地下水災害的分析和研究

梁麗青+胡宇祥+殷飛

【摘 要】地下水災害是由于地下水位上升到一定程度，對原來周圍的生態、居住、農業、建筑物等造成的災害。比如農田的漬澇、土壤的鹽堿化、對建筑物和路基的浸泡和侵蝕等，研究地下水災害可以為分析和避免災害產生，保持生態可持續發展，節約水庫移民造價提供一定的依據。

【Abstract】Groundwater disaster is the damage to the surrounding ecology， habitation， agriculture， buildings and so on after the groundwater level rises to a certain extent， such as farmland waterlogging， soil salinization， the buildings and roadbed soaking and erosion. The study of groundwater disasters can provide a basis for analyzing and avoiding disasters， maintaining ecological sustainable development and saving the cost of reservoir resettlement.

【關鍵詞】地下水；水動力；水化學；水環境

【Keywords】groundwater； water power； water chemistry； water environment

【中圖分類號】P641.8 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）12-0181-02

1 引言

地下水災害是由于地下水位上升到一定程度，對建筑物（尤其是地基）、農業、人類居住和生活環境等造成一定的危害，當然不是所有的地下水上升都會帶來災害，但是當河道水位原本就較高，再加上水庫周圍地質透水性好，就會十分危險。所以，分析地下水位抬高的危害就顯得十分重要[1]。

通過研究，地下水災害問題主要有三種類型：地下水動力災害、地下水化學災害和地下化水環境災害[2]。

2 地下水動力災害

地下水經過長期的發展，和周圍的地質、水文等環境形成了一種物理平衡狀態，這種平衡狀態成為地下水動力環境平衡，當周圍條件發生變化時，這個平衡就會受到影響，通過周圍環境自身的動力調整，使其重新達到平衡。這個調整的過程就會給人類的生存環境帶來或多或少，或有利或不利，甚至是嚴重的影響。論文主要討論研究區內地下水位上升會帶來什么不利影響，甚至導致災害發生。

2.1 地面沉陷災害

引起地面沉降的機理如下：①含水層的水被抽取后，一般其水位通過周圍滯水層彈性釋水來彌補，但如果開采過量，自身的平衡系統還來不及補給，補給小于抽水量；②如果含水層中的水被大量抽取到一定程度，它的水頭就會小于滯水層中的水頭，為達到平衡，滯水層會釋放更多的水補給地下水，滯水層的水失去過多，其覆蓋層就會向下壓實發生塌陷，導致地面沉降[3]。

2.2 滑坡（邊坡的穩定性）災害

出現滑坡的地形一般為斜坡，斜坡穩定性的主要影響因素是其內部剪應力。已有試驗證明水會導致剪應力降低，當斜坡面水位升高時，剪應力降低，而水給的垂直壓力卻增大了，所以滑動力也相對增大，當滑動力大于剪應力時，就會發生滑坡。由此可見，水庫浸沒帶來的地下水位上升會增大滑動的可能性。如果再加上特大暴雨等情況，滑坡的可能性就更大了，甚至導致坍塌。

3 地下水化學災害

如上文所述，地下水在長期的地質和外在環境影響下形成了一個物理平衡，當然也存在一個化學“平衡”。地下水在流動的過程中，會與周邊的巖土、沉積物等發生物質交換（包括宏觀的和微觀的），這樣含水層的不同部位由于地下水的滯留長短，其所包含的化學成分也會有差異。對于一個時間滯留較長的地帶，其化學成分是相對穩定的，這就是一個“平衡”。

地下水化學災害包括了咸水、海水入侵，有害元素的污染兩個方面，由于研究區多半位于哈爾濱市，其地理位置是被大陸包圍，附近沒有海洋，所以海水入侵這種污染類型對于研究區基本不會發生，所以不作具體介紹，這里只介紹其機理：即當地下水升高，會導致其向低處流，這樣含水層就會與相鄰地相連，最后與海水相連，海水密度高、壓力大，會回流到地下水，地下水再補給河流，往復循環達到動態平衡，而海水就會侵入河流和地下水。

雖然研究區不靠海但是也有可能被咸水污染。當蒸發大于補給時，此處水量密度就會加大，礦化度也會加大，如上機理，如果河流通過含水層與咸水相連，就會被污染。

有害元素污染，除個別土壤或地層中含有有害元素外，大部分都是人為造成的。污染物的來源和方式如下：

①工業排放的廢水、各種洗滌劑和生活中產生的污水等會污染地表水，若地下水過高致使地下水和污染的地表水相連，就會污染含水層；

②可侵入土壤的有害污染物（如化肥、農藥等）等會導致土壤水或淺層地下水的污染，土壤水也可能下滲導致地下水污染。被污染的淺層地下水在地下水被抬高后，可能會與深層地下水有水力聯系，就會進一步污染深層地下水[4]；

③若地下水的儲備設施泄露，含水層也可能會被污染，而若含水層與江流有水利關系，則會污染江水；

④人工回灌活動，主要是指為防止地面沉降的回灌活動。

這些污染源隨著地下水位的升高和地下水動力變化，會擴大范圍，大水庫分水期，抬高水位，河水補給地下水，這部分水流會被污染；當水庫遇到枯水期時，水位下降，地下水就會補給河流，污染物也會帶進河流，污染河流，擴大生態環境的破壞。另外，類似于海水入侵機理，當水庫蓄水抬高地下水位，導致地下水與污染水相通，發生水利關系，則會污染地下水，從而污染河流。

4 地下水環境災害

地下水環境災害是由于地下水的各種環境受到外部干擾，自身會調節恢復其原來的平衡，這個過程會造成一些有害的影響。如：①當地下水的水位上升到接近地表時，會導致土地沼澤化；②若地下水埋深較淺，水位較高，或者地下水礦化較高時，會導致土壤鹽堿化[5]；④地下水位過高，對防水性不強的建筑基礎、道路橋梁基礎及地下建筑物都將形成浸沒災害，尤其對于有凍融作用的寒冷地區，凍融作用將進一步加強過高地下水、毛細水對建筑物基底的破壞作用。

5 常見浸沒災害分析

災害分析的分類及簡述如表1。

6 結語

地下水災害是由于地下水位上升到一定程度，對建筑物（尤其是地基）、農業、人類居住和生活環境等造成一定的危害，根據危害不同，將地下水的災害問題劃分為三種類型：地下水動力災害、地下水化學災害和地下化水環境災害，三種浸沒災害對地下水和生態環境影響很大，重視浸沒和預防治理浸沒災害具有現實意義。

【參考文獻】

【1】王玉秋，錢茜.淺談地下水污染來源危害及防治對策[J].山東環境，2000（S1）：204-205.

【2】宋保平.地下水災害的分類及特點[J].石家莊學院學報，2002，4（4）：1-3.

【3】丁一匯，張建云.暴雨洪澇[M].北京：氣象出版社，2009.

【4】魯春霞，于云江，關有志，等.甘肅省土壤鹽漬化及其對生態環境的損害評估[J].自然災害學報，2001，10（1）：99-102.

【5】戴長雷，劉春麗，等.大頂子山航電樞紐工程上游松花江兩岸浸沒影響區地下水三維數值模擬研究結題報告[R].哈爾濱：黑龍江大學寒區地下水研究所，2011.

【6】王大純，張人權，史毅虹，等.水文地質學基礎[M].北京：地質出版社，1995.