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关键词:地下水动态 气候变化 地下水漏斗 气温 降水量
地下水动态是在各种影响因素以及使地下水动态产生变化的实现条件两者共同作用下形成的。影响地下水动态的基本因素包括气象、水文、地质、生物、宇宙及人为活动等等[1]。
大庆市是我国著名石油和石油化工为主体的新兴工业城市,也是我国最缺水的城市之一,水资源问题已经成为制约大庆市社会经济发展和油田开发建设的一个重要因素[2]。从地下水的少量开采,到大规模开采,再到限制开采,大庆市地下水环境也随之演化,人为因素成为了大庆市地下水动态变化的主要驱动因素。与此同时,气温、降水渗入、蒸发等自然因素也在驱动研究区地下水环境演化。
1. 研究区概况
研究区位于松嫩平原中部,属中温带半湿润、半干旱季风气候,多年平均降水量为420mm,大庆多年平均水面蒸发量为1,673mm。研究区属安达闭流区,区内无江河分布,湖沼发育,工农业及居民生活用水主要是开采地下水和外引嫩江水作为供水水源。为了解决区域排水不畅问题,先后修建了安肇新河、西部排水干渠、中央排水干渠、东部排水干渠和东二排水干渠等区域排水工程。
研究区总的地势是东北高、西南低,呈缓坡状平原,局部地貌分布有起伏的河流、湖泊沼泽地、盐碱低地、江湾漫滩阶地等。地貌按其成因类型及形态特征,区域为冲湖积低平原、局部为冲积洪积河漫滩。
2. 研究区水文地质条件
2.1 第四系含水层
第四系含水层主要有哈尔滨组潜水和白土山组孔隙承压含水层。
2.1.1 哈尔滨组孔隙潜水含水层
分布于整个大庆市,发育较好,岩性为黄褐色粉细砂、细砂,分布不稳定,埋藏较浅1―4m。砂层一般为2―3层,单层厚度一般在1.5―30m。粉细砂层之间的粉土及粉质粘土垂直节理发育,孔隙较大,水利联系密切构成同一含水层组,形成厚度较大的孔隙潜水层。
由于第四系孔隙潜水含水层的岩性结构松散,埋藏较浅,直接接受大气降水和地表水入渗的补给,是下部含水层主要的垂向补给来源,同时也易于污染及蒸发排泄。
2.1.2 白土山组孔隙承压含水层
该含水层是由砂砾石组成,在长垣以西埋藏深度和厚度自东向西,自南向北加深加厚,在长垣的东部只在龙凤――卧里屯一带分布,含水层顶板埋深30―100m左右,绿色草原一带埋深达114m,其含水层自上而下逐渐变粗,厚度东部5―15m,西部20―50m,原始水位距地面2―10m。
2.2 新近系泰康组砂砾石含水层
该层含水层主要是中细砂岩、砂砾岩,一般自上而下逐渐变粗,上部以中细砂和粉细砂为主,底部为砂砾石,该层主要分布于大庆市的西部地区,呈条带状分布,为主要的目的开采层。与上覆第四系砂砾石层之间,有一层分布不稳定的粘土和粉质粘土,其厚度一般为5―20m,在部分地区缺失,其隔水性差,使得两套含水层大部分地区直接连通,具有同一水力特点,可视为同一含水系统。
含水层顶板埋深60―150m,自东南向西北逐渐加深,向北逐渐变浅变薄至尖灭。原始水位距地面2―13m,一般单井涌水量可达1,500―3,000m3/d。目前大庆市西部开采区水位已降落至30―36m,含水层富水性强,一般单井涌水量为3,000―8,000m3/d。
2.3 白垩系明水组含砾砂岩含水层
明水组含砾砂岩含水层广泛分布于大庆市,只在长垣顶部缺失,该含水层具有分布稳定,单层层数多的特点,可分为明水组二段和明水组一段两部分,顶板埋深一般在17―210m,明水组上段含水层一般由2―10个单层组成同一含水层,含水层以中粗砂岩为主,局部含砾砂岩,渗透性好,富水性强。分布极不稳定,多为透镜体,含水层厚度一般为3―26m,累计厚度10―80m,最大厚度可达126m。单井涌水量2,400―3,000m3/d。
明水组一段含水层一般有1―8个单层组成,由于构造作用影响顶板埋深由南向北逐渐加深,单层厚度3―29m,累计厚度5―55m,最大可达66m。含水层岩性以含砾砂岩为主,局部为中粗砂岩,孔隙较大,连通性较好,富水性强,单井涌水量一般为1,700―3,300m3/d。
由于明水组砂岩含水层在长垣西侧埋藏较深,且上部有第四系及新近系泰康组含水层,因此西部不开发此含水层,而在长垣东部及肇州北部地区缺失其他含水层,由于该层分布广,埋藏浅,原始水位一般距地面8―30m,是这一区域的开采目的层。
[关键词]气候变化;水资源;应对措施
中图分类号:TU993.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)42-0236-01
一、 气候变化与水资源的关系
水资源循环系统是气候变化的一个重要环节,在水循化过程中时刻受到周围气候变化的影响。比如,随着全球气温的变暖,水资源循化系统也在不断地发生着变化,会对水资源在时间和空间上造成较大的影响,使得降雨因季节地区而存在很大的差异,同时也会影响到水资源的数量。在水资源循环过程,气候会直接影响降雨、蒸发、径流、空气湿度、土壤湿度等各环节。随着气候的变化,在某些程度上加剧了地球表面旱灾、洪灾和其他灾害发生的频率和强度,会影响到与水资源有关项目的管理和规划。此外,水资源系统的变化也会对气候变化造成较大的影响,人类活动会造成水资源的不断减少,使得周围的空气湿度发生变化,迫使当地气候也随之变化,进一步加剧了气候变暖问题。由上可知,气候变化与水资源存在着相互影响,彼此密切相连的关系。
二、 气候变化对水资源的影响
气候对水资源的影响主要体现在对地表径流的影响、对水文循环的影响、对水资源质量的影响这三个方面。
(1)对地表径流的影响
地表径流的大小,不仅仅会受到地理环境的影响,还会受到气候变化的影响,尤其是在水资源循环过程,会影响到整个地区的降雨量,使得当地的水资源系统循环难以达到平衡,降雨量与蒸发量失衡,就无法正常对地表河流进行补给,使得整个生态系统出现问题,威胁到地球上生命的生存。因此,只要一个地区的气候发生变化,那么地表径流也必定会受到影响。我国地域面积广泛,跨越了多个自然带,各地的气候差异也很大。当气候发生变化时,会对各地表径流产生不同的影响。例如:夏季,我国主要受东南季风的影响各地的降水量明显增加,其主要集中在 7、8、9 三个月,各地的河流特别是处于季风区域内的地区,河流的径流量会急剧增加,此时,我国的大部分地区会进入汛期。相反,在不受季风影响的西北地区或是在每年的冬季,由于受低压的影响,降水普遍会比较少,河流的径流量也会明显减少,甚至某些地区的河流会因降水不足而干涸。
(2)对水文循环的影响
水资源循环系统很容易受到各种因素的影响,其中最重要的是受气候变化的影响。气候变化会整个水循环系统有着显著的影响,当高纬度北半球,降水较多,然而在南部沙漠地区降雨量一般会减少得很突出,对全球水循环系统产生明显的影响。
(3)对水资源质量的影响
水是人们的生活和生产的重要资源。全球气候变暖已经对某些地区的水资源质量造成了很大的影响,最突出的是影响到了当地居民的生产和生活。气候变化会对某些地区的降水量产生很大的影响,使得在干旱和半干旱地区降雨量有显著的差异,水资源质量根本就无法相提并论。在某种意义上说全球气候变暖,会增加农业生产。但对于大部分地区,由于气候变化,容易造成旱涝灾害,严重影响当地人民群众的生产和生活。此外,由于高温造成的污染物减少的水降解,导致河水的水质下降,无法满足人类饮用水标准。
三、 减轻气候变化对水资源影响的应对措施
(1) 进行植树造林,蓄养水源
林地具有很强的蓄水能力,有关水资源管理部门要加强管理,对水源地进行植树造林,扩大森林覆盖率。通过提高森林覆盖率不仅可以很好的蓄养水源,还能有效减少洪涝灾害发生的强度和避免其他自然灾害的发生。与此同时,在地下水径流区域种植植被,增加地下水的径流量,改善当地生态环境和水文条件,提高水资源的利用率。
(2)提高对水资源的利用效率
通过兴建农田水利工程加强抗旱、节水、保水技术研究,并在全国范围内推广节水工程,不断提高水资源利用效率,并加强水资源循环系统的降水能力。此外加强对气象服务工作的管理,以提高对不利气候和自然灾害的防御能力,将影响降至最低。如,通过天气预报预测气候变化和自然灾害的发生情况,及时采取防御措施,降低气候变化和自然灾害所产生的不良影响。
(3)加大对水资源管理的资金投入
加强科研研究工作加强科研研究工作,不断加强人工降雨研究工作,提高人工降雨技术水平。同时加强南水北调研究工作,有效调节水资源空间分布不均问题。加强节水宣传和节水教育工作增强国民节水意识,进而起到保护与维护水资源循环系统的目的。同时,通过立法、行政、经济等措施形成良好的节约用水的社会氛围,构建资源节约型社会。
(4)加强水环境管理
据知,河流水质和径流流量、浑浊度之间有着因果关系。干旱区水量少的季节性河流,由于蒸发严重,河流变得浑浊,水质严重下降,加上流量减少、季节变更,更是加剧了气候变化对水生生态系统的负面影响,这种影响是无法估计的。
参考文献
[1] 曹建廷.气候变化对水资源管理的影响与适应性对策[J].中国水利,2010(01):7-11.
[2] 丁磊,唐威.气候变化对水文水资源的影响分析[J].企业改革与管理,2014,(2),136.
[2] 张吉娜.气候变化对水文水资源的影响分析[J].科技创新与运用,2015,(2),103.
关键词:地(水)源热泵;中央空调;高铁车站;管理;维护
地球表面浅层地热能不受地域、气候条件的限制,是一种无限的可再生能源。地(水)源热泵就是这种利用浅层地热资源,既可供热又可制冷的高效节能空调设备,通过利用自然界自身的特点实现对建筑物和环境之间的能量交换。浅层地热的温度一年四季相对稳定,这种温度特性使得地(水)源热泵中央空调比传统空调系统运行效率要高40%,既节能又节省运行费用。热泵的污染物排放比空气源热泵少40%左右,与电供暖相比,相当于减少70%左右。
然而,在武广高铁湖南境内部分车站安装的地(水)源热泵中央空调却没有达到上述预计目标,甚至连日常使用都存在问题。本文针对部分高铁车站地(水)源热泵中央空调存在的问题进行归纳分析,就该机组维修管理工作研究探讨如下:
一、高铁车站地(水)源热泵中央空调目前存在的问题和产生原因分析
(一)未按设计规范建设,达不到设备使用标准,产生施工遗留问题,导致机组停用。
例如有的高铁站采用的是地(水)源热泵开式循环系统,由于在设计、施工过程中存在问题,开站四年以来大部分时间未能正常使用。开式循环系统是直接利用地下水源进行热量传递的热泵系统,该系统需配备防砂堵、防结垢和水质净化等装置。若忽视了这些设施的作用,地下水没有经过相关水质处理,直接将地下水通入到热泵机组,大量泥沙导致板式换热器堵塞,这样会引发更为严重问题:
1.中间换热装置被取消,地下水直接通到主机的铜管中,主机污垢增加,热阻加大,直接导致冷量(热量)衰减,能耗加大,压缩机负荷增大,容易造成压缩机损坏。
2.无水样采集口及监测口。酸性水质具有腐蚀性,会造成中央空调机组冷凝器、蒸发器铜管腐蚀,直至穿孔使机组报废。地下水换热系统直接进入水源热泵机组的地下水质应满足PH值为6.5~8.5、CaO小于200mg/L、矿化度小于3g/L、CLˉ小于100mg/L、H2S小于0.5mg/L等要求。
3.由于水系统冬夏两季切换,未经处理的地下水将进入到末端系统中,对末端管网设备造成堵塞和风柜表冷器腐蚀报废等严重后果。
4.因泥沙过多,增加了铜管清洗次数与费用,影响铜管寿命。
5.抽水井、回灌井不能转换。根据国家标准GB50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》之地下水换热系统设计5.2.4条款,抽水井、回灌井相互转换以利于开采、洗井、岩土体和含水层的热平衡;5.2.5条款,一般为了保证回灌效果,抽水井与回灌井比例不小于1:2。
(二)在工程建设立项阶段对地质状况调查不够,本应采用开式循环系统的却建成了闭式循环系统。
闭式循环系统的地下换热器是埋入地下的封闭循环管道,在冬季地埋管中的流体从地下吸收热量,通过循环系统带入建筑物中;在夏天则是将建筑物内的热能通过管道送入地下。有的高铁站地势低洼,地下水极其丰富,将闭式循环系统的设备检修井淹没。因此,不但无法下井进行巡检,而且阀门和仪表长时间浸在地下水中,锈蚀损坏严重(见图),增加了维修成本,造成巨大的浪费。
(三)地(水)源热泵中央空调地埋设备(设施)区域管理不善,存在外界破坏因素,导致机组无法使用。
高铁车站建成后,四周的地皮价值飙升,社会各界都在圈地,铁路用地被蚕食。现在有的地埋设备区域被当成停车场使用,车辆碾压过后,导致地埋管破损,循环水泄漏。
施工单位在建设时也没有在检修井、抽水井和回灌井等井口位置做记号,提供的施工图又不正确,以致设备管理单位接管设备时很难准确的找到井口的位置,有的井口已被地方单位占用或被施工遗留废渣掩埋失去作用,机组因缺水而停机。
(四)新建工程都有一定幅度的地质自然沉降过程,在纵断面上会产生高差。由于施工过程中采购的地埋管材质差,经受不住地质沉降时产生的剪切力,管道易被拉断而漏水,影响地(水)源热泵中央空调使用效果。
(五)过度开采地下水对高铁站房地基的影响。
二、解决问题的措施
(一)针对地(水)源热泵开式循环系统存在的问题,应做到以下几点:
1. 根据国家标准GB50366-2005《地源热泵系统工程技术规范》之地下水换热系统设计5.2.3条款;氧气会与水井内的低价铁离子反应形成铁的氧化物,也能产生气体黏合物,引起回灌井阻塞。因此,对地源水的换热水井进行全面改造整治,有效消除空气入侵现象,防止井内氧化物淤积。
2.恢复原设计的板式交换器,避免地下水直接进入机组造成的蒸发器、冷凝器的腐蚀和损坏。
3.在板式交换器至蒸发器进水口侧增设适当的电辅加热功率,以提高机组制热功效。
4.增设地源水精密过滤及自动反冲洗装置,增设水质监测系统和水质自动处理软化系统,使之符合该机型对水质要求如下:
(二)闭式循环系统是在深埋于地下的封闭管道内,注入防冻液,通过换热器与水或土壤交换能量的封闭系统。对于闭式循环系统,应该选择在地下水较少的地方,检修井内壁要做防水,避免积水浸泡设备。
(三)施工单位在建设过程中应该在地埋设备区域设立防护围栏,标明铁路用地,防止其他单位和个人乱圈地。同时,在检修井、抽水井和回灌井的井口设置明显标识,做好围挡,而且不能把地埋设备区域当成弃渣场,避免雨水冲涮导致井内淤积丧失功能。铁路建设指挥部、车站和土地管理部门应主动与地方国土局对接,追回被蚕食的铁路用地。
(四)用于收集地热的管道铺设方式有两种:
1.垂直埋管―深层土壤
垂直埋管可获取地下深层土壤的热量。垂直埋管通常安装在地下50~150米深处,一组或多组管与热泵机组相连,封闭的塑料管内的防冻液将热能传送给热泵,然后由热泵转化为建筑物所需的暖气和热水,垂直埋管是地源热泵系统的主要方式。
2.水平埋管―大地表层
在地下2米深处水平放置塑料管,塑料管内注满防冻的液体,并与热泵相连。水平埋管占地面积大,土方开挖量大,而且地下换热器受地表气候变化的影响。
由此可见,以上两种方式地埋管的施工质量和管道材质如何,直接影响到地(水)源热泵中央空调的使用效果。
(五)为避免开采地下水造成建筑物下沉,在立项时应进行充分论证,开式循环系统满足下列条件才可建设:
1.地下水资源丰富,并便于实施供回水工程;
2.地方政策允许大规模利用地下水;
3.地下水质经简单处理能达到使用要求,水温适度,水质适宜,供水稳定,回灌顺畅。
三、对地(水)源热泵中央空调故障维修的认识
关键词:水文化学;浅层水;矿化度;呼和浩特
Hydrochemical Characteristics and Variation of Mineralization for the Groundwater in Hohhot Country
ZHANG Yi-long,WANG Li-juan, WANG Wen-zhong,LI Zheng-hong,YU Juan,CAO Wen-geng,LONG Wen-hua, MIAO Qing-zhuang, WANG Zhe
(The Institute of Hydrogeology and Enviromental Geoloy,CAGS, Shijiazhuang 050061,China)
Abstract: According to excessive exploitation of groundwater caused the shortage of water which seriously halt the Ecological and economic sustainable development of Hohhot. This paper was systematically sampled and analyzed the shallow groundwater of Hohhot's plain. Descriptive analysis and correlation analysis were synthetically use to comprehensively and systematically study the Groundwater chemical's law and the salinity evolution's character. Research results shown as follows:First,the average concentration of HCO.32-and Ca2+which are derived fromthe shallow groundwater of Hohhot are 333.525 mg/L and 82.970 mg/L , the values of the HCO.32-and Ca2+’s average concentration are bigger and coefficient of variation are smaller. Secondly, Through the correlation analysis, we know that the Na+ and Mg2+of the underground water mainly come from the various Sulfate, bicarbonate and hydrochloride, and the Ca2+ of the underground water mainly come from all sorts of sulfate and hydrochloride. The discretion of the underground water salinity is mainly controlled by the concentrations of the Mg2+and Cl-which are come from the underground water. The third, along the groundwater flow direction, the mainly ion concentrations bid not follow the trend which is with the increase of flow to increase, but and the underground water temperature present significantly negative correlation. The negative correlation of the HCO.32-, Ca2+ and groundwater temperature are the most significant, that means when the temperature is lower, the concentration of the ions is higher.
Key words: Hydrological chemistry;superficial groundwater ;mineralization;Hohhot
呼和浩特市位于中东部,河套断陷盆地最东北部,北有大青山天然屏障,东及东南被蛮汉山环抱,盆地三面环山呈簸箕形状,向西南敞开,地势东北高,西南低。呼和浩特市地处我国北方内陆干旱半干旱地区,人均占有水资源量只有412 m3,是全国人均占有量的1/6,为全国严重缺水城市之一,水资源问题是该区域生态经济持续发展的瓶颈。有关呼和浩特市地下水水化学特征方面的研究,已有少量报道,但主要集中在2000年之前。2000年后的研究主要集中在对呼和浩特市地下水位动态以及砷氟等地方病方面,如2002年,刘怡敏等对呼和浩特市地下水位动态及影响因素进行了分析;2009年杨亮平等对呼和浩特市地下水位动态变化及趋势进行了预测研究;2009年李浩,梁秀芬等对呼和浩特市(地区)高砷地下水进行调查研究,查明地下高砷水的形成机制,以期控制地方性砷中毒。而近些年,呼和浩特市经济发展迅速,日益增长的水资源需求和地下水污染问题以及频发的供水安全事件,迫切需要对区域内的地下水资源进行质量评价,而地下水水化学研究是地下水资源质量评价的重要内容。
本研究分析了2009年呼和浩特市地下水中的主要离子含量和水化学特征,探讨了1988年以来地下水矿化度的变化趋势,目的是研究随着工农业和生活需水量的增加促使开采量的增大以及多年来气候变化对矿化度变化趋势的影响,旨在为呼和浩特市制定合理的发展计划和维护生态环境稳定提供科学依据。 1 研究区概况
研究区主要是指呼和浩特行政区内的平原区(包括山前倾斜平原、黄河和大黑河冲积平原),呼包平原的东北部,在行政区划上包括呼和浩特市所辖规划区(新城区、赛罕区、玉泉区、回民区)、土默特左旗、托克托县、清水河县、和林格尔县及武川县。研究区范围:x:530 500~591 000;y:4 493 500~4 540 500,土地总面积17 224 km2,气候属于内陆干旱半干旱地区[1]。
呼和浩特市浅层地下水系统是一个比较复杂的开放系统。按地下水赋存条件,可分为山前冲洪积平原和冲湖积平原,黄河冲湖积平原和湖积台地4个水文地质区;区内地下水的补给主要来自山区的侧向径流补给及平原内降水的入渗,地下水的排泄主要靠蒸发和开采消耗。
2 采样及测试方法
2.1 采样及测试
在研究区共布置了46个浅层水取样点,其中包括水文化学剖面(沿地下水流方向)上的8个观测井(图1),分别在2009年的9月份取样,TDS是使用上海雷磁水质分析仪现场测试完成。
2.2 数据处理
数据处理综合采用了统计软件SPSS 17.0对地下水中的主要离子含量进行了统计学和相关性分析[2],同时绘制了折线图和圆形图对地下水流方向上离子化学特征和浅层水矿化度演化进行了直观的分析。
3 结果与分析
3.1 描述性统计分析
对2009年呼和浩特市范围内的46个观测井水样的有关水化学参数进行统计分析,得到地下水主要离子特征见表1。Table 1 Statistics of hydrochemical parameters of groundwater for Hohhot County in 2009 (n=46)
水化学参数最小值最大值平均值标准差变异系数
水温(℃)8.02112.9889.837320.9584990.097435
TDS/(g·L-1)0.270.820.44880.171240.381551
K+/(mg·L-1)0.627.592.361.431480.606559
Na+/(mg·L-1)13.3165.244.46138.46850.865219
Ca2+/(mg·L-1)39.7915882.970431.834110.38368
Mg2+/(mg·L-1)15.3467.5131.344613.440090.428785
Cl-/(mg·L-1)7.79138.344.812935.584010.794057
SO.42-/(mg·L-1)4.53233.158.354652.257880.895523
HCO.3-(mg·L-1)215.2651.5333.52595.33640.285845
CO.32-/(mg·L-1)0203.426.4131.875146
F-/(mg·L-1)0.11.160.4350.228850.526092
溶解性总固体/(mg·L-1)262.4952.7495.6207.24010.41816
pH值7.578.687.99710.372390.046566
NO.3-/(mg·L-1)0.2155.537.667195.33642.531026 从表1中可以看出在阳离子(Ca2+、Mg2+、 K+、Na+)中Ca2+的含量相对较高,平均为82970 4 mg/L,K+的含量最低,平均为236 mg/L;对于阴离子HCO.3-的平均值达到了333525 mg/L,标准差为95336 4,两值均较大,变异系数较小,反映了其在地下水中的绝对含量较高,为地下水中的主要阴离子。而CO.32-的平均值仅为3.42 mg/L,即其在地下水中相对其他阴离子含量最低。出现这种现象的原因是地下水中碳酸存在的形态受pH影响, 在偏酸、偏碱及中性水中HCO.3-占优势,且在pH=834时,HCO.32-达到最高值。本次现场测试结果在整个研究区范围内pH在8.19~775之间, K+、Na+、Cl-、SO.42-和CO.3-的变异系数均较大,表明其在地下水中的含量变幅较大,表明它们是地下水中随环境变化的敏感因子,决定地下水盐化的作用的主要变量。HCO.3-和 Ca2+的变异系数相对都较小,表明它们在地下水中的含量相对比较稳定。
3.2 离子相关性
表2为呼和浩特市平原区2009年地下水中8大离子(CO.32-、HCO.3-、Cl-、SO.42-、Ca2+、Mg2+、K+、Na+),F-、pH值、矿化度、水温和溶解性总固体的Pearson相关系数。
从表2中可以看出,阴离子HCO.3-、Cl-和SO.42-、与阳离子Na+和Mg2+的相关性显著,相关系数在0.7以上,这表明地下水中的Na+和Mg2+离子主要是来自各种硫酸盐,重碳酸盐和氯酸盐。阴离子Cl-、和SO.42-与阳离子Ca2+的相关性也是比较显著,相关系数在0.5以上,表明地下水中的Ca2+离子主要来自各种硫酸盐和氯酸盐。pH值与CO.32-呈现显著的正相关性,相关系数达到了0896,即表明地下水的pH值主要由CO.32-含量的多少决定。TDS与Mg2+和Cl-的相关关系最为显著,相关系数达到09以上,与CO.32-之间呈负相关性,并且与K+、F-之间的相关性较差,这说明地下水的矿化度高低主要是由水中的Mg2+和Cl-的浓度来控制的。
3.3 补给水流方向上水化学特征
2009年9月,在呼和浩特市采集46个观测井水样,采样过程中用GPS记录样点的地理坐标。呼和浩特市地下水主要的补给来源为来自山区的侧向径流补给及平原内降水的入渗,地下水的排泄主要靠蒸发和开采消耗。地下水运动方向是由东北向西南。根据采样点的位置,沿地下水补给水流方向选取8个观测井水样(分别是:①西黄合少乡黑沙兔村②黄合少乡添密湾村③金河镇后三突村④金河镇八拜村⑤金河镇后白庙村⑥小黑河镇杨家营村⑦小黑河镇郭家营村⑧小黑河镇乌兰巴图村),进行主要离子浓度变化分析。方向是由东北向西南[4-6]。地下水中水温、pH值及主要离子浓度沿地下水水流方向的变化趋势,见图2。
图2 2009年地下水中主要离子浓度,水温及pH值沿地下水水流方向的变化趋势
Fig.2 Changing trends of major ion concentrations,temperature and PH along the groundwater flow direction in 2009
从图2可见2009年呼和浩特市地下水中主要离子沿补给地下水流动方向并不遵循随流程的增加而浓度增加的趋势。而是与地下水温呈现显著负相关性,HCO.32-和Ca2+离子与地下水温度的负相关最为显著,即温度越低时,离子的浓度反而越高。这可能是因为研究区地层主要以碳酸盐地层为主,碳酸盐岩主要由方解石(CaCO.3)和白云石[CaMg(CO.3).2]这两种矿物组成。因此,碳酸盐岩地区的地下水化学成分的形成主要由方解石和白云石溶解和沉淀控制,而在一定的二氧化碳分压(PCO.2)下,地下水的温度控制着这两种矿物的溶解和沉淀,但这两种矿物与大多数矿物不同,它们的溶解度不是随温度的升高而增大,相反,温度越低,溶解度越高,故出现了温度越低的取样点,HCO.32-和Ca2+离子含量越高的现象。转贴于 从图2中也可以看出沿地下水流方向所有的取样点,阴离子都以HCO.3-为主,其次是SO.42-,而Cl-离子浓度很低,这也完全符合碳酸盐地区地下水的一般特点。研究区所有水样的pH值,均在7~8之间,说明该地区含水层为开系统。
4 结论
①呼和浩特市浅层地下水中阳离子Ca2+的含量相对较高,阴离子HCO.3-含量最高,说明研究区范围内的地下水中主要离子为HCO.3-和Ca2+。且HCO.3-和Ca2+也是地下水中含量相对稳定的离子。
②通过相关性分析,可知地下水中的Na+和Mg2+离子主要是来自各种硫酸盐,重碳酸盐和氯酸盐,地下水中的Ca2+离子主要来自各种硫酸盐和氯酸盐。地下水的pH值主要由CO.32-含量的多少决定。地下水的矿化度高低主要是由水中的Mg2+和Cl-的浓度来控制的。
③呼和浩特市地下水中主要离子沿补给地下水流动方向并不遵循随流程的增加而浓度增加的趋势。而是与地下水温呈现显著地负相关性,HCO.32-和Ca2+离子与地下水温度的负相关最为显著,这一特点符合碳酸盐地区地下水的一般特点。
参考文献
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【关键字】建筑工程施工;水文地质;负作用;应对措施
一、水文地质
水文地质是一门较为综合性的学科,主要是通过对地下水的形成、分布、规律进行研究,并且从多个角度来反应某地区的地质状况。由于我国幅员辽阔,各地的地下水情况各不相同,加之水文地质运动存在一定的不规律性,地下水往往会给建筑施工带来各种程度上的影响。而当前建筑施工单位也经常忽略施工前对施工地点的水文条件勘探,水文地质情况经常会对建筑施工造成负作用。如果能够从地质勘查过程中准确的分析地下水的运动,为建筑施工提供准确的依据,能够在很大程度上帮助建筑施工工程的科学开展。
水文地质学主要研究地下水的分布及形成规律,以及地下水的物理、化学性质等因素。近些年来,随着我国对于地下水研究的不断深化,对地下水有了较为深刻的认识。优点:1、分布较为广泛,可以就地进行开采与使用。2、清洁,不易被污染,经过土壤的过滤,水质一般都较优。3、不占用地面空间。地下水可以在地质层当中实现灵活的流动。4、较为稳定,受外界直接影响程度较小。5、水量受短期气候变化影响较小,具有一定程度的储存能力。缺点:1、不合理的开采利用会造成次生盐碱化。2、过量开采会导致土壤结构的变化,影响当地的生态系统。3、地下水的变化会对地上建筑造成影响,出现地基的沉降等现象。
二、水文地质对建筑工程的危害
当前城市化进程逐渐加快,人们对于自然环境改造程度也在不断的加深,大量的建筑工程正在建设施工当中。但是研究与长年的经验证明,地下水文质地情况的变化对于地上建筑有着显著的影响作用。尤其是在拥有较为强烈的水文地质运动的地区,对于建筑物的影响更为严重,地面建筑施工经常处于不稳定的状态,并且建筑物的使用寿命、抗压抗震性、稳定性等都会受到一定程度上的影响。水文地质对建筑工程的危害主要有以下几个方面:
(一)耐久性
地下水一般都是存在于地层的空隙当中,包括岩石的缝隙、裂缝和溶洞当中。在一些特殊的环境下,一但遇到较为强烈的水流冲蚀,地下水就有可能在岩石的缝隙当中不断开始蔓延,最终渗透出岩石的层面。这种现象会使得岩石层的黏合度发生变化,空隙当中出现的一些裂缝也会不断的的扩大,最终对地层的耐久性产生影响,影响地层的载荷。这种水文地质的特点会对建筑物的耐久性造成直接性的破坏,建筑物容易因为地层载荷的变化出现裂缝、沉降等问题。
(二)稳定性
由于地下水也是水资源的重要组成部分,近些年随着我国水资源的持续短缺,人们对地下水的使用也越来越多。另外由于地下水水量稳定,水质较好,所以近些年地下水越来越多的被用于农业、灌溉等方面。人们不能合理的开采利用水资源,对地下水资源的过度开采和利用会导致土地的盐泽化、沼泽化甚至滑坡等问题,这些现象都是由水文地质运动造成的。对地下水的不合理开采与利用会对当地的土壤造成破坏性的影响,从而也对建筑施工带来困难。
(三)持久性
水文地质运动对建筑施工还可能产生持久性的影响。因为当前许多建筑施工的经验表明,建筑施工都会在不同的程度上受到水文地质条件的影响。一般的建筑在使用寿命上都是以实现更长的使用寿命为目标,但是在地下水运动不规律的地区,建筑物的使用寿命明显要短的多,有些建筑物甚至不能达到正常的设计使用年限。另一方面,水文地质情况不仅仅会对建筑物的使用寿命产生影响,也会对建筑物的各种关键参数产生影响。水位地质情况较为复杂地区的建筑在抗裂、抗震、抗沉降等多个方面均受到了影响,总体性能指标在不断的下降。
(四)污染性
地下水也会给建筑造成一定的污染性,由于许多地下水都受到了不同程度的污染,所以在一些地区建筑物受地下水的污染影响也较为严重。这些受污染的地下水一方面在不断地侵蚀着建筑物的基础,不断的与建筑材料发生化学反应,降低建筑材料的强度。另一方面受污染的地下水也对建筑区域内的绿化环境等造成了损害,破坏了建筑整体的美感。
三、如何有效的处理水文地质对建筑施工带来的负作用
(一)采用现代化的勘测技术
现代化的勘测技术能够准确的判断出某个地点具体的水文地质,并且随着当前计算机技术的不断发展,现代勘测技术在计算机的辅助下,已经可以从根本上解决一些传统勘察方法上存在的问题。在实际的勘察过程中,可以将计算机技术、三维成像技术、数据通讯技术等有效的整合在同一载体上,建立一个完整的地质勘察体系。同时引入GPS定位系统,实现对水文地质的精确定位,在建筑施工开始之前就要对施工地点的水文地质进行一个详细的勘探,只有这样才能更好的做好事前预防工作,为建筑施工提供一个有效的依据。
(二)裂缝处理
地下水的运动可以在一定程度上造成地质裂缝,这是由于地下水强力的冲刷力造成的,这种强劲的冲刷力不仅仅可以破坏建筑物基层的稳定性,还会使得建筑物出现裂缝。对于建筑施工过程中或者建筑物出现的裂缝,不能仅仅对开裂部分进行处理,还要对建筑物进行加固处理。首先要运用GPS定位系统对水文运动异常地区进行定位,并且使用现代化的勘测设备采集详细的参数指标,经过分析计算出精确地冲刷力,针对冲刷力进行必要的加固。对于一些较小的裂缝,往往可以采用性能较好的黏合剂进行填补,而一些较大的裂缝就需要使用高质量的混凝土进行黏合。
(三)沉降处理
沉降是当前建筑工程中所遇到的最为常见的一个问题,也是水文地质对建筑工程造成破坏的一个重要表现方式。对于水文地质造成的沉降,首先要进行预防,也就是在建筑施工初期就对施工地点的水文情况做一个详细的了解,并且在施工过程中就做好积极的预防措施。其次,在建设完工之后出现沉降,就要对沉降地区进行详细的勘测,确定沉降量的大小,根据具体的沉降量来设计加固方案。可以先抽出地下较多的地下水,并且灌入水泥砂浆,以达到加固的目的。或者可以设置钢筋网或者是钢筋混凝土进行支撑,来实现对建筑物的加固。
四、总结:
在建筑施工过程中,要积极的应对水文地质的负作用,采取有效地措施,保证建筑施工顺利、有序的完成。
参考文献:
[1]孙广忠.地质工程学原理[M].北京地震出版社,2004.
[2]陈铁林等.裂隙对非饱和土边边缘稳定性的影响[J].岩土工程学报,2008.
考纲对学生的要求主要包括以下三点:
1.运用示意图、流量过程图,分析河流的补给类型和河流的水文特征。
2.运用示意图,说出水循环的过程和主要环节,说明水循环的地理意义。
3.以某流域为例,分析该流域开发的地理条件,了解流域开发的基本内容与综合治理的对策措施。
二、考点解读
考点一:理解水体的补给关系
从运动更新的角度看,陆地上的各种水体之间有着水源相互补给的关系。
1.表解河流水的补给类型、特点及影响因素。
2.辩证地认识河流水与地下水、湖泊水之间存在的互补关系。
(1)图解陆地水体类型及补给关系。
(2)警示特殊现象。
有些河流水与地下水之间并不一定存在互补关系,如黄河下游、长江荆江段因其为“地上河”,只存在河流水补给地下水的情况。
3.掌握河流流量过程曲线图的判读要领。
(1)流量过程曲线反映的主要内容:①流量的大小。②从曲线变化幅度了解水量的季节变化。③从曲线高峰期了解汛期出现的时间和长短。④从曲线低谷期了解枯水期出现的时间和长短。
(2)从流量过程曲线分析原因: ①流量是由河流来源决定的。②洪水期出现在夏秋、枯水期在冬春的河流,一般多为雨水补给,但地中海气候区河流刚好相反。③汛期出现在夏季的河流,除雨水补给外,也可能有冰川融水补给。④春季和夏季出现两个汛期的河流,除雨水补给外,还可能有季节性积雪融水补给。⑤河流在冬季断流可能是河水封冻的缘故,而内流河往往是由于气温低,冰川不融化,没有冰川融水a给所致。⑥曲线变化和缓,多为地下水补给,也可能是热带雨林气候区或温带海洋性气候区的河流。
考点二:描述和阐释河流的水文特征
河流的水文特征,包括“三量两期一价值”。“三量”即河流径流量(大小及季节变化)、含沙量和水能资源蕴藏量;“两期”,即汛期、有无结冰期;“一价值”,即航运价值。
1.径流量大小及其季节变化。
径流量大小及其季节变化取决于河流补给类型。
(1)以雨水补给为主的河流流量季节变化由降水特点决定。
①全年稳定型:热带雨林气候区和温带海洋性气候区的河流径流量大,径流量时间变化很小。
②夏汛冬枯型:热带草原气候区和(热带、亚热带、温带)季风气候区的河流径流量时间变化较大,形成夏汛。季风气候区的河流汛期长短取决于雨季长短。温带季风气候区较高纬度地区的河流除雨水补给外,还有春季积雪融水补给,形成春汛,一年有两个汛期,河流汛期会较长。但是由于夏季风势力不稳定,降水季节变化和年际变化大,河流径流量的季节变化和年际变化均较大。
③冬汛夏枯型:地中海气候区的河流径流量时间变化较大,且形成冬汛。
(2)以冰川融水补给和季节性冰雪融水补给为主的河流,流量变化由气温变化特点决定。我国西北地区的河流夏季流量大,冬季断流;我国东北地区的河流在春季由于气温回升导致冬季积雪融化,形成春汛;以冰川融水补给为主的河流(河段)的径流量季节变化较大而年际变化较小。
(3)径流量大小还与流域面积大小以及流域内水系情况有关。
2.含沙量大小。
含沙量的大小与植被覆盖情况、土质状况、地形、降水特征和人类活动有关。
(1)植被覆盖差,地势起伏大,降水强度大的区域,河流含沙量大;反之,含沙量小。
(2)人类活动主要是通过影响地表植被覆盖情况而影响河流含沙量大小。
3.水能蕴藏量。
水能蕴藏量大小由流域内的河流落差和河流水量决定。
(1)河流落差受地形影响。地形起伏越大,落差越大,水能资源越丰富。
(2)河流水量受气候和流域面积影响。降水越多,流域面积越大,河流水量越大,水能资源越丰富。
(3)河流中上游河段落差大,水量大,一般以开发水能为主。
4.汛期及长短。
(1)外流河汛期出现的时间和长短,直接由流域内降水量的多少、雨季出现的时间和长短决定;冰雪融水补给为主的内流河则主要受气温高低的影响,汛期出现在夏季。例如,我国东部季风气候区的河流都有夏汛,东北地区的河流除有夏汛外,还有春汛;西北地区的河流有夏汛。此外,有些温带地区流向高纬的河流有凌汛现象。
(2)流域内雨季开始早结束晚,河流汛期长;雨季开始晚,结束早,河流汛期短。例如,我国南方地区河流的汛期长,北方地区河流汛期较短。
5.有无结冰期。
有无结冰期由流域内气温高低决定。月均温在0℃以下的河流有结冰期,0℃以上的无结冰期。例如,我国秦岭―淮河以北的河流有结冰期,秦岭―淮河以南河流没有结冰期。有结冰期的河流才可能有凌汛出现。
6.河流的航运价值。
(1)河流的航运价值由地形和水量决定。地形平坦,水量丰富的河流航运价值大,因此,河流中下游一般以开发河流航运为主。(2)河流无结冰期,水位季节变化小,能保证四季通航。(3)天然河网密度大,有运河沟通,能四通八达。(4)内河航运可与其他运输方式连接,即联运价值大。(5)区域经济状况对运输的需求大,河流航运价值大。
考点三:掌握水循环的过程、环节和意义
1.驱动水循环的两大能量:一是太阳能,二是水的重力能。
2.识记水循环的主要环节名称。
(1)垂直方向:蒸发(A、I)、植物蒸腾(F)、降水(B、D)、下渗(H)。(2)水平方向:水汽输送(C)、地表径流(E)和地下径流(G)。
3.解读水循环的主要类型、主要环节及其意义。
误区警示:外流区域既发生海陆间循环,又存在陆地内循环,但以海陆间循环为主;内流区域以内循环为主。
4.说明水循环的地理意义。
维持了全球水的动态平衡; 缓解不同纬度热量收支不平衡的矛盾; 使地球各个圈层之间、海陆之间实现物质迁移与能量交换;水循环影响全球的气候和生态,并不断塑造着地表形态。
5.理解人类活动对水循环的影响。
(1)人类活动影响水循环的四个环节。
人类对水循环的影响主要体现在:①影响地表径流,如引水灌溉、修建水库、跨流域调水等。②影响地下径流,如雨季对地下水的人工回灌,抽取地下水灌溉等。③影响降水,如人工降雨等。④影响蒸发,如植树造林、修建水库可以增加局部地区的水汽供应量。
(2)人类活动通过三种措施影响水循环。
水利措施:①修筑水库、塘坝等拦蓄洪水,增加枯水期径流量,由于水面面积的扩大和地下水水位的提高,可加大蒸发量。②跨流域调水、扩大灌溉面积在一定程度上增加了蒸发量,使大气中水汽含量增加,增加降水量。
农林措施:①“旱改水”、精耕细作、封山育林、植树造林等能增加下渗,调节径流,加大蒸发,在一定程度上可增加降水。②围湖造田则减少了湖泊自然蓄水量,削弱了其防洪抗旱的能力,也减弱了湖泊水体对周围地区气候的调节作用。
生态措施:保护湿地资源(沼泽)、植树造林(绿色水库)、保护草原(绿色蓄水池)会产生有利的影响;反之,则会产生恶劣的后果。
考点四:流域开发的地理条件,开发建设的基本内容,综合治理的对策措施
1.了解流域开发的地理条件。
从经济效益、生态效益、社效益三方面评价其“优势”和“存在的问题”。
(1)自然方面:从地形、气候、水文、植被、矿产等方面进行分析。
(2)人文方面:从人口、聚落、交通、文化、农业、工业等方面进行分析。
2.了解流域开发建设的基本内容。
(1)资源开发:根据资源优势确定流域开发方向。
水能资源开发――发电、养殖、旅游、航运、防洪等,有利于发展高耗能工业;水资源开发――旅游、灌溉、养殖、航运等;生物资源开发――旅游、教育等;土地资源开发――因地制宜,发展农、林、牧、渔等多种农业;矿产资源开发――建立矿产开发基地,建立相应的工业部门(利用廉价电力);旅游资源开发――做好旅游规划,发展交通,发展旅游业。
(2)生态(恢复)建设:根据“环境污染和生态破坏”确定生态建设的内容。矿产资源开发导致植被破坏,产生的废石、废渣占用大量土地;不合理的开采引发地面沉降、滑坡、塌陷、泥石流等地质灾害;矿产资源开发形成的废渣、废水中的有毒元素污染环境。
3.综合治理的对策措施。
(1)对水土流失的治理措施:①调整农业结构,植树造林、退耕还林还草等生物措施;②工程护坡、打坝淤地等工程措施;③进行小流域治理。
(2)对河流污染的治理措施:①关闭污染较重的小工业;②对工农业及生活污水进行治理;③减少枯水期用水,使流量增加;④调整生产过程,适当在洪水期排污。
(3)对生物资源破坏的治理措施:①建立自然保护区;②适当迁出保护区内的居民;③调整农业结构,控制人类活动(如交通建设);④加强宣传教育。
三、题型回顾
例1 (2016年高考上海地理卷,第11~12题)“海绵城市”是指城市能够像海绵一样,下雨时蓄水,需要时“放水”。
(1)上海建设“海绵城市”,除能够提高地下水位外,对地理环境产生的影响还有( )
A.加强城郊间热力环流
B.防止海水倒灌
C.减缓地面沉降
D.减弱酸雨污染
(2)上海建设“海绵城市”可以采取的措施之一是( )
A.退耕恢复湿地 B.铺设防渗路面
C.完善排水系统 D.增加绿地面积
【解题思路】第(1)题,考查水循环对地理环境产生的影响。由材料和题干可知,“海绵城市”能提高地下水位,同时也能减轻因地下水过度利用而出现的地下漏斗区,从而有利于减缓地面沉降,C项正确。第(2)题,考查人类活动对水循环的影响。由材料可知,“海绵城市”下雨时蓄水,说明利于雨水下渗。增加绿地面积,有利于雨水下渗,有利于海绵城市建设,D项正确;退耕恢复湿地,是湿地建设,并不利于雨水下渗,A项错误;铺设防渗路面不利于雨水下渗,B项错误;完善排水系统,加速地表径流下泄,不利于雨水收集,C项错误。故选D项。
【参考答案】(1)C (2)D
例2 (2016年高考江苏地理卷,第7~8题)图4为某流域森林火灾后第1年、第6年两次相同降雨条件下河流流量过程线图。读图,回答(1)~(2)题。
(1)关于两次径流过程,说法正确的是( )
A. 第6年的流量峰值大
B. 第1年的流速峰值小
C. 第6年的河流含沙量大
D. 第1年的河流径流量大
(2)导致图示径流差异的关键环节是( )
A. 蒸发 B. 下渗
C. 蒸腾 D. 地下径流
【解题思路】第(1)题,考查河流水文特征。森林植被具有涵养水源和保持水土的功能。森林火灾后第6年的森林面积比第1年大,对雨水的涵养功能和保持水土的功能比第1年强,导致第6年地表径流量较小,流量峰值小,河流含沙量小,而第1年的河流径流量大,流速峰值大,A、B、C项错误,D项正确。第(2)题,考查水循环的环节。依据材料可知,降雨条件相同而森林覆盖率不同,则图中径流差异主要是森林覆盖率的差异所致,森林覆盖率的大小与雨水下渗量呈正相关。故B项正确。
【参考答案】(1)D (2)B
四、命题预测
1.以文字、示意图、区域图为背景,考查水循环的过程、主要环节名称及影响因素、水循环意义、人类对水循环的影响。
2.以文字、河流径流量过程曲线图或柱状图、区域图为背景,考查河流的补给类型及河流的水文特征。
3.以区域图为背景,以某流域为例,考查该流域开发的地理条件、流域开发与综合治理的措施。
五、能力测试
1.图5表示“海陆间水循环”,甲、乙表示地表。下列说法错误的是( )
A.甲处代表海洋
B.环节②参与地表淡水资源的补给
C.环节④代表水汽输送
D.人类活动对环节③的影响最大
图6中,甲图是我国东部河流某河段示意图,乙图是河流A、B两水文站测得的水位变化示意图。读图,完成2~4题。
2.该河流的主要补给类型是( )
A.雨水补给 B.地下水补给
C.冰雪融水补给 D.湖泊水补给
3.B水文站洪峰流量峰值小于A水文站,主要是因为A、B水文站之间( )
A.河道淤积 B.河谷变宽
C.湖泊分流 D.湖水补给量减小
4.甲图中AB段河流( )
A.由西北流向东南
B.由东南流向西北
C.由正东流向正西
D.由正西流向正东
降雨量指一定时间内的降雨平铺在地面的水层深度;一定时间内的河流径流总量平铺在流域地面的水层深度叫径流深度。图7是“我国某地气温、降雨量和所在流域径流深度统计图”。读图,回答5~6题。
5.该流域河流夏季补给来源主要是( )
①雨水 ②季节性积雪融水 ③冰雪融水 ④湖泊水 ⑤沼泽水 ⑥地下水
A.①② B.①③
C.④⑥ D.⑤⑥
6.该流域可能分布在( )
A.东北地区 B.西北地区
C.四川盆地 D.青藏高原
7.阅读图文材料,完成下列问题。
天山作为“中亚水塔”,主导了新疆乃至中亚地区的水循环,其周边干旱区分布广泛,人类生存与生态系统受水资源变化的影响十分强烈。近年来,山地冰川融化加速,增加了水资源供给,使得河流对气候变化更敏感,为合理利用干旱区有限的水资源,专家提出在该区域山前洪积扇建设地下水库。
(1)简述天山山脉被称为“中亚水塔”的原因。
(2)比较说明甲河水循环与乙河水循环的差。
关键词:岩溶地区;地下水类型;地下水开发;地下水应用
1 引言
岩溶地质学方面的专家认为岩溶地区地下水的形成原理是大气所降雨水和地表原有水资源的渗入,这些渗入地表以下的水经过一段漫长的时间和一些不断发生的复杂的物理变化,最终演变为地下水。地下水作为水资源的重要组成部分,在保证居民平时生活用水、社会经济的稳步发展、生态与环境对地球生物的支撑起着至关重要的作用。岩溶地区的地下水资源比较丰富,但是要想做到合理地开发和利用,也绝非易事,首先,要了解不同岩溶地区的地下水的各个特点。
2 岩溶地区地下水的特点
2.1 岩溶地区地下水的类型
根据不同岩溶地区的地形特点,即地层、含水介质、岩性等,可以大致将岩溶地区的地下水分为三大类,即岩溶水、基岩裂隙水和松散岩类空隙水。其中,对岩溶地区的地下水的开发,通常是指对岩溶水的开发利用。所以还需将岩溶水进行简单分类,以方便区分应用开发的对象。
2.1.1 溶洞 - 管道水
溶洞管道水的分布区域主要是纯石灰含量丰富的区域,这种地下水的含水介质中占主导位置的是溶洞-管道组合,这就使得很大一部分的地下水都集中在地下水的径流部分,而且出现的形势大都为暗河状态,由于以上种种因素,进而导致溶洞管道水的水量富合度极其散乱不均,虽然流量大、流速快、拥有的势能也比较大,但对其的开发还需作出更周密的计划。另外,降雨量对溶洞管道水的水量影响十分明显:降雨量大,岩溶水量暴增;降雨量少,岩溶水量剧减。最重要的一点是溶洞管道水的破坏力极强。
2.1.2溶隙 - 溶洞水
溶隙溶洞水的分布区域主要是在石灰岩和白云岩之间,这种地下水的含水介质以脉状溶蚀裂隙和孤立状溶洞为主,地下水的流动力条件在层流与季流之间交替徘徊,动态变化不像溶洞-管道水那样大,水流速度呈相对稳定状态,一般不受季节降雨量的影响,通常不存在破坏能力。
2.1.3 溶孔 - 溶隙水
溶孔溶隙水的分布区域主要是在寒武系中上统娄山关群地带,以微小的溶蚀孔洞和细小的空隙为主要的含水介质。对这类地下水的开采应用时,适合对其建立集中的大型开采区,原因是溶孔溶隙水的水流状态是以层流形态呈现,故流速相对缓慢,流量更小,补给量也相当充沛,再加上水位埋藏线与其他地下水的水位埋藏线相比更浅,而且通常保持有统一的地下水面,具有平面流的特点,因此使得对溶孔溶隙地下水采集的钻探成井率得到大大的提升。
2.2 岩溶地下水的补给方式
岩溶地下水的补给方式主要分为两大类,一是渗透补给,二是灌溉补给。
2.2.1渗透补给
渗透补给岩溶地区地下水的来源主要是大气降雨、河水、水库水、庄家灌溉水等通过岩石的溶隙和岩石的空隙等渗透入岩溶地区地下,对其地下水资源进行补给。渗透补给岩溶地区地下水的特点是:补给来源连续、水资源流动区域分散、补给的面积非常之大,但是,渗透补给方式的速度相对较慢,补给量也不是很大。
2.2.2 灌溉补给
与渗透补给方式相比,灌溉补给具有速度快、补给量大以及补给面积相对集中等特点。但是灌溉补给岩溶地区地下水的方式大多发生在斜坡较大的地区,特别是由于大气降雨量大而形成的坡面流和地表溪水流通过地面的竖井、落水洞等较大的孔洞直接进入岩溶地区地下,补给岩溶地区的地下水量。
2.3 岩溶地下水的埋藏深度
由于水文地质条件的相关影响,岩溶地区地下水埋藏深度有着很强的地域差异。以埋藏深度低于50m、低于100m以及介于两者之间的深度差异将岩溶地区地下水埋藏深度分为三个埋藏区--浅埋区、深埋区以及中等埋藏区。开采时,需要结合当地的岩溶地质特点先对该地区进行认真的勘测,划分好埋藏区后在进行开采,可以有效提高对此岩溶地区地下水的开发应用。
3 地下水水资源现状
时空分布不均是我国水资源的一大特点。南方水资源富含量明显多于北方,而且季节对地表水和地下水的影响也十分显著:雨季洪涝灾害频频发生,枯季干旱缺水现象十分明显。
4 岩溶地区地下水的合理开发和利用
虽然我国地下水资源比较丰富,但是仍然要遵从国家制定的关于水资源开发和可持续发展政策,对其进行合理的开发和利用。再加上岩溶地区的地质结构比较复杂,岩溶水系统又相当脆弱,气候变化和人类的活动对其影响都相当显著,因此开采计划必须经过水行政主管部门的审核批准,要将水文地质条件、地面坍塌易发生程度等多种因素统统考虑在内,对岩溶地区地下水开采量、开采层位、开采井的分布位置等也都要进行严密把关。关于开发岩溶地区地下水时使用的设备有一点要明确说明:禁止使用功率过大的抽水设备抽取岩溶地下水,原因是谨防因水位忽然降低引起地面的坍塌。
岩溶地区的土壤结构比较脆弱,植被和水资源也不能协调到相对稳定的程度,因此整个岩溶地区的地下水系统也处于相当薄弱的状态。在对岩溶地区地下水开采过程中,一定要精确把握被开采地区地下水资源可以被开发利用的量,避免地下水开采量大于该岩溶地区地下水的补给量情况的发生,从而杜绝该区域的地下水水位下降。因为一旦该岩溶地区地下水水位下降至某一临界值,量变必然会促使质变,进而引发一系列生态环境方面的问题。因此,必须科学合理地对岩溶地下水进行开采利用。
4.1 岩溶地区地下水的保护对策
4.1.1 地下水的监测与监控系统
在地下水采集中心设立地下水水位监测系统和地下水水质监控系统,这两大观测系统的建立是做到科学管理、合理开发及应用岩溶地区地下水的基础,同时有利于保护岩溶地区地下水资源,为日后有效应用岩溶地下水和实现岩溶地区地下水采集的可持续发展提供依据。通过监测观察岩溶地区地下水的开采情况,既可以起到对开采单位的监督作用,又可以对地下水水位、水质等进行时时刻刻的监测,当发生水位异常情况时,可在第一时间采取补救措施,避免对日后地下水的开采带来影响。
4.1.2 地下水的保护与修复机制
根据不同岩溶地区的地理特征,结合地下水的补、径、排等特点,并遵照人与自然和谐发展及可持续发展理念,针对防止地下水超采或受到污染等现象的发生制定一款有效的岩溶地区地下水的保护与修复机制,从而实现水资源的可持续利用。
4.1.3 地下水的管理机制
关于岩溶地区地下水的长期管理机制的建立主要依赖于各级水行政管理部门,应该采取一些以法律、行政、科技、宣传等多种手段相结合的方法,通过对该地区岩溶地下水含量、质量等方面的研究,针对该地区水资源的承载能力制定出一项长期的地下水合理开采及科学应用的相关计划,并加强城市用水的管理,宣传和鼓励使用不降水和少降水。
5 结语
岩溶地区地下水的开发和应用,要基于人与自然和谐并进、可持续发展等原则,结合各个岩溶地区的地质特点合理开发。目前我国很多省市在开采应用岩溶地区地下水方面已经取得良好成果,不仅缓解了居民日常用水紧张的现象,还使一些干旱地区的土地得以水源灌溉,大大提升了农作物产量,粮食大丰收,农业产值得到大幅度提升。
近年来,我国的科研领域连连取得可喜成果,已经具备足够的开采技术和开采条件。对于一些地表水资源短缺、地下水资源丰富的岩溶地区,应及时制定合理的开采计划和利用方案,对其进行科学开采,避免大量开发潜力大的优质岩溶地下水白白浪费。
参考文献:
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[2]冯崇武.岩溶地区地下水的开发利用[J].云南水力发电,2008(2),32-36
关键带中发生的复杂的物理、化学和生物过程相互耦合使其成为不可分割、有机联系、不断变化的动态系统。按照其性质与作用,这些过程大致可分为三类:生态过程、生物地球化学过程和水文过程[8]。生态过程通过植物、微生物等生产者的作用将土壤中的物质合成为植物量,经消费者消费后又被微生物分解返回土壤。人类活动可被看作是生态循环的一部分。由于人类活动对生态过程的影响越来越大,有人又将其单分出来作为一类过程加以研究[9]。生物地球化学过程将生物过程与非生物过程联系在一起,通过流体、沉积和气体作用,使碳、氮等化学元素和物质在空间上的分布发生变化。水文过程通过水分运移转化使物质和能量在空间上重新分布。生物地球化学过程和水文过程相互耦合,推动了生态过程的持续进行,又共同决定了关键带的整体形态和功能。但是,受传统学科研究视角和方法的限制,研究人员很少将关键带作为一个整体框架,而是人为地将生态过程、生物地球化学过程和水文过程割裂开来进行研究。例如,土壤学往往将研究对象局限在植物根区分布的土壤范围,而很少考虑植物根区之下的包气带和饱水带;水文地质学以含水层为研究重点,往往将上覆包气带作为“黑箱”进行处理;生态学以地表面之上的植物为研究重点,对地质环境则重视不够。当今经济社会所面临的水资源管理、自然灾害防治、全球变化应对、生态环境保护等重大战略问题,迫切需要不同的学科相互交叉融合,形成一个新的整体框架,对近地表圈层进行系统研究。这正是国际地学界提出“地球关键带”的意义所在。关键带在空间展布上呈现出高度的非均质性。大量的调查和观测数据表明,构成关键带的地质介质和发生在其中的生态过程、生物地球化学过程和水文过程随空间的变化表现出明显的变异。这种变异特性随空间尺度的变化呈现出不同的特点[10]。造成关键带高度变异性的原因很复杂,可归纳为三个方面:与地质、水文等有关的内在因素,与气候、自然火灾等有关的外在因素,与土地利用、城市化等有关的人类活动[11]。按照研究空间范围的大小,通常可划分为微观尺度、中观尺度和宏观尺度。目前,人们观测关键带的途径包括两大类:一类是利用传感器技术和测量技术进行点上监测,对应于微观尺度;一类是利用遥感技术进行大面积面上监测,对应于宏观尺度。针对介于二者之间的中观尺度的观测技术还很不成熟,亟待发展。关键带过程的发生尺度与人们的观测尺度存在的不一致,对关键带过程研究与建立模型造成了很大的挑战,尺度转换成为关键带科学研究的重要问题[12]。关键带在垂向上呈现出明显的分层特征。如图1所示,关键带通常由地面之上的植物冠层、植物根系生长的土壤层、土壤层之下的包气带、含水层等组成,并且每一层可能还可细分为多个亚层。例如,土壤层可分为腐殖质亚层、淋溶亚层、淀积亚层等[13],包气带和饱水带之间存在一个过渡的、近饱和的毛细上升区[14]。层与层之间形成了关键带的界面,主要界面有土壤-大气界面、土壤-植被界面、包气带-饱水带界面、地表水-地下水界面、含水层-基岩界面等,在沿海地区还有陆地-海洋界面。这些界面对关键带发生的各种过程具有重要的控制作用,也为人为调控关键带过程提供了重要的切入点。例如,作为包气带-饱水带界面的潜水面对土壤剖面的含水量和水势分布有很大影响,是土壤发生盐渍化的重要原因,也是地表生态格局变化的影响因子之一[15]。关键带在外在过程的作用下不断发生着短期的变化和长期的演化。NRC将外在过程归纳为四类:由地球内部能量驱动的构造运动,总的趋势是增大地表的起伏不平;由地球外部能量驱动的风化过程,总的趋势是削平填洼,使地表趋平;由压力梯度驱动的流体运动,使物质发生空间迁移;由生存需求驱动的生物活动,对土壤、岩石、水等要素施加了越来越大的影响[3]。
2关键带研究思路与范式
2.1DPSIR体系框架DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应)体系描述了一条引发环境问题的起源和结果之间的因果链,为开展关键带科学研究提供了可供借鉴的技术框架(图2)。这条因果链表明了关键带与社会经济之间的相互作用关系,社会经济活动作为长期驱动力作用于关键带,对关键带产生压力,造成关键带状态的变化,从而对关键带及其发生的各种过程产生影响,这些影响促使经济社会对关键带状态的变化做出响应,响应措施又作用于驱动力、压力、状态和影响。该体系从系统分析的角度看待社会经济与关键带的相互作用,是组织环境状态信息的通用框架[16]。驱动力指影响关键带的外部过程变化的趋势,是造成关键带变化的潜在原因。例如,人类社会通过人口增长、土地利用等方式作用于关键带,成为关键带变化越来越重要的驱动力[17]。压力指人类活动对关键带的直接作用。社会经济从关键带获取所需要的水、粮食、建筑材料等资源,同时在生产和消费过程中排出工业废物、生活垃圾、废水等,是造成关键带变化的直接因素。状态用来描述不同时空尺度关键带的动态变化。影响描述的是当外界对关键带施加压力时其状态随之发生变化,这些变化对于关键带功能和服务所产生的效应。响应指改善或适应关键带变化而采取的相关措施,如法律法规、技术调控措施等。关键带科学研究的成果,应以易于理解的形式,传递给管理者和决策者,从而采取相应的资源、环境和生态管理措施。例如,Banwart等人建议采用生态服务方法将关键带的功能和服务转化为可以量化的价值,在科学研究成果与管理政策之间架起一座沟通的桥梁[18]。2.2填图-监测-建模循环体系框架循环上升的填图-监测-建模体系(简称3M框架)为研究复杂、非均质、动态的关键带提供了一条整合研究的技术框架(图3)。通过填图、监测和建模的循环进行,不断深化对关键带及其过程随时间和空间变化规律的认识,积累越来越多的图件、数据和成果。在此基础上,通过对图件、数据和成果的集成与分析,针对管理者、科学家、社会公众等不同的服务对象生产各种产品,将关键带研究成果最大程度地传递给社会[19]。填图是了解关键带组成与结构的基础,也是部署监测和开展建模的基础。关键带在空间展布上的高度非均质性和在垂向上的分层性,要求采用各种技术手段对不同尺度的关键带进行调查,获取关键带各种要素的物理和化学参数,为建立地球关键带框架模型提供基础数据。监测是了解关键带随时间变化的基础,为建模提供所需的输入数据和校正数据。需要监测的内容应涵盖关键带各种要素,也应包含模型运行需要输入的相关数据。建模是开展关键带过程机理研究的重要手段,也是开展关键带定量评价、预判关键带变化的重要工具。建模将填图所获得的空间数据与监测所获得的时间数据整合在一起,对关键带中所发生的水文过程、生物地球化学过程和生态过程进行数学模拟,以探求隐藏在表象之下的自然规律。填图、监测、建模构成关键带科学研究的完整框架,三者相辅相成、循环上升、互为促进。
3关键带研究进展
3.1填图20世纪末,近地表圈层得到了越来越多的北美水文地质学家的重视[20]。近地表地质圈包括土壤、包气带、浅层地下水、生物栖息地、湿地、河溪下层区和农业用地等。1998年,美国地质调查局(USGS)了2000~2010年地质科学战略,将近地表圈层作为研究重点之一,确定开展地质填图、地球物理填图、地球化学填图和钻孔测量,查明控制地下水流及污染的地质框架[21]。截至2010年,USGS完成的1∶10万以上比例尺的地质图达到了美国国土面积的64%;完成了全国65个主要含水层12%的三维地质调查,建立了三维水文地质框架模型;完成了15个县面向地质灾害的三维地质调查,建立了用于减灾的地质框架。在美国国家科学基金会资助下,加州大学、科罗拉多大学等单位于2007年开始在Christina、BoulderCreek等6个地区以流域为单元开展关键带填图工作,调查确定关键带基岩、土壤、植被和地形的三维空间分布与特性,研究关键带结构随时间的演化规律、风化层与土壤的形成与空间变化特征[22]。2012年,USGS了其核心科学体系科学战略(2013~2023),明确将关键带作为其研究的核心靶区,提出针对关键带的结构和过程进行调查,建立关键带3D/4D地质框架模型。重点研究内容包括利用先进的微分析技术开展点上小至分子尺度的调查,利用先进的遥感技术开展面上大至全球尺度的调查,研发关键带及其过程的3D/4D模型,形成不同比例尺的地质图、地理图和生物多样性图[23]。针对水资源管理需要,建立不同尺度的3D/4D水文地质框架模型;针对自然灾害防治需要,建立地球表层地质、水文和生态框架[24]。2006年,针对土壤侵蚀、盐渍化、有机质减少和滑坡等土壤环境问题,欧盟委员会了土壤保护主题战略,将传统的1~2m深的土壤层扩展到地表至基岩之间的未固结土层进行调查和研究[7],类似于NRC所提出的地球关键带。该战略认为,土壤结构是影响关键带过程和功能的主要因子。在实际调查工作中,强调利用各种技术开展关键带空间分布和土壤结构的调查。例如,在卢森堡和意大利托斯卡纳区分别采用地电技术、地震探测技术、地质雷达技术和高光谱技术对土壤粘土含量、含石量、碳含量和土壤层厚度进行了调查和填图;在瑞典Damma、奥地利Fuchsenbigl、捷克Lysina和希腊Koiliaris等地区对土壤的物理结构、化学结构和生物结构进行了调查和填图[25]。关键带填图的主要目标之一是回答“关键带如何形成与演化”的基本科学问题。科罗拉多大学联合USGS采用浅层地震折射方法对GordonGulch流域的风化层厚度、风化锋面深度进行了调查,发现山坡北坡的风化锋面比南坡的风化锋面更深,风化程度也更高[26]。Anderson等根据野外调查和模型模拟结果认为,关键带可视为一个连通反应器,下端的风化锋面将未风化的基岩纳入反应器,上端的生物物理作用为反应器提供了反应的动力,物理风化和化学风化作用共同决定了关键带的形成过程[27]。Amundson等试图将关键带形成与演化的生物作用从生物-非生物的耦合作用中抽离出来,定量刻画生物作用对关键带物质组成与地貌变化的影响[28]。欧盟资助的欧洲流域土壤变化项目选择了代表土壤形成不同阶段的4个地区进行调查研究,分析确定关键带形成演化的影响因素和关键带生态服务的可持续性。3.2监测根据NRC提出的关键带科学研究战略,美国国家科学基金会于2007年启动了关键带观测计划。首批在加州的SouthernSierra、科州的BoulderCreek、宾州的SusquehannaShaleHills建立了3个关键带观测站,于2009年又资助在新墨西哥州的Jemez-SantaCatalina、特拉华州的Christina流域、波多黎各的Luquillo增建了3个关键带观测站[29]。目前,6个关键带观测站共有250名科学家、技术人员和研究生在开展研究工作。关键带观测站以流域为单元,对关键带各种要素进行长期观测,为研究关键带变化提供科学数据。6个关键带观测站按照相同的标准进行观测,观测对象包括大气、植被及微生物、土壤(包气带)、含水层及基岩(饱水带)、地表水,主要监测内容如表1[30]。例如,BoulderCreek流域关键带观测站观测范围为1158km2的BoulderCreek流域,利用USGS和特拉华州水文站、观测井对地表水和地下水进行监测,设立了3座气象站对空气和土壤参数进行监测,埋设了15组土壤传感器对土壤含水量、土水势等土壤参数进行监测,安装了75台蒸渗仪对蒸腾蒸发量、深层渗漏量等进行监测,在下游河谷地区布设了6眼地下水观测井对地下水质进行监测。在美国关键带观测站的影响下,德国亥姆霍兹联合会于2008年启动了陆地环境观测建设项目,主要目标是为区域尺度全球气候变化对生态、社会和经济的长期影响研究提供地下水、包气带水、地表水、生物和大气的基础观测数据。目前,已在德国东北低地、Eifel/LowerRhine山谷、中部低地和BavarianAlps等地区建立了4个陆地环境观测站[31]。观测站观测范围为小流域尺度,面积一般小于104km2,以观测站为平台进行陆地系统实时监测、开展科学实验、测量不同时空尺度环境长期变化。法国等国家则通过提升现有的“河流盆地网络”所属的观测站,建设关键带观测设施,以流域为单元对关键带要素进行观测。法国河流盆地网络包含20个观测站,自2011年开始由关键带提升项目(CTRTEX)资助增设关键带观测仪器设备和基础设施。为了贯彻落实土壤保护主题战略,欧盟委员会于2009年启动了“欧洲流域土壤变化”项目,其中一项重要任务是对地球关键带进行长期观测。该项目强调土壤是地球关键带的核心,将土壤监测作为地球关键带长期观测的重点。根据土壤形成的不同阶段,选择了4个典型地点建立了欧盟地球关键带观测站:瑞典的Damma,处于土壤新形成阶段;奥地利的Fuchsenbigl,处于冲积平原土壤肥力发展阶段;捷克的Lysina,处于土壤遭到酸雨破坏后人工恢复阶段;希腊的Koiliaris,处于土壤遭受荒漠化威胁阶段[32]。欧盟与美国在关键带观测方面建立了紧密的合作关系,其观测内容与美国观测站相似,主要包括陆地-大气水碳转化、土壤含水量变化、孔隙水化学、地表水-土壤水-地下水转化、土壤长期演化等[33]。3.3建模模型对于深化对关键带形成、运行与演化的科学认识具有重要的作用,始终是关键带科学研究的重要领域之一。例如,美国关键带观测计划的重要目标之一是建立能够描述关键带生态过程、生物地球化学过程和水文过程的系统模型,定量预测气候变化、地质作用和人类活动下关键带结构和功能的响应。关键带过程模型大致可分为两类:一类是描述单个过程的数学模型,如地下水流动、土壤溶质运移、植物对水分胁迫响应等单个关键带过程;一类是描述多个过程叠加的耦合过程的数学模型,如地表水-地下水-大气水转化、生态-水文过程等关键带耦合过程。对于第一类过程,目前已建立了较为成熟的模拟模型[34];而对于第二类过程,是关键带建模的重点和难点,尽管近年来做了很多探索工作,耦合模型还远不成熟。包气带与饱和带水文过程耦合模型研究取得了新的进展。通常有两种做法将包气带与饱和带的水文过程耦合在一起。一种做法是把包气带方程与地下水方程耦合在一起,例如,TOPOG_Dynamic模型采用一维Richards方程描述垂向土壤水流,采用二维Boussinesq方程描述地下水水平运动,采用CDE描述溶质运移,土壤与含水层由二者接合处土壤水流量进行连接[35]。另一种做法是把包气带和饱和带作为一个统一的系统,采用三维Richards方程从机理上描述土壤与地下水水流和溶质运移,如SWMS_3D和FEMWATER模型[36]。Lin等认为上述基于传统小尺度物理学方法的数学模型,由于没有将包气带的结构考虑在内,对于包气带中普遍存在的优先流不能进行准确刻画[37]。因此,关键带建模的挑战之一是将结构与过程同时纳入统一的模型。生态过程与水文过程耦合建模研究也取得了很大进展。以研究生态过程与水文过程相互作用为基础,通常将植物生长模型与水文模型耦合建立生态水文模型,以定量刻画植被生长与水文变化的耦合过程,分析全球变化对流域生态-水文过程演变的影响机制[38]。例如,BEPS-TerrainLab模型在DSHVM模型基础上耦合生物地球化学循环模型BEPs建立了流域生态水文模型,用于加拿大北部森林区碳循环与水循环耦合的基础和应用研究;RHESSys生态水文模型以水文模型TOPMODEL为基础,考虑了植被对水文过程的作用,耦合了碳循环过程Biome-BGC模型和氮循环过程Century模型,可以用来模拟关键带水、碳、氮的耦合循环[39]。美国Luquillo关键带观测站采用生态水文模型tRIBS-VEGGIE对区域关键带生态-水文过程进行了模拟,该模型可模拟复杂地形背景下河流盆地植被生长动态变化过程与水文变化过程[40]。
4结论与建议
1 水资源监测的含义
水资源的监测工作主要针对加强水资源的保护和管理而提出。由于水利水电工程建设管理及防洪抗旱是传统的水文监测的主要服务对象,但实际上传统的水文监测是水电工程建设管理和防洪抗旱的水文监测报告工作,为水资源管理服务而开展的监测工作实际是就是水资源监测。水体是水资源主要监测的对象,其中包括水的质量和数量,为了对水资源监测工作进行区分,水资源监测所指对地下水、地表水及水质等影响人为活动的水资源的监测工作,经过长时间的积累,水文系统已经有了大量的基础信息,在水资源分析过程中将这些信息作为基础,在监测工作中有待进一步加强。
2 水资源监测的形式
水资源监测主要包括水资源计量监测和动态监测两种。其中,为掌握水资源质量或数量情况而进行的监测。当前,在水量计量监测工作上水文部门还有待进一步完善。因此,在监测工作中必须加强科学管理,才能使水文部门的水量计量监测工作的技术水平得到进一步提高。
3 水资源监测的实施
3.1 地下水监测
传统的地下水监测工作主要是采用人工观测,在自动观测逐步普及的情况下,这种监测方法已不能满足时间。对此,必须对自动监测各方面的情况进行综合考虑,根据分级管理的不同要求进行改正。由于水量监测主要包括两项监测,即泉流量和开采量,所以必须加强对大型地下水水源地、大型矿山及地下水超采区等进行测量监测。
3.2 地表水水量监测
对于河道低水流量监测需要根据其不同情况选择监测方法,如针对河道低流速或小流量的情况可采用不同的监测方法。针对漂浮物较少、含沙量较小的渠道,可利用声学多普勒仪器或超声波法进行自动监测;若渠道较规则,可选用流速仪法;在有建筑物的地方,对其流量进行计算可以利用过水建筑物由所测得的水深、水位或水头等代入力学公式中进行计算;河渠流量范围为0.001~1.0m3/s,且含沙量小的情况下可采用量水堰施测;而河渠流量范围为0.006~90m3/s,且含沙量较大的情况下可采用量水槽[2]。此法,根据不同的情况还可以选择:电磁法、稀释法及浮标法等。
3.3 空中水监测
随着人工增雨技术的发展,空中水监测还有待进一步加强,尤其是人工增雨过程、云层监测方面。对于云层监测、实际降雨等立体监测需要通过雷达、气象卫星进行监测,以便于对增雨情况及效果进行研究。此外,为研究水资源受温室效应、气候变化等各方面的影响,还应加强海洋监测及大气监测等。
4 水资源实时监测分析系统
4.1 实时监测
支撑水资源实时监测分析系统的基础是水资源的实时监测信息和通信传输。通常来说,水资源实时监测信息还包括地下水水量、降水、蒸发和水质信息、天气、灾害、旱情及植被等社会发展信息、遥感信息等。
4.2 信息管理
信息管理系统主要包括了信息接收处理、信息、实时预警及信息查询服务等。
4.3 远程控制
运程监控系统主要由三个子系统而组成,包括远程控制管理、监控指令反馈及实时监视管理。对区域内或流域内的水利工程的自动监视与控制主要利用自动化监视、现代网络及控制技术等,以此实现了自动操作、远程实时监测。
由于我国水资源比较紧张,并且存在严重水污染和浪费水的现象,使用水效率比较低下。再加上各地区地理环境存在差异,水资源情况差别较大,这些因素都导致我国水资源存在很多问题,并面临着巨大的挑战。因此,加强水资源的科学管理至关重要。需要通过加强水资源监测、综合治理、优化配置等科学有效的管理措施,以此来提高水资源的可持续利用性,从而促进经济社会的可持续发展。