，深层承压水开采后自然补给均很困难，水位下降非常迅速。1.2 地面沉降

地下水开采过度将造成大面积区域性地下水下降的漏斗现象，从而改变了地下水压力、开采含水层和含水层上下滞水层的应力状况。而地面沉降将会使铁路路基、建筑物基础下降，公路桥梁开裂等。1.3 地下水污染

中国的大多数城市地下水水质指标已经严重超标。这其中主要是矿化度、硝酸盐、亚硝酸盐、铁、锰、氯化物、氟化物、硫酸盐以及PH值的变化。1.4 灌溉地区的土壤次生盐碱化

河水灌溉区的土壤次生盐碱化的根本原因是灌溉用水量过多。地表水对于地下水的供给远远超过了地下水的排泄量，地下水水位上升至地表，潜水蒸发加剧了表土积盐，造成土壤的次生盐碱化。2 地下水开发引起环境问题的治理对策2.1 回补地下水面对区域性地下水水位持续下降这一问题，我们目前切实可行地解决措施便是回补地下水，尽快平衡区域性地下水的水位，通过地下水水位的平衡恢复对周围的生态环境产生积极影响。具体说来，沿海地区进行地下水回补的工作难度相对较小，反而是北京、河北等内陆地区，要想进行地下水回补，需要充分利用所在地区的地势地形和水文等特点，具体问题具体分析，有针对性地进行水位平衡工作。举例而言，对于河北省来说，可以选择通过平原上的水田进行蓄水渗水来进行地下水回补，还可以利用附近的黄河开展引黄工程，在降水量较少的时节进行水位平衡，减少施工难度和时间的同时提高了回补地下水的效率和水量，起到了事半功倍的效果。2.2 建立健全政策法规体系另外，要想有效提高回补地下水的工作效率，规范回补地下水工程的施工秩序，政府的相关部门要不断建立健全地下水开发方面的政策及法规体系，使开发、利用和回补地下水工作都能够有序进行、科学管理。具体包括以下几点：第一点，相关部门及单位要对各项资源进行整合优化，并做好整体的工作规划和建设目标；第二点，相关部门及单位要对地下水开发引发的环境问题中出现的污染源进行研究和治理，并制定相关的规定减少各单位进行污染物排放，提高污染净化和治理技术；第三点，相关单位在进行地下水开发时要从源头上做好合理开采，预防和避免地下水水位不平衡现象产生；第四点，政府相关部门要完善现有的地下水开发规范，推动有偿用水政策的实施，提高人们的节约用水意识。2.3 加强地下水资源的监测工作

在容易出现地表下沉的地区建立起长期动态观测地下水的工作站。对地下水开采量相对较高的地区进行严格监测工作，实时掌握当地地下水水质、水量和开发利用量，从而根据测得的结果综合分析未来地下水的变化趋势。2.4 地下水污染的净化图1为地下水净化系统的示意图。通过抽取污水，到地面进行水的净化，再将净化后的水送入地下水中。在地下水流中利用隔水的粘土渣分隔开污染的地下水和净化的地下水。

2.5 开发地下微盐水发展灌溉

咸水灌溉增加了土壤盐分，在有排水条件下，能够经过汛期降雨或淡水灌溉淋洗排出，使根层不发生盐分积累，达到周年或多年的盐分平衡。3 结论通过上述分析和研究，我们可以很明显的发现，地下水开发引起了区域性地下水位持续下降、地面沉降、地下水污染和灌溉地区的土壤次生盐碱化等诸多环境问题。要想切实解决这些现实性问题，我们首先需要回补地下水，建立健全政策法规体系；其次需要加强地下水资源的监测工作，加强节水措施；再次需要对地下水污染进行预防治理，完善地下水净化系统；最后需要大力开发地下为盐水发展灌溉等。总而言之，我们要重视并通过不断进行科技创新来解决地下水开发引起的环境问题，加强对地下水周围环境的保护与净化，在可持续发展战略和科学发展观的指导下健康发展。参考文献[1]刘向敏，白雪华，杨耀红.格尔木地下水资源开采环境损益核算初探[J].中国国土资源经济，2017，30（11）：56-60.[2]伊永强.地下水资源开发利用的环境效应[J].西部探矿工程，2017，29（10）：159-160.[3]刘天强，华兴，姜福.浅析地下水开发利用中的环境问题与对策[J].企业技术开发，2017，36（10）：136-137+140.

作者：段海峰

地下水环境问题论文篇3：

内蒙古自治区兴和县地下水开采引起的地质环境问题研究

摘要：为了分析内蒙古自治区兴和县地下水开采引发的地质环境问题，采用实地调查和访问的方法，调查该地区农灌区、第四系含水层分布区和地下水位、水质历年变化情况。结果表明：农灌区地下水位大幅下降，浅层第四系含水层局部地区出现了疏干。针对调查结果，提出今后应当充分利用地表水资源并采取节水措施，节约地下水资源，以达到降低灌溉定额及减缓地下水水位下降趋势的目标。

关键词地下水；地质环境问题；开采；兴和县

地下水在国民经济建设中具有至关重要的作用[1-2]。近20 年来，由于我国地下水的开采量日益剧增，导致地下水资源在储量、质量、循环规律上都发生了很大变化[3-5]。一些地区缺乏科学统一的管理，盲目地超量开采地下水，导致采补严重失衡，造成区域性水位持续下降、水质恶化等问题[6-10]。王贵玲等[11]提出我国北方地区地下水资源的合理开发利用与保护建议；于丽丽[12]提出地下水合理开发利用与科学管理措施；张人权[13]分析了地下水资源特性，提出了合理开发利用对策。目前，内蒙古自治区兴和县水文地质工作程度较低，多年地下水开采特别是农业灌溉，对该地地下水环境造成了严重影响。笔者通过野外实地调查兴和县承压水和潜水开采井历年水位变动情况，并收集地下水开采资料，研究了地下水开采对研究区地下水水位的影响，旨在为兴和地区经济发展、工农业生产布局提供水文地质科学依据。

1研究区概况

兴和县位于内蒙古自治区乌兰察布市东南部，东与河北省尚义县相邻，南与河北省怀安县、山西省天镇县、阳高县毗连，西与丰镇市、察哈尔右翼前旗、察哈尔右翼后旗为邻，北与商都县接壤。辖5镇2乡，人口30.1万。地处乌兰察布、大同、张家口市三角中心腹地，具有“两圈两带”（环渤海经济圈、北京2 h经济圈，中部向西部的过渡带，中原向草原过渡带）的复合优势，是我国西部和内蒙古距首都北京最近的县。境内110国道、京藏高速公路和正在建设的京新高速公路、集张铁路、托县至兴和运煤重载高速公路贯穿全县。集商路、兴丰路、苏木山旅游线路等14条交通干线纵横交错，畅达八方。兴和县是以农业经济为主的旗县，而工业经济的支柱产业为物流业，物流业产值占兴和县工业总产值的70%以上。工矿企业主要为碳素精加工、石材加工和石墨矿，这些企业开采地下水量较少，因此现状地下水工业用水量较少，主要用于农田灌溉，其次为城镇居民生活用水（城关镇）和农村人畜饮用水。

兴和县农业生产集中于北部赛乌素镇、大库联乡和中部民族团结乡3个乡镇。这3个乡镇地形平坦，土地肥沃，地下水资源丰富，适于连片大规模种植，历史上为兴和县的重要产粮区，其灌溉方式以大型喷灌为主，1个喷灌系统基本能覆盖33 hm2农田。张皋镇和鄂尔栋镇井灌区农田分散不连片，灌溉面积较小，多数以小型喷灌、滴灌和微灌为主。而城关镇和店子镇井灌区的灌溉方式仍以传统渠灌为主。

2调查内容与方法

2.1调查对象

调查对象为兴和县民族团结乡的潜水农灌区，以及赛乌素镇、大库联乡的承压水农灌区农灌井。

2.2调查内容

调查灌溉区农灌井井深，含水层岩性、地下水位、耕地、水浇地的面积，不同作物播种面积，不同作物不同水平年的浇灌次数，不同岩性分布区，不同作物的用水定额等，地下水开发的历史及现状，开采井层位、开采量等。

2.3调查方法

由于研究区水文地质研究程度较低，1973年内蒙古自治区水文队完成的《1∶10万兴和县农田供水水文地质勘查》未编制全区潜水和承压水地下水等水位线图，难以对比历史时期地下水流场变化情况，特别是缺乏潜水和承压水的系列长观资料。因此，采用历史水位对比法和调查访问法确定农灌区是否出现超采。

由于1973年所施工的勘探孔大部分已填埋或损坏，部分遗留钻孔，也因下入水泵或井孔封闭而难以测量水位。因此，选择与原钻孔相邻、深度接近的机井和施工的钻孔水位与1973年所施工的钻孔水位进行对比，调查一个地区的水位升降情况。

在野外调查之前，首先对1973年在兴和地区施工完成的勘探孔资料进行分析，统计原有地下水位资料和钻孔位置，对照其坐标位置，在原钻孔附近选择与开采层位基本一致的机井或勘探孔，进行地下水位测量。根据测量井点高程，换算实测地下水位标高，与原有地下水位进行对比，判断地下水位升降幅度，并访问当地村民了解近年来地下水位的变化情况。

3调查结果与分析

根据调查结果，区内未出现由于地下水开采和灌溉引发的土壤盐渍化、土地沙漠化和大面积植被退化现象。根据2013年采集的水化学分析样与1973年农田供水勘察时水化学分析结果对比，地下水化学类型基本一致，矿化度也无明显增高的趋势，水质无恶化、变异现象。

兴和县农灌系统发达，地下水开发利用历史悠久，井灌区由于长期开采地下水，已产生与地下水开采有关的地质环境问题，比较突出的是灌区地下水位下降和浅层第四系含水层的局部疏干。

3.1地下水位下降

目前兴和县大库联乡、赛乌素乡和民族团结乡农业灌溉面积最大，其中以大库联乡灌溉面积分布最大、机井数量最多，井灌历史最长。通过历史时期水位资料对比及实际调查，承压水水位下降明显的地区分布于大库联乡和赛乌素镇，潜水位下降明显的地区位于民族团结乡。

3.1.1承压水农灌区。

根据1973和2011年在大库联乡北部地区2个相近井点地下水水位对比，40年间水位下降了17.79～11.06 m，下降速率为0.47～0.78 m/a（表1）。据大库联乡当地农民反映，近年来，由于农灌面积逐年扩大，机井数量和机井密度逐年增加，导致庭院的浅民井在夏季干枯或水量减小。当地有些自流井已停止自流，农灌井的水量已大幅减少，扬程逐步提高。如20世纪 80年代农灌井水泵的扬程为50 m左右，现为100 m左右。

赛乌素镇是兴和县重要的农业灌溉区之一，长期的农业开采，导致局部地区水位下降。根据1973和2011年大赛乌素镇北部地区2个相近井点地下水水位对比，40年间水位下降了5.67～7.86 m，下降速率为0.15～0.21 m/a（表2）。

3.1.2潜水农灌区。

兴和县潜水农灌区主要分布于后河河谷平原区，该区20世纪60年代开始施工农灌井，当时全部为大口井，井深一般不超过15 m。由该调查可知，部分大口井仍能使用，但水位下降很多，部分已干枯。水位下降的区域主要分布于后河河谷平原的支沟中。

开采量调查过程中，在民族团结乡附近地区选择了5个民井进行历史水位对比，其中1973年施工的3个大口井目前仍在使用，另外2个已废弃，选择在附近2个近几年施工的民井进行水位对比。各民井大致分布于沟头位置，水位对比情况见表3。由表3可知，1973～2011年地下水水位下降了2.27～7.00 m。除去气候因素（1973年为平水年，2011年为枯水年），后河河谷区农业灌溉长期高强度开采潜水是造成水位下降的重要原因。

3.2第四系含水层局部疏干

资料表明，40年前，区内小沟谷中均赋存第四系松散岩孔隙潜水，含水层呈条带状分布于各沟谷中。该调查结果表明，部分沟谷中的民井大部分已干枯或水量减少很多，浅部含水层已成为透水不含水层，这主要是由长期农业灌溉影响所致。第四系松散层疏干区主要分布于规模较小、第四系沉积厚度不大的小支沟中。

据调查，团结乡蝠沟村西部6 100 m长的沟谷松散层已成为疏干区，蝠沟村西有1条南北向展布的季节性流水沟谷，为鸳鸯河的支沟，平时干枯，雨季时有短暂的洪水自北向南汇入鸳鸯河，河谷宽270～350 m，沟谷中沉积有厚度近10 m的第四系松散层。野外调查时，上部5.0 m左右的砂层全部为干砂。沟谷东岸的一眼大口井井深3.5 m，井径1.0 m，成井于1980年左右，原为农灌井，现已干枯。现场可清晰地在井壁观察到地表以下1.5 m处有水锈，说明当时成井时，水位在1.5 m左右。蝠沟村有1眼大口井，原为全村的饮水井，成井于1970年左右，井深11.7 m，上部9.0 m为第四系松散层，成井时水位埋深为3.5 m，但目前井水位已降至10.5 m，已近干枯，仅够附近1户村民使用。从这2眼井水位变化情况看，40余年年间，该区域水位下降近7.0 m，年均下降18 cm多。

造成该区域第四系含水层局部疏干的原因为附近地区农业开采量大所致。该沟谷南部为民族团结乡农业灌溉区，开采后河河谷平原第四系松散岩类孔隙潜水，灌区农灌井密集，由于地下水开采量大，已将局部地区的第四系松散含水层疏干，蝠沟村附近地区即为影响区的一部分。

4结论与建议

农灌区由于地下水过量的长期开采，已引起了地下水位的持续下降和第四系松散含水层疏干，对地区生态环境造成影响。为此，提出如下地下水开发利用建议：

①充分利用地表水资源。

兴和县地表水利用设施已初具规模，现正发挥效益，且这些设施将会更加完善，地表水要比地下水用水成本低，且洪水水质好，长期引洪灌溉有利于改善土质，因此，应尽量利用地表水，减少地下水开采量。区内分布有黄石崖水库、皂火口水库。但这2个水库由于年久失修，地表水资源未能充分利用。黄石崖水库设计灌溉面积为667 hm2，实灌133 hm2/a；皂火口水库设计灌溉面积为3 600 hm2，实灌600 hm2/a。根据《兴和县“十三五”规划》，十一五期间要对这2个水库进行灌区配套工程建设，使其充分发挥效益。

②采取节水措施。

现状部分农业灌溉区仍采用渠道大水漫灌的方式，耗水量大，因此，在现有机井总数不变的基础上，应采用喷灌、滴灌和微灌等节水措施，最大限度地节约地下水资源，以达到降低灌溉定额及减缓地下水水位下降趋势的目标。

参考文献

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