地下水的作用精選(九篇)

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第1篇：地下水的作用范文

【關(guān)鍵詞】地下水；工程建筑；影響；對(duì)策

【 abstract 】 the groundwater of engineering geological games building produce some bad influence, and may even made a safe hidden trouble will, so we have to be serious about groundwater monitoring work well, serious points, analyse the effect of the cause of the problem discussed, and explores the scientific and reasonable protective measures. This paper analyzes the simple movement of ground water in soil, engineering construction part of influence, and put forward countermeasures tentatively part.

【 key words 】 groundwater; Engineering construction; Influence; countermeasures

中圖分類號(hào)：K826.16文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、前言

地下水是地質(zhì)體賦存環(huán)境之一,是影響地質(zhì)工程穩(wěn)定性的重要條件1。目前城市現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展迅猛，高樓大廈興建數(shù)量巨大，地下水地質(zhì)運(yùn)動(dòng)對(duì)工程建筑的影響更是日益明顯，日益重要。根據(jù)目前的統(tǒng)計(jì)分析可以看出，各種巖土工程事故和絕大多數(shù)的地質(zhì)災(zāi)害都和地下水運(yùn)動(dòng)作用相關(guān)。如果情況不太嚴(yán)重會(huì)致使建筑物產(chǎn)生裂縫、發(fā)生傾斜等情況。嚴(yán)重者，會(huì)對(duì)建筑物產(chǎn)生巨大的安全影響，致使建筑物無(wú)法安全使用，甚至發(fā)生倒塌，威脅人員安全。認(rèn)真的做好地下水的監(jiān)測(cè)工作、地下水與土體間作用的分析工作，探尋科學(xué)合理的防護(hù)措施，對(duì)預(yù)防、杜絕地下水運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的工程事故顯得十分重要。

二、地下水對(duì)土體及工程建筑的影響

（一）流沙現(xiàn)象

流沙具有很大的危害性，屬于破壞性很強(qiáng)的地質(zhì)災(zāi)害。流沙現(xiàn)象的產(chǎn)生是因?yàn)楫?dāng)從下往上滲流的動(dòng)水力同土的有效重度相當(dāng)時(shí)，土粒之間的有效應(yīng)力就會(huì)消失，致使土粒處于懸浮狀態(tài)，隨水自由流動(dòng)。

舉例說，在低于地下水位的地方挖地基，若是不進(jìn)行降水作業(yè)，地基外水頭大于基地內(nèi)，基地內(nèi)地下水向上方滲流，就很有可能會(huì)發(fā)生流沙現(xiàn)象，致使基地坑底泥沙翻涌，會(huì)給施工過程帶來(lái)極大的不便和困難，還有很大可能會(huì)影響到附近建筑物的安全。目前在施工過程中一般都通過增加滲流路徑、減少基地坑內(nèi)外水頭差防治流沙。

（二）沙土振動(dòng)液化

沙土飽和過后，由于受到震動(dòng)使其變得密實(shí)，致使沙土孔隙水壓增加，沙土顆粒之間的有效應(yīng)力減少，抗剪強(qiáng)度降低。通過周期振動(dòng)作用，沙土孔隙水壓不斷增加，嚴(yán)重者會(huì)完全抵消沙土顆粒之間的有效應(yīng)力，使其處于懸浮狀態(tài)，接近液體性狀，土變被液化。

如果沙土被液化，通常會(huì)在地表裂縫處冒沙或是噴水，導(dǎo)致地基失去作用，發(fā)生沉降。現(xiàn)一般采用擠密砂樁、振動(dòng)加密,或是把地樁的基礎(chǔ)部分打入液化深度以下穩(wěn)定的土層之中等措施加密。

（三）地下水的腐蝕性

沿海地下中鎂、氯及硫酸根離子的濃度比較高，能夠?qū)︿摻罨炷嗤廉a(chǎn)生非常大的腐蝕作用。地下水中的硫酸根離子同混凝土相互作用能生成復(fù)硫酸鹽。它的體積相比化和前會(huì)膨脹2.5倍，在很大程度上破壞混泥土結(jié)構(gòu)；另外如果地下水帶酸性，會(huì)對(duì)混凝土中存在的碳酸鈣和氫氧化鈣產(chǎn)生破壞性作用；氯離子對(duì)鋼筋有很強(qiáng)腐蝕性作用，對(duì)混凝土也有中度腐蝕作用。

三、地下水防治措施

防治地下水必須從思想上認(rèn)識(shí)到地下水的危害，同時(shí)要加強(qiáng)監(jiān)管，做好勘測(cè)設(shè)計(jì)施工驗(yàn)收各階段地下水防治工作，確保施工質(zhì)量和安全2。

（一）做好水文地質(zhì)檢測(cè)、記錄工作

要盡可能詳細(xì)、全面地了解最高地下水的所有性質(zhì)、參數(shù)，和地層的凍結(jié)深度，以及歷年以來(lái)的氣候變化情況，降水、蒸發(fā)量等技術(shù)指標(biāo)，這是工作是科學(xué)合理地確定工程防護(hù)要求、防水標(biāo)高和其他地下水防護(hù)相應(yīng)措施的基礎(chǔ)保障。

（二）做好結(jié)構(gòu)防水設(shè)計(jì)

應(yīng)采用科學(xué)合理的結(jié)構(gòu)形式,使用建筑結(jié)構(gòu)自身的憎水性和密實(shí)性以及剛度，來(lái)增加建筑結(jié)構(gòu)自身的抗?jié)B屬性。而且在設(shè)計(jì)中要盡可能的選用整齊、規(guī)則的造型，來(lái)增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)整體的剛度；想要解決好變形縫滲漏問題，做好防水設(shè)計(jì)工作是基本保證。所以工程建筑設(shè)計(jì)人員、施工人員必須在變形縫防水的工作上多下功夫，改變以往簡(jiǎn)單的防水施工方法。使用中埋橡膠或是鋼板與外貼式的止水帶結(jié)合使用，在這個(gè)處理方法中，以中埋橡膠或是鋼板，與膩?zhàn)訔l或是水膨膠條組合使用能達(dá)到最佳的防水效果，考慮到防護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)具有的性質(zhì)，采用鋼板能保證防護(hù)效果。

從以往的施工經(jīng)驗(yàn)中不難發(fā)現(xiàn)混凝土配合比中，水泥明顯占有很大比重，這不能說和頂板的開裂沒有任何關(guān)系。因?yàn)閺?qiáng)度高的混凝土中水泥所占比重較大，會(huì)生產(chǎn)大量的水化熱，致使開裂。如果要使用高強(qiáng)度混凝土，最好使用礦渣水泥，因?yàn)檫@種水泥水熱化較小。在上下鋼筋的布置方面也應(yīng)盡可能地使用直徑、間距較小的鋼筋，并在混凝土內(nèi)添加適當(dāng)?shù)牡匿摾w維，對(duì)防止裂縫的產(chǎn)生也很好的效果。在做拉結(jié)筋工作時(shí)應(yīng)使用梅花形的布置方法，盡可能的做到少而精，同時(shí)確保雙面鋼筋交叉的點(diǎn)連線始終與鋼筋網(wǎng)垂直；如果允許，還可把止水環(huán)焊接在拉結(jié)筋中間；最后還要確保砼的迎水面50mm鋼筋的保護(hù)層厚度。

（三）做好抗浮設(shè)計(jì)工作

應(yīng)根據(jù)水浮力大小以及地質(zhì)、后期運(yùn)行條件等因素，綜合分析選擇出科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的方法；還需考慮到在低水位時(shí)，抗浮樁的反向受理與變形協(xié)調(diào)問題；抗浮錨桿這種技術(shù)手段也是非常行之有效的，在許多情況下它都比壓重和抗浮樁方法要好。耐久性是抗浮錨桿的關(guān)鍵問題，采用壓力分散型錨桿可以顯著的提升錨桿的承載力，且能夠解決耐久性問題。

【參考文獻(xiàn)】

［1］ 賀明俠, 王連俊. 地下水及地質(zhì)作用對(duì)建筑工程的影響［J］.土工基礎(chǔ)，2005,19(3):19.

第2篇：地下水的作用范文

關(guān)鍵詞:水平地震 作用 建筑結(jié)構(gòu) 變形計(jì)算

建筑結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形計(jì)算與控制在抗震設(shè)計(jì)中起著愈來(lái)愈為重要的作用,怎樣減小結(jié)構(gòu)在地震作用下可能產(chǎn)生的變形及怎樣以較為經(jīng)濟(jì)的方法增強(qiáng)結(jié)構(gòu)自身的變形能力就構(gòu)成了建筑結(jié)構(gòu)抗震動(dòng)力學(xué)及提高建筑物抗震能力,發(fā)展相應(yīng)的結(jié)構(gòu)變形能力計(jì)算方法的必不可缺的新成份。

一、單質(zhì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)在水平地震作用下的彈性變形

1.按規(guī)范,地震荷載為

式中: k――剛度;

a――對(duì)應(yīng)基本烈度的地震影響系數(shù)。

結(jié)構(gòu)周期為

(3)a

由此可從式(2)得

(3)b

若已知結(jié)構(gòu)周期T,烈度,按原來(lái)的規(guī)范反應(yīng)譜求出a值后,即可求出結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)變形V值。注意,這里求出的結(jié)果是對(duì)應(yīng)于比摹本烈度低的烈度的小震作用。

2、按新規(guī)范,基底剪力可表示為

(4)

式中:a對(duì)應(yīng)眾值烈度,按新規(guī)范反應(yīng)譜采用。頂點(diǎn)位移公式為:

(5)a

或者寫問為

(5)b

二、平面多質(zhì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)在地震作用下的變形

對(duì)一般平面多質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)(n層結(jié)構(gòu))可采用振型分解法如下計(jì)算:

1. 按規(guī)范計(jì)算

第j振型i質(zhì)點(diǎn)的水平地震荷裁為

(6)

式中

(7)

結(jié)構(gòu)在 等側(cè)力作用下,可按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求出位移,一般取j=1、2、3,即前三個(gè)振型。

――j振型頂點(diǎn)位移;

――j振型任一層i處位移;

――j振型i層層位移差=

――j振型i層層間位移=

――i層層高

當(dāng)j=1,為第一振型,可得相應(yīng)位移的符號(hào)為

j=2,為第二振型,

j=23,為第三振型,

采用平方和開方方法(SRSS)作振型組合,得結(jié)構(gòu)頂點(diǎn)位移為

(8)a

i層位移為

(8)b

i層層位移差為

(8)c

i層層間位移為

(8)d

I=n為頂層,i=1即第一層,以此類推。

2、按“鋼筋混凝土高層建筑設(shè)計(jì)與施工規(guī)定”計(jì)算

該規(guī)定地震荷載公式與78規(guī)范地震力公式相同,第j振型滴i質(zhì)點(diǎn)水平地震力為:

(9)

求變形時(shí)引入剛度折減系數(shù)

=0.65(墻,框架),0.35(墻與框架連梁)

按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求得在 地震力作用下的頂點(diǎn)變形為

(10)

再將計(jì)算結(jié)果放大2倍,求得結(jié)構(gòu)最終頂點(diǎn)變形為

(11)

求得結(jié)構(gòu)i層在不同振型地震力作用下的層間位移后,用平方和和開方法求得其層間位移

(12)

再將計(jì)算結(jié)果放大2倍,得i層層間位移ewing

由于以上方法在計(jì)算結(jié)構(gòu)變形時(shí)采用了剛度折減系數(shù),又將

計(jì)算結(jié)果放大2倍,可以近似認(rèn)為系對(duì)應(yīng)于基本烈度地震作用下按彈性方法計(jì)算求得的位移。研究表明,用此法求得的層間位移是不符合實(shí)際的,建議不要在抗震設(shè)計(jì)中應(yīng)用。

3、按新規(guī)范計(jì)算

第j振型第i質(zhì)點(diǎn)水平地震作用為

(13)

式中:對(duì)應(yīng)眾值烈度,結(jié)構(gòu)影響系數(shù)C不再出現(xiàn)。

仿前所述,可得頂點(diǎn)位移由下式計(jì)算

(14)a

i層層間位移由下式計(jì)算

(14)b

式中,系由不同振型地震作用 所產(chǎn)生的位移。

三、水平地震作用下不對(duì)稱多層建筑變形計(jì)算

對(duì)需考慮扭轉(zhuǎn)的不對(duì)稱多層建筑,按以下步驟計(jì)算

(1)求結(jié)構(gòu)自振周期 ,及對(duì)應(yīng)振型

(2)x方向地震作用時(shí)求振型參與系數(shù) ,

(15)

(3)求結(jié)構(gòu)的地震作用

(18)

對(duì)第j振型,任一樓i作用有三個(gè)地震作用,它們使沿x、y方向的水平地震力及繞質(zhì)心軸的地震扭轉(zhuǎn)力距

(16)

(4)按一般結(jié)構(gòu)力學(xué)方法求出地震荷載作用下的變形,對(duì)于不對(duì)稱建筑,靠邊端的抗側(cè)力構(gòu)建是最危險(xiǎn)的。

在y方向

(17)

式中 為邊件橫坐標(biāo)

頂點(diǎn)位移為

(18)

在x方向

(19)

式中 ――邊端構(gòu)建縱坐標(biāo)

(20)

頂點(diǎn)位移為

(21)

顯然

這表明不利側(cè)邊端抗側(cè)力構(gòu)件之頂點(diǎn)位移大于質(zhì)心處頂點(diǎn)位移。

參考文獻(xiàn):

[1]魏璉. 地震作用下建筑結(jié)構(gòu)變形計(jì)算方法[J]. 建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào), 1994,(02)

第3篇：地下水的作用范文

關(guān)鍵詞：水化學(xué)；主離子；地球化學(xué)模擬

Analysis of Water Chemistry Characteristics and Evolution Trends of Groundwater in Tangshan Costal Areas

TIAN Xi-zhao1，2，SHAN Qiang2，SONG Li-zhen2

(1.HebEi Institute of Environmental Geology Exploration，Shijiazhuang 050021，China;

2.College of Environmental Science and Engineering，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China)

Abstract: On the basis of water chemistry data of surface water，shallow and deep groundwater in Tangshan costal areas，the paper discussed the distribution of water chemistry types，the main causes of water chemistry and its evolution trends.The results showed that the water chemistry types in Tangshan costal areas presented some horizontal zoning regularity.The continuous and excessive exploitation of groundwater in this area caused the salinization of shallow groundwater and the increase in hardness of deep groundwater.Besides，results from an inverse hydrologic geochemistry reaction-path modeling of the deep groundwater in this area indicated that the deep groundwater mainly experienced the processes including the dissolution of calcites，dolomites，halites and fluorites，the precipitation of gypsums，and the cation exchange，during which the concentrations of Na+ and Cl- increased while those of Ca2+ and SO2-4 decreased and the water chemistry type turned from HCO3-Na to HCO3·Cl-Na.

Key words: water chemistry;major ion;geochemistry modeling

唐山沿海地區(qū)主要包括樂亭縣、灤南縣、豐南區(qū)、唐海縣的一部分區(qū)域。在區(qū)內(nèi)大規(guī)模區(qū)域開發(fā)的背景下，對(duì)水資源的需求量越來(lái)越大。持續(xù)大量的開采地下水，將可能造成一系列的環(huán)境地質(zhì)問題。對(duì)于地面沉降、海（咸）水入侵、濕地退化等環(huán)境地質(zhì)問題的研究已經(jīng)比較深入，而對(duì)于地下水化學(xué)特征變化的研究還相對(duì)滯后。基于此，本文在深入分析唐山沿海地區(qū)地下水水化學(xué)特征的分布規(guī)律的基礎(chǔ)上，對(duì)地下水化學(xué)特征的形成及演化過程和趨勢(shì)進(jìn)行定量的研究。

1 研究區(qū)水文地質(zhì)概況

1.1 區(qū)域水文地質(zhì)分區(qū)

根據(jù)成因類型，唐山市平原區(qū)劃分為山前沖洪積傾斜平原和濱海平原兩大水文地質(zhì)區(qū)［1］。沖洪積傾斜平原水文地質(zhì)區(qū)分布于平原區(qū)北部，由規(guī)模大小不等的沖洪積扇組成。濱海平原水文地質(zhì)區(qū)主要為河流沖積及海湖積而形成，分布于平原區(qū)南部，是本文的主要研究對(duì)象。該區(qū)內(nèi)含水層顆粒較細(xì)，一般由細(xì)砂或粉砂組成。在垂直方向上，由于咸水體的存在，在地下具有雙層結(jié)構(gòu)或三層結(jié)構(gòu)［1］。

1.2 區(qū)域含水組的劃分

唐山市第四系含水層可劃分為4個(gè)含水組，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水組，分別相當(dāng)于Q4、Q3、Q2和Q1的地層［2］。按水文地質(zhì)條件和目前開采現(xiàn)狀，將這4個(gè)含水組概化為淺層地下水和深層地下水（表1）。區(qū)內(nèi)主要開采層集中分布在第Ⅱ含水組和第Ⅲ含水組，大部分開采井深度為200～300 m，利用深層淡水。

1.3 地下水的補(bǔ)給、徑流和排泄

唐山沿海地區(qū)淺層地下水主要接受大氣降水、地表水體入滲和地下水的側(cè)向徑流補(bǔ)給。淺層淡水，主要消耗于人工開采及蒸發(fā)和以越流的方式補(bǔ)給深層地下水；淺層咸水的主要排泄方式為潛水蒸發(fā)及越流補(bǔ)給深層地下水。2009年區(qū)內(nèi)地下水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料顯示，唐山市沿海地區(qū)淺層地下水水位埋深為0～12 m，總體分布規(guī)律為北部水位埋深較大，南部水位埋深較小，地下水自南向北流動(dòng)。

[JP+3]深層地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源為地下水側(cè)向徑流及上覆含水層的越流補(bǔ)給，主要消耗于人工開采［1］。2009年區(qū)內(nèi)地下水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)資料顯示，深層地下水水位埋深為20～70 m，總體分布規(guī)律為北部水位埋深較小，南部地下水集中開采水位埋深較大，并形成了區(qū)域地下水位降落漏斗。

2 研究區(qū)水化學(xué)特征

2.1 淺層地下水化學(xué)平面分布特征

唐山沿海地區(qū)淺層地下水水化學(xué)類型具有一定的水平分帶規(guī)律性，自北向南總體變化為HCO3-CaHCO3-Ca·MgHCO3·SO4-Na·Mg·CaCl·HCO3-NaCl-Na，見圖1。礦化度由山前平原5 g/L，濱海一帶>10 g/L，最高達(dá)30 g/L左右。

2.2 深層地下水化學(xué)平面分布特征

深層地下水水化學(xué)類型分帶規(guī)律明顯，山前平原地下水徑流條件較好，循環(huán)交換強(qiáng)烈，礦化度一般

2.3 淺層地下水水質(zhì)動(dòng)態(tài)特征

根據(jù)多年地下水化學(xué)資料分析，唐山沿海地區(qū)淺層地下水礦化度、總硬度和主要離子成分變化十分劇烈，升降互現(xiàn)，其中總體趨勢(shì)為淺層地下水的咸化。以區(qū)內(nèi)柏15孔為代表，見圖2。其礦化度由1981年的3 105 mg/L增長(zhǎng)到1997年的7 634.8 mg/L，但礦化度并不是單一的直線上升，而是在起伏中呈現(xiàn)上升的趨勢(shì)。陰離子以氯離子上升為主，陽(yáng)離子則以鉀、鈉離子上升為主［3］。

2.4 淺層地下水水質(zhì)動(dòng)態(tài)特征

唐山沿海地區(qū)分布有大面積的淺層咸水，淺層淡水資源較匱乏，多年來(lái)一直以開采深層地下水為主。據(jù)20世紀(jì)70年代的水化學(xué)資料，區(qū)內(nèi)大部分地區(qū)地下水陰離子以重碳酸根離子和氯離子為主，局部存在硫酸根離子和氯離子為主的地下水，陽(yáng)離子以鈉離子為主［2］。以區(qū)內(nèi)柏14孔為代表，見

總體來(lái)看，區(qū)內(nèi)深層地下水礦化度、總硬度和主要離子含量有一定波動(dòng)變化，變化幅度較小，基本保持穩(wěn)定狀態(tài)。但近年來(lái)，由于對(duì)深層地下水的不合理開采，導(dǎo)致礦化度和硬度呈上升趨勢(shì)。

3 地下水化學(xué)特征的成因分析

3.1 主要離子成分

表2為唐山沿海地區(qū)不同代表性水樣主要離子含量統(tǒng)計(jì)情況。從表2可以發(fā)現(xiàn)，區(qū)內(nèi)地表水、淺層地下水和深層地下水存在迥異的水化學(xué)組成和離子比值特征，表明三者具有不同的地下水化學(xué)成因，且相互之間的水力聯(lián)系較差。

3.2 水化學(xué)吉布斯分布模式

對(duì)于離子起源的自然影響因素，吉布斯（Gibbs，1970）根據(jù)世界河流、湖泊及主要海洋水TDS與Na+/(Na++Ca2+)、TDS與Cl-/(Cl-+HCO3-)關(guān)系圖能夠確定天然水化學(xué)成分的3 個(gè)主要來(lái)源：大氣降水作用、風(fēng)化作用、蒸發(fā)-結(jié)晶作用［4］。將唐山沿海地區(qū)地表水（河水）、淺層地下水和深層地下水的水化學(xué)數(shù)據(jù)投到Gibbs圖上，見圖4。

從圖4可以看出，地表水和淺層地下水點(diǎn)在圖中的分布較為一致，均位于右上方的蒸發(fā)-結(jié)晶沉淀作用區(qū)，遠(yuǎn)離大氣降水作用區(qū)，顯示地表水和淺層地下水的化學(xué)組分主要受蒸發(fā)控制。深層地下水在圖中的分布具有較大差異，在TDS與Cl-/(Cl-+HCO3-)關(guān)系圖中，深層地下水位于巖石風(fēng)化作用區(qū)，顯示深層地下水化學(xué)組分主要受含水層鹽分控制；而在TDS[HJ1.6mm]與Na+/(Na++Ca2+)關(guān)系圖中，深層地下水則主要位于大氣降水作用區(qū)和蒸發(fā)-結(jié)晶沉降作用區(qū)之間，表示其受到兩種因素的綜合作用。

3.3 離子組合比

從唐山沿海地區(qū)水樣的γCa2+/γNa+與γMg2+/γNa+、γCa2+/γNa+與γHCO3-/γNa+的關(guān)系及其與硅酸鹽巖和蒸發(fā)鹽巖的γCa2+/γNa+與γMg2+/γNa+、γCa2+/γNa+與γHCO3-/γNa+的關(guān)系可以看出［5］，該區(qū)地表水、淺層和深層地下水中化學(xué)組分主要來(lái)源于γCa2+/γNa+、γMg2+/γNa+、γHCO3-/γNa+比值均較低的蒸發(fā)鹽巖和硅酸鹽巖的風(fēng)化，見圖5。根據(jù)2009年12月份曹妃甸地區(qū)含水層易溶鹽的分析報(bào)告，含水層易溶鹽γCa2+/γNa+介于0.017～031、γMg2+/γNa+介于0.01～0.21、γHCO3-/γNa+介于0.01～0.88［6］。[JP+2]與全球蒸發(fā)鹽巖平均特征比值相比，本地區(qū)含水層易溶鹽的特征比值明顯偏小，這也從側(cè)面證明該區(qū)水化學(xué)組分主要來(lái)源于含水層易溶鹽和硅酸鹽巖的溶解。

3.4 水化學(xué)特征的成因分析

從圖6γ(SO42-+Cl-)與γHCO3-的關(guān)系圖上可以發(fā)現(xiàn)，唐山沿海地區(qū)地表水和淺層地下水水樣點(diǎn)位于1∶1線以下，γ(SO42-+Cl-)遠(yuǎn)高于γHCO3-，表明地表水和淺層地下水的水化學(xué)組分主要來(lái)源于蒸發(fā)鹽巖溶解。深層地下水水樣點(diǎn)則多位于1∶1線的上方，表明深層地下水水化學(xué)組分主要起源于碳酸鹽的溶解［6-7］。

地下水中的HCO3-、Ca2+和Mg2+很可能來(lái)自含鈣、鎂的硫酸鹽或碳酸鹽礦物的溶解，因此，通常選用γ(Ca2++Mg2+)/γ(HCO3-+SO42-)比例系數(shù)的方法來(lái)確定這幾種離子來(lái)源［7-8］。唐山沿海地區(qū)深層水的γ(Ca2++Mg2+)/γ(HCO3-+SO42-)平均值為0.32，γ(Ca2++Mg2+)遠(yuǎn)小于γ(HCO3-+SO42-)，表明硅酸鹽或硫酸鹽礦物溶解對(duì)深層地下水化學(xué)組分有較大的控制作用；局部地區(qū)地下水化學(xué)組分也受到碳酸鹽的影響［7］。

4深層水反向水文地球化學(xué)反應(yīng)路徑模擬

4.1 典型剖面選取

反向水文地球化學(xué)模擬要求反應(yīng)路徑的起止點(diǎn)位于同一水流路徑上［9］。典型模擬剖面的選取根據(jù)研究區(qū)2009年的深層水等水位線，選擇大致處于同一條流線上的水化學(xué)資料豐富的A-B作為模擬路徑，見圖7。典型剖面上選擇水質(zhì)資料較全、時(shí)間序列連續(xù)性較好的井孔的水樣作為初、末刻水樣，研究深層水流經(jīng)這些井孔時(shí)所發(fā)生的水-巖相互作用，見表3。

4.2 約束條件、相態(tài)、參數(shù)確定

由地下水化學(xué)特征分析可知唐山沿海地區(qū)深層地下水化學(xué)演化主要受碳酸鹽、含鈣、鎂的硫酸鹽、硅酸鹽的溶濾作用、蒸發(fā)濃縮作用的共同影響。碳酸鹽、含鈣、鎂的硫酸鹽、硅酸鹽類礦物是該區(qū)地下水化學(xué)組分的主要來(lái)源，且部分水中含有一定量的F。把方解石、白云石、石膏、鹽巖、螢石和陽(yáng)離子交換作為進(jìn)行反向水文地球化學(xué)模擬的“可能礦物相”。約束變量是質(zhì)量平衡反應(yīng)模型中考慮的元素。根據(jù)研究區(qū)水化學(xué)測(cè)定結(jié)果，考慮到各化學(xué)組分來(lái)源的多元性，最終選擇了K、Na、Ca、C、F、Si6種元素作為約束變量。由于所

模擬路徑位于第三含水巖組，可以將所模擬系統(tǒng)近似看作封閉系統(tǒng)，忽略CO2分壓的影響。

4.3 模型建立與模擬

由于礦物相的選取往往要多于元素的數(shù)目，因而就造成了模型的多解性［10］。一般情況下，為選取最恰當(dāng)?shù)慕庑枰裱韵略瓌t:①符合熱力學(xué)原理；②符合化學(xué)原理，例如某些礦物（長(zhǎng)石類、云母等）的水解反應(yīng)是不全等溶解反應(yīng)，是不可逆的反應(yīng)［11］；③符合水文地質(zhì)條件，例如蒸發(fā)和稀釋條件、陽(yáng)離子交換條件以及氧化還原條件等；④模擬結(jié)果的數(shù)量級(jí)要適合。利用Phreeqc軟件對(duì)水樣點(diǎn)A-B過程中所發(fā)生的水文地球化學(xué)作用進(jìn)行模擬

4.4 模擬結(jié)果分析

注：表中正值表示該礦物相發(fā)生溶解作用，進(jìn)入地下水；負(fù)號(hào)表示該礦物相在地下水中沉淀，離開地下水，單位為mol/L·H2O；“－”表示該礦物相未參加反應(yīng)。

從模擬結(jié)果來(lái)看，滿足化學(xué)組分質(zhì)量平衡的反應(yīng)模型共有6個(gè)，這些模型均符合熱力學(xué)規(guī)律和溶解平衡規(guī)律。模擬水流路徑上的反應(yīng)模式可概括為：

第4篇：地下水的作用范文

前言

水文地質(zhì)勘察是工程地質(zhì)中一個(gè)非常重要的方面。地下水作為巖土體的重要組成部分會(huì)直接影響到建筑工程地區(qū)基巖土體的工程特性。此外，地下水作為建筑物的環(huán)境條件還會(huì)影響到建筑工程基礎(chǔ)的耐久性以及穩(wěn)定性。

一、水文地質(zhì)問題在工程地質(zhì)勘察中的重要性

在工程勘察的設(shè)計(jì)與施工過程中，水文地質(zhì)問題始終是一個(gè)非常重要而且也是一個(gè)容易被忽略的問題。因?yàn)闆]有引起足夠的重視，造成時(shí)有發(fā)生地下水引起的各種巖土工程危害。因此，在巖土工程勘察時(shí)，就要求有關(guān)人員查明和巖土工程相關(guān)的水文地質(zhì)問題，從而評(píng)估地下水對(duì)巖土工程相關(guān)的水文地質(zhì)問題與評(píng)估地下水對(duì)建筑物和巖土工程的影響和作用。為設(shè)計(jì)與施工提供必要的水文地質(zhì)資料，來(lái)減少或消除地下水對(duì)巖土工程的危害。

二、水文地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容

工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評(píng)估內(nèi)容在以往的工程勘察報(bào)告中，由于缺少結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土工程的作用和危害在很多地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉和建筑物開裂的質(zhì)量事故，總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，我認(rèn)為在今后在工程勘察中，對(duì)水文地質(zhì)問題的評(píng)價(jià)主要考慮以下內(nèi)容：（1）應(yīng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用和影響，預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的巖土工程危害，提出防治措施。（2）工程勘查密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要，查明有關(guān)水文質(zhì)問題，提供選型所需的水文地質(zhì)資料。（3）應(yīng)從工程角度，按地下水對(duì)工程的作用與影響，提出不同條件下應(yīng)當(dāng)著重評(píng)價(jià)的地質(zhì)問題，如：對(duì)埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對(duì)砼及砼內(nèi)鋼筋的腐蝕性；對(duì)選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的的建筑場(chǎng)地，應(yīng)著重評(píng)價(jià)地下水活動(dòng)對(duì)上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用；在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r，應(yīng)預(yù)測(cè)產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。

三、巖土水理性質(zhì)的測(cè)試和研究

巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水相互作用時(shí)顯示出來(lái)的各種性質(zhì)，巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形，而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對(duì)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試比較重視，對(duì)巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視，因而對(duì)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評(píng)價(jià)是不夠全面的。

既然巖土的水理性質(zhì)是巖土與地下水相互作用顯示出來(lái)的性質(zhì)，首先介紹一下地下水的賦存形式及對(duì)巖土水理性質(zhì)的影響，然后再對(duì)巖土的幾個(gè)重要的水理性質(zhì)及研究測(cè)試方法進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

地下水的賦存形式：地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種，其中結(jié)合水又可分為強(qiáng)結(jié)合水和弱結(jié)合水兩種。

巖土的主要的水理性質(zhì)及其測(cè)試辦法有五種：軟化性、透水性、崩解性、給水性、脹縮性。軟化性是指巖土體浸水后，力學(xué)強(qiáng)度降低的特性，一般用軟化系數(shù)表示，它是判斷巖石耐風(fēng)化、耐水浸能力的指標(biāo)；透水性一般可用滲透系數(shù)表示，巖土體的滲透系數(shù)可通過抽水試驗(yàn)求取；崩解性是指巖土浸水濕化后，由于土粒連接被削弱、破壞，使土體崩散、解體的特性。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)等關(guān)系極大；給水性是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能，以給水度表示。給水度是含水層的一個(gè)重要水文地質(zhì)參數(shù)，也影響場(chǎng)地疏干時(shí)間。給水度一般采用實(shí)驗(yàn)室方法測(cè)定；脹縮性是指巖土吸水后體積增大，失水后體積減小的特性，巖土的脹縮性是由于顆粒表面結(jié)合水膜吸水變厚，失水變薄造成的。

四、工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)問題

1、地下水的腐蝕性

（1）腐蝕機(jī)理

地下水的類型具有多種多樣，水位的變化受到水文條件的影響，并隨著降水量的不同而有季節(jié)性的變化。同地表水一樣，地下水也有腐蝕性，主要原因是地下水的某種礦物含量過高。當(dāng)?shù)叵滤艿轿廴荆撤N化學(xué)成分過高，它同樣會(huì)有腐蝕性。在進(jìn)行巖土工程勘察和建筑工程設(shè)計(jì)中，需要對(duì)地下水的腐蝕性進(jìn)行考慮。通過對(duì)地下水的測(cè)量和分析，發(fā)現(xiàn)下層地下水比上層地下水的礦化度更高，腐蝕性更強(qiáng)。研究表明，深度小于十五米的地下水，其水質(zhì)正常或者稍咸，腐蝕性較弱。而深度大于十五米的地下水，其水質(zhì)稍咸或者特咸，腐蝕性較強(qiáng)。

（2）地下水腐蝕性評(píng)價(jià)

地下水一般都含有各種化學(xué)成分。當(dāng)?shù)叵滤心撤N化學(xué)成分達(dá)到一定含量時(shí)，對(duì)混凝土等建筑材料就會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用。地下水腐蝕性強(qiáng)弱程度，《巖土工程勘察規(guī)范》中有詳細(xì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，地勘報(bào)告一般都會(huì)按勘察規(guī)范對(duì)場(chǎng)地地下水的腐蝕性做出評(píng)價(jià)。地下水腐蝕性評(píng)價(jià)中，除根據(jù)并給出地下水中各主要離子與分子含量外，還有兩個(gè)指標(biāo)：總礦化度和PH值。總礦化度表示地下水總含鹽量的多寡。PH值表示地下水的酸堿程度:：PH值＜5，屬?gòu)?qiáng)酸性水；PH＝5～7，屬弱酸性水；PH＝7屬中性水或稱純水；PH＝7～9屬弱堿性水；PH＞9屬?gòu)?qiáng)堿性水。

2、地下水位對(duì)巖土物理力學(xué)性質(zhì)的影響

在膨脹性巖土地區(qū)進(jìn)行工程勘察時(shí)應(yīng)特別注意對(duì)場(chǎng)地水文地質(zhì)條件的研究，特別地下水往往升降變化中高度和變化規(guī)律這對(duì)地基基礎(chǔ)深度的選擇（宜選在第下水位以上或地下水位以下，不宜選在地下水位變動(dòng)帶內(nèi)）有主要的參考價(jià)值。

在建筑工程的地基內(nèi)，當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下壓縮層范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)，就能直接影響建筑物的穩(wěn)定性。若水位在壓縮層范圍內(nèi)上升時(shí)，軟化地基土，使其強(qiáng)度降低、壓縮性增大，建筑物可能產(chǎn)生較大的沉降變形若水位在壓縮層范圍下降時(shí)，巖土的自重應(yīng)力增加，可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降，如果土質(zhì)不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發(fā)生變形破壞。

在地下水位以上、地下水位變動(dòng)帶和地下水位以下，具有明顯的變化規(guī)律土體從上到下，有天然含水量、孔隙比由小大一小，壓縮模盆、承載力由大一小一大的變化規(guī)律。這是由于地下水位以上部位，經(jīng)長(zhǎng)期淋濾作用，鐵鋁富集，并對(duì)土顆粒起膠結(jié)和充填作用，增大了土拉間連接力，往往形成“硬殼層”，因而含水、孔隙比小而壓縮模和承載力增高而位于地下水位變動(dòng)帶的土層，由于地下水積極文替，土中的鐵鋁成分淋失，土質(zhì)變松，因而含水量、孔隙比增大，壓縮模量、承載力降低位于地下水位以下的土層，由于地下水交替緩慢，氧化、水解作用減弱，加之上扭土層的自重壓力作用，土質(zhì)比較密實(shí)，因而含水貧、孔隙比減小，壓縮模、承載力增高。

巖土特別是各類軟質(zhì)巖石、風(fēng)化殘積土、不同成因的粘性土等，其物理力學(xué)性質(zhì)的變化規(guī)律，與地下水位有著密切的聯(lián)系。因此，在分析研究巖土物理力學(xué)的變化規(guī)律時(shí)，應(yīng)充分重視地下水位這一重要影響因素。

3、地下水升降變化引起的巖土工程危害

在工程勘察中要注意調(diào)查了解地下水位條件及其升降變化。在天然條件下地下水位一般是季節(jié)性變化雨季水位水位上升旱季水位下降。地下水位的天然變化是區(qū)域性。漸變的。而且變幅較小但是，人為因素引起的局部性地下水為升降變化的幅度往往大于天然變化所引起的巖土工程危害更為嚴(yán)重。（1）水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的，其主要受地質(zhì)因素如含水層結(jié)構(gòu)、總體巖性產(chǎn)狀；水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響，有時(shí)往往是幾種因素的綜合結(jié)果。由于潛水面上升對(duì)巖土工程可能造成如下影響；土壤沼澤化、鹽漬化，巖土及地下水對(duì)建筑物腐蝕性增強(qiáng)；斜坡、河岸等巖土體巖產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象；一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低、軟化；引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象；地下洞室充水淹沒，基礎(chǔ)上浮、建筑物失穩(wěn)。（2）地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的，如集中大量抽取地下水、采礦活動(dòng)中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫(kù)截奪下游地下水的補(bǔ)給等。地下水的過大下降，常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題，對(duì)巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住。

4、地下水動(dòng)壓力作用引起巖土工程危害

由于地下水在天然的情況下，動(dòng)水壓力的作用較為薄弱，在一般情況下基本是不會(huì)造成什么危害的。但是如果在人為的狀態(tài)下進(jìn)行工程活動(dòng)，就會(huì)改變了地下水的天然動(dòng)力平衡條件，在一些較為嚴(yán)重的移動(dòng)動(dòng)水壓力作用下，就會(huì)引起嚴(yán)重的巖土工程危害，例如如流砂、管涌、基坑突涌等。在流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施上有關(guān)的工程地質(zhì)部門也做出了較為詳細(xì)的分析，以此來(lái)有效的解決巖土工程危害問題。

第5篇：地下水的作用范文

[關(guān)鍵字]地下水 城市地下水 勘測(cè) 注意事項(xiàng) 解決策略

[中圖分類號(hào)] P641.72 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2013）-5-152-1

1地下水的相關(guān)介紹

所謂地下水通俗的來(lái)講就是存在于地下的水資源，準(zhǔn)確的說它是地下巖層、縫隙以及溶洞中這些包氣帶一下底層中的水源。作為地球上所有水資源的重要組成部分，地下水相較于其他水源擁有水量穩(wěn)定、水質(zhì)好的優(yōu)勢(shì)，這也是它成為農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)生產(chǎn)以及城市生活用水水源之一的原由。地下水也被稱為地下多孔介質(zhì)中的水，其載體的介質(zhì)包括孔隙和巖溶，

根據(jù)地下埋藏條件的不同，地下水可分為上層滯水、潛水和承壓水三大類。上層滯水是指大氣中的降水因?yàn)闇\層巖石的隔離作用而停留在裂縫或者沉積層中的水；潛水是地表之下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層上的地下水，通常情況下我們掏挖泥沙時(shí)滲出的水就是潛水，有時(shí)因?yàn)樗Y源充足，當(dāng)挖到水源聚集的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)潛水流出地面形成泉的現(xiàn)象發(fā)生；而承壓水相較于上層滯水和潛水而言，地處的位置就更為深入了，它是埋藏較深的、賦存于兩個(gè)隔水層之間的地下水，當(dāng)井或鉆孔穿過上層頂板時(shí)，強(qiáng)大的壓力就會(huì)使水體噴涌而出，形成自流水，所以承壓水又被稱為自流水。

2城市地下水勘測(cè)的相關(guān)內(nèi)容

2.1城市地下水勘測(cè)的必要性

城市地下水是人們生活、工作、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)必不可少的重要組成部分，但是因?yàn)槿藗冞^度對(duì)資源的利用，地下水在這種情況下也有了各種變化，而地下水的變化也往往帶動(dòng)其他許多相關(guān)方面的改變，例如會(huì)引起沼澤化、鹽漬化、滑坡、地面沉降等不利自然現(xiàn)象。所以對(duì)地下水的勘測(cè)就非常必要，水利勘測(cè)是指為江河治理和水資源開發(fā)利用、保護(hù)而進(jìn)行的測(cè)量、工程地質(zhì)勘察地下水資源勘察和灌區(qū)土壤調(diào)查等工作，而城市地下水的勘測(cè)，就是對(duì)保護(hù)城市用水安全，以及對(duì)城市各類水利設(shè)施的合理規(guī)劃，以便發(fā)揮城市地下水對(duì)城市人民生活、城市工業(yè)生產(chǎn)以及城市防洪建設(shè)工程的重要作用。

2.2城市地下水勘測(cè)技術(shù)

隨著對(duì)城市地下水的不斷重視，城市地下水的勘測(cè)也變得十分重要，而相應(yīng)的城市地下水的勘測(cè)技術(shù)也在不斷進(jìn)步，實(shí)際上城市地下水的勘測(cè)離不開整個(gè)城市水利工程建設(shè)的相關(guān)輔助，而其勘測(cè)技術(shù)也對(duì)城市地下水的勘測(cè)提出了重要的保障。例如在國(guó)家基準(zhǔn)網(wǎng)與衛(wèi)星定位技術(shù)，對(duì)于城市地下水的各種性質(zhì)特點(diǎn)都能夠進(jìn)行精準(zhǔn)的勘測(cè)，同時(shí)運(yùn)用到數(shù)字測(cè)繪技術(shù)和變形監(jiān)測(cè)技術(shù)，對(duì)于城市地下水因?yàn)樽匀换蚍亲匀坏沫h(huán)境變化，而形成變化做出最準(zhǔn)確、最及時(shí)的補(bǔ)救措施，這種技術(shù)的運(yùn)用往往是在于維護(hù)和管理的階段，具體的操作實(shí)施工作還是需要具體的勘探技術(shù)的，例如水利工程中普遍應(yīng)用的大口徑鉆探技術(shù)和物探監(jiān)測(cè)技術(shù)，這些技術(shù)都能夠快速、簡(jiǎn)單并有效的勘測(cè)城市地下水的具體狀況。[1]

3城市地下水勘測(cè)的注意事項(xiàng)及難點(diǎn)解決方法

雖說城市地下水擁有水利工程建設(shè)中運(yùn)用的各種先進(jìn)技術(shù)的輔助，來(lái)進(jìn)行其具體的勘測(cè)，但是因?yàn)槿藗冞^度運(yùn)用城市地下水資源，以及生活、生產(chǎn)對(duì)于城市地下水的各種污染，對(duì)城市地下水的勘測(cè)帶來(lái)了巨大的考驗(yàn)和難題，下面我們就具體介紹下城市地下水勘測(cè)中存在的難點(diǎn)和注意事項(xiàng)，并相應(yīng)的提出具體解決策略：

3.1城市地下水勘測(cè)注意事項(xiàng)

（1）勘測(cè)地下水流向的極差。城市地下水的勘測(cè)，主要是為了對(duì)區(qū)域內(nèi)的水資源進(jìn)行評(píng)價(jià)，并且繪制水文地質(zhì)填圖，從而提出對(duì)運(yùn)用和飽和地下水最好的方法。地下水流向的確定是非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，但是這一問題并沒有的最合理的解決方法，對(duì)于局部小范圍的地下水流向，由于水井密度達(dá)不到要求及資料的缺乏， 很難準(zhǔn)確判斷。

（2）特殊土質(zhì)下的地下水無(wú)法勘測(cè)。對(duì)于城市地下水的勘測(cè)，難免會(huì)遇到具有松散土質(zhì)的區(qū)域，其下面的地下水往往不能加以利用，因?yàn)槠浔旧淼V化度高，不能飲用，而且在松散層下伏基巖為石灰?guī)r時(shí).由于無(wú)好的隔水底板，地下水下滲，也不可能找到孔隙水富水，無(wú)法勘測(cè)到地下水的具體狀況，這就為城市地下水的勘測(cè)帶來(lái)了又一大難題。

（3）地下水污染帶來(lái)的勘測(cè)難點(diǎn)。工業(yè)的不斷發(fā)展，在帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也在不斷破壞自然環(huán)境，工業(yè)與生活廢水的任意排放，由最先污染的地表水不斷向地下水進(jìn)軍；[2]而且因?yàn)榇髿獾奈廴荆沟梦廴疚镆越邓姆绞綄?duì)地上與地下的水資源污染，再加上城市近郊長(zhǎng)期使用的農(nóng)藥和化肥對(duì)地下水都是存在一定的負(fù)面影響，這對(duì)城市地下水的勘測(cè)，也提出了又一大考驗(yàn)。

3.2城市地下水勘測(cè)難點(diǎn)解決策略

（1）自然電位法勘測(cè)地下水流向。自然電位法就是通過觀測(cè)自然電場(chǎng)來(lái)解決某些地質(zhì)問題。其中最常用的就是：“8”字型觀測(cè)點(diǎn)，其原理是地下水流動(dòng)方向上兩測(cè)點(diǎn)間的電位差為極大，在其他方向上地下水的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和產(chǎn)生的電位差都處于過度狀態(tài)，所以，“8”字型長(zhǎng)軸所指示的方向即為地下水流的軸向。確定了地下水水流方向，對(duì)于水資源的評(píng)價(jià)，和水文地質(zhì)填圖的繪制都有了明確的保證。

（2）重磁資料在地下水勘測(cè)中的應(yīng)用。這一方法的應(yīng)用可以簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確的找到隱伏基巖地下水蓄水構(gòu)造、導(dǎo)水通道及有隔水基底的孔隙水，有效的進(jìn)行特殊土質(zhì)下地下水的勘測(cè)，同時(shí)也使布置電法工作更具目的性，最終取得較好的地質(zhì)效果。

（3）地下水防治污染相應(yīng)對(duì)策。針對(duì)地下水污染而造成的勘測(cè)難問題，我們需要加強(qiáng)保護(hù)水資源的意識(shí)，地下水評(píng)價(jià)制度也需要進(jìn)一步加以完善，同時(shí)需要社會(huì)和相關(guān)國(guó)家部門加以重視，設(shè)立相應(yīng)的規(guī)則條例，規(guī)范人們的行為。

綜上所述，各種勘測(cè)方法進(jìn)入城市地下水勘測(cè)領(lǐng)域中，并且已經(jīng)較為成熟，而且實(shí)踐中利用多種技術(shù)的結(jié)合取得了更好的效果，但是在勘測(cè)的過程當(dāng)中還是存在著操作難點(diǎn)以及需要注意的地方，所以我們需要明確正視這些問題，運(yùn)用具體的解決方案，來(lái)保證城市地下水的精準(zhǔn)勘測(cè)，為城市地下水的各種應(yīng)用做好最切實(shí)的準(zhǔn)備。

參考文獻(xiàn)

第6篇：地下水的作用范文

[關(guān)鍵詞]水文地質(zhì)；工程勘察；危害

中圖分類號(hào)：TU42 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）18-0157-01

前言

目前，在工程勘察、設(shè)計(jì)和施工過程中，水文地質(zhì)問題雖然重要但卻是一個(gè)易于被忽視的問題。之所以重要，是因?yàn)樗牡刭|(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系極為密切，互相聯(lián)系且互相作用，地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體工程特性，又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。因此在工程勘察中，不僅應(yīng)要求查明與巖土工程有關(guān)的水文地質(zhì)問題，評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用及其影響，更要提出預(yù)防及治理的措施建議，為設(shè)計(jì)和施工提供必要的水文地質(zhì)資料，以消除或減少地下水對(duì)建設(shè)工程的危害。

1 充分認(rèn)識(shí)地下水引起的巖土工程危害

地下水引起的巖土工程危害，主要是由于地下水位升降變化和地下水的動(dòng)水壓力作用兩個(gè)方面的原因造成的。

1.1 地下水升降變化引起的巖土工程危害

地下水位變化可由天然因素或人為因素引起，但不管什么原因，當(dāng)?shù)叵滤坏淖兓_(dá)到一定程度時(shí)，都會(huì)對(duì)巖土工程造成危害，地下水位變化引起的危害又可分為三種方式：水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的，主要有人類活動(dòng)因素如工程建筑施工、工業(yè)廢水和生活污水的滲透等影響；水文氣象因素如降雨量、氣溫等；地質(zhì)因素如含水層顆粒大小、總體巖性水平變化等。有時(shí)往往是幾種因素的綜合結(jié)果。

①土壤沼澤化、鹽漬化，巖土及地下水對(duì)建筑物腐蝕性增強(qiáng)。

②斜坡、河岸等巖土體產(chǎn)生滑移、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

③一些具特殊性的巖土體結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度降低、軟化。

④引起粉細(xì)砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。

⑤地下洞室充水淹沒，基礎(chǔ)上浮、建筑物失穩(wěn)。

⑥引起堅(jiān)硬巖土軟化，水解、膨脹、抗剪強(qiáng)度降低。

地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的，如集中大量抽取地下水、采礦活動(dòng)中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫(kù)截奪下游地下水的補(bǔ)給等。地下水的過大下降可能引起巖土工程的危害主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

①常常誘發(fā)地裂、地表塌陷、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)巖土體、建筑物的穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響并直接威脅人類生命財(cái)產(chǎn)安全。

②地下水源枯竭、水質(zhì)惡化等環(huán)境問題，對(duì)人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。

③施工降水等活動(dòng)中產(chǎn)生水頭差導(dǎo)致動(dòng)水壓力的產(chǎn)生，使粉細(xì)砂、粉土層中的土顆粒受到?jīng)_刷，將細(xì)顆粒沖走，使土的結(jié)構(gòu)遭到破壞。

地下水頻繁升降對(duì)巖土工程造成的危害。地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形，當(dāng)?shù)叵滤殿l繁時(shí)，不僅使巖土的膨脹收縮變形往復(fù)發(fā)生，而且會(huì)導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大，進(jìn)而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動(dòng)帶內(nèi)由于地下水的積極交替，會(huì)將土層中膠結(jié)物鐵、鋁成分淋失，使土層失去膠結(jié)物而變得松軟，孔隙比增大，含水量增多，壓縮性增大，強(qiáng)度降低，給巖土工程基礎(chǔ)選擇、處理帶來(lái)較大的麻煩。

1.2 地下水動(dòng)力作用引起巖土工程危害

地下水在天然狀態(tài)下動(dòng)水壓力作用比較微弱，一般不會(huì)造成什么危害，但在人為工程活動(dòng)中由于改變了地下水天然動(dòng)力平衡條件，在移動(dòng)的水壓力作用下，往往會(huì)引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害，如流砂、管涌、基坑突涌等，造成安全隱患及影響工程質(zhì)量。

2 明確工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)勘察的基本要求

對(duì)工程有影響的水文地質(zhì)因素有：地下水的類型、地下水位及變動(dòng)幅度、含水層和隔水層的厚度和分布及組合關(guān)系、土層或巖層滲透性強(qiáng)弱及滲透系數(shù)、承壓含水層的特征及水頭等。為提高工程地質(zhì)勘察質(zhì)量，消除或減少地下水對(duì)工程建設(shè)的危害，在工程地質(zhì)勘察中應(yīng)查明與巖土有關(guān)的水文地質(zhì)問題，評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑工程可能產(chǎn)生的作用及其影響，且提供必要的水文地質(zhì)資料。

2.1 查明相關(guān)的水文地質(zhì)條件

區(qū)域性氣候資料，如降水量、蒸發(fā)量、歷史水位、水位變化趨勢(shì)；地下水補(bǔ)給排泄條件、地表水與地下水的補(bǔ)排關(guān)系及對(duì)地下水位的影響。主要含水層的分布、厚度及埋深，各含水層和隔水層的埋藏條件、地下水類型、流向、水位及其變化幅度；通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)定地層滲透系數(shù)等水文地質(zhì)參數(shù)。場(chǎng)地地質(zhì)條件下對(duì)地下水賦存和滲流狀態(tài)的影響。是否存在對(duì)地下水和地表水的污染及其可能的污染程度。

2.2 水文地質(zhì)問題評(píng)價(jià)內(nèi)容

查明地下水在天然狀態(tài)及天然條件下的影響，分析預(yù)測(cè)在人為工程活動(dòng)中地下水的變化情況，及對(duì)巖土體和建筑物的不良作用。按地下水對(duì)工程的作用與影響，提出在不同條件下應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)的地質(zhì)問題并提出防治措施。如對(duì)埋藏在地下水位以下的建筑物基礎(chǔ)中水對(duì)混凝土及混凝土內(nèi)鋼筋的腐蝕性；對(duì)選用軟質(zhì)巖石、強(qiáng)風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎(chǔ)持力層的建筑場(chǎng)地，應(yīng)著重評(píng)價(jià)地下水活動(dòng)對(duì)上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等作用；在地基基礎(chǔ)壓縮層范圍內(nèi)存在松散、飽和的粉細(xì)砂、粉土?xí)r，應(yīng)預(yù)測(cè)產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性。密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型（如基坑工程、邊坡工程、樁基工程）和施工需要，查明有關(guān)水文地質(zhì)問題，提供所需的水文地質(zhì)參數(shù)。對(duì)高層建筑或重大工程，當(dāng)水文地質(zhì)條件對(duì)地基評(píng)價(jià)、基礎(chǔ)抗浮和工程降水有重大影響時(shí)，宜進(jìn)行專門的水文地質(zhì)勘察。對(duì)缺乏常年地下水位監(jiān)測(cè)資料的地區(qū)，在高層建筑或重大工程的初步勘察時(shí)，宜設(shè)置長(zhǎng)期觀測(cè)孔，對(duì)有關(guān)層位的地下水進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)。

第7篇：地下水的作用范文

工程勘察結(jié)果中，很少運(yùn)用到水文地質(zhì)方面的數(shù)據(jù)，正是因?yàn)槿绱耍沟孟嚓P(guān)工程勘察工作人員在勘察工作中，常常忽略水文地質(zhì)這一問題，繼而不對(duì)工程所在地的水文地質(zhì)問題進(jìn)行勘察，僅僅只是進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)要的評(píng)價(jià)即可。如果在水文地質(zhì)條件較好的區(qū)域，不對(duì)其水文地質(zhì)予以勘察，其所對(duì)工程帶來(lái)的影響比較小，然而，若工程所在地的水文地質(zhì)條件并不理想，而在這種情況下又未對(duì)其水文地質(zhì)問題進(jìn)行勘察，那么就有可能引發(fā)極為嚴(yán)重的后果，例如導(dǎo)致巖土工程的整體潰敗。所以，為了在一定程度上提升巖土工程勘察的質(zhì)量，對(duì)水文地質(zhì)問題予以高度的重視，是極為有必要的。

1.地下水作用對(duì)巖土工程的影響

1.1地下水升降作用所帶來(lái)的影響

地下水不論是上升或者是下降，都將在一定程度上影響巖土工程的施工。

（1）地下水上升可能帶來(lái)的影響。在諸多地質(zhì)因素與水文氣象因素的影響下，例如總體巖性、水層結(jié)構(gòu)、氣溫、降雨量等，同時(shí)再加上一些人為因素（施工、灌溉），潛水位會(huì)發(fā)生上升。而潛水位上升將帶來(lái)極大的危害，具體表現(xiàn)為：將造成嚴(yán)重的土壤沼澤化，強(qiáng)化地下水對(duì)建筑物或構(gòu)筑物的腐蝕；極易引發(fā)丘陵山地地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害，例如泥石流、山體滑坡以及巖土體崩塌等等；同時(shí)還可能引發(fā)建筑物失穩(wěn)、地下洞室充水淹沒等等。

（2）地下水下降可能帶來(lái)的影響。地下水下降，這主要是人為因素引發(fā)的，例如因灌溉、采礦等需要而抽取地下水，在河流上游興建水庫(kù)與水壩致使河流下游地下水不足，這些都將導(dǎo)致地下水下降[1]。一旦地下水下降，將引發(fā)極為嚴(yán)重的后果，例如地面下沉、土地干裂；與此同時(shí)，還將引發(fā)一些環(huán)境問題，例如水質(zhì)下降、地下水枯竭等。

（3）地下水升降過于頻繁，同樣會(huì)引發(fā)各種危害。這主要是因?yàn)榈叵滤颠^于頻繁，將導(dǎo)致膨脹性巖土的收縮與膨脹不規(guī)律，繼而導(dǎo)致增加巖土膨脹收縮幅度，最終導(dǎo)致建筑物特別是輕型建筑物受到破壞。另外，過于頻繁的升降，還可能致使土層內(nèi)的膠結(jié)物流失，繼而造成土質(zhì)變松，土層承載力降低。

1.2地下水動(dòng)力作用所帶來(lái)的影響

通常，地下水的動(dòng)力作用，當(dāng)其處于天然狀態(tài)下時(shí)，對(duì)巖土工程的作用并不大，相對(duì)而言，其對(duì)巖土工程的危害也并不很大；然而，在人為因素的作用之下所形成的地下水運(yùn)動(dòng)，一般都有比較大的動(dòng)力作用，缺乏規(guī)律性的地下水運(yùn)動(dòng)，將造成極為嚴(yán)重的后果，例如可能引發(fā)基坑突涌、流砂等，進(jìn)而對(duì)巖土工程的施工質(zhì)量帶來(lái)極大的影響[2]。地下水能夠增加巖土體的容重與含水量，且對(duì)巖體產(chǎn)生化學(xué)作用和物理作用，進(jìn)而致使巖土結(jié)構(gòu)面發(fā)生軟化現(xiàn)象，且使得巖土體性質(zhì)發(fā)生變化，此外，地下水的力學(xué)作用，將對(duì)邊坡的平衡造成破壞，最終對(duì)邊坡的穩(wěn)定帶來(lái)影響。

2.巖土工程勘察中有關(guān)水文地質(zhì)問題的勘察內(nèi)容

第一，工程所在地的自然地理環(huán)境。巖土工程水文地質(zhì)問題勘察，其中有關(guān)自然地理環(huán)境方面，主要勘察的內(nèi)容有地形地貌、氣象水文特征。地形地貌，一般是指巖土工程所在地的地面高程、地形特點(diǎn)以及水系分布等；而氣象水文特征，一般是指工程所在地各方面的氣象資料，例如氣溫、氣候特征、降雨以及濕潤(rùn)程度等[3]。

第二，工程所在地的地質(zhì)情況：這指的就是工程所在地的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)、第四系厚度控制狀態(tài)、基底構(gòu)造狀、新生層的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)等等。

第三，工程所在地的地下水位：對(duì)于地下水位的勘察，其勘察的主要內(nèi)容有：近幾年的地下水位變化態(tài)勢(shì)、最高地下水位、排泄條件、徑流、地下水補(bǔ)給、地下水和地表水之間的相互關(guān)系[4]。由于巖土工程的施工質(zhì)量在某種程度上受地下水位動(dòng)態(tài)變化的影響，因而，在巖土工程勘察的過程中，地下水位是其中一個(gè)至關(guān)重要的勘察項(xiàng)目。

第四，地下水對(duì)巖土工程所帶來(lái)的影響。通常情況下，主要是對(duì)地下水對(duì)巖土工程施工所帶來(lái)的各種影響，比如地下水活動(dòng)對(duì)基礎(chǔ)持力層所帶來(lái)的影響；地下水位改變亦或者是人工降水，對(duì)地表沉降所帶來(lái)的影響，等等。

3.在水文地質(zhì)勘察中的注意事項(xiàng)

由上述可知，不論地下水上升或下降，其都將對(duì)巖土工程帶來(lái)極大的影響，對(duì)此，在勘察巖土工程的過程中，應(yīng)當(dāng)注意以下兩點(diǎn)事項(xiàng)，從而更為確切的了解巖土勘察中的水文地質(zhì)問題，進(jìn)而降低水文地質(zhì)對(duì)巖土工程勘察的影響。

3.1了解有關(guān)的水文地質(zhì)條件

在進(jìn)行水文地質(zhì)勘察的過程中，應(yīng)當(dāng)了解一些基本的水文地質(zhì)內(nèi)容：①掌握勘測(cè)所在地地下水的日常水位、水位變化規(guī)律、降水量以及蒸發(fā)量等等，了解地表水和地下水兩者之間的存在的關(guān)系。②應(yīng)掌握勘測(cè)所在地含水層的深度及其厚度，不同含水層內(nèi)地下水的種類、水位的變化以及流動(dòng)的方向等等。③應(yīng)依據(jù)地質(zhì)條件，了解地下水滲流狀況。④對(duì)地下水、地表水污染與否進(jìn)行檢查，若受到了污染，那么污染程度如何。

3.2評(píng)價(jià)水文地質(zhì)問題的內(nèi)容

通過大量的實(shí)踐，總結(jié)歸納了評(píng)價(jià)水文地質(zhì)問題的幾個(gè)內(nèi)容，具體表現(xiàn)為：①在施工之前，必須認(rèn)真評(píng)價(jià)水文地質(zhì)條件對(duì)巖土體或建筑物所帶來(lái)的影響及其程度，且對(duì)其可能帶來(lái)的各種危害加以預(yù)測(cè)，隨后，據(jù)此提出相應(yīng)的切實(shí)可行的預(yù)防措施。②對(duì)巖土工程所在地的水文地質(zhì)問題進(jìn)行全方位、多角度的調(diào)查，且依據(jù)已經(jīng)了解到的水文地質(zhì)問題，繼而提供相應(yīng)的水文資料，以便確保建筑物地基基礎(chǔ)的建設(shè)。③對(duì)所在地地下水的天然存在狀態(tài)進(jìn)行全面的調(diào)查，且了解由于人為因素所導(dǎo)致的地下水改變狀況及其可能帶來(lái)的影響，并提出相應(yīng)的處理對(duì)策。④在水文地質(zhì)問題的評(píng)價(jià)上，應(yīng)當(dāng)堅(jiān)持因地制宜的原則，勘察所在地不同其主要評(píng)價(jià)內(nèi)容也不一樣，若建筑場(chǎng)地的巖土體基礎(chǔ)為強(qiáng)風(fēng)化巖或者是軟質(zhì)巖石，那么其評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容就是地下水活動(dòng)對(duì)巖土層軟化、崩解以及脹縮等帶來(lái)的影響；建筑場(chǎng)地的地基基礎(chǔ)當(dāng)中有一些松散的物質(zhì)，例如粉土、粉細(xì)砂等，那么其評(píng)價(jià)的主要內(nèi)容就是：對(duì)地下水可能引發(fā)的管涌、潛蝕等進(jìn)行預(yù)測(cè)。

第8篇：地下水的作用范文

關(guān)鍵詞：工程勘察水文地質(zhì)地下水巖土 危害

整個(gè)工程勘察，設(shè)計(jì)個(gè)施工過程中，水文地質(zhì)問題始終是一個(gè)極為重要但也是一個(gè)容易被忽視的問題。水文地質(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系極為密切，互相聯(lián)系和互相利用，地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體工程特性，又是基礎(chǔ)工程的環(huán)境，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。在一些水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地區(qū)，由于工程勘察中對(duì)水文地質(zhì)問題研究不深入，設(shè)計(jì)中又忽略了水文地質(zhì)問題，經(jīng)常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題。

1 水文地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容

工程地質(zhì)勘察中水文地質(zhì)評(píng)價(jià)內(nèi)容在以往的工程勘察報(bào)告中，由于缺少結(jié)合基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和施工需要評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土工程的作用和危害，在很多地區(qū)已發(fā)生多起因地下水造成基礎(chǔ)下沉和建筑物開裂的質(zhì)量事故，總結(jié)以往的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，我們認(rèn)為今后在工程勘察中，對(duì)水文地質(zhì)問題的評(píng)價(jià)，主要應(yīng)考慮以下內(nèi)容：

(1)應(yīng)重點(diǎn)評(píng)價(jià)地下水對(duì)巖土體和建筑物的作用和影響，預(yù)測(cè)可能產(chǎn)生的巖土工程危害，提出防治措施。

(2)工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物地基基礎(chǔ)類型的需要，查明有關(guān)水文地質(zhì)問題，提供選型所需的水文地質(zhì)資料。

2 巖土水理性質(zhì)

巖土水理性質(zhì)是指巖土與地下水互相作用時(shí)顯示出來(lái)的各種性質(zhì)。巖土水理性質(zhì)與巖土的物理性質(zhì)都是巖土重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。巖土的水理性質(zhì)不僅影響巖土的強(qiáng)度和變形，而且有些性質(zhì)還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對(duì)巖土的物理力學(xué)性質(zhì)的測(cè)試比較重視，對(duì)巖土的水理性質(zhì)卻有所忽視，因而對(duì)巖土工程地質(zhì)性質(zhì)的評(píng)價(jià)是不夠全面的。

3 地下水引起的巖土工程危害

水文地質(zhì)和工程地質(zhì)二者關(guān)系極為密切，兩者互相聯(lián)系和互相作用。地下水是巖土體的組成部分，直接影響巖土體的工程特性，影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性，地下水引起的巖土工程危害，主要是由于地下水位升降變化和地下水動(dòng)水壓力作用亮方面的原因造成。

3.1地下水水位升降變化引起的巖土工程危害

在工程勘察中，我們要注意調(diào)查了解地下水位條件及其升降變化。在天然條件下地下水位一般是季節(jié)性的變化，雨季水位上升，旱季水位下降，最高水位與最低水位之間稱為水位變動(dòng)帶。地下水位的天然變化是區(qū)域性，漸變的，而且變化幅度較小。但是，人為因素引起的局部性地下水位升降變化的幅度和速度往往大于天然變化，它所引起的巖土工程危害更為嚴(yán)重。

一為了正確評(píng)價(jià)地下水位升降變化對(duì)巖土工程的影響，在工程勘察中首先要準(zhǔn)確地測(cè)定靜水位。靜水位是指天然狀態(tài)下地下水穩(wěn)定水位，在測(cè)定靜水位時(shí)應(yīng)符合下列要求：

(1)在上部為潛水，下部為承壓或多層含水層地區(qū)，均應(yīng)分層測(cè)定水位；

(2)靜水位的測(cè)定應(yīng)有一定的穩(wěn)定時(shí)間，鉆進(jìn)過程中的初見水位不一定是靜水位。一般地區(qū)每小時(shí)測(cè)定一次，三次所側(cè)水位值相同或孔內(nèi)水位差不超過2―3cm者，可作為靜水位；

(3)工程勘察需要時(shí)，宜在勘察結(jié)束后，統(tǒng)一測(cè)量一次靜水位。因?yàn)殪o水位是相對(duì)的，它也隨著地下水補(bǔ)給或排泄條件的變化而變化；

(4)當(dāng)采用泥漿鉆進(jìn)時(shí)，為了避免孔內(nèi)泥漿對(duì)含水層的封閉影響，測(cè)定靜水位前應(yīng)將測(cè)水管打入含水層20cm或清洗鉆孔后，再測(cè)靜水位。

為了解地下水位升降變化，可根據(jù)工程需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，查明地下水最高，最低水位及變化幅度等。

二地下水位升降變化引起的一些主要巖土工程危害有如下三種情況；

3.1.1 潛水位上升引起的巖土工程危害

潛水位上升的原因很多，主要有；

（1）含水層顆粒細(xì)小，其滲性弱，地下逕差，尤其是上覆粗粒松散地層時(shí)，地表水容易下滲；

（2）當(dāng)包氣帶薄時(shí)，毛細(xì)帶接近地表，土飽和差小

（3）地下水流梯度小或者平緩時(shí)，排泄不暢；

（4）當(dāng)含水層沿水流方向巖性突然變細(xì)，滲透性減弱或遇到隔水層時(shí)，潛水排泄困難。

上述四種原因引起潛水位上升，多出現(xiàn)在濱海平原，沖積平原一級(jí)階地及山前平原前緣地帶。此外河流，湖塘，水庫(kù)，梁道等地表水體滲入補(bǔ)給潛水層，也會(huì)引起潛水位升高。

由于潛水位升高引起的主要巖土工程危害有:

(1)土壤沼澤化，鹽漬化，主要發(fā)生在干海積平原低洼地帶。

(2)斜坡巖土體產(chǎn)生滑移，崩塌等，主要發(fā)生于風(fēng)化作用強(qiáng)烈的丘陵地區(qū)。

(3)崩解性巖土軟化，崩解，巖體結(jié)構(gòu)破壞，強(qiáng)度降低，壓縮性增大。主要發(fā)生與風(fēng)化殘積土及強(qiáng)風(fēng)化巖土地區(qū)。

(4)導(dǎo)致粉細(xì)沙及粉土被水飽和呈松散狀態(tài)，可能產(chǎn)生流砂，砂土液化等。主要發(fā)生于第四系全新統(tǒng)沖積，海積松散粉細(xì)沙層中。

(5)可能造成地下洞室內(nèi)沖水淹沒；基礎(chǔ)上浮，使建筑物失穩(wěn)。

3.1.2 地下水位過大下降引起的巖土工程危害

地下水位局部過大下降的原因，主要是人為因素改變了水文地質(zhì)條件造成的，如集中過量的抽取地下水，使地下水的開采量大于補(bǔ)給量，導(dǎo)致地下水位過大而持續(xù)下降，降落漏斗亦相應(yīng)的不斷擴(kuò)大；另外，工程活動(dòng)如礦區(qū)疏干，降水工程，施工排水等也能造成局部地下水位過大下降。

地下水位局部過大下降引起的主要巖土工程問題是地面塌陷，地面沉降，地裂，破壞巖土體的穩(wěn)定性，危害建筑物的穩(wěn)定性。在兩廣一些隱伏巖溶地區(qū)，由于供水，排水造成地下水位過大下降，引起嚴(yán)重的地面塌陷，地裂。

3.1.3地下水位升降變化引起的巖土工程危害

地下水位升降變化能引起膨脹性巖土產(chǎn)生不均勻的脹縮變形，嚴(yán)重者形成地裂，引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當(dāng)?shù)叵滤蛔兓l繁或變化幅度大時(shí)，不僅巖土的膨脹收縮變形往復(fù)，而且脹縮幅度也大。因此，在膨脹性巖土地區(qū)進(jìn)行工程勘察時(shí)，應(yīng)特別注意對(duì)場(chǎng)地水文地質(zhì)條件的研究，特別是地下水位的升降變化幅度和變化規(guī)律。這對(duì)地基基礎(chǔ)深度的選擇（宜選在地下水位以上或地下水位以下，不宜在地下水位變動(dòng)帶內(nèi)）有重要的參考價(jià)值。

3.2地下水位對(duì)巖土物理力學(xué)性質(zhì)的影響

在地下水位以上，地下水位變動(dòng)帶和地下水位以下，具有明顯的變化規(guī)律：土體從上到下，壓縮模量，承載力由大―小―大的變化規(guī)律。這是由于地下水位以上部位，經(jīng)長(zhǎng)期淋濾作用，鐵富集，并對(duì)土顆粒起膠結(jié)和填充作用，增大了土顆粒連接力，往往形成“硬殼層”，因而含水量，孔隙比小而壓縮模量和承載力增大；而位于地下水位變動(dòng)帶的土層，由于地下水積極交替，土中的易溶鹽成分淋失，土質(zhì)變松，因而含水量，孔隙比增大，壓縮模量，承載力降低；位于地下水位以下的土層，由于地下水交替緩慢，氧化，水解作用減弱，加之上覆土層的自重壓力作用，土質(zhì)比較密實(shí)，因而含水貧，孔隙比減小，壓縮模量，承載力增高。

3.3地下水動(dòng)水壓力作用引起的巖土工程危害

地下水在天然狀態(tài)下動(dòng)水壓力作用比較微薄，但是在認(rèn)為工程活動(dòng)中由于改變了地下水天然動(dòng)力平衡條件，在一定的動(dòng)水壓力作用下，往往會(huì)引起一些嚴(yán)重的巖土工程危害。如流砂，管涌，基坑突涌等。

這里簡(jiǎn)單介紹高層建筑深基坑開挖中由于承壓水頭壓力作用引起的垂坑突涌問題。在基坑下部有承壓含水層存在時(shí)，開挖基坑減小了承壓含水層上覆隔水層的厚度，當(dāng)隔水層減小到一定程度時(shí)，承壓水的水頭壓力能頂裂或沖毀基坑底板，造成突涌現(xiàn)象。

（1）基坑突涌形式及其危害：基坑突涌形式主要與承壓含水層的類型及其巖性有關(guān)。當(dāng)承壓含水層為裂隙水，巖溶水或中粗砂，礫砂；卵礫孔隙水時(shí)，基底頂裂，地下水從裂縫中涌出，使其基坑積水：當(dāng)承壓含水層為細(xì)粒砂層時(shí)，基底產(chǎn)生噴水冒砂現(xiàn)象。基坑突涌不但給施工帶來(lái)很大困難，而且破壞地基強(qiáng)度，造成邊坡失穩(wěn)。故應(yīng)重視防治基坑突涌。

第9篇：地下水的作用范文

高砷地下水是一個(gè)世界性的環(huán)境問題，全球數(shù)億人面臨著高砷地下水的威脅[1]。慢性砷中毒是飲用高砷地下水導(dǎo)致的主要地方病。中國(guó)是受慢性砷中毒危害最為嚴(yán)重的國(guó)家之一[2]。高砷地下水主要分布在內(nèi)蒙古、新疆、山西、吉林、江蘇、安徽、山東、河南、湖南、云南、貴州、臺(tái)灣等省（自治區(qū)）的40個(gè)縣（旗、市）。暴露在砷質(zhì)量濃度等于或超過50 μg·L-1飲用水中的人口為560×104，暴露在砷質(zhì)量濃度等于或超過10 μg·L-1飲用水中的人口為1 466×104[3]。據(jù)調(diào)查，在內(nèi)蒙古高砷暴露區(qū)飲水型地方性砷中毒患病率高達(dá)15.54%[45]。因此，地下水中砷異常以及由此產(chǎn)生的環(huán)境問題已引起各國(guó)政府和公眾的高度關(guān)注。

疾病防控部門經(jīng)過兩輪飲水型地方性砷中毒調(diào)查（包括2002～2004年飲水型地方性砷病區(qū)和高砷區(qū)水砷篩查和2010年飲水型地方性砷中毒監(jiān)測(cè)），基本掌握了中國(guó)范圍內(nèi)飲水型地方性砷中毒的分布和高砷地下水中砷質(zhì)量濃度范圍。近幾年，國(guó)土資源部也相繼開展了北方平原盆地地下水資源及環(huán)境問題調(diào)查評(píng)價(jià)、中國(guó)第二輪水資源評(píng)價(jià)、地下水污染調(diào)查評(píng)價(jià)以及嚴(yán)重缺水區(qū)和地方病區(qū)地下水勘查與供水安全示范等方面的調(diào)查研究工作，對(duì)主要高砷區(qū)水文地質(zhì)條件、地下水化學(xué)特征等有了進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。筆者選擇以河套盆地、呼和浩特盆地、大同盆地、銀川盆地為代表的干旱內(nèi)陸盆地和以江漢平原、珠江三角洲為代表的濕潤(rùn)河流三角洲為研究對(duì)象，主要介紹了中國(guó)不同地區(qū)高砷地下水的常量組分、氧化還原敏感組分特征，分析了其地下水的水文地球化學(xué)過程，探討了不同區(qū)域高砷地下水形成機(jī)理的差異。

1中國(guó)高砷地下水的分布

在中國(guó)大陸地區(qū)，高砷地下水主要分布在干旱內(nèi)陸盆地和河流三角洲（圖1，其中ρ（·）為離子或元素質(zhì)量濃度）。內(nèi)陸干旱盆地主要包括新疆準(zhǔn)噶爾盆地、山西大同盆地、內(nèi)蒙古呼和浩特盆地和河套盆地、吉林松嫩盆地、寧夏銀川盆地等。河流三角洲主要包括珠江三角洲、長(zhǎng)江三角洲、江漢平原等。

1.1干旱內(nèi)陸盆地

1.1.1新疆準(zhǔn)噶爾盆地

1980年，中國(guó)大陸第一起大面積地方性砷中毒在新疆奎屯地區(qū)被發(fā)現(xiàn)，在20世紀(jì)60年代當(dāng)?shù)厝碎_始打井開采并飲用地下水，從而引發(fā)砷中毒。王連方等在1983年報(bào)道這種飲用地下水中砷質(zhì)量濃度達(dá)850 μg·L-1[6]。在天山以北、準(zhǔn)噶爾盆地南部的奎屯123團(tuán)地下水砷污染嚴(yán)重，自流井水中砷質(zhì)量濃度為70～830 μg·L-1[7]。相比之下，淺層地下水（或地表水）中砷質(zhì)量濃度較低（從小于10 μg·L-1到68 μg·L-1），這些水源是20世紀(jì)60年代以前居民的飲用水。19世紀(jì)60年代居民飲用自流的高砷地下水后，產(chǎn)生了慢性砷中毒[8]。在北疆地區(qū)，高砷水點(diǎn)分布以準(zhǔn)噶爾盆地西南緣最為集中，西起艾比湖，東到瑪納斯河?xùn)|岸的莫索灣[9]。到目前為止，盡管對(duì)地下水中砷質(zhì)量濃度、土壤砷分布及健康效應(yīng)等開展了大量的調(diào)查和研究，但是這些高砷地下水形成的水文地質(zhì)條件、水文地球化學(xué)環(huán)境和過程卻缺乏足夠的認(rèn)識(shí)。

1.1.2山西大同盆地

山西大同盆地首例地方性砷中毒患者在19世紀(jì)90年代早期被發(fā)現(xiàn)。該病的流行發(fā)生在19世紀(jì)80年代中期居民把飲用水源從10 m以內(nèi)的大口井轉(zhuǎn)變?yōu)?0～40 m的壓把井之后的5～10年間。1998年，王敬華等研究表明，地下水中砷質(zhì)量濃度為20～1 300 μg·L-1[10]。近期調(diào)查顯示，所測(cè)試的3 083口井中544%超出了50 μg·L-1[11]。高砷地下水的pH值較高，一般為71～87，PO3-4質(zhì)量濃度達(dá)127 mg·L-1，而SO2-4質(zhì)量濃度較低（一般低于20 mg·L-1）[1214]。高砷地下水主要賦存于沖積湖積沉積物中，其有機(jī)碳含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）相對(duì)較高，可達(dá)1.0%[15]。As（Ⅲ）是地下水中砷的主要形態(tài)，占總砷的55%～66%[12]。基于同位素研究，Xie等認(rèn)為地下水中的砷主要來(lái)自于恒山變質(zhì)巖的風(fēng)化作用[16]。灌溉水的入滲和徑流沖洗是控制地下水系統(tǒng)中砷釋放的重要過程[17]。

1.1.3內(nèi)蒙古呼和浩特盆地和河套盆地

在內(nèi)蒙古地區(qū)，砷質(zhì)量濃度大于50 μg·L-1的地下水主要存在于克什克騰旗、河套盆地和土默特盆地（呼包盆地）[1819]。砷影響區(qū)面積達(dá)到3 000 km2，超過10×105位居民受到威脅。超過40×104位居民飲用砷質(zhì)量濃度大于50 μg·L-1的地下水，在776個(gè)村莊中有3 000位確診的地方性砷中毒患者[4]。馬恒之等調(diào)查研究表明，內(nèi)蒙古地方性砷中毒的臨床癥狀包括肺癌、皮膚癌、膀胱癌、過度角質(zhì)化、色素異常等[20]。克什克騰地區(qū)的高砷地下水主要由毒砂礦的開采造成的，而河套盆地和土默特盆地（呼包盆地）高砷水主要是由地質(zhì)成因引起的，主要存在于晚更新世—全新世沖湖積含水層中[2023]。

在呼和浩特盆地，主要受還原環(huán)境的影響，地下水中砷質(zhì)量濃度高達(dá)1 500 μg·L-1，60%～90%的砷以As（Ⅲ）形式存在[22，24]。在盆地的低洼處，情況更糟。在一些大口井中，地下水中砷質(zhì)量濃度也較高（達(dá)到560 μg·L-1）。由于蒸發(fā)濃縮作用的影響，淺層地下水中鹽分和F-質(zhì)量濃度均較高，盡管F-和砷質(zhì)量濃度之間并不具有相關(guān)性[22]。

在河套平原，淺層地下水中砷質(zhì)量濃度為11～969 μg·L-1，90%以上的砷以As（Ⅲ）形式存在[21]。Guo等提出高砷地下水主要在還原環(huán)境下形成[2，21，25]。相反，Zhang等認(rèn)為地下水中的砷主要受狼山山前采礦活動(dòng)的影響，砷從采礦區(qū)遷移至地下水流動(dòng)系統(tǒng)的下游[26]。Guo 等發(fā)現(xiàn)，高砷地下水主要存在于淺層沖湖積含水層中，地下水中的砷主要來(lái)源于含水層沉積物中的交換態(tài)砷和鐵/錳結(jié)合態(tài)砷[2]。這一點(diǎn)被室內(nèi)原狀沉積物微生物培養(yǎng)試驗(yàn)研究所證實(shí)[27]。在高砷地下水中，砷主要與細(xì)顆粒的有機(jī)膠體結(jié)合，而與含F(xiàn)e膠體無(wú)關(guān)，意味著有機(jī)膠體對(duì)地下水中砷分布的控制作用[28]。此外，水文地質(zhì)和生物地球化學(xué)對(duì)砷活化的制約作用顯著，在灌渠和排水干渠附近存在低砷地下水[23]。淺層地下水中砷的分布非常不均勻，無(wú)論是在平面上，還是在垂向上，地下水中砷質(zhì)量濃度差異很大[29]。這種差異導(dǎo)致局部地段地下水中砷質(zhì)量濃度的動(dòng)態(tài)變化[30]。

1.1.4吉林松嫩平原

2002年在松嫩平原的西南部發(fā)現(xiàn)砷中毒新病區(qū)。砷中毒主要分布在通榆縣和洮南 市，當(dāng)?shù)鼐用翊蠖嘁詽撍鳛轱嬎矗糠诛嬘贸袎核甗31]。地下水水化學(xué)特征具有明顯的水平分帶性和垂直分帶性[32]。在垂向上，砷主要富集在深度小于20 m的潛水和深度在20～100 m的白土山組淺層承壓水中。在水平方向上，地下水中砷質(zhì)量濃度為10～50 μg·L-1的潛水主要分布在山前傾斜平原的扇前洼地及與霍林河接壤的沖湖積平原內(nèi)。砷質(zhì)量濃度大于100 μg·L-1的高砷水主要分布在新興鄉(xiāng)、四井子鄉(xiāng)沿霍林河河道區(qū)域[33]。在重點(diǎn)砷中毒疑似病區(qū)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，地下水中砷的超標(biāo)率為4665%，砷質(zhì)量濃度為50～360 μg·L-1，均值為96 μg·L-1[34]。在地形極為平緩的低平原區(qū)，含水層以湖積相沉積的粉細(xì)砂為主，各含水層之間有黏土、亞黏土隔水層，地下水徑流不暢，水位埋深變淺，導(dǎo)致地下水中砷和氟的富集[33]。

1.1.5寧夏銀川盆地

寧夏銀川盆地于1995年發(fā)現(xiàn)有地方性砷中毒病區(qū)和砷中毒病人[35]。地下水中砷質(zhì)量濃度為20～200 μg·L-1[3536]。高砷地下水主要分布在銀川平原北部沿賀蘭山東麓的黃河沖積平原與山前洪積扇地帶[36]，呈2個(gè)條帶分布于沖湖積平原區(qū)：西側(cè)條帶位于山前沖洪積平原前緣的湖積平原區(qū)，在全新世早期為古黃河河道；東側(cè)條帶靠近黃河的沖湖積平原區(qū)，在全新世晚期為黃河故道，平行于黃河分布。在垂向上，地下水中砷質(zhì)量濃度隨深度增加而降低，高砷地下水一般賦存于10～40 m 的潛水含水層（砷質(zhì)量濃度從小于10 μg·L-1到177 μg·L-1）；第一、二承壓水大部分地區(qū)未檢出砷或檢出砷質(zhì)量濃度低于10 μg·L-1[3738]。高砷地下水呈中性—弱堿性，為HCO3NaCa、ClHCO3Na、ClHCO3NaCa型水，氧化還原電位較低[3940]。特殊的古地理環(huán)境特征、地下水徑流條件、氧化還原環(huán)境等被認(rèn)為是地下水中砷富集的重要因素[41]。地下水中砷質(zhì)量濃度隨水位改變呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化特征[38]。

1.2河流三角洲

1.2.1珠江三角洲

珠江三角洲也存在高砷地下水。地下水中砷質(zhì)量濃度為2.8～161 μg·L-1。

1.2.2長(zhǎng)江三角洲

長(zhǎng)江三角洲高砷地下水也普遍存在。20世紀(jì)70年代以來(lái)相繼發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)江三角洲南部南通—上海段第一承壓水中砷質(zhì)量濃度（大于50 μg·L-1）嚴(yán)重超過國(guó)家飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)[45]。這一帶地下水的還原性相對(duì)較強(qiáng)。高砷地下水中Fe2+質(zhì)量濃度普遍較高，多數(shù)大于10 mg·L-1[4546]。地下水中砷質(zhì)量濃度高時(shí)，相應(yīng)Fe2+質(zhì)量濃度也較高。長(zhǎng)江三角洲南部地下水中砷質(zhì)量濃度高的主要原因是，在還原環(huán)境中，AsO3-4還原為AsO3-3，而且與砷酸鹽相結(jié)合的高價(jià)鐵還原成比較容易溶解的低價(jià)鐵形式[47]。于平勝研究表明，在長(zhǎng)江南京段，沿岸5 km內(nèi)地下水中砷質(zhì)量濃度普遍高于遠(yuǎn)離長(zhǎng)江的地下水[48]。淺層地下水（潛水）中砷質(zhì)量濃度普遍較低（小于40 μg·L-1）。

1.2.3漢江平原

2005年，江漢平原首次發(fā)現(xiàn)高砷水源和首例地方性砷中毒病例[49]。其中，仙桃市和洪湖市是江漢平原砷中毒最為嚴(yán)重的地區(qū)。調(diào)查表明，仙桃市848口井中有115口井砷質(zhì)量濃度超過50 μg·L-1[4950]，地下水中砷質(zhì)量濃度最高達(dá)2 010 μg·L-1。該區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，降雨量充沛，地下水埋深淺，地下水以HCO3CaMg型為主。相對(duì)于內(nèi)陸干旱盆地，地下水溶解性總固體（TDS）較低（0.5～1 g·L-1）。

2不同區(qū)域高砷地下水化學(xué)特征

以大同盆地、河套盆地、呼和浩特盆地、銀川盆地為代表的內(nèi)陸干旱盆地地下水和以珠江三角洲、江漢平原為代表的河流三角洲地下水中砷質(zhì)量濃度較高，現(xiàn)以這些地區(qū)為例，簡(jiǎn)要總結(jié)中國(guó)高砷地下水的水化學(xué)特征。其中，大同盆地的數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[12]～[14]；河套盆地的數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[14]、[23]；呼和浩特盆地的數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[22]；銀川盆地的數(shù)據(jù)為筆者2012 年的調(diào)查結(jié)果；珠江三角洲的數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[43]；江漢平原的數(shù)據(jù)引自文獻(xiàn)[51]。

2.1常量組分

高砷地下水中常量組分質(zhì)量濃度分布范圍廣。從江漢平原大同盆地銀川盆地呼和浩特盆地河套盆地珠江三角洲，地下水中Na+和Cl-質(zhì)量濃度逐漸升高[圖2（a）]。在江漢平原，地下水中Na+質(zhì)量濃度明顯大于Cl-；在河套盆地、銀川盆地，Na+與Cl-質(zhì)量濃度近似相等；而在珠江三角洲，Cl-質(zhì)量濃度大于Na+。這些地區(qū)地下水中HCO-3質(zhì)量濃度較為相近，而Ca2+質(zhì)量濃度相差較大[圖2（b）]。總體來(lái)說，珠江三角洲Ca2+質(zhì)量濃度最高，銀川盆地次之，然后江漢平原、河套盆地和大同盆地均較低，這些地區(qū)TDS值為200～20 000 mg·L-1，江漢平原TDS值最低（平均為427 mg·L-1），其次是大同盆地、銀川盆地和河套盆地，珠江三角洲則最高[圖2（c）、（d）]。除江漢平原外，高砷地下水中Na+質(zhì)量濃度和TDS值具有顯著的正相關(guān)關(guān)系[圖2（c）]；在江漢平原，高砷地下水中HCO-3質(zhì)量濃度與TDS值之間呈顯著的正相關(guān)關(guān)系[圖2（d）]，而其他地區(qū)HCO-3質(zhì)量濃度總體上低于TDS值。

由圖4可知：河套盆地、呼和浩特盆地和大同盆地高砷地下水的Stiff圖比較類似，說明其水化學(xué)性質(zhì)比較相近，盡管河套盆地中高砷地下水常量組分質(zhì)量濃度高于呼和浩特盆地和大同盆地；銀川盆地地下水與其他地區(qū)存在顯著區(qū)別，表現(xiàn)為SO2-4和HCO-3是主要陰離子，且質(zhì)量濃度相近，Na+和Ca2+是主要陽(yáng)離子；江漢平原地下水更為特殊，表現(xiàn)為HCO-3是主要陰離子，Ca2+是主要陽(yáng)離子；相比之下，珠江三角洲高砷地下水常量組分質(zhì)量濃度較高，Cl-為主要陰離子，Na+為主要陽(yáng)離子。

2.2氧化還原敏感組分

無(wú)論是干旱內(nèi)陸盆地，還是河流三角洲，高砷地下水總體上處于還原環(huán)境，其氧化還原電位絕大部分小于0 mV[圖5（a）]。其中，河套盆地高砷地下水氧化還原電位最低，其次是呼和浩特盆地、大同盆地和銀川盆地。相應(yīng) 地，地下水中的溶解性有機(jī)碳（DOC）質(zhì)量濃度較高，大部分為5～20 mg·L-1[圖5（a）]。其中，河套盆地高砷地下水中DOC質(zhì)量濃度最高，平均達(dá)到12.0 mg·L-1；其次是呼和浩特盆地（平均為8.3 mg·L-1）、銀川盆地（平均為6.0 mg·L-1）和大同盆地（平均為5.0 mg·L-1）。此外，珠江三角洲地下水中DOC質(zhì)量濃度與呼和浩特盆地相當(dāng)，平均為8.7 mg·L-1；江漢平原地下水中DOC質(zhì)量濃度與銀川盆地相當(dāng)，平均為62 mg·L-1。總體而言，高砷地下水中DOC質(zhì)量濃度與氧化還原電位呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，DOC質(zhì)量濃度越高，氧化還原電位越低。這表明，溶解性有機(jī)碳質(zhì)量濃度是促進(jìn)地下水中還原環(huán)境形成的主要因素。

在還原環(huán)境中，高砷地下水中SO2-4和NO-3質(zhì)量濃度較低[圖5（b）]。其中，江漢平原SO2-4質(zhì)量濃度最低，平均為2.5 mg·L-1；河套盆地NO-3質(zhì)量濃度最低，平均為2.3 mg·L-1。這表明江漢平原地下水中SO2-4來(lái)源有限。盡管銀川平原NO-3質(zhì)量濃度與江漢平原相當(dāng)（平均為4.5 mg·L-1），但是其SO2-4質(zhì)量濃度（平均為277 mg·L-1）遠(yuǎn)高于江漢平原。河套盆地SO2-4質(zhì)量濃度最高，平均達(dá)230 mg·L-1。相對(duì)于河套盆地和銀川盆地，大同盆地和呼和浩特盆地NO-3質(zhì)量濃度（平均分別為12.5、9.2 mg·L-1）較高，而SO2-4較低（分別為61.5、65.8 mg·L-1）。低質(zhì)量濃度的NO-3和SO2-4意味著高砷地下水中發(fā)生了脫硫酸作用和反硝化作用。

3.2蒸發(fā)濃縮作用

除了風(fēng)化作用外，蒸發(fā)濃縮作用也影響高砷地下水的化學(xué)特征（特別是在干旱—半干旱的內(nèi)陸盆地）。這里采用Gibbs圖來(lái)說明蒸發(fā)濃縮作用對(duì)地下水化學(xué)成分的影響[5556]。圖7表明：江漢平原主要受巖石風(fēng)化作用影響，這與上述分析一致；其他地區(qū)除了受風(fēng)化作用影響外，還受到蒸發(fā)濃縮作用的控制。其中，河套盆地受蒸發(fā)濃縮作用影響最大，其次是呼和浩特盆地、大同盆地和銀川盆地。高砷地下水中Cl-和砷質(zhì)量濃度之間的相關(guān)性并不顯著，這種關(guān)系表明地下水中砷質(zhì)量濃度受蒸發(fā)濃度作用的影響有限。

3.3陽(yáng)離子交換吸附作用

3.4還原作用

氧化還原條件對(duì)地下水中砷的富集起著至關(guān)重要的作用。從圖9（a）可以看出，砷質(zhì)量濃度大于50 μg·L-1的地下水主要位于氧化還原電位小于-50 mV的區(qū)域。地下水中氧化還原電位越低，砷質(zhì)量濃度相應(yīng)越高。相對(duì)于大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，銀川盆地地下水中氧化還原電位較高，相應(yīng)地砷質(zhì)量濃度較低（平均為28.0 μg·L-1）。因此，還原條件有利于含水層中砷的釋放[5859]。

在還原環(huán)境中，鐵/錳氧化物礦物的還原性溶解被認(rèn)為是地下水中砷富集的主要原因[4，5960]。在含水介質(zhì)中，鐵/錳氧化物礦物對(duì)砷的吸附起主要作用[61]，被認(rèn)為是地下水系統(tǒng)中砷的主要載體[62]。在還原環(huán)境中，這種富砷的礦物可被還原為溶解態(tài)組分，進(jìn)入地下水中；與此同時(shí)，礦物上吸附的砷也被釋放出來(lái)，并在一定條件下在地下水中積累。然而，地下水中砷與鐵質(zhì)量濃度之間的相關(guān)性并不顯著[圖5（d）]。在江漢平原，地下水中鐵/錳質(zhì)量濃度相對(duì)高，砷質(zhì)量濃度也較高；在大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，地下水中鐵/錳質(zhì)量濃度低，但砷質(zhì)量濃度較高[圖9（b）]。因此，地下水中砷質(zhì)量濃度不受鐵/錳質(zhì)量濃度的限制。高砷地下水中，鐵/錳質(zhì)量濃度既可能高，也可能低[63]。造成這種現(xiàn)象的原因可能包括以下幾點(diǎn)。

（1）As（V）的還原性解吸附是地下水中砷釋放的主要原因。在還原環(huán)境中，被吸附的As（V）直接被還原為As（Ⅲ），由于在鐵/錳氧化物表面，As（Ⅲ）的附著能力比As（V）低，所以As（V）被還原為As（Ⅲ）后被釋放出來(lái)[64]。在此過程中，沒有涉及鐵/錳的還原，鐵/錳并沒有釋放出來(lái)，因此地下水中鐵/錳質(zhì)量濃度并不高。

（2）在還原性溶解中產(chǎn)生的Fe（Ⅱ）重新被吸附到沉積物的表面。羥基氧化鐵對(duì)Fe（Ⅱ）具有很強(qiáng)的親和力，可大量吸附Fe（Ⅱ）[6566]。

（3）由于地下水相對(duì)于黃鐵礦和菱鐵礦過飽和，還原性地下水中Fe（Ⅱ）以黃鐵礦和菱鐵礦的形式沉淀，所以被從地下水中去除[63，6768]。盡管部分砷可與黃鐵礦共沉淀[69]，或被菱鐵礦吸附[70]，但是還原性溶解所釋放的砷遠(yuǎn)多于被黃鐵礦/菱鐵礦去除的砷。

（4）在pH值較高的情況下，鐵/錳氧化物吸附態(tài)砷進(jìn)行解吸附。由于在pH值較高時(shí)，礦物對(duì)As（V）的吸附能力較低[71]，這種解吸附主要以As（V）為主。

高砷地下水存在于SO2-4和NO-3質(zhì)量濃度均較低的江漢平原，也存在于SO2-4和NO-3質(zhì)量濃度均較高的銀川盆地、河套盆地和呼和浩特盆地[圖9（c）]；并且，高砷地下水中發(fā)生了脫硫酸作用和反硝化作用。在較強(qiáng)還原條件的河套盆地和呼和浩特盆地，鐵、錳質(zhì)量濃度較低的原因可能與SO2-4質(zhì)量濃度有關(guān)。由于鐵的硫化物礦物溶解度低，還原環(huán)境中較高質(zhì)量濃度SO2-4還原產(chǎn)生的S2-限制了鐵、錳在地下水中的積累。因此，在河套盆地和呼和浩特盆地，黃鐵礦沉淀可能是控制地下水中鐵、砷質(zhì)量濃度的一個(gè)重要過程。這一結(jié)果與河套盆地地下水中Fe同位素研究和化學(xué)特性時(shí)空演化研究結(jié)果一致[63，68]。相比之下，在江漢平原，低質(zhì)量濃度SO2-4還原產(chǎn)生的S2-比較有限，不能有效控制鐵在地下水中的積累，因此鐵/錳氧化物礦物的還原性溶解和Fe（Ⅱ）的再吸附可能是地下水中的主要水文地球化學(xué)過程，盡管確切證據(jù)需要來(lái)自于含水層沉積物中Fe形態(tài)的結(jié)果。此外，在大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，地下水中pH值較高，因此在堿性條件下吸附態(tài)砷的解吸附也是一個(gè)重要的富砷過程。

4結(jié)語(yǔ)

（1）中國(guó)高砷地下水既存在于干旱內(nèi)陸盆地，也存在于濕潤(rùn)的河流三角洲。盡管這2類地區(qū)地下水中砷質(zhì)量濃度均較高，但是地下水化學(xué)特點(diǎn)卻存在顯著差異。在干旱內(nèi)陸盆地，高砷地下水的pH值較高，呈弱堿性；而濕潤(rùn)河流三角洲地下水的pH值為中性。江漢平原的高砷地下水以HCO3Ca型為主；大同盆地、河套盆地和銀川盆地高砷地下水主要為HCO3Na型；而珠江三角洲高砷地下水為ClNa型。高砷地下水中氧化還原電位低，處于還原環(huán)境。總體上，SO2-4和NO-3質(zhì)量濃度較低。其中，江漢平原SO2-4質(zhì)量濃度最低，河套盆地NO-3質(zhì)量濃度最低。此外，鐵與砷之間的相關(guān)性并不顯著。在珠江 三角洲，鐵、錳質(zhì)量濃度最高，但砷質(zhì)量濃度相對(duì)較低；而大同盆地高砷地下水中鐵、錳質(zhì)量濃度最低，但砷質(zhì)量濃度相對(duì)較高。

（2）在高砷地下水系統(tǒng)中發(fā)生了不同程度的風(fēng)化作用、陽(yáng)離子交換吸附作用和還原作用。河套盆地、大同盆地、呼和浩特盆地和銀川盆地地下水均位于全球平均硅酸鹽風(fēng)化區(qū)；江漢平原地下水位于全球平均碳酸巖風(fēng)化區(qū)附近；而珠江三角洲地下水位于蒸發(fā)巖風(fēng)化區(qū)附近。相對(duì)而言，河套盆地和呼和浩特盆地地下水中陽(yáng)離子交換吸附程度高，而銀川盆地和江漢平原陽(yáng)離子交換吸附程度較低。高砷地下水中發(fā)生了反硝化作用、脫硫酸作用以及鐵、錳氧化物還原過程。在較強(qiáng)還原條件的河套盆地和呼和浩特盆地，鐵、錳質(zhì)量濃度較低的原因可能與SO2-4質(zhì)量濃度有關(guān)。還原環(huán)境中較高質(zhì)量濃度SO2-4還原產(chǎn)生的S2-限制了鐵、錳在地下水中的積累。在河套盆地和呼和浩特盆地，黃鐵礦沉淀可能是控制地下水中鐵、砷質(zhì)量濃度的一個(gè)重要過程。在江漢平原，鐵/錳氧化物礦物的還原性溶解和Fe（Ⅱ）的再吸附是地下水中主要的水文地球化學(xué)過程。此外，在地下水pH值較高的干旱內(nèi)陸盆地，吸附態(tài)砷的解吸附也是一個(gè)重要的富砷過程。