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地下水定义精选(九篇)

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地下水定义

第1篇:地下水定义范文

【关键词】 地下室顶板设计顶板覆土工程设计排水覆土厚度

中图分类号: TU2 文献标识码: A 文章编号:

【正文】

一 关于顶板覆土问题的设计要求

首先,要想将地下室(尤其是现代化大型住宅小区中的地下室)营建得能够兼实用与坚固的特点于一体,就要全面考虑对地下室顶板及其上覆土的各种使用可能,如绿化、排水、建造房屋、修建公路等,还要考虑到地下给水排水所用管道问题。因此,要明确不同建筑领域在不同情况下对于地下室顶板覆土的各种要求。

1、建筑专业对于覆土的要求

(1)人与自然和谐共荣的夙求使得现代建筑越来越多地加入了绿化与景观植被设计,这一点在地下室顶板上也有很大体现,我们在城市中的很多地下室顶层会看到设计独特的绿化和水池等。在这种建筑设计中,我们必须考虑地下室顶层覆土的厚度等指标,根据相关研究,这种项目对顶层覆土厚度的最低要求是1200至1500mm。

(2)地下室结构面层之上,建筑的建造要考虑找坡问题,而这常常是通过陶粒混凝土或者排蓄水板等来实现的,根据相关指标规定,200mm的覆土厚度才能达到建筑要求。

2、给排水专业对于覆土的要求

(1)冻土问题

由于国土开阔,领域跨纬度大,地理地势种类多样,我国不同地区的冻土差异明显,呈现“南浅北深,东浅西深”的整体现状,如位于我国北部地区的哈尔滨冻土层达200厘米,而南部城市杭州则为5厘米,位于低地势的北京为85厘米,而处于第一阶梯高地势的内蒙古二连浩特与新疆的乌恰均在300厘米以上。不同的冻土厚度对土层内部物质的影响自然存在差异,因为地下室顶板覆土层内要铺设多种管道,而且覆土层兼有对地下室保温的用途,所以《建筑给水排水设计规范》对地下室顶板覆土层厚度做出了硬性要求,明确规定室外埋设地管道接户管要不得高于冻土线以上0.15m处。

(2)各类管道铺设问题

《建筑给水排水设计规范》中要求,室外排水管道的最低埋深为管道顶部的覆土层厚度不能小于300mm,又由于地下室建筑大多为顶板面积宽大的大型建筑,排雨量比一般建筑屋顶要大,雨水管道的管径将会大至500mm左右。这方面我们用以实例数据说明:

分析一顶板距边界最远点100米的地下室,管道数据按照最小坡度的3‰计算,则找坡部分则需要100*0.003=0.3m=300mm,故该地下室顶板覆土层最低厚度为300mm+500mm+300mm=1100mm=1.1m。

这一部分还需要考虑管道在交叉时于覆土内标出现冲突以及覆土内部铺设的多孔盲管等交叉问题。

(3)顶板承重问题

现代建筑地下室的顶板部分大多设置普通车道及消防车道,为保障顶板承重质量和地下室结构的坚固性,穿越车道的部分的管道管顶覆土厚度要高于0.7m,若以500mm管径的雨水管为例,则穿越坡道的地方覆土层至少需1.2m。

对于冻土严重地区,还要考虑铺设防冻层问题。

种种因素对地下室顶板覆土层的厚度都有严格的要求,这就需要相关工作人员统筹考虑,结合建筑学与给排水专业知识对地下室顶板的覆土层作出合理化设计,保障建筑使用安全,并能完成其各种需求。

二室外给排水总图设计中需注意的问题

1.室外给水系统设计中需注意的问题

对于室外的给水系统,由于与排水系统同属于一个系统。在设计中要注意其防污的问题。一般我们的生活以及生产用水,多数是从市政给水管网中引出的,也有一些企业和个人应用的是地下水系统,为了使这些水能够符合用水的标准,在室外给水系统中应该加入防污隔断阀的设计。其工作的原理是在普通隔断阀的基础上,加入了两只止回阀,使其有效的防止水的回流污染、防止不洁净的水灌入供水主管。防污隔断阀技术特点有如下几个方面:

首先,这种机构的尺寸小、设计简单、维修与安装十分方便;

其次,其外形的设计采用的是流线型技术,能够有效的节约能源,减小水流动中的阻力消耗,增加了水泵中电能转化为机械能的效率。设计采用了全铜结构,避免由于长期使用而产生的锈蚀现象;

再次,两只止回阀的设计与安全泄水阀的设计增加了防止污水流入主管以及支管的可靠性;

最后,使用的范围比较广泛。使用的压力范围在1.0Mpa-1.5Mpa之间即可,对于水质的要求是没有明显可见杂质的清水,温度在0摄氏度到80摄氏度之间,支持了全国大部分地区的温泉水温。

在设计中加入防污隔断阀,虽然会增大一部分成本,但是其能够达到很好的防污效果,是现代室外供水系统的一个发展趋势。

2.室外污水系统设计中需注意的问题

随着我们国家经济的高速发展,人们对于建筑物的污水处理系统也开始了前所未有的重视。按照国家的相关规定,建筑物的污水处理系统应该具备去油、沉淀净化的功能,这样就需要隔油池以及化粪池的设计,其设计的原则是不能够影响建筑物的正常使用,要便于清理。还要在设计的之初考虑清楚可能出现的最大服务人数的数量以及将来是否有扩容的计划等等。

隔油池一般的流量是按照秒来计算,每秒的最大流量不超过0.005立方米,含有油污的污水,不能够在池中连续存蓄10分钟,其清理的周期为一星期。国家对于隔油池有标准要求,最小的隔油池为0.9立方米的有效容积,而最大的隔油池为4.5立方米的有效容积,使用单位可以根据需要来进行设计。

化粪池的设计一般由设计人员根据实际的需要进行设计,主要是根据总使用人数来确定其容积的大小。在设计化粪池位置时要特别注意,不能够距离生活饮用水的水池太近,一般距离不小于10米。如果建筑物是抽取地下水,则化粪池要在地下水源地30米以外。由于化粪池内部会产生沼气等可燃性气体,要在设计时预留通气孔。

无论是隔油池还是化粪池,出水管的中心线应该在设计水位以下60毫米处。

3.室外雨水系统设计中需注意的问题

建筑物室外场地以及小区中应该设置专门雨水排水管网系统,特别是在地势较低的区域有很大的必要。一些小区室外的花园、广场、草坪以及其他处于低洼的地区,这些区域就应该设置雨水口。而雨水口是的设计是根据汇水点与汇水面积来设计的。汇水点的确定可以使用人工注水的方式来进行,也可以在降雨的时候去观察积水区域的最低点,该点就是汇水点。而汇水区域的面积计算,要确定该地区的年平均降水量以及历年的最大暴雨量,再去以测量好的汇水点为注水点,注入最大降雨量时发生的水量,测量过水面积,就可以得到粗略的汇水面积。室外雨水系统的设计中要注意一下几点:

首先,要做好测量工作,确定该区域的汇水点,在汇水点处设立雨水口,也可以在一个区域的较为低洼的地方设置雨水口,雨水口严禁设计在其他的管道上,不要在楼道的正前方设计,这样不方便居民的出行;

其次,由于雨水可能会夹杂一些泥沙进入雨水口,对于雨水口的管件直径要求比普通的水管设计要略大,一般要求不小于200毫米。雨水口的深度也不宜过深,以1米为宜。

最后,雨水口数量的设计要根据雨水口所在区域的径流系数来决定,系数越大的,需要设计的雨水口越多。在小区绿地,径流系数一般为0.15,不需要设计太多的雨水口,在石块路面或是柏油路面,径流系数为0.6,需要设计较多的雨水口。

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第2篇:地下水定义范文

关键词:华北平原;地下水资源承载力;地下水开采程度;社会经济发展程度

中图分类号::TV213 文献标识码:A 文章编号:1672-1683(2017)04-0013-06

Abstract:Groundwater is over-exploited in North China Plain,and this brings a series of eco-environmental problems.The sustainability of groundwater carrying capacity in NCP is faced with an unprecedented challenge.The definition of groundwater carrying capacity was put forward in this study and a new evaluation method for groundwater carrying capacity was proposed.The cities were grouped into three regions,i.e.the non-over-exploited and non-overloaded region (NN),the over-exploited but non-overloaded region (ON),and the over-exploited and overloaded region (OO).The results showed that the GDP supported by groundwater was 1560.8 billion RMB in 2003,and it quickly increased to 3758.5 billion RMB in 2011.33.3% of the cities belong to the NN region.NCP as a whole and 57.2% of the cities belong to the ON region,where groundwater has been over-exploited,but the water use efficiency is relatively low,so there is still room for social and economic development if the water use efficiency is enhanced.9.5% of the cities belong to the OO region.In the end,we discussed the approaches to enhancing the groundwater carrying capacity,including increasing the available groundwater quantity and enhancing the water use efficiency.

Key words:[JP2]North China Plain;groundwater carrying capacity;groundwater exploitation degree;social and economic development level

S着近几十年中国社会经济的快速发展和人口的剧增,社会各方面对水的需求迅速增长,水资源供需矛盾日益突出[1]。华北平原地处半干旱半湿润地区,水资源有限且气候呈暖干化趋势[2-3],作为地下水支撑农业高产的重要粮食产区之一,该区地下水长期过量开采,区域地下水位持续下降,形成了世界上最大的地下水降落漏斗,并引起地面沉降、地面塌陷、地裂缝等一系列资源环境问题[4],引起了国际范围内的广泛关注,严重制约了区域社会经济的健康发展。“华北平原地下水资源对社会经济的承载力上限到底有多大?”、“是否还有可调控的空间?”等问题成为我国政府、公众、甚至国际社会共同关注的问题,也成为资源环境领域必须要回答的问题。开展华北平原地区地下水资源承载能力评价是回答上述问题的关键,这不仅是华北地区水循环和地下水资源可持续发展研究的重要课题,也对保障水资源-生态环境-社会经济-粮食安全的协调可持续发展具有紧迫的现实意义。

目前,国际上对水资源承载力的单项研究成果较少,大多将其纳入可持续发展的理论范畴[5-9]。在我国,关于水资源承载力的研究相对较多,尤其是20世纪90年代以来相关研究如雨后春笋般不断涌现[10-15],提出的概念和研究方法也层出不穷。定义主要可以归纳为水资源开发规模论和水资源承载最大规模论两种,代表性研究分别为高彦春[16]和阮本清[17]等,持第二种观点的学者较多[18-19]。水资源承载力的研究方法目前采用较多有常规趋势法、背景分析法、层次分析法、动态模拟递推算法、状态空间法、模糊评价方法、主成分分析法、系统动力学方法等,主要可归为经验估算法、指标体系评价法和复杂系统分析法等三类[11],其中经验估算法一般精度较低,指标体系法评价指标的选取有一定的局限性,复杂系统法参数较多、不易把握和推广。关于地下水资源承载力的研究相对较少,尚处于探索阶段。直到2000年以后相关才不断增多[20-24],各种方法和指标也颇为丰富,并成为水资源承载力研究领域的一个研究热点。地下水资源承载力的概念和方法也多直接沿用水资源承载力的方法,目前也尚无统一、明确的定义和成熟的方法。

基于以上背景,本研究拟从地下水资源最大可利用量以及地下水资源对社会经济发展的承载能力两个角度出发,定义地下水资源承载力的概念和内涵;并结合用水效率提出区域地下水资源承载力评价的新方法;并对现状条件下华北平原地区各城市地下水资源承载力进行评价,力求能明确、清晰表示地下水资源对社会经济发展的支撑能力,最后探讨地下水资源承载力的调控途径及提高对策。

1 地下水资源承载力的方法与理论

1.1 地下水资源承载力的概念与内涵

地下水资源既有自然属性也有社会属性。其自然属性表现在两个方面:其一是地下水资源量的大小取决于地下水系统获得补给的能力,必然受到气象水文、地形地貌、水文地质条件等因素的控制和影响,在这些自然条件的影响和控制下,从多年平均的意义上讲地下水系统从外界获得补给的能力是相对稳定的,即为地下水天然资源量;其二是作为自然环境的构成要素,地下水在形成、运移过程中与周围自然环境发生诸多的相互作用,对自然环境的维持与演变具有重要的甚至是不可替代的作用,因此,人类取用地下水要充分考虑到这部分用于维持自然环境的水量,以不引起严重环境问题为前提,即为地下水可利用量。然而,仅从自然属性角度考察地下水资源的承载力还不够,地下水在人类社会经济发展的各个领域都有举足轻重的作用,具有广泛的社会属性,不同的利用途径会产生不同的用水效率,且各行各业的用水效率均有上限,因而其对社会经济发展的支撑能力必然存在上限,即为地下水资源的承载力。显然地下水资源承载力一方面取决于自然环境约束下地下水系统的最大供水能力,另一方面又受社会经济发展阶段和地下水利用结构影响。

基于以上讨论,针对本研究目的给出地下水资源承载力的定义:地下水资源承载力是指在一定发展阶段下,以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据,以可持续发展为原则,以地下水最大可利用量为前提,地下水资源对区域社会经济发展的最大支撑能力。以可支撑的社会经济发展规模(人口、GDP)表示。

1.2 地下水资源承载力评价方法

2 研究区概况与数据来源

华北平原位于中国东部,东临渤海、西抵太行山,北到燕山、南抵黄河,总面积13.9 万km2。2011年末总人口约1.2 亿人,包括21个大中型城市。华北平原是中国的政治、经济、文化中心,也是重要的粮食生产基地。然而,华北平原是我国水资源最为紧缺的地区之一。年平均降水量为558.6 mm[4],多年平均水资源量为372 亿m3[25],其中地下水资源量占60%左右[26]。据统计,2011年,华北平原所涉及的各县区总用水量为353.86 亿m3/a,占全国总用水量的7.14%,其中,地下水开采量为212.9亿m3/a,从行政分区看,地下水是河北平原的主要供水水源,地下水供水量占总供水量的80.21%。本研究所涉及到的地下水资源开采量数据来自河北省各市地质环境监测报告,地下水资源可利用量数据来自华北平原地下水可持续利用调查评价结果[4],供用水数据和经济数据均来自河北、山东、河南各省2011年水利统计年鉴和各省市统计年鉴和经济统计年鉴。

3 结果与讨论

3.1 华北平原各地市地下水供水能力

根据最新地下水资源评价结果[4],地下水资源的最大供水能力由大到小依次为:保定、北京、新乡、石家庄、邯郸、唐山、聊城、德州、邢台、濮阳、廊坊、天津、安阳、衡水、沧州、焦作、秦皇岛、滨州、济南、鹤壁和东营(图2),保定市最大,为25.8亿m3,鹤壁和东营最小,分别为1.6和0.1亿m3。

3.2 地下水资源实际承载的经济规模

地下水资源对经济的支撑能力以地下水资源最大供给量为前提,但更取决于各用水行业和部门的用水效率。华北平原用水效率略高于中国平均用水效率,同样远低于国际先进水平。本研究统计了2003年和2011年华北平原各地市不同行业的平均用水效率,并折算成综合用水效率,即每方水平均可产生的GDP价值。华北平原平均用水效率在近10年g显著提高,从2003年的51.3元/m3到179.5元/m3(图3),提高了3倍多。2011年各城市用水效率从高到低见图4,其中天津和北京遥遥领先,分别为489.5元/m3和451.4元/m3,最低为衡水,仅为54.5元/m3。

用水效率提高的同时,华北平原各城市社会经济也迅速发展,地下水支撑的总GDP从2003年的15 608.18亿元迅速提高到2011年的37 584.9 亿元,近10年间增长了2倍之多。其中,北京遥遥领先,地下水实际承载的GDP达到9 435.1 亿元,东营和滨州最小,仅为252亿元。地下水实际支撑的GDP从大到小依次为北京、唐山、石家庄、天津、沧州、保定、邯郸、济南、聊城、廊坊、邢台、安阳、焦作、衡水、新乡、秦皇岛、德州、濮阳、鹤壁、东营、滨州。然而,大多数地区地下水实际承载的GDP已超过了地下水的安全承载能力,其中有14个城市都已超载(图4),总体而言,华北平原地下水资源实际承载的GDP也超过了当前用水效率下可安全承载的GDP(31 325.9亿元),超载率为20%。

3.3 华北平原各地市地下水承载力比较

基于第二部分介绍的相对评价方法,取区内最大用水效率值489.5元/m3(天津市)为参考用水效率计算各地市地下水理论可支撑GDP规模,并将各地市地下水开采程度和地下水支撑的经济发展程度投影到RG-GQ关系图上(图5)。

如图5所示,华北平原作为一个整体的投影点落在II区,意味着华北平原虽然已发生地下水超采,但用水效率远低于区内最高用水效率,现状经济发展受到水资源制约,但通过提高用水效率,仍有较大的发展空间。新乡、德州、濮阳、滨州、聊城、北京等7市位于I区(占33.3%),说明这6个地区经济发展对地下水资源依赖程度低,且用水效率有待提高,其中新乡、德州地下水资源开采程度较低,北京、聊城虽尚未超采,但已接近100%,除北京外,其它五个城市用水效率较低,节水空间很大;这与刘敏等[20]得出的新乡、濮阳、滨州和聊城位于尚具一定开发潜力的第一组的结论较为一致。保定、邯郸、廊坊、安阳、唐山、石家庄、鹤壁、邢台、秦皇岛、衡水、焦作、沧州等12个地区位于Ⅱ区,占57.2%,表明这12个地区经济发展对地下水资源依赖程度高,且已发生地下水超采,但用水效率低,经济发展实际并未超载,现状经济发展受到水资源制约,但节水空间很大,通过提高用水效率、减少地下水开采量,地下水资源仍可回归采补平衡状态,未来社会经济规模仍有发展空间;济南市位于Ⅲ区,表明在目前用水水平下的用水效率下,该区已发生地下水超采和经济超载,若没有地下水可利用量增加的情况下,地下水将构成未来发展的重要制约因素。总的来说,华北平原地区大多数地市地下水已严重超采,地下水资源承载力的可持续性面临严峻挑战,整体用水效率较低,现状经济发展受到水资源制约,这与刘敏等[20]得出的“多数城市地下水资源开发利用潜力已接近其极限,部分出现严重超采”和钱永等[27]得出的“华北平原浅层地下水已基本无开发潜力”的结论较为相似,但也有不同,本研究认为,通过提高用水效率、节水和压采,华北平原地下水资源仍可回归采补平衡状态,地下水对社会经济发展的承载力仍由提升空间。这与汪彦博等[28]开源节流、不扩大开采但提高供水率、利用率(用水效率)、提倡节水以缓解水资源缺乏方案的理念一致;与华北平原地下水主要用于农业灌溉[29],而农业用水效率很低、亟待提高[30-31]的结论也较为一致。

3.4 地下水Y源承载力的提高对策和调控途径

地下水承载力既具有自然属性又具有社会属性。影响区域地下水承载力的主要因素包括四个方面:自然因素(包括气候、水文条件和地质、水文地质条件)、环境因素(地质环境、生态环境)、社会因素(人口、科技进步、管理政策、宣传教育等)、经济因素(工业、农业、第三产业)。它们之间相互影响、相互制约,构成一个复杂的动力学系统。由地下水资源承载力的定义可知,地下水承载力是地下水可利用量和用水效率的函数,因此,地下水承载力的调控途径可从两个方面考虑。

(1)增加地下水可利用量的途径。由地下水资源承载力的内涵可知,地下水可利用量又是水文地质条件、经济技术条件、环境条件等的函数。因而,结合不同地区的自身条件,可采用以下途径增加其地下水可利用量:①利用山前冲洪积扇的调蓄能力,通过人工雨洪调蓄,增加地下水的可循环利用量,如实施山前梯级水坝的地下水库“回灌”工程[26];②在中东部平原,发展浅层弱渗透含水层淡水开采技术,增加地下水可利用量;③在中东部平原,发展微咸水改造利用技术,增加地下水可利用量。

(2)提高的用水效率的途径。用水效率与经济技术水平、产业结构、管理政策、公众认识水平等息息相关。因而对不同用水部门和行业可采用以下途径提高用水效率:①发展农业节水技术,提高农业用水效率;②提高工业用水重复利用率,提高工业用水效率;③调整产业结构,改变经济增长模式,提高总体用水效率;④依托科技进步,制定管理政策,加强宣传教育,提高公众节水意识,提高全社会用水效率。

4 结论

本研究主要结论包括几下四点。①地下水资源承载力是指在一定发展阶段下,以可预见的技术、经济和社会发展水平为依据,以可持续发展为原则,以地下水最大可利用量为前提,地下水资源对区域社会经济发展的最大支撑能力。②对区域地下水资源承载力评价建立地下水资源开采程度和社会经济发展程度关系图,将地下水资源承载力分为未超采未超载、超采未超载、超采超载三个区。③华北平原地区地下水支撑的总GDP从2003年的15 608.18亿元迅速提高到2011年的37 584.9 亿元,近10年间增长了2倍之多。RG-RQ关系图结果显示,仅有33.3%的地市位于未超采未超载区;华北平原整体及57.2%的地市均位于超采未超载区;9.5%的地市位于超采超载区。④可以通过增加地下水资源可利用量和提高用水效率两方面来改善目前的超采超载状态,其中,提高用水效率效果更显著。然而,地下水系统是个错综复杂、受各种天然因素和人为因素影响和制约的系统,本研究还未能把浅层水和深层水分开考虑且由于数据所限未考虑城市间的借调水问题,尚需进一步完善。

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第3篇:地下水定义范文

关键词:地质勘察、水文地质、岩土

前言:

在一些水文地质条件较复杂的地区,由于工程勘察中对水文地质问题研究不深入,设计

中又忽视了水文地质问题,经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题,令勘察和设计

处于难堪的境地,为提高工程勘察质量,在勘察中加强水文地质问题的研究是十分必要的,在工程勘察中不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题,评价地下水对岩土体和建筑物的作用及其影响,更要提出预防及治理措施的建议,为设计和施工提供必要的水文地质资料,以消除或减少地下水对岩土工程的危害。下面就某地区工程地质勘察和水文地质工作现状,对在勘察中需要注意的水文地质问题进行简单的介绍。

1.岩土工程中水文地质的勘察要求

在岩土工程勘察中,应根据工程的具体要求,通过搜集资料和水文地质勘察工作,查明工程所属区域的水文地质条件。

1.1自然地理条件:这里面包括气象水文特征和地形地貌等内容,气象水文特征是指工程所属地域,是属于亚热带还是热带、季风气候,湿润程度与热量等。地形地貌是指工程区域周围的水系、平原或高原特征、地形开阔平坦与否、地貌侵蚀和堆积情况如何等。

1.2地质环境。包括工程所在区域的地质构造特征、基底构造及其对第四系厚度的控制、地层岩性、新构造运动等方面的内容。

1.3地下水位情况。包括近2~5年最高地下水位、水位变化趋势;地下水补给排泄条件、地表水与地下水的补排关系及对地下水位的影响等。地下水位的变化对岩土工程的影响巨大,是工程勘察的重点内容。

1.4各含水层和隔水层的埋藏条件、地下水类型、流向、水位及其变化幅度;主要含水层的分布、厚度及埋深;通过现场试验测定地层渗透系数等水文地质参数等;场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响、判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性等。

2.水文地质类型区的划分

赋存于复杂地貌地质体中的地下水,它具有水资源的一般特征,又具有系统性、整体性、流动性、可调节性和循环再生性。通过对赋存环境的分析研究,可划分出不同的单元系统,这些单元系统相互联系,相互影响。因此开发利用地下水资源时,必须从含水系统整体上考虑取水方案,寻求整体开发利用地下水资源的最优方案,水文地质类型区的划分就是将赋存环境类似的地下水地貌地质体进行分类,从而进行系统性和整体性的管理。

2.1定义

水文地质类型区是指按照地下水含水层岩石的结构条件及地貌形态和成因相似性划分的独立或相对独立的区域。

2.2特征

水文地质类型区的特征是地下水按一定的地下水流域分布、运移,在一定的地质、水文地质条件制约下,在一定的空间范围内存储、运动,完成补给、径流、排泄过程。

2.2.1具有一定的边界类型和构造组合。

2.2.2具有一定的容积和内部组合。

2.2.3在空间范围内有势能的转换机能。

2.2.4具有相对独立的补给、径流、排泄系统即同一地下水类型区中,一定的排泄量等于一定的补给量(或包含部分储存量的变化量。

2.2.5与相邻的水文地质类型区存在一定的联系。

2.2.6具有一定的水质类型和组合关系。

2.2.7具有自身的发展变化历史。

2.3划分原理。

2.3.1划分原则。

a.水文地质类型区勘查和地下水资源评价相结合。

b.水文地质类型与地质成因相结合。

c.主要含水层的介质类型与地形地貌、埋藏条件、岩性、透水性能和地下水化学类型相结合。

d.舍小就大原则。

e.水文地质类型区的划分要达到分类命名简单、便于操作和水政管理为目的。

2.3.2划分标准

根据上述分类原则,水文地质类型区划分采用自然条件、地貌条件、地质条件、埋藏条件、边界条件和含水层的储存条件来综合考虑,侧重考虑水文地质类型区勘查方法和评价方法。划分标准选用地貌类型和不同的含水介质相结合作为划分标准。

3.工程地质勘察中水文地质问题的评价内容

对工程有影响的水文地质因素有:地下水的类型,地下水位及变动幅度,含水层和隔水层的厚度和分布及组合关系,土层或岩层渗透性的强弱及渗透系数,承压含水层的特征及水头等。为提高工程地质勘察质量,应在工程地质勘察中加强对水文地质问题的研究,不仅要求查明与岩土工程有关的水文地质问题,评价地下水对岩土体和建筑工程可能产生的作用及其影响;更要提出预防及治理措施的建议,为设计和施工提供必要的水文地质资料,以消除或减少地下水对工程建设的危害。但在工程地质勘察报告中,通常缺少结合基础设计和施工的需要评价地下水对岩土工程的作用和危害。今后在工程地质勘察中应从以下几个方面对水文地质问题进行评价。

3.1应重点评价地下水对岩土体和建筑的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,提出防治措施。

3.2工程地质勘察中还应密切结合建筑物地基基础类型,查明与该地基基础类型有关的水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。

3.3不仅要查明地下水的天然赋存状态和天然条件下的变化规律,更重要的是分析和预测今后在人为工程活动影响下地下水的变化情况,及其对岩土体和建筑物的不良作用。

3.4地下水位的高低对各种建筑物都很重要,在分析工程地质问题时,地下水位以上和以下要分别对待。

4.地下水位升降变化引起的岩土工程危害

地下水位升降变化能引起膨胀性岩土产生不均匀的胀缩变形,严重者形成地裂,引起建筑物特别是低层或轻型建筑物的破坏。当地下水位变化频繁或变化幅度大时,不仅岩土的膨胀收缩变形往复,而且胀缩幅度也大。因此,在膨胀性岩土地区进行工程勘察时,应特别注意对场地水文地质条件的研究,特别是地下水位的升降变化幅度和变化规律。这对地基基础深度的选择(宜选在地下水位以上或地下水位以下,不宜选在地下水位变动带内)有重要的参考价值。若水位在压缩层范围内上升时,软化地基土,使其强度降低、压缩性增大,建筑物可能产生较大的沉降变形;若水位在压缩层范围下降时,岩土的自重应力增加,可能引起地基基础的附加沉降,如果土质不均匀或地下水位的突然下降也可能使建筑物发生变形破坏。

5.岩土工程勘察中地下水问题分析及对策

5.1传统地下水测量方法的一些问题

岩土工程勘察中,地下水的测量与计算沿用的传统方法为:(1)钻孔;(2)提取岩芯后0.5h,测量孔内水位;(3)有条件时,测量终孔后24h水位,作为稳定地下水位。对于只有含水层贯通的地层,这种方法是合理的,但对于含水层不贯通的地层和局部(或大部)不透层水的地,这种方法会带来一些问题。

5.2岩土工程勘察中地下水问题解决方法探讨

为测取岩体中的真实地下水位,进而找出透水带,可采取如下方法在钻孔中进行水位测量。为操作方便,可以采取分段钻进方法,设计好每天的钻进工作量,开钻后可以先以一天的钻进量为一段。每天钻进结束后,将孔中水抽干,第二天开钻前测量水位,即可查明该段是否含水。若上部地层均不含水,则可一直这样进行下去。若上部已有含水层(如第四系含水层),则需将测量段密封起来,抽干其中的水,第二天测量该段是否有水及水压大小以确定其含水性及水位情况。岩体完整段一般不含水,节理、裂隙密集段可能有水,也可能无水,总体来说,由于岩体中渗透的裂隙性,钻孔中肯定只有小部分区段有水(一般在断层、密集节理带产出部位)。这样,通过测量可以把地层分为含水段与不含水段,再结合地球物理勘探测量,确定出地层的含水部位(裂隙带)与不含水部位(与水文地质中的找水勘探类似)。以此资料作为岩体稳定性分析的依据,要准确可靠得多。含水带确定之后,可以根据含水带的分布特点,用裂隙渗透的原理,来确定地下水对岩体稳定性的影响。以最简单的边坡平面破坏模型为例,其计算如下:边坡滑面裂隙带宽d,长为L,全滑面上的水头差为H,则地下水作用力为:

J=(H/L)γwdL=Hγwd

此即为裂隙带上的总渗透力,平行于滑面,方向向下,作为下滑力参与计算,而滑面上计算应力时不再计及地下水浮力。边坡的上安全系数为:

Fs=

式中W-滑体的总重量;α、Φ、c-分别为滑面的倾角、内摩擦角和粘聚力。这样算出的地下水对岩体稳定性的影响,比之用浸润线计算的影响要小得多。

6.结束语

第4篇:地下水定义范文

在一些比较复杂的地质环境下,如果存在地下水,则其和普通的水资源具有很大的相似性,主要表现在整体性和系统性等方面,通常也会表现出再生性和可调节性。可以通过对赋存环境进行系统勘查,划出不同的单元系统,水文地质类型在划分区域的时候,通常都是将赋存环境相类似的地下水地貌地质归为一类,这样做可以更好地进行系统性的管理。

1.1水文地质类型区的定义

所谓水文地质类型区,就是根据岩层下面地下水的分布形态、地貌特点以及含水层的成因相似性即其附近的岩石结构条件等内容对地下水进行不同区域的划分,使其按照各自的特点形成独立或相对独立的地下水分布区域。

1.2水文地质类型区的特征

在将地下水划分为不同水文地质类型区时,要使其形成一定的特色,即能够与其他水文地质类型区有着明显的不同特征。一般来讲,每个水文地质类型区独特的特征应该从地下水的流域面积及水流流动特点开始分析,并对其周边的地质与水文地质情况进行调查,指出其在自身空间范围内的地下水存储与运动,以及其自我补给、径流和排泄的方式和过程。

1.3水文地质类型区的划分原则

从上述对水文地质类型区的定义域特征分析可以看出,其区域的划分并不是随意进行的,而是通过一定的原则、规律和标准而进行区分的。一般来讲应该遵循以下原则:¹水文地质类型区的勘查要能够与地下水的评价进行密切的配合,只有这样,才能够提高类型区勘查的实际作用。水文地质的成因主要是由于地下水与岩层共同作用而形成的,因此,在水文地质的勘查中也要能够密切注意地质成因的研究工作。»要能够将地下含水层的各种介质类型与地质的岩性、埋藏条件以及地下水化学类型等进行密切的结合,只有这样,才能够扩大水文地质勘查的范围。水文地质勘查区的划分要能够达到分类命名简单、便于水政管理等目的。

2工程勘查中水文地质的勘查要求

在实际的建筑工程设计中,对于水文地质的勘查各自有着不同的侧重点,因此,应该在明确了岩土工程对于水文地质勘查的要求以后再进行实地的地质勘查。继而通过勘查所得的资料,对当地的水文地质条件进行分析。一般来讲,需要注意以下几点要求:

2.1自然地理条件

在水文地质勘查中,首先需要对自然地理条件情况进行勘查和研究。自然地理条件主要包括地貌地形以及气象水文特征等内容。其中,气象水文特征主要指的是建筑工程所在地的气候条件,主要包括气候带的分布情况,热量以及湿润情况等。

2.2地质环境

在水文地质的勘查过程中,水文条件与地质是分不开的,因此,需要对地质情况进行熟悉和了解。地质环境涉及的内容主要包括工程所在区域的地质构造特征、基底构造及其对第四系厚度的控制、地层岩性、新构造运动等方面的内容。

2.3地下水位情况

地下水位勘查是水文地质勘查的重点项目,其勘查的内容主要包括近年来地下水位的最高水位以及最低水位以及水位的变化趋势,地表水与地下水的补给关系以及地下水的补给排泄条件等,地下水位的变化情况对于岩土工程的建设和后期使用都具有重要的影响,因此要加强对地下水位的勘查工作。各含水层和隔水层的埋藏条件、地下水类型、流向、水位及其变化幅度。主要研究的内容包括,含水层的分布、厚度及埋深;通过现场试验测定地层渗透系数等水文地质参数等;场地地质条件下对地下水赋存和渗流状态的影响、判定地下水水质对建筑材料的腐蚀性等。

3工程地质勘查中水文地质问题评价内容分析

在工程建设过程中,对于工程质量影响较大的水文地质因素有很多,主要包括地下水位及变动幅度、地下水的类型、土层或岩层渗透性的强弱及渗透系数以及含水层和隔水层的厚度和分布及组合关系等。为了综合提高地质勘查水平,需要对地质勘查中涉及到的水文地质问题进行重点研究。通过对水文地质条件的分析,不仅能够对水文地质问题有明确的认识,而且能够对地下水对工程地质的影响做出明确的评价,进而能够针对可能出现的情况采取一定的措施。这能够在很大程度上消除建筑工程建设的盲目性,提高建筑工程的整体建设水平。很少有针对实际的工程需要来分析地下水可能会产生的危害的报告,这是当前的地质勘查工作中的缺陷与问题,必须要进行改进与完善。为此,笔者提出,在未来的工程进行地质勘查时,至少需要从下述几点内容对水文地质进行评价:

3.1注重地下水对岩土体和建筑的影响

在工程建设过程中,地下水是影响建筑质量的重要因素,因此,在工程地质勘查中,应重点评价地下水对岩土体和建筑的作用和影响,预测可能产生的岩土工程危害,做出相应的防治措施的准备工作。

3.2水文地质对地基的影响

对于一项建筑工程来讲,地基是最重要的部位,其施工质量的好坏,直接关系到整个建筑工程的质量。因此,在工程地质勘查的过程中,要能够加强研究与地基有关的水文地质问题。工程地质勘查中要密切结合建筑物地基基拙类型,查明与该地基基拙类型有关的水文地质问题,提供选型所需的水文地质资料。

3.3加强对地下水赋存状态和变化规律的研究

在工程地质的勘查过程中,要能够对水文地质自身的状态进行分析和研究。在地下水勘查过程中,应该对地下水的天然存在形态和今后可能的变化情况进行科学的研究,此外,更为重要的是,要能够对地下水的存在对于建筑工程的建设以及使用情况产生的影响进行分析,从而能够避免地下水对建筑工程造成的负面影响。此外,值得注意的是,地下水位的存在和变化情况对于每一种建筑物都具有很大的影响。因此,在进行工程地质分析的时候,要能够对地下水位之上和地下水位之下的情况进行区别对待。

4地下水位变化对岩土工程的影响

膨胀性岩土如果产生不均匀的胀缩变形,大多数情况下都是因为地下水位的升级所引起的,如果升降变化比较大就会导致严重的地裂灾害的发生,进而对建筑物产生较大的破坏,甚至会造成坍塌。所以在发现地下水位出现频繁升降变化的时候,要给予足够的重视,在进行膨胀性岩土地区的勘查工作过程中,应着重对该地区的水文进行详尽的研究和数据分析,进而掌握地下水位的升降变化规律。只有通过对地基基拙深度的选择依据水文的地下水位变化这个原则的有效执行,就可以尽可能避免出现变形和受损。如果当水位压缩层的范围内变化,就可能会让地基发生软化现象,导致地基强度降低,就可能让建筑物发生沉降和变形,所以在实际施工中一定要对地下水位的升降变化给予高度重视,以避免对岩土工程产生破坏和影响。

5结束语

第5篇:地下水定义范文

2.数值:表示潜水位的海拔高度。

潜水位与地势起伏相一致:地势高处潜水位高,地势低处潜水位低。

潜水的埋藏深度=地面海拔―潜水位海拔

3.疏密:等潜水位线间距大的地方流速慢,间距小的地方流速快。

4.走向和弯曲:潜水流向:垂直于等潜水位线,由高处指向低处。

5.潜水的埋藏深度= H-h

M的海拔高度:H

M处潜水位的海拔高度:h

题型一:

读数值,求潜水的埋藏深度

图中实线为地形等高线,虚线为潜水面等高线(单位:米),读图回答。

1、钻井甲的潜水埋藏深度约为:(B)

A、10米 B、5米 C、2.5米 D、0米

潜水的埋藏深度=地面海拔高度-潜水位的海拔高度

2、潜水位与地势有何关系?

潜水位与地势起伏相一致:地势高――潜水位高

地势低――潜水位低

题型二:

读数值,判断地势起伏和河流流向

.

1.上图为某地两河流两侧的潜水位等值线示意图,图中数字表示潜水位(单位:米),可正确反映河流流向的是:(A)

A、a图河流和b图河流均自北向南流

B、a图河流和b图河流均自南向北流

C、a图河流自北向南流,b图河流自南向北流

D、a图河流自南向北流,b图河流自北向南流

河水的流向:由潜水位高的地方流向潜水位低的地方

题型三:

读疏密,判断流速

1.图中地下水流速最大处是:(D)

A.甲 B.乙 C.丙 D.丁

等潜水位线间距大的地方流速慢,间距小的地方流速快

题型四:地下水与河流水的相互补给

【经典练习】

1.上图为某地两河流两侧的潜水位等值线示意图,图中数字表示潜水位(单位:米),正确反映河流流向及与潜水的补给关系的是:(A C)

A、a图河流和b图河流均自北向南流

B、a图河流自北向南流,b图河流自南向北流

C、a图潜水补给河流,b图河流补给潜水

D、a图河流补给潜水,b图潜水补给河流

题型五:

看走向和弯曲,判断潜水流向及补给关系

上图为某地区1月份等潜水位线图,读图回答1―2题

1.图中河流与地下水的补给关系是:C

A.河流水补给地下水

B.地下水补给河流水

C.河流左岸地下水补给河流水,右岸河流水补给地下水

D.河流右岸地下水补给河流水,左岸河流水补给地下水

潜水流向:垂直于等潜水位线,从高处指向低处

2.在正常年份,图中地区6月中下旬潜水位会如何变化? 7月下旬呢?

(潜水位上升或潜水位下降)

潜水位受降水的影响:雨季――潜水位;旱季――潜水位下降

题型六

潜水井的位置选择

A.地下水汇集处 (潜水位线类似于山谷处)

B.埋藏深度最小处

图中实线是地形等高线,虚线是潜水面等高线, 等高距为5米,甲处有一 水井。读图回答1―3题

2、甲处水井的水面离地面的距离可能为:(C)

A.1.5米 B.2.5米 C.7.5米 D.8.5米

3、从图中可知,甲处出现的主要环境问题是:(A)

A.地下水开采过度 B.地下水污染严重

C.有盐碱化倾向 D.大气污染严重

第6篇:地下水定义范文

台湾的冷泉不少,只是出水量不大,一般人或许知道温泉,但是泡过冷泉或知道冷泉的民众可能就更少了。一般定义冷泉为“地下自然涌出、含大量溶解矿物质或气体的低温泉水”。日本对于冷泉的定义则是:温度在25℃以下,总溶解固体量在1000mg/L以上、游离二氧化碳在250mg/L以上,方为冷矿泉。我们定议的冷泉是温度在30℃以下、游离二氧化碳在500mg/L以上。

1 台湾冷泉的分布

冷泉的形成,必须先拥有丰富的地下水源,接着地底的高温使地层中的厚石灰岩产生大量二氧化碳,二氧化碳再顺着地层裂缝往上升,遇到地下水后,彼此溶成碳酸水。地下一公里的碳酸水,温度仍在50℃左右。在上升的过程中,二氧化碳与温度较低的地下水混合,逐渐吸走水中的热,降低水温。因此涌出地面时,泉水的温度已降至室温下,水中的二氧化碳也大量溢出,形成气泡。

阳明山的冷水坑是出自菁山吊桥前,一个碗口状的火山口中。此处地底的火山岩浆气体(如二氧化硫、硫化氢)沿着地表裂隙喷出于爆裂口,在湖中和雨水或地下水混合含有硫磺微粒的地表水,硫磺微粒长期在湖底堆积,形成沉淀硫磺矿床,因磺土呈白黄或淡灰色,看起来很像牛奶,因此这个火山爆裂口所涌出的冷泉被称为“牛奶池”。由于这里的泉水温度在40℃左右,相较于其他达90℃的温泉,温度较低,所以称为冷水坑,但不符合我们对冷泉定义的“30℃以下”,因此不算是冷泉。

宜兰龟山岛上有一处冷泉。台北三芝冷泉包括含硫磺的气泡冷泉、碳酸气泡冷泉两种。新竹县的北埔冷泉位于北埔乡外坪村,距北埔村市街7公里,从北埔至冷泉,在溪水源的大坪溪中,这里的泉质属碳酸泉,略带咸味,夏天的泉水温度约15℃,冬天约10℃。北埔冷泉有淡水冷泉以及咸水冷泉两处源头,极为特殊。

南投县的新街村也有天然冷泉,村民利用冷泉所种植的空心菜,一直是南投县特产之一,现在也出产冷泉种植的水蕹菜。另外,“清水溪生态保育协会”在921大地震前也发现了竹山冷泉,竹山镇公所委托专业公司化验水质,发现水中的“碳酸氢离子(HCO―3 )”每公升高达1000毫克,为苏澳冷泉的三倍,水温则约为18℃。碳酸氢离子与钙离子(Ca2+)结合,形成白色碳酸钙(CaCO3)沉淀物,这也是洞穴中“钟乳石”与“石笋”的主要成分。

高雄县大岗山北麓,二仁溪的南方也有冷泉,为大冈山冷泉。法界耆宿高文渊曾作诗“游岗山头即景“,描述冷泉区域:“两三茅舍认田寮,路入冈山一望遥、半架花开秋日丽,二层溪绕岭云飘。窗前蝶对岚光舞,屋外风除树影摇。浴罢冷泉贪景色,尽多尘虑酒中销。”

2000年,在屏东垦丁发现天鹅湖饭店园区内的冷泉,取自地底1800公尺深处,为碳酸氢盐冷泉,泉温为22℃。但因其不符合“游离二氧化碳在500mg/L以上”的冷泉定义(为酸碱度约7的中性泉),是否可称为冷泉就有些争议?

2 可浴可饮的苏澳冷泉

台湾最盛名的冷泉当属1928年日本人发现的苏澳冷泉,这里的温度常年维持在21℃,无色无臭,水质清澈透明,是可浴可饮的碳酸泉。冷泉成因主要是苏澳地区多雨,雨水渗入地底深处(约2000公尺)的板岩节理裂缝中,再经过板块运动的挤压,使得碳酸岩层释放二氧化碳,因此这些地下水变成溶有大量气泡的碳酸水,较普通地下水更容易上升到地面。

冷泉区位于苏澳镇北方,苏北里冷泉路七星山岭西侧(海拔228公尺)山脚地带。冷泉也可制成食品及饮料。日据时期,日本人在冷泉旁经营汽水工厂,日本名为“纳姆内”,行销世界盛极一时,这就是台湾弹珠汽水的起源。苏澳有名的“羊羹”也是以冷泉调制而成。

2.1 冷泉水质

“经济部中央地质调查所”曾分别就地面水、地表面冷泉水及地下抽取的冷泉井水,采样分析比较,得知苏澳冷泉属于低浓度弱酸性的碳酸氢盐泉,酸碱度在6.0~6.8之间,愈下层其酸碱度高。冷泉水中的钠、镁、铁的含量,也远大于地面水中的含量,愈往下层含量越高,这些矿物多源自于地下冷泉水中碳酸与矿物的作用。冷泉中没有砷,就少了生理健康的顾虑。

地下冷泉水中含多量二氧化碳气体及少量的氧气,消费者在享受泡汤同时,须保持浴室通风良好,以防二氧化碳的累积,造成窒息事故;而氡气则因其含量的变化,可作为地震预测研究参考,因此可考虑在此设立测氡气站,兼具展示及教育的功能。另外,水中含有二价铁离子,本为无色,接触空气后容易氧化成褐色的氢氧化铁沉淀,因此在饮用和管线装置材料选用上须多加注意。

2.2 冷泉水量

苏澳冷泉水的水位约在地表面下1.5―2.0公尺之间,早年“工业技术研究院矿业研究”钻探,及“经济部中央地质调查所”调查,测知本区中段一号井,可生产冷泉每小时约9公吨,而二号井则可生产13~14公吨,产量均可观。

一号井可达成自喷现象(涌泉),但二号井则须使用沈水泵抽取,“中央地质调查”所建议,使用该区冷泉,使用上以抽取五成的水量为度,以免日后导致地下水位显著下降,破坏自然环境平衡,如此也才能确保冷泉水源远流长。

纽西兰的冷泉在以火山籼地热闻名的罗托鲁(Rotorua)附近的Hamurana Gardens,位在自然生态保护区内,这里的冷泉可以看,可以,但是不能用来洗涤,水温约5~7℃,泉质干净。

3 冷泉的健康效益

温泉业者往往宣称,温泉水中的化学成分,如铁、锂,钙、镁、硫化氢、二氧化碳,甚至放射元素镭,氡等气体,具备各种疗效;又如,硫化氢系的温泉具有兴奋作用,但对神经官能症病人较不适合;而碳酸氢钠泉及硫酸钠泉主要可帮助治疗消化系统疾病,食盐泉则是针对治疗妇科病及循环系统疾病有辅助效果等等,氧元素能增进造血功能、降低血脂、刺激卵巢发育成熟;钾、钙能增强心脏血管功能,调节神经细胞和内分泌腺的活动等。另外,某些冷泉业者也会宣称,冷泉具有治疗胃病、胃酸过多、肾结石、痛风和糖尿病等功效。这些说法多数未有科学实验数据支持,还有待进一步的证实。

根据医界资讯,因为水温及室温差异过大,容易刺激心脏收缩,血压忽变等,有心脏血管、自律神经失调、糖尿病、脑中风、脑部缺氧等相关病症的民众,不适合泡汤。另外,在泡汤时应多注意泉水的清洁卫生,避免感染皮肤病等。

第7篇:地下水定义范文

【关键词】:水源热泵的概念;种类及特点。

中图分类号:S273 文献标识码:A 文章编号:

序 言

“水源热泵”作为一个新兴的名词,越来越广泛的被人们谈及。 这一技术自从上世纪90年代开始已经广泛应用于国内的空调工程领域,目前已经成为华北和中原地区空调系统的一大热点,而且其应用地区,已经从北京、天津、山东、河南、河北,迅速扩大到湖北、湖南、内蒙和东北等地。 最近几年国内空调设备生产厂家纷纷推出了各式各样的水源热泵产品,冠之以诸如“地能中央空调系统”、“水源中央空调系统”、“地温中央空调系?”、“中央液态冷热源”等等的名称,这不但没有令人明白“水源热泵”的内涵,反而在一定程度上起到了混淆视听的作用。因此,非常有必要从学术界的定义出发,阐述“水源热泵”这一名词的学术渊源并给出科学的定义和分类。按照这一思路,本文进行了全面细致的阐述。

1.水源热泵概念原理和归类

1.1水源热泵是一种利用地球表面或浅层水源(如地下水、河流和湖泊),或者是人工再生水源(工业废水、地热尾水等)的既可供热又可制冷的高效节能空调系统。水源热泵技术利用热泵机组实现低温位热能向高温位转移,将水体和地层蓄能分别在冬、夏季作为供暖的热源和空调的冷源,即在冬季,把水体和地层中的热量“取”出来,提高温度后,供给室内采暖;夏季,把室内的热量取出来,释放到水体和地层中去。从学术角度来说,当利用的对象都是水体和地层(含水地层)蓄能,而且都是以水作为热泵机组的冷热源供给载体时,都可以将之归类为水源热泵系统。 根据 ASHRAE Handbook: HVAC Applications.(1995)的分类,将地热能资源按温度范围不同分为三类,

1.2通常,根据所使用的热源,应用上通常分为三种,分别是:

1.2.1封闭环路式:水源采用循环流动于公共管路中的水或盐水(或类似功能的液体,如乙二醇等),通常称为水环热泵;

1.2.2地下水式:从水井、湖泊、海洋或河流中抽取的水或在地下盘管中循环流动的盐水为冷热源,制取冷(热)风或冷(热)源的设备,又称为水源热泵

1.2.3地下环路式:从地下盘管中流动的盐水(或类似功能的液体)为冷(热)源,制取冷(热)风或冷(热)源的设备,又称为地源热泵。

水源热泵可以归属为地源热泵的两个分支:地下水源热泵以及地表水源热泵;也可以归属为地下季节性蓄能应用与热泵技术的结合应用。但是需要强调的是,不同应用方式的分类,是为了让人们更为便捷的去了解或推广应用某种技术,而实际上各种不同的分类之间可能存在一定的交集。

2.水源热泵的特点

2.1属可再生能源利用技术

水源热泵是利用了地球表面或浅层水源作为冷热源,进行能量转换的供暖空调系统。地球表面水源和土壤是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳能量,比人类每年利用能量的500倍还多。水源热泵技术利用储存于地表浅层近乎无限的可再生能源,为人们提供供暖空调,当之无愧的成为可再生能源一种形式。

而水源热泵技术利用地下水以及地表水源的过程当中,不会引起区域性的地下以及地表水污染。实际上,水源水经过热泵机组后,只是交换了热量,水质几乎没有发生变化,经回灌至地层或重新排入地表水体后,不会造成对于原有水源的污染。可以说水源热泵是一种清洁能源方式。

2.2 属经济有效的节能技术

地球表面或浅层水源的温度一年四季相对稳定,一般为10~25℃,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源。这种温度特性使得水源热泵的制冷、制热系数可达3.5~5.5。与锅炉(电、燃料)供热系统相比,锅炉供热只能将90%以上的电能或70~90%的燃料内能为热量,供用户使用。

与传统的空气源热泵相比,空气源热泵的制冷、制热系数通常为2.2~3.0,水源热泵方式的能量利用效率要比空气源热泵高出40%以上。

另外,地球表面或浅层水源温度较恒定的特性,使得热泵机组运行更可靠、稳定,也保证了系统的高效性和经济性。

2.3 环境效益显著

水源热泵的污染物排放,与空气源热泵相比,相当于减少40%以上,与电供暖相比,相当于减少70%以上,如果结合其它节能措施节能减排会更明显。虽然也采用制冷剂,但比常规空调装置减少25%的充灌量;属自含式系统,即该装置能在工厂车间内事先整装密封好,因此,制冷剂泄漏机率大为减少。

2.4 回灌方式

国内的地下水回灌基本采用原先的人工回灌方式,主要分为压力回灌和真空回灌两种。压力回灌适用于高水位和低渗透率的含水层,当然,压力回灌也适用于低水位和渗透性好的地下含水层,而真空回灌仅适用于低水位和渗透性好的地下含水层,现在国内大多数系统都采用这种方式的地下水回灌。虽然从理论上讲,地下水灌抽比可以达到100%,但是,目前大多数国家的地下水回灌技术尚未成熟,特别在含水层砂粒较细的情况,井极容易被堵。回灌的速度大大低于抽水的速度。对于沙粒较粗的含水,由于空隙较大,回灌比较容易,造成抽灌比降低的原因是回灌井的堵塞。故必须进行回扬及洗井。在国内,通常采用回扬清洗的方法来维持地下水的回灌。回扬次数和回扬的时间视含水层的透水性大小而定,其次要考虑井的特征,水质、回灌量和回灌技术方法。

5.国内水源热泵发展动态

国内应用部分

中国早在50年代,就曾在上海、天津等地尝试夏取冬灌的方式抽取地下水制冷,天津大学热能研究所吕灿仁教授就开展了我国热泵的最早研究,1965年研制成功国内第一台水冷式热泵空调机。目前,国内的清华大学、天津大学、重庆大学、天津商学院、山东建工学院、中国科学院广州能源研究所等多家大学和研究机构都在对水源热泵进行研究。其中清华大学经过多年在多工况水源热泵的研究已经形成产业化的成果,已建成多个示范工程。

美国能源部和中国科技部于1997年11月签署了中美能源效率及可再生能源合作议定书,其中主要内容之一是“地源热泵”,该项目拟在中国的北京、杭州和广州3个城市各建一座采用地源热泵供暖空调的商住建筑或工业建筑,以推广运用这种“绿色技术”,缓解中国对煤炭和石油的依赖程度,从而达到能源资源多元化的目的。

6、结语

我国的未来能源发展战略将是节能和提高能源的有效利用率,水源热泵由于具有高效、节能等优点而成为极具发展潜力的绿色环保技术,要是水源热泵技术在我国得到较快的发展和推广,政府部门、科研机构和工程技术人员需共同努力,完善水源热泵技术,解决在实践中的存在的问题,

参考文献

第8篇:地下水定义范文

[关键字]岩土工程 地下水问题 蚀性

[中图分类号] P641 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-4-138-2

1 地下水水位测定

衡量地下水状况的两个主要数值是:地下水水位和变化幅度,在地下以自由水形式存在的水体的表面至地面的距离叫地下水水位。利用水井做地下水动态水位监测时常用两种较简单的办法:①电测法;②听钟法;在绳尺的零刻度处设电极或钟,下线,看表动或听钟响时记绳尺数值即可。

地下水变化幅度。地下水同地表水一样,也有不同的水期。勘察人员必须清楚地区分丰水期和枯水期的差别。丰水期能够勘察出地下水的最高涨幅,从而探测出地下水对于岩土工程的最大影响。

2 岩土层渗透系数的测定

渗透系数在各向同性介质中,它定义为单位水力梯度下的单位流量,表示流体通过孔隙骨架的难易程度。渗透系数的测定方法主要分“实验室测定”和“野外现场测定”两大类。渗透系数越大,岩土层透水性越强,它的数值会大大影响降水工程的设计以及影响设计选择的降水方法,还会影响降水效果。实验室测定和野外测定方法各有利弊,实验室测定具有片面性,数值往往不够准确,而野外现场测定结果虽然准确,却造价大耗费时间长,因此最好结合实验室的检测结果和野外现场的经验。

3 地下水的危害

3.1 地下水位升降

地下水对岩土工程的危害有以下几点:地下水位升降变化引起的危害和潜水位上升引起的危害。地下水位的变化和地表水一样是季节性的,往往人为因素会比自然因素造成更大的影响,为了正确判断地下水对岩土工程的影响,工程勘察中首先要准确地测定静水位,静水位是指天然状态下地下水稳定水位。

3.1.1 地下水位上升

地下水位上升,地裂缝活动减弱,地质安全得到了保障,同时也会产生新的次生灾害。地下水位上升后,地基将发生湿陷变形、建筑物基础下面形成饱和软土,容易引发建筑地基下陷和楼体开裂、防空洞坍塌、管道开裂等。

3.1.2 地下水位下降

地下水位下降主要由地下水的水源补给跟不上消耗的速度。比如降雨明显减少、河流的改道、人类的过分开采利用等,或地质变化引起,如地震造成地势的抬高、地下河道的下沉等。地下水水位下降会对岩土工程产生不利影响,引起地面下沉、软土地基沉降、海水渗透和土地碱化等问题。这些问题会对建筑物产生很多的不利影响。其中要引起注意的是:地下水位不论过度上升还是下降都会带来土地盐碱化,但原理是不一样的,地下水位上升会使盐分残留在土地内,而地下水位下降则是引起了海水倒灌,从而造成土地盐碱化。相比较而言,地下水位下降带来的危害要更为严重。

3.2 潜水位上升

潜水位是指潜水面上任一点的海拔高程。潜水位是进行水文地质计算时的重要数据之一。潜水位的原因很多,主要有:含水层颗粒细小,渗透性弱;当包气带薄时,毛细带接近地表,土饱和差小;地下水水流梯度小或者过于平缓。它会造成土地盐碱化,大大改变土质,影响岩土工程的结构设计。

3.3 潜蚀

地下水对混凝土的侵蚀破坏能力。水中的二氧化碳和二氧化硫过多时,或H+浓度较高时,水就具有侵蚀性。含侵蚀性二氧化碳的水能溶解混凝土中的钙质而使混凝土崩解。二氧化硫与混凝土作用时能生成硫铝酸钙,这种化合物形成时体积要膨胀而使混凝土胀裂。有时地下水因污染原因会带有某些矿物质,也会具有腐蚀性。岩土工程的地基长时间受地下水腐蚀,将会大大影响建筑物的使用和寿命。

3.4 流砂

它发生的原因是由于土体中的水存在压力差,水对土体产生渗流力。如果单位颗粒土体受到的孔隙水压力大于或等于其自身重力,则土体发生悬浮、移动。在施工过程中,如果没有解决好流砂问题,地基就会跟着砂层一起流动,发生位移,地基的持力层就会发生变化,对岩土工程十分有害。因此岩土工程前期勘探时一定要仔细分析地下水是否存在衍生危害。

3.5 管涌

坝身或坝基内的土壤颗粒被地下水渗流带走的现象称为管涌。管涌发生时,水面出现翻花,随着上游水位升高,持续时间延长,险情不断恶化,大量涌水翻沙,使堤防、水闸地基土壤骨架破坏,孔道扩大,基土被淘空,引起建筑物塌陷,造成决堤、垮坝、倒闸等事故。

3.6 基坑突涌

基坑突涌是指当基坑下有地下水存在,开挖基坑减小了地下水上方不透水层的厚度,在厚度减小到一定程度时,地下水的水头压力能顶裂或冲毁基坑底板,造成基坑突涌现象。基坑突涌将会破坏地基强度,并给施工带来很大困难。

4 防治措施

流砂、管涌、基坑突涌等问题一旦发生极难处理,因此必须在前期勘察时做好充足的准备。

4.1 流砂

防治流砂可以用水下挖土法或钢板法:① 采用不排水施工,是坑内水压与坑外地下水压平衡,抵消动水压力;② 通过板桩或钢筋混泥土墙进入坑底以下一定深度,增加地下水从坑外流入坑内的渗流长度,以减小水力坡度从而减小动水压力。

4.2 管涌

防治管涌,可以在翻沙鼓水处,抢筑反滤围井,制止涌水带沙,防止险情扩大。一般使用于背水坡脚附近地面或洼地坑塘数目不多和面积不大,或数目虽多,但未连成大面积,可分片处理严重翻沙鼓水险情。

4.3 地下水腐蚀

地下水位的上升幅度和汛期是无法受人为因素影响的,腐蚀性地下水会影响岩土工程的耐久性、可靠性。保护环境,减少污染能够降低地下水的化工品含量,从而降低腐蚀性,同时增加混凝土的强度和性能和粗、细集料的耐蚀性和表面性能。混凝土一旦遭到腐蚀,地基的强度就会不堪一击,水泥所含的矿物质不同,抗腐蚀性能也会有差异,混凝土中所采用粗细集料,性质应该致密,控制混凝土的吸水率以及其它杂质的含量,确保地基状况。在水泥搅拌过程中加入外加剂,能够有效增加混凝土的密实程度和钢筋的防锈性剂。

4.4 降水工程

降水工程的示意图如图1,地下水在渗流过程中受到土粒的阻力,水对土粒产生反力,该反力叫做动水压力,降水工程用于减小动水压力对岩土工程的作用。

降水工程和渗透系数的关系。在地下水位较高的地区开挖深基坑,由于含水层被切断,在压差作用下,地下水必然会不断地渗流入基坑,如不进行基坑降排水工作,将会造成基坑浸水,使现场施工条件变差,地基承载力下降,因此需要在岩土工程现场建设降水工程。

降水工程的设计与渗透系数有直接关联,比如渗透系数小于0.5m/d,降水深度小于2.0m,而基坑地下水位超过基础底板标高不大于2.0m时,可以用明排法降水。明排法示意图如图1。明排法需要注意如表1一些参数。

而含水层厚度大于5m,基岩裂隙和溶洞含水层,厚度小于5m,渗透系数大于1.0m/d时则用管井法降水。

5 结束语

地下水对场地的土质和地基有巨大影响,在岩土工程勘探中十分重要。地下水的性质是多种多样的,在勘探过程中,需要对地下水进行全面分析,才能够根据各方面参数制定出最合理的防治措施,保证岩土工程的安全和经济效益。

参考文献

第9篇:地下水定义范文

[关键词]地下水环境 演化机制 地下水环境健康研究

[中图分类号] X532 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-8-256-2

1引言

地下水在生态和地质环境中具有不可替代的作用,地下水具有资源、生态、环境等多重属,它在维持生态环境的平衡方面起着十分重要的作用。针对人类活动对地下水环境的影响,以及如何解决地下水资源为人类发展提供持续的服务功能等问题,在地下水科学与工程研究领域已经开展了大量的深入研究,主要集中在环境水文地质问题、地下水环境演化、地下水的脆弱性评价、地下水可持续利用与管理方面。

2地下水环境概述

2.1地下水环境演化

干旱半干旱气候区地下水的形成、演化及各种影响因子,包括与人类活动的关系研究,是科学地开发利用地下水资源、保护生态环境,促进人与自然协调发展不可缺少的基础性工作,也是国际上水科学界研究的热点问题。早期的环境水文地质工作把重点集中在地下水污染的研究。20世纪70年代以后,随着工农业经济的快速发展,导致地下水系统水量衰减、水质恶化,人们主要集中于地下水循环特征,以及影响水的分布、可利用性和水质等因素的研究;至80年代,地下污染治理成为主要研究方向,并开始利用计算机技术开展污染物在地下水系统中迁移转化的数值模拟研究。20世纪80年代中期以来,随着人们对环境问题的日益重视,在可持续发展理念的指导下,人类在地下水的开发利用过程中越来越多的考虑资源、经济、社会、环境等制约因素,地下水资源的科学管理更多体现了经济、社会、环境协调发展的原则。90年代以来,地下水不合理开发引起了地面沉降、岩溶塌陷等生态环境问题,于是对地下水环境演化的问题,开始由传统的地下水流场、水化学场的理论研究转向重视人类工程活动的影响及其变异的研究,主要集中在人类活动对地下水环境演化进程、路径和方向的影响及其生态环境效应方面。研究地下水环境演化规律及其与地质环境、生态环境的相互制约作用,科学地总结地下水环境演化模式,可为生态环境的预测和充分合理地利用自然资源提供科学依据。

2.2地下水环境脆弱性

地下水环境脆弱性是指地下水环境由于自然条件变化和人类活动影响遭受破坏带来一系列问题的敏感程度,它反映了地下水环境的自我防护能力,也是衡量地下水环境健康的重要因素。地下水环境的脆弱程度是衡量地下水环境对外界胁迫的恢复能力的重要指标。“地下水脆弱性”是法国的Albinet等于1968年首次提出的[1],他们认为地下水脆弱性是在自然条件下污染源从地表渗透与扩散到地下水面的可能性。目前,国际上公认的地下水脆弱性的定义是美国国家科学研究委员会于1993年提出的,地下水脆弱性是指污染物到达最上层含水层之上某特定位置的倾向性与可能性,据此可将地下水脆弱性分为本质脆弱性和特殊脆弱性。国外许多学者较早地开展了地下水脆弱性的研究,并取得了颇为丰硕的研究成果;国内20世纪90年代中期才开始地下水脆弱性研究,大多集中于地下水的本质脆弱性方面,对于影响地下水特殊脆弱性的敏感因子考虑较少。由于地下水系统的复杂性和人们认识的差异性,目前对地下水环境脆弱性的研究还存在许多问题,有待进一步完善。

2.3地下水的生态环境效应

地下水作为水资源的重要组成部分,其开发利用必然会对生态环境产生重大影响:地下水位过高会引发土壤盐渍化和沼泽化;地下水位过低会引起土壤干化、沙化和天然植被退化,下垫面变化,减少地表径流,包气带变厚,减少地下水的补给量。俄罗斯学者V.N.Ostrovski提出了“生态水文地质学”的概念,将水文地质的概念引入到生态系统中,他认为:生态水文地质学研究目的是控制地下水圈的体制以防止发生一些不可逆转的对生态环境不利的影响,一方面要预防人类活动对生态环境产生的不利影响,另一方面要科学地预测人类活动对生态环境所产生的影响[2]。近年来,国内外学者加强了地下水的生态环境效应的研究,有学者提出了合理生态水位概念,研究了地下水位与植被生长状况的关系,研究了作物产量与地下水位埋深的关系。以协调发展为目标,建立地下水引起的表生生态效应递阶层次评价指标体系,丰富水资源生态价值理论。这些研究表明,无论是对于整个区域的地表景观格局变化,还是对于局部典型的生态系统的演化,维持适宜的地下水系统状态都是很重要的。研究表明,无论是对于整个区域的地表景观格局变化,还是对于局部典型的生态系统的演化,维持适宜的地下水系统状态都是很重要的。地下水的生态环境效应的研究主要是土壤水盐运动状态、潜水水盐动态、潜水位埋深等与植物生长关系。地下水位生态环境指标是指与生态环境状况密切联系的地下水和与地下水有关的各种临界指标的总称,主要包括土壤含水量、土壤允许含盐量、地下水位适宜矿化度、地下水位临界深度、潜水蒸发极限深度、潜水零补排差深度和地面控制沉降临界水位等[3],这些指标是地下水资源管理和生态环境保护的重要依据。地下水的生态环境效应的研究,可为地下水环境生态功能紊乱的辨识、确定合理的健康评价指标体系提供重要的理论依据。

2.4地下水资源可持续利用与管理

水资源的可持续利用与管理是经济和社会可持续发展极为重要的保障,水环境健康是水资源可持续利用的目标与方向。近年来,国内外学者对水资源可持续性的研究方兴未艾。有学者运用总量控制来研究地下水的可持续性,从生态环境角度评价了地下水资源的可持续性。有学者运用水、生态、社会经济复合系统理论研究地下水的承载力,从地下水资源承载力角度研究地下水资源的可持续性。地下水资源的可持续利用是指在确保地下水开发利用不对生态环境造成危害的前提下,地下水在数量上和质量上最大限度满足当前及长远的需求。维持地下水环境状态的健康是地下水资源可持续利用与管理的战略方向,因此,地下水可持续利用与管理的研究为地下水环境健康的研究奠定了理论基础。目前对于地下水资源的可持续性研究仍处于探索之中,现在还没有一套公认的标准方法。地下水可持续利用涉及到社会、经济、生态系统的方方面面,因而主要任务是在掌握广泛资料的基础上,找出适应评价区域的评价标准、指标体系。综上所述,目前水文地质学领域开展的地下水环境演化、地下水环境脆弱性、地下水的生态环境效应和地下水资源可持续利用与管理等方面的研究已经为地下水环境健康的研究奠定了良好的理论基础。但目前所进行的水资源可持续利用的研究局限在对这种理念的理解、研究内容的拓展,同时,地下水环境演化、地下水脆弱性、地下水生态环境效应等方面的研究也局限在地下水环境问题的某一方面,至今仍未进行综合性的研究与探讨。由于地下水环境健康问题的复杂性,以及影响因素的整体性与持续性,决定了我们必须从整体上来把握地下水环境健康的研究。

3地下水环境健康研究现状

地下水环境健康作为水环境健康的组成部分,对于促进生态环境的良性发展具有举足轻重的作用,然而,地下水环境健康理论的研究及其应用仍未展开,其基本理论、评价体系与方法是需要进一步探讨的重要问题。通过对生态系统健康、水环境健康理论与研究方法的分析,人类在对地下水的大规模的开发利用以后,必须重新审视地下水的生态环境功能与资源价值,探求人与自然的和谐发展道路,维护地下水环境健康必将成为地下水资源可持续利用与生态环境管理的重要战略方向。对地下水环境健康理论体系的研究,有以下几方面的发展趋势:(1)研究地下水环境的演化机制。在自然环境和人类活动的持续胁迫下,地下水环境始终处于发展和演化状态。人类活动的强度决定了地下水环境演化的性质与速度,是影响地下水环境健康的主导因素。开展人类活动影响下地下水环境的演化机制可以深刻揭示地下水环境的劣变原因,并为地下水环境健康状态的演变趋势分析奠定理论基础。(2)地下水环境健康的概念及评价体系的研究。地下水环境健康是生态系统健康的基础,是水环境健康的重要组成部分,维持地下水环境状态的健康可促进生态系统的良性发展。地下水环境健康的内涵是对地下水环境系统状态和功能的总结与概括,是地下水环境健康评价的理论基础。地下水环境健康评价体系是实现地下水环境健康评价的先决条件,包括地下水环境评价指标体系、评价标准、评价方法、评价模型等。(3)地下水环境健康评价指标研究。在地下水环境健康内涵的基础上,结合地下水环境演化机制分析,概括地下水环境健康的驱动因子和状态响应,并利用主导性、独立性的评价指标表征地下水环境系统的驱动因子和状态响应,并构建各评价指标的健康等级标准,这一环节是联系地下水环境健康理论与实践的重要纽带。(4)现论与先进技术的应用。地下水环境健康的研究是在已经发展成熟的地下水科学理论与技术方法的基础上进行综合、系统的研究,因此,在开展地下水环境健康研究中,应该综合运用现代系统理论和空间数据综合采集技术、系统模拟预测技术和综合评价技术,以提高研究的实用性、科学性,也有利于推动地下水综合评价理论与方法的发展。

参考文献

[1]Doerfliger N,Jeannin P Y,Zwahlen F.Water vulnerability assessment in karst environments a new method of defining protection areas using a multi-attribute approach and GIs tools [J].Environment Geology,1999,39(2):165-l76.