地下水的过度开采与污染

昌　圣

(黑龙江大学 水利电力学院，黑龙江 哈尔滨 150080)

随着我国社会经济的快速发展，工业、农业对水资源的需求量不断增加，拥有水质优势的地下水成为主要的开发对象。地下水指存在于地下岩石孔隙中的水，狭义指地下饱和含水层中的水。地下水有着来源稳定、水质标准高等优点，可以用来农业灌溉、工业用水等。但是地下水的开采情况因为地下水的污染问题变得十分不乐观，地下水的水质从成因上分为原生水质和人为水质，其中人为水质是由于人类活动而导致的大面积地下水发生不同程度的污染，使得可开采地下水水资源量严重匮乏。完善关于地下水的开采制度和解决水质监测的问题，管理分类出不同种类的地下水满足不同用途水资源的需求，对于解决地下水过度开采的现状有一定的意义。

1　地下水的过度开采

1.1　地下水的开采状况与研究

地下水被过度开采的时候，开采中心抽取大量的地下水，导致附近地区的地下水流向开采中心形成一个漏斗形状的空区，地区地表下方形成空洞，存在路面坍塌、建筑倒塌的风险因素。而在海洋附近的城市，由于地下水过度开采，导致海水填充地下水漏斗区的现象，直接对当地的农业产量造成毁灭性减少，出现地区民众用水困难在短时间内难以改变的现状。降低了可利用的淡水资源量，也加重了地区水质的盐碱化。地下水充足时水位较高，之前土壤和地下水中随毛管水而留存在地表的盐分浓度将逐渐增加，在季节性的地温梯度下，水分从地下向冰冻层面转移，盐分随之上移。随着地下水的开采，将土壤浅层地下水消耗殆尽，地下水水位下降导致地表盐分积累造成土壤盐碱化；地下水水位下降至地表根部足够距离时，地区植被无法汲取水分，造成地表植物死亡消失、土地养分流失，逐渐形成土壤沙漠化。地下水在渗流的过程中会产生动水压力，当这个压力小于土壤颗粒的最小有效重度的时候，土颗粒会随着渗流过程从大颗粒缝隙中流走，长此以往，土壤的稳固性遭到破坏，已修建好的建筑物的地基的稳定性也遭到破坏。

许烨霜等[1]学者认为地下水过度开采是地面发生坍塌、沉降现象的主要原因，并将目前用来预测沉降的方法大体分为了五类，对其总结后给出了优劣势，提出了今后水流模型和沉降模型完全耦合将成为未来预测技术的关键点。学者刘博洋[2]通过研究区域的各项水文资料分析了研究地区的地下水情况以及地下漏斗等，采用软件建模的模式，模拟出了不同的地下水开采程度和条件对应的不同的地下水水位，同时其文章中也介绍了关于地下水的水资源回填的量与水位关系，以及对整个环节中将会发生的问题给出了措施。张兵等[3]研究人员利用同位素标记法发现研究地区的水资源转换的程度，为地下水填充水资源提供了理论依据，部分地区可以在减少施工量来达到地下水回灌的目的，从而保证地下水的可持续发展。

1.2　地下水过度开采的处理方法

我国地下水过度开采程度严重，造成的地下水资源短缺和沉降等问题迫切地需要相关政策和工程措施来解决。

(1)调节水资源开采的比例，减少地下水开采的水量，采取相关政策增加开采地下水的收费标准，引入其他可利用的水资源，如洪水资源净化沉降作为城市供水、回填地下水漏斗区等。

(2)在地下水的回填过程中，回填的水资源要经过水质监测，要严格保证回填水资源在不破坏原地下水水质的前提下和供给工农业城市正常用水的条件下进行，要保障回填的水资源短期内的可再生性，使其可以持续作为回填水资源利用。

(3)地下水位回升后采取种植一些能吸取土壤中盐分的耐盐植物，同时采取淋洗脱盐、改变耕地模式等多种处理方法和措施，来改变土壤盐碱化的情况。对于沙漠化土壤，要时刻监测地下水位同时种植耐旱植物，逐渐改良土壤情况及恢复地表植被情况。

2　地下水的污染

2.1　地下水污染的状况与研究

地下水污染是指由于人类的活动导致的地下水物理、化学特性和成分发生改变，使得地下水水质发生改变的情况。

在经济发展的同时，城市工业化和农业增产的进程对地下水造成了难以恢复的影响。工业、农业以及生活中的废水废物含有大量的重金属、有机物、细菌等， 无论是直接排放至地下水的污染物，还是由地表污染下渗至地下水的污染物，由于地下地形复杂、含水层中的污染转移较慢等原因，就会导致发现晚污染重的情况。因难以在短期内恢复和清理，将会对水体产生长时间的影响。我国一些地区地下水中含有砷、氟、碘等化合物，导致饮用水不达标，出现了一些皮肤病、地氟病等病症。

在工业“三废”排放逐渐要求严格、农业耕地面积减少但需求产量增高的背景下，我国地下水污染情况逐渐出现了由点到面、由工业城镇转移至农业的新情况。根据我国国土资源部给出的相关结论显示，我国浅层地下水约八成不能作为饮用的水资源。全国有九成的浅层地下水遭到了污染，约六成发生了严重污染并成为浅层地下水资源严重隐患[4]。

张新钰等[5]研究人员较为全面的阐述了我国地下水的现状，介绍了地下水所受污染的污染物来源以及其对应的解决方法和技术，我国关于地下水污染研究有一定的成绩，但相对于国外仍有进步的空间。刘博等[6]学者采用了因子分析法对吉林市的地下水水质情况做出了分析，运用监测井的数据作为基础再结合公共污染因子，对城市内的不同地区给出了不同的污染程度的结果，研究结果表明，城市地下水中含有的大量化学物质主要是由工厂、生活废弃物和农药的过度使用造成的，城区附近的地下水出现了大面积非饮用区的污染现状。孙才志等[7]研究人员借助ArcGIS等制图软件和空间结合，对研究地区的地下水特点进行了研究，研究表明不同时期的地下水脆弱性和结构、随机影响原因的相关性在逐渐提高。滕彦国等[8]学者从地下水污染风险评价方面将地下水划分为多层次，对于不同的区域层次大小采取不同的评价方法，对于研究地区的地下水情况给出风险评估，能够及时防止由于污染的转移导致的影响和及时采取污染治理措施。

2.2　地下水污染的处理方法

屏蔽法：该方法指在受污染区域周围建立物理屏障来阻断污染区域的扩大，一般由于条件限制时作用区域较小，适合控制污染初期区域来使用，使用条件较为有限。

收集污染物法：该方法指在污染地区下游布置收集设施，对轻质污染物进行收集，如油脂类、底部沉积的物体等。

生物处理法：该方法采用人为加快自然降解地下水污染物的措施，通过增加氧气和微生物繁殖生长的必要条件，加快自然降解污染物的步伐。首先采取样本来确定微生物品种和必要条件的比例，然后将其配套的运用到实际污染区中。

2.3地下水的管理与制度完善2.3.1监测管理

增强地下水监管措施，对存在严重污染威胁的企业要进行排查，确认是否存在偷排放废水的现象，制定相应的处罚措施，加大惩罚力度，从源头杜绝污染问题。严格监测地下水水质变化，通过新技术和增加监测点的方式来增强地下水水质观测灵敏度，早发现早处理尽可能地减小水污染的范围，保障地下水的水质安全和正常的水资源供给。

2.3.2废水排放问题

禁止企业、城市通过渗井、管道等方式倾泻能够污染地下水的废水，集中对排放的废水、废物进行处理，降低排放后污染风险。对于排放处理后的废水、废物的地区下方建设防渗层，确保废水、废物不随着雨水冲刷下渗到地下水层。

2.3.3地下水的“河长制”制度的完善

“河长制”是由中国党政负责人担任“河长”来负责相应河段的保护工作的一大制度，此制度让广大民众对地表河流有更加广泛的监督权，对保护地表径流有着巨大的作用。由于地表水严格监督可能会导致一些工厂企业将废物排放到地下水中，从而产生更难处理的地下水污染。地下水的区域职责划分问题和地下水的难以观察监测的特点，使人民的监督大大受限，应将地下水监测的指标定期公布于报刊，督促相应管理部门严格管理地下水污染问题。

3　结　语

我国的经济快速发展不应走先污染后治理的老路，在新思想的引导下，本着青山绿水就是金山银山的发展前提，应该完善地下水开采、回填补充的相应规章制度，保障地下水的水位，从而保障地区的生态环境。严格要求工业、农业以及城市的“三废”排放标准，对排放区进行相应的处理，确保废水、废物不随雨水冲刷流入地下水。对于已经被污染的地下水资源分类别、分用途的进行净化处理和供给，增加地下水可利用总量的同时保障用水安全。

参考文献：

[1]许烨霜,余恕国,沈水龙.地下水开采引起地面沉降预测方法的现状与未来[J].防灾减灾工程学报,2006,26(3):352-357.

[2]刘博洋.地下水开采及人工回灌对地下水响应关系的研究[D].西安：长安大学,2016.

[3]张兵,宋献方,张应华,等.第二松花江流域地表水与地下水相互关系[J].水科学进展,2014,25(3):336-347.

[4]中华人民共和国水利部.地下水动态月报2016年1月.[DB/OL]. 2016-01. http://www.mwr.gov.cn/sj/tjgb/dxsdtyb/201702/t20170214_860969.html.

[5]张新钰，辛宝东，王晓红，等.我国地下水污染研究进展[J].地球与环境，2011,39(3)：415-422.

[6]刘博,肖长来,梁秀娟,等.吉林市城区浅层地下水污染源识别及空间分布[J].中国环境科学,2015,35(2):457-464.

[7]孙才志,奚旭,董璐.基于ArcGIS的下辽河平原地下水脆弱性评价及空间结构分析[J].生态学报,2015，35(20):6635-6646.

[8]滕彦国,左锐,苏小四,等.区域地下水环境风险评价技术方法[J].环境科学研究,2014，27(12):1532-1539.