地下水調查方法范文
時間：2023-06-05 17:59:42
導語：如何才能寫好一篇地下水調查方法，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。
篇1
關鍵詞:水位站；水位觀測；平均海平面；理論最低潮位面；測深；GPS-RTK無驗潮
Abstract: 1:10000 underwater topographic surveying and the deep-water shoreline surveying pre-production project in the Ningbo City are introduced. Some viable experience in pre-production process and key technologies are summarized and discussed.
Keywords: hydrometric gage；hydrometric observation；mean sea level；theoretically lowest tide level ；bathymetric survey；GPS-RTK without tidal observation
中圖分類號：P332.3文獻標識碼： A文章編號：2095-2104（2012）
1 引言
為加快推進省委省政府關于“發展海洋經濟，建設海上浙江”重大戰略部署，省政府專門就海洋測繪下發了《關于切實做好全省海洋測繪工作的通知》，明確全省海洋測繪工作是省重點專項工作，明確全省海洋測繪工作由省測繪與地理信息局統一組織實施，統籌安排全省海洋測繪的項目實施，負責編制全省海洋測繪工作方案并對全省海洋測繪工作進行了全面部署。寧波市域海洋測繪工作是全省海洋測繪工作的重要組成部分，也是建設海洋經濟強市的重要保障性工作。項目年度計劃經省測繪與地理信息局批準后實施。為了更好的完成寧波市域海洋測繪與調查工作，采取有效的工作方法和手段，提供可靠數據，寧波市于2011年8月
開始啟動了試生產，我公司本次的試生產項目為1:1萬比例尺水下地形測量和深水岸線調查。
2 數量與時間參考
本次完成1:1萬的水下地形測繪面積310.6km2，測線701條，檢查測線21條，總長度2376.1km；深水岸線調查24.8km。本次作業時間為年9月3日至12月18日， 實際作業時
間約105天，其中外業45天，內業60天。外業數據采集可達到8 km2/日，其中水下地形測量10km2/日，潮間帶測量2.6 km2/日；內業數據編輯約5 km2/日（不含入庫）；海上岸線調查15天，岸線調查測2 km/日。
3 臨時水位站的布設與觀測
本次水域控制面積300多km2，含有內港、航道、外海，潮流復雜，海面受潮汐、氣象等影響起伏較大，根據潮位站布設的密度能控制全測區的潮汐變化，相鄰潮位站之間的距離滿足最大潮高差小于1m，最大潮時差小于2h，潮汐性質基本相同的原則，共布設了12個臨時水位站，平均相鄰站之間距離約15km。臨時水位站的水位觀測采用自記水位儀或水尺、或同時使用兩種方法進行觀測，同時使用兩種方法進行觀測的，以自記水位儀的觀測數據為準，以人工驗潮作為檢核修正。
本次測量區域包括金塘水道、大榭島水域、螞蟻島水域和佛渡島水道，臨時水位站布設位置見圖3.1。表3.1是對相近幾個臨時水位站的觀測數據統計分析，關系中有的臨時水位站在采用水位三角分帶改正中并不具有一定的關聯性，只是作為測繪整體區域臨時水位站布設的分析。
圖3.1 臨時水位站位置布設圖
表3.1 臨時水位站數據統計分析
由表3.1可以看出，統計中最遠的臨時水位站之間距離約為80km（金塘大橋～三山大閘），最大潮高差相差最大的為0.72（白峰～三山大閘），最大潮時差相差最大的2h（金塘大橋～螞蟻島）。從對所布設的臨時水位站的水位觀測數據分析來看，本次用于三角分帶水位改正的臨時水位站布設均符合要求，從整個數據也可以看出，外海（水道）與內港、處于南北位置的潮時差變化比較大。
4 臨時水位站基準面選擇與理論最低潮面的確定
根據長期或短期水位站推算臨時水位站的平均海平面，確定深度基準面（采用理論最低潮位面），是非常重要的一個工作。為統一各水位站的水位資料，本項目實施過程中將各水位站的水位資料（即水位觀測起算基準）統一歸算至1985國家高程基準。
本次收集了定海、鎮海、湖頭渡3個長期驗潮站資料，并全部采用2年以上連續水位觀測數據，采用同步觀測水位平均值，計算與臨時水位站同步觀測時間內的平均海平面與其多年平均海面的差值，然后將此期間的短期平均海面加上改正數求得本期間的平均海平面，再根據臨時驗潮站與長期站同步觀測的數據（本次各臨時水位站同步觀測時間不少于10天），采用同步傳遞法確定其平均海面。
根據定海站已知的理論最低潮位面，采用弗拉基爾法計算長期驗潮鎮海、湖頭渡的理論最低潮位面，計算公式如下：
式中：表示求極小值運算符；
，為分潮相角；
負號“－”使求得的相對平均海面的深度基準垂直偏差表達為正值；
為分潮交點因子與分潮振幅的乘積；
和為、、、、、、、、、、、、等13個分潮的調和常數和節點因數；為分潮的相角，它的變化從0至360。
根據已知的3個長期水位站的理論最低潮位面，采用兩點內插法確定臨時水位站的理論最低潮位面，計算公式如下：
L=(DBLA+DALB)/(DA+DB)
式中：L-臨時水位站深度基準面至其平均海平面的高度；
LA、LB-已知A、B兩個水位站的深度基準面至其平均海平面的高度；
DA、DB-在同一比例尺圖上分別量取的臨時水位站到已知A、B站的垂足間距離。
5 水下地形測量
5.1定位與測深設備的選擇
本項目定位利用NBCORS采用雙頻GPS接收機，測深全部采用單頻數字測深儀，區域內最大深度達130多米，為驗證單頻數字測深儀對深度達到100米的測深精度，后用雙頻數字測深儀進行檢查，其檢測結果對比如下表：
由此可看，對比誤差均小于0.02H，采用單頻測深儀還是可行的。
雙頻GPS接收機在使用前進行了定位對比檢查，單頻數字測深儀進行了一致性檢驗和穩定性測試。測量時根據不同深度通過檢查板對測深進行了檢驗。
5.2測量船只、船速的選擇
為保證測量精度，增強船體平臺穩定性，減少因海浪對船體產生縱、橫搖，本次選擇了30噸級的船舶作為測量船。
在一般的作業區船速選擇在5節，在漲潮和退潮的潮流方向、深度大于30米地區，船速控制2～4節。
5.3數據處理
對采集數據的后處理是保證數據精度的一個最重要過程之一，本次項目主要進行了潮位改正、聲速改正、動吃水改正、靜吃水改正。初始聲速改正在測量時進行了相應的改正，根據測量海水的不同深度，取其一中間值，設置為1517m/s。由于不同的海域，海水的溫度、鹽度、介質也不相同，所以應該在測量時根據不同的深度采用不同的聲速進行改正，但此方法在實際作業過程中很難實現，因此本項目根據外業以不同深度，采集同聲速進行測定改正數，按聲速公式進行計算，在數據處理軟件中進行水深批量改正。
依據檢查線統計，本次測量在20米內的測深誤差在0.2米內的占81.7%，粗差只占0.2%，在大于20米深度，深誤差在0.4米內的占81.7%，84.1%，粗差占0.6%。
6 GPS-RTK無驗潮水下地形測量
本項目在確定采用驗潮方式進行測量時，也在采用無驗潮方式進行檢驗，本次采用NBCORS直接記錄測深點的三維坐標，高程轉換采用NBCORS中心的坐標轉換軟件進行。
選擇金塘水域、大榭水域及螞蟻島水域部分數據進行無驗潮數據處理，數據處理時沒有進行消浪處理，對測深數據進行了聲速改正。高程對比精度統計如下表:
從15214個數據來看，剔除個別粗差，單從0.4米誤差（水深大于20米時，對比誤差與深度關系式ΔH ≤0.02H ）來看，98.6%數據滿足規范要求，所以采用NBCORS以無驗潮方式進行水下地形測量可以滿足精度要求。
7 結束語
（1）本次試驗區的水位站布設合理，在采用三角分帶水位控制進行水位改正的情況下，根據一些相關的驗潮站比較，所布設的臨時水位站還可以適當再減少，但在外海與內港或航道等銜接處、地形變化區域（山嘴等）地方，應布設臨時水文站。
（2）在水下地形測量時，應該選擇合適的船只，過大在轉彎、航道狹窄，礁石多等情況下行駛不方便，過小又由于風浪原因會造成不穩定。
（3）在水下地形數據采集時，根據風速、漲、退潮等情況，制定合理的行駛速度，以保證水深數據采集的準確性。
（4）在進行數據處理時，進行正確的聲速改正、潮位改正、動吃水、靜吃水的改正。
（5）在CORS快速發展的今天，擴展應用領域，更好的發揮利用此項資源。本次采用的無驗潮與有驗潮測深數據的比較來看，均可以達到精度要求，從數據的比較來看，兩者的差值屬于偶然誤差（隨機誤差）并不具有一定的系統誤差變化趨勢。根據NBCORS的大地水準面精化的情況來分析，應該隨著距離陸地遠近的變化而造成高程精度也隨同樣的趨勢而變化，但在本次實驗過程中，高程誤差的變化并不十分明顯，并沒有隨著遠離陸地而有明顯的降低，這個原因也可能是由于測區邊緣距離陸地（大約15km）還不夠遠，所以影響不大。
采用NBCORS進行無驗潮水下地形測量，精度較高，可有效降低成本，提高工作效率。
測量時部分地區數據鏈信號不好，時斷時續，針對對信號不好的區域采用不同時間段重新測繪的方法進行解決。
參考文獻：
[1]水運工程測量規范；
篇2
關鍵詞：GRACE衛星；地下水；儲量；GRACE Followon；降尺度；數值模擬；監測；超采
中圖分類號：P641.8文獻標志碼：A
Review on the Application of GRACE Satellite in Regional Groundwater Management
HU Litang1，2， SUN Kangning1，2， YIN Wenjie1，2
（1. School of Water Science， Beijing Normal University， Beijing 100875， China； 2. Engineering Research
Centre of Groundwater Pollution Control and Remediation of Ministry of Education，
Beijing Normal University， Beijing 100875， China）
Abstract： GRACE satellite can be used to derive monthly regional groundwater storage changes， and the data can be freely downloaded， which provides a new method for regional groundwater management. The processes in the management of regional groundwater， the application of GRACEderived groundwater storage and the current status of GRACE satellite used in regional groundwater management were summarized. GRACEderived data can be successfully used to the assessment of regional groundwater storage by case studies from the researchers all over the world. GRACEderived data can be used in model calibration for regional groundwater flow model. GRACE satellite shows great potential in regional groundwater management. However， there are two problems in the application of GRACEderived data. One is that the date can not be directly used to evaluate regional groundwater resource. The another one is low spatial resolution of GRACE data. Studying on the method for effectively evaluating regional groundwater resources from GRACE satellite and improving the spatial resolution of GRACEderived data are the problems to be addressed in the future.
Key words： GRACE satellite； groundwater； storage； GRACE Followon； downscaling； numerical simulation； monitoring； overdraft
0引言
近50年來，由于地下水的不合理開采，全球范圍內出現不同程度的地下水位下降、地面沉降、海水入侵、河道萎縮、地下水質惡化、鹽漬化、沙漠化等環境地質問題[1]。地下水動態監測是有效管理地下水的必要手段，因此，區域地下水管理依賴于地下水動態監測數據。就中國來說，國土資源部、水利部已著手聯合建設國家地下水監測工程[2]，在全國范圍內將耗資數十億元形成國家級地下水監測站網。然而，地下水監測信息一般代表局部區域地下水動態，而且對于比較大的區域來說，系統的地下水監測網投資和維護成本大。如何結合有限的地下水監測信息和已開展的水文地質條件勘查成果進行有效的區域地下水管理，已成為水資源管理相關部門的現實問題需求。
21世紀是人類利用衛星跟蹤衛星和衛星重力梯度技術提升對“數字地球”認知能力的新紀元[34]。地球重力場反演與氣候試驗（Gravity Recovery and Climate Experiment， GRACE）是美國國家航空航天局（NASA）和德國航空中心（DLR）的合作計劃項目，旨在觀測地球重力場變化。自2002年發射以來，GRACE衛星在大地測量學、地球物理學、海洋學、水文學和冰川學等方面展示了巨大的應用潛力[5]。就水文學方面來說，首次使空間探測區域尺度的陸地水儲量（Terrestrial Water Storage，TWS）變化成為可能[6]。TWS包括地下水、地表水、土壤水和雪水。結合GRACE衛星反演的TWS變異數據，通過區域陸面水文模型可反演出地下水儲量變化[7]。GRACE衛星數據的地下水儲量估計已經被廣泛應用于多個區域，如美國密西西比河流域[6]、印度[89]、美國伊利諾伊州[1011]、也門[12]。在荒漠和偏遠山區，GRACE衛星數據已經成為區域地下水儲量評價的唯一希望[6，13]。GRACE衛星數據是月尺度的，而且可以免費下載，可以彌補地下水監測網的不足，已有應用案例證實了反演的地下水儲量數據已經在跟蹤地下水儲量變化方面顯示出了巨大的潛力。
GRACE衛星可提供較高精度的區域地下水儲量變化信息，是區域地下水資源評價的重要佐證信息，這些信息可進一步識別地下水補給和排泄條件，從而為區域地下水模型和管理服務。本文討論國內外相關研究現狀和GRACE衛星應用潛力，為GRACE衛星在區域地下水管理中的應用提供參考。
1國內外相關研究現狀
1.1區域地下水管理和模型
Hubbert早在1940年就提出區域地下水系統概念。文獻[14]陸續對局部、中間和區域地下水流動系統的地形、地質和氣候控制因素進行了詳細討論，提出“重力穿層流動”的概念。而將區域地下水流模型應用到大尺度含水層開始于1978年美國的RASA（Regional Aquifer System Analysis）項目[15]。在此項目的18年間，集中研究了25個區域含水層系統，其中包括著名的高盆地（High Plain）含水層系統、加利福尼亞州中央峽谷含水層系統及弗羅里達州和Great Basin含水層系統。整個項目完成了4項工作：①創建了區域水文地質數據庫；②建設了水文地質框架（概念模型）；③弄清了自然和人類干擾情景對區域地下水含水層系統的影響；④匯編了國家地下水圖集。Bakker等通過數值模擬的方式來研究尤卡山區域地下水流[16]。Rossman等評價了來自美國西部灌溉量很大的7個州88個區域地下水模型[17]，以便于水文地質工作者、建模者、水資源管理者和決策者更好地了解以往的模型成果。美國、英國、澳大利亞等已將區域地下水管理和地下水模型緊密結合在一起，應用地下水模型來指導區域地下水合理開發利用和保護。提高模型仿真性也一直是地下水模型的現實要求和核心任務[18]。
至今，一些區域地下水數值模型已經研發出來[17，1927]，而范圍較小的地下水模型不勝枚舉。表1列出了部分區域地下水模型的位置、面積、目標和參考文獻，包括美國、加拿大、中國和歐洲的模型。值得注意的是，澳大利亞大自流盆地（Great Artesian Basin）的模型由5 km×5 km單元組成，共超過 6×104個活動單元，面積約154×106 km2，其目的是為減緩盆地地下水用水的壓力[24]。在所有模型中，最大的地下水模型是加拿大景觀（Canadian Landscape）的地下水模型，其目的是討論Wisconsinian冰川的前進和后退引起的地下水動態及對生態的影響，模型由404 960個單元組成（每個單元約62 km2）和10層（厚度從地面到海平面以下10 km）[21]。就中國而言，地下水數值模擬開始于20世紀70年代，經過40多年來數學工作者和水文地質工作者以及科研院所的共同努力，地下水模擬技術發展迅速。中國區域地下水流數值模型是伴隨國家科技攻關計劃和中國地質調查局地質大調查項目進行的。中國地質調查局地質大調查項目在柴達木盆地[28]、河西走廊[29]、山西六大盆地[30]、塔里木盆地[31]、準噶爾盆地[32]、華北平原[33]、三江平原[34]、松嫩平原[35]、西遼河平原[36]和銀川平原[37]建立了三維地下水流數值模型。在中國最大的是華北平原地下水模型[26，33，3839]，面積達14×104 km2。這些模型定量分析了地下水開發利用和地下水動態的關系，為區域地下水資源管理提供了依據。
1.2GRACE衛星在區域地下水儲量變化中的應用
地球引力場監測衛星的基本原理是萬有引力定律，主要思路是通過監測地球引力場的變化得到地球物質量的變化，進而分析地球大氣層、地表物質量及地球內部固體物質的變化情況[40]。GRACE衛星監測到時變的地球重力場，等價轉換為地球表面的質量變化，從而反演得到陸地水儲量的變化，通常以等效水柱高表示。為從陸地水儲量中分離出地下水儲量信息，經常借助全球陸地同化系統（GLDAS）。GLDAS是高時間分辨率模型，其目的是獲取陸地表面變化的近實時信息。GLDAS可以模擬大量的氣象觀測數據限制模型的輸出，從而能夠準確估計許多水文過程，系統中包括CLM、MOS、VIC和NOAH模型。GRACE衛星數據已應用于大地測量學、冰川學、水文學、海洋學和固體地球科學等領域[41]。據統計（http：//grace.jpl.nasa.gov/publications/），自2000年以來，GRACE相關的科技論文數量呈顯著增加趨勢。從2011年起，每年GRACE相關的科技論文超過150篇，其中部分文獻被《Nature》和《Science》等著名期刊收錄。
從國外來說，Rodell等的理論研究表明，在美國中部的高平原含水層上用GRACE衛星來觀測地下水的變化是可行的，他們發現陸地水儲量變化與地下水儲量變化和土壤水儲量變化之和具有較高的相關性，GRACE衛星反演與實測的地下水儲量變化之間相關系數為058[42]。Yeh等發現在美國伊利諾伊州利用GRACE衛星估計的地下水與實測數據吻合相當好，地下水季節變化的估計值與實測值吻合較好，認為GRACE是反映流域尺度在2.0×105 km2以上范圍內估計地下水儲量季節變化的一套新方法[10]。Rodell等利用全球陸面同化系統數據從GRACE衛星數據中提取了密西西比河流域及其4個子流域的地下水儲量變化量，發現從GRACE衛星反演的陸地水儲量中除去雪水儲量和土壤水儲量則是地下水儲量，而且當研究流域的面積大于90×105 km2時的結果比面積約50×105 km2時更準確[6]。Strassberg等利用GRACE衛星數據對美國中心地帶的半干旱高地平原地下水儲量變化趨勢進行了評估[43]。Voss等運用GRACE衛星數據評價了中東地區地下水淡水儲量的變化趨勢[44]。Awange等在澳大利亞墨累―達令盆地進行了多年干旱研究，證實實際觀測的地下水儲量變化與GRACE衛星估計的陸地水儲量之間有較高的相關性[4546]。Rodell等利用印度某區域的GRACE衛星和全球陸地同化系統對地下水消耗量進行了量化[9]。Sun等形成了一套利用遙感觀測和模擬進行參數估計的方法，發現GRACE衛星數據可以推導出地下水模型中具有空間分布的參數[47]。
就中國而言，GRACE衛星主要應用范圍包括黑河流域、海河流域、長江流域等地下水儲量變化情況，主要研究大尺度區域陸地水儲量的時空變化特征[4853]。曹艷萍等利用CSR數據中心公布的GRACE衛星重力測量數據，反演得到黑河流域2002～2008年水儲量變化趨勢，并對其進行時序特征和空間分布特征分析[54]。蘇曉莉等使用GRACE衛星8年（2002年8月至2010年8月）的時變重力位資料，分析了華北地區陸地水量的月變化，發現這段時間內該地區的陸地水儲量以每年-11 cm的趨勢減少，并且利用CPC水文模型、全球陸地同化系統數據分別估計了華北地區地表水的變化，兩者得到的地表水變化與GRACE衛星結果均吻合較好，從而驗證了GRACE衛星數據的可靠性[55]。胡小工等利用長時間序列的GRACE衛星時變重力數據反演得到長江流域陸地水儲量變化，并對3個典型區域的水儲量變化做了分析，發現GRACE衛星數據能有效揭示長江流域水儲量季節性變化及其長期變化趨勢[5657]。冉全等結合GRACE衛星數據和全球陸地同化系統反演了2004～2009年連續72個月的海河流域地下水儲量變化[58]。任永強等利用GRACE衛星CSR05數據反演推算了海河流域2005～2009年地下水儲量的時序變化[59]。
綜上所述，國內外應用實例已證實GRACE衛星反演區域地下水儲量變化具有較高的準確性。GRACE衛星能反演2002年至2015年月變化的地下水儲量。GRACE衛星時變數據在區域地下水應用中已顯示出巨大潛力，其區域研究范圍一般要求在幾十萬平方千米以上。
1.3GRACE衛星用于區域地下水管理
Sutanudjaja等試圖利用全球數據集建立地下水模型，并結合地下水監測數據評判模型的性能[23]。區域地下水數值模型是區域地下水管理的有效手段，它具有不確定性，而且傳統獲取實測數據的方法耗時耗力。GRACE衛星反演的陸地水儲量變化數據為區域地下水數值模型的參數率定和校準提供了一種新的機遇和方法。目前，GRACE衛星多集中于驗證地下水儲量數據的準確性，將GRACE衛星數據應用于區域地下水管理或者區域地下水模型的研究較少。Sun等首次嘗試利用GRACE衛星數據和遺傳優化算法再次標定西德克薩斯地下水模型，發現GRACE衛星數據可以進一步約束參數，同化地下水補給項，從而提高區域地下水模型的有效性[60]。但該模型將研究區地下水儲量變化量作為模型識別項，沒有詳細討論GRACE衛星多個基礎網格單元內的模型識別。Hu等利用GRACE衛星反演的地下水儲量變化數據對觀測數據較少的柴達木盆地地下水流數值模型進行參數率定工作，取得了較好的效果[61]。
2GRACE衛星在區域地下水管理中的應用展望
2.1區域地下水資源評價和管理方法
GRACE衛星可較好反映區域地下水儲量變化，但如何應用于區域地下水管理是一個問題。Famiglietti研究團隊最近提出了總地下水壓力指數和可更新的地下水壓力指數來衡量區域地下水狀況，認為GRACE衛星能較好地用于區域地下水資源評價[6263]。他們定義總地下水壓力指數為地下水總儲量和地下水消耗速率之比，可利用地下水壓力指數為地下水利用量和可利用量之比；他們分析了世界37個大型盆地地下水利用量和可利用量之間的關系，其中地下水利用量借助GRACE衛星反演的地下水儲量變化數據，將區域含水層的狀態分為過量開采、可變可采、人類可支配的可采和無壓力開采狀態，壓力狀態與人類活動（經濟活動和土地利用）有很大關系；他們認為基于GRACE衛星的地下水數據有助于定量分析地下水使用對地下水壓力的影響。
當前，中國在國家地下水監測工程基礎上，啟動了地下水超采治理項目[64]，將禁止或限制地下水開采量，逐步恢復地下水位，使區域地下水補給量和排泄量達到平衡。河北省已作為試點之一[65]，治理重點是以衡水為主的黑龍港運東地區，涉及衡水、滄州、邯鄲、邢臺等區域。在全國地下水管理中，區域地下水位變化和地下水開采量難以準確衡量和確定。鑒于目前地下水管理相關研究較少，在區域地下水管理中可結合GRACE衛星反演數據。GRACE衛星反演的地下水儲量一方面反映區域地下水位的變化，另一方面可間接判定區域調查的地下水開采量數據的準確性，為區域地下水管理提供可行的輔助工具，因此，GRACE衛星將在區域地下水管理中起著重要的輔助作用。
2.2GRACE衛星低空間分辨率問題
GRACE衛星數據的空間分辨率約為350 km，該范圍內反演的等效水柱高誤差小于1 cm，但大多數地下水研究區小于該尺度，如何提高GRACE衛星反演數據的空間分辨率是亟待解決的問題。當前限制GRACE時變地球重力場模型精度的主要因素在于南北向條帶誤差和混頻效應。由于GRACE雙星被設計為“串行式”編隊系統，所以僅能感測軌向衛星觀測數據，而無法同時獲得垂向和徑向地球重力場信號。由于獲得的衛星觀測信號和誤差非各向同性，而且GRACE衛星串行式軌道設計對經向重力場變化異常敏感，所以導致了削弱地球時變重力場精度的南北向條帶誤差效應。目前，國內外學者在條帶去噪的處理上做了大量工作，并提出了多種去條帶方法。Sweason等首先發現，對于固定次、奇（偶）數階之間存在著明顯的相關性，根據平滑窗口對球諧系數進行多項式擬合得到擬合值，然后從原始數值中扣除擬合值，從而得到去相關之后的球諧系數值[66]。Chambers在計算海水質量變化時，則沒有采取滑動窗口的方法，而是對同一次的所有偶（奇）數階進行一次多項式擬合[67]。Chen等在計算蘇門答臘島地震引起的重力變化時，采用了P3M6方法，即采用三階多項式去除六階及以上階數的相關性；在研究極地冰川變化、陸地冰川變化和陸地變化時，采用了P4M6方法，即采用四階多項式去除六階及以上階數的相關性[68]。GRACE衛星的雙星被設計為非重復軌道，約30 d的衛星軌道在地面的投影軌跡可完全覆蓋地球，因此，基于GRACE衛星觀測數據最大程度僅能獲得時間分辨率為30 d的時變重力場模型。因為時間變化周期小于30 d的海潮和大氣潮等高頻誤差無法從地球時變重力場月模型中精確扣除，所以導致了限制地球時變重力場精度的混頻效應。
GRACE衛星由于自身固有的局限性已無法滿足在地球物理學和水文學等研究的要求，如無法實質性降低軌道高度、無法減弱高頻信號混淆效應等。基于以上原因，國際眾多科研機構正積極尋求下一代更好時空分辨率的衛星重力計劃，例如GRACE Followon（雙星）、鐘擺式（雙星）、車輪式（雙星和四星）、鐘擺和車輪復合式（三星）、三星串行式、不同軌道傾角式（四星）等。其中，GRACE Followon衛星將于2017年發射，其反演數據的空間分辨率將增大[6971]。Loomis等討論了插值公式、相關系數和采樣間隔對GRACE Followon衛星的雙星間加速度精度的影響[7273]。鄭偉等利用重力梯度法研究表明，GRACE Followon衛星比GRACE衛星反演的地球重力場數據精度高61倍[4]。根據已有文獻，2017年計劃發射的GRACE Followon衛星將產生至少比GRACE衛星高10倍的地球重力場精度[4，70，7274]。因此，GRACE Followon衛星反演的地下水儲量數據時空分辨率將完全滿足幾千至幾萬平方千米區域尺度的地下水管理需求，將會比GRACE衛星的應用潛力更大更廣泛。解決GRACE衛星反演數據空間分辨率低的另一種方法是在區域地下水研究的基礎上，基于GRACE衛星反演數據研究細化GRACE衛星空間數據（降尺度）的研究方法，即在GRACE衛星反演的區域地下水儲量動態數據基礎上，結合區域水文地質參數的分布來研究降尺度的方法。例如，Gao等嘗試利用溫度植旱指數法[75]來降尺度GLDAS模型反演的土壤水分含量數據。
3結語
地下水監測是區域地下水管理中最重要的基礎，然而監測點有限，難以反映區域地下水動態信息。GRACE衛星能反演區域地下水儲量月變化動態，而且數據免費。GRACE衛星反演的地下水儲量變異數據具有應用于區域地下水評價和管理的巨大潛力。本文評述了區域地下水管理的研究進展以及GRACE衛星在地下水儲量方面的應用現狀，通過多個案例分析展示了GRACE衛星成功應用于區域地下水儲量動態評價。區域地下水模型作為區域地下水管理的輔助手段，GRACE衛星反演的地下水動態數據可用于約束水文地質參數，部分文獻已證實該方法的有效性。
將GRACE衛星反演的地下水數據應用于區域地下水管理存在2個問題，即無法直接用于區域地下水資源評價和GRACE衛星數據空間分辨率低。區域地下水資源評價涉及地下水可利用量和補給資源量。GRACE衛星反演數據雖然不能直接用于計算地下水資源量，但可作為計算地下水資源量和管理地下水的重要佐證信息，如何有效利用該信息評價區域地下水資源利用狀況仍有待進一步的研究，將GRACE衛星反演數據用于建立區域地下水模型可能是一個很好的選擇。GRACE衛星反演的地下水儲量變化數據空間分辨率低，這是GRACE衛星在地下水資源管理應用中的最大障礙，一方面希望GRACE Followon衛星的發射，適當提高數據的精度和改善空間分辨率，另一方面可借助區域地下水調查的基礎數據，研究GRACE衛星反演數據的網格細化（降尺度）方法，從而提高其空間分辨率。
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篇3
1.1水文地質學科涵義與研究對象
地下水即是賦存于地面以下巖石空隙中的水。地下水的功能主要包括：資源、生態環境因子、災害因子、地質營力與信息載體。地下水及賦存地下水的介質還具有一些另外的功能。水文地質學在國民經濟發展中的作用是與地下水及其賦存介質的功能相聯系的。
1.2水文地質學的定義
地下水這一名詞有廣義與狹義之分。廣義的地下水是指賦存于地面以下巖土空隙中的水；包氣帶及飽水帶中所有含于巖石空隙中的水均屬之。狹義的地下水僅指賦存于飽水帶巖土空隙中的水。
水文地質學（hydrogeology）是研究地下水的數量和質量隨空間和時間變化的規律，以及合理利用地下水或防治其危害的學科。它研究在與巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈以及人類活動相互作用下地下水水量和水質的時空變化規律以及如何運用這些規律興利除害。
1.3水文地質學研究的范疇及任務
水文地質學是研究地下水的科學，主要研究地下水的分布、運動和形成規律，地下水的物理性質和化學成分，地下水資源評價、開發及其合理利用，地下水對工程建設和礦山開采的不利影響及其防治等。在不同環境中，地下水的埋藏、分布、運動和組成成分均不相同。查明上述各方面狀況，可為科學地利用或防治地下水提供根據。水文地質學對地下水的研究，著重自然歷史和地質環境的影響，同主要用水文循環和水量平衡原理研究地下水的地下水水文學關系密切，只是研究的側重點稍有不同。
1.4水文地質學及分支
隨著科學的發展和生產建設的需要，水文地質學又分為區域水文地質學、地下水動力學、水文地球化學、供水水文地質學、礦床水文地質學、土壤改良水文地質學等分支學科。近年來，水文地質學與地熱、地震、環境地質等方面的研究相互滲透，又形成了若干新領域，如環境水文地質學、地下水資源管理、同位素水文地質學等。隨著生產力和科學技術的高速發展，人類對生態環境的影響到了舉足輕重的地步，與環境生態有關的水文地質問題迅速增長。
水文地質學是從尋找和利用地下水源開始發展的，圍繞實際應用，逐漸開展了理論研究，目前已形成了一系列分支。
1.4.1地下水動力學
地下水動力學是研究地下水的運動規律，探討地下水量、水質和溫度傳輸的計算方法，進行水文地質定量模擬。這是水文地質學的重要基礎。
1.4.2水文地球化學
水文地球化學是水文地質學的另一個重要基礎。研究各種元素在地下水中的遷移和富集規律，利用這些規律探討地下水的形成和起源、地下水污染形成的機制和污染物在地下水中的遷移和變化、地下水與礦產形成和分布的關系，尋找金屬礦床、放射性礦床、石油和天然氣，研究礦水的形成和分布等。
1.4.3供水水文地質學
供水水文地質學是為了確定供水水源而尋找地下水，通過勘察，查明含水層的分布規律、埋藏條件，進行水質與水量評價。合理開發利用并保護地下水資源，按含水系統進行科學管理。
1.4.4礦床水文地質學
礦床水文地質學是研究采礦時地下水涌入礦坑的條件，預測礦坑涌水量以及其它與采礦有關的水文地質問題。
1.4.5農業水文地質學
農業水文地質學的內容主要包括兩方面，一是為農田提供灌溉水源進行水文地質研究；二是為沼澤地和鹽堿地的土壤改良，防治次生土壤鹽堿化等問題進行水文地質論證。
1.4.6水文地熱學
地熱是一種新的能源，如何利用由地下熱水或熱蒸汽攜至地表的地熱能，用來取暖、溫室栽培或地熱發電等，以及地下熱水的形成、分布規律，以及勘察與開發方法等，是水文地熱學的研究內容。
1.4.7區域水文地質學
區域水文地質學是研究地下水區域性分布和形成規律，以指導進一步水文地質勘察研究，為各種目的的經濟區劃提供水文地質依據。
1.4.8古水文地質學
古水文地質學是研究地質歷史時期地下水的形成、埋藏分布、循環和化學成分的變化等。據此，可以分析古代地下水的起源與形成機制，闡明與地下水有關的各種礦產的形成、保存與破壞條件。
地下水的形成和分布與地質環境有密切聯系。水文地質學以地質學為基礎，同時又與巖石學、構造地質學、地史學、地貌學、第四紀地質學、地球化學等學科關系密切。工程地質學是與水文地質學是同時相應發展起來的，因此兩者有不少內容相互交叉。
地下水積極參與水文循環，一個地區水循環的強度與頻率，往往決定著地下水的補給狀況。因此，水文地質學與水文學、氣象學、氣候學有密切關系，水文學的許多方法也可應用于水文地質學。地下水運動的研究，是以水力學、流體力學理論為基礎的，并應用各種數學方法和計算技術。
2 水文地質學演化歷史與發展現狀
2.1水文地質學發展簡史
人們早在遠古時代就已打井取水。中國已知最古老的水井是距今約5700年的浙江余姚河姆渡古文化遺址水井。古波斯時期在德黑蘭附近修建了坎兒井，最長達26公里，最深達150米。約公元前250年，在中國四川，為采地下鹵水開鑿了深達百米以上的自流井。中國漢代鑿龍首渠，是一種井、渠結合的取水建筑物。在利用井泉的過程中，人們也探索了地下水的來源。法國帕利西、中國徐光啟和法國馬略特，先后指出了井泉水來源于大氣降水或河水入滲。馬略特還提出了含水層與隔水層的概念。
1855年，法國水力工程師達西，進行了水通過砂的滲透試驗，得出線性滲透定律，即著名的達西定律，奠定了水文地質學的基礎。1863年，法國裘布依以達西定律為基礎，提出計算潛水流的假設和地下水流向井的穩定流公式。1885年。英國的張伯倫確定了自流井出現的地質條件。奧地利福希海默在1885年制出了流網圖并開始應用映射法。
19世紀末20世紀初，對地下水起源又提出了一些新的學說。奧地利修斯于1902年提出了初生說。美國萊恩、戈登和俄國安德魯索夫在1908年分別提出在自然界中存在與沉積巖同時生成的沉積水。1912年，德國凱爾哈克提出地下水和泉的分類，總結了地下水的埋藏特征和排泄條件。美國邁因策爾于1928年提出了承壓含水層的壓縮性和彈性。他們為水文地質學的形成作出了重要貢獻。
泰斯于1935年利用地下水非穩定流與熱傳導的相似性，得出了地下水流向水井的非穩定流公式即泰斯公式，把地下水定量計算推進到了一個新階段。20世紀中葉，蘇聯奧弗琴尼科夫和美國的懷特在水文地球化學方面作出了許多貢獻。到第二次世界大戰結束時，在地下水的賦存、運動、補給、排泄、起源以至化學成分變化、水量評價等方面，均有了較為系統的理論和研究方法。水文地質學已經發展成為一門成熟的學科。
20世紀中葉以來，合理開發、科學管理與保護地下水資源的迫切性和有關的環境問題，越來越引起人們的重視。同時，人們對某些地下水運動過程有了新的認識。1946年起，雅可布和漢圖什等論述了孔隙承壓含水層的越流現象。英國博爾頓和美國的紐曼分別導出了潛水完整井非穩定流方程。
由于預測地下水運動過程的需要，促進了水文地質模擬技術的發展，20世紀30年代開展了實驗室物理模擬，40年代末發展起來的電網絡模擬，到50—60年代在解決水文地質問題中得到應用。
由于電子計算機技術的發展，70～80年代，地下水數學模擬成為處理復雜水文地質問題的主要手段。同時，同位素方法在確定地下水平均貯留時間，追蹤地下水流動等研究中得到應用。遙感技術及數學地質方法也被引進，用以解決水文地質問題。對于地下水中污染物的運移和開采地下水引起的環境變化，引起廣泛的重視。20世紀60年代以來，加拿大的托特提出了地下水流動系統理論，為水文地質學的發展開拓了新的發展前景。
2.2國外水文地質學發展現狀
水文地質學是一門年輕的學科，它是基于地下水在地質單元內運移時所發生的物理和化學變化而發展起來的，水文地質學是研究地下水的數量和質量隨空間和時間變化的規律，以及合理利用地下水或防治其危害的學科。水文地質學誕生于19世紀中期，在20世紀初，依據法國水文地質學理論原則（A.Hazen，C.Slichter，F.King，O.Mainzer等），美國水文地質科學家發展了實用水文地質學的應用。與此同時，德國和奧地利的水文地質學家（F.Forchheimer，A.Thiem，O.Smreker，J.Kozeny等）詳細解釋了水文地質，尤其是關于地下水流域和水力工程方面調查的方法。俄國人對水文地質學發展有著重大的貢獻（W.Dokutchaev，A.F.Lebedev等）。水文地質學成為地質科學中一門比較完整、系統的獨立學科，是在20世紀30—40年代。水文地質學已被公認為是地球科學的一個分支，是跨越于地質科學和水文學之問的一門獨立科學。水文地質學在二戰以后有了深入的發展，特別是在地下水動力學、水文地質編圖、水文地質采礦、模型和同位素方法、水文地球化學和地下水監控這些領域。人類活動對包括地下水在內的自然環境的改造異常強烈，產生了一系列生態環境問題，當代水文地質學進入了生態環境水文地質學的新階段。
在過去的幾十年中，國際水文地質學發生了翻天覆地的變化，從專業期刊的發展中就可以看出。1963年，《地下水》（Ground Water）和《水文學雜志》（Journal of Hydrology）創刊；1965年，開始出版《水資源研究》。此后，陸續創刊的歐美主流學術期刊有：1976年，《水資源進展》（Advances in Water Resources）和《污染水文學雜志》（Joumalof Contaminant Hydrology）；1986年，《水文過程》（Hydrologic Processes）；1993年，《水文地質學雜志》；1995年，《水文工程學雜志》（Joumalof Hydrologic Engineering）。期刊的數目大幅增加的同時，每種期刊上論文的數量和內容也顯著增加。
國際水文地質大會是公認的比較權威的世界級水文地質會議，至今已經召開了39屆（2011年在泰國舉行）。其中2006年10月9日在我國北京舉行的第34屆國際水文地質大會是繼1988年在廣西桂林舉辦的第21屆國際水文地質大會之后，再次在中國舉辦。此次大會又恰逢國際水文地質學家協會成立50周年慶典，是國際水文地質發展史上的重要里程碑。此次會議以“地下水的現狀與未來”為主題，圍繞全球地下水問題與需求、中國地下水的現狀與未來等開展交流與研討，展示全球、亞洲和中國水文地質成果及新一輪國土資源大調查的水文地質工作進展。
在國際上，美國水文地質調查研究經歷了100多年的發展，在該領域長期居于國際領先地位，影響和引導了國際水文地質學的發展方向。從20世紀80年代開始，美國地質調查局啟動了多個項目，開始對有害物質水文過程和地質隔離技術進行深入研究。其水文地質資料有90%向普通大眾公布，實現了水文地質調查成果全國共享；在法國，各種公共管理部門、盆地基金機構和地質調查部門，通過各種媒介向公眾宣傳有關水資源的重要情況，回答提出的特殊技術問題。目的是讓大家了解各種生產活動給自然資源帶來的嚴重影響，提高對地下水和當前共同利益的認識，解釋那些按公眾意愿制定的政策和收費規定。在總體研究結果基礎上對地下水變化情況進行監測和計算，以有利于管理機構的決策。日本的東京灣將地下溫度場應用于研究地下水循環，而這是我國學者地下水循環研究中一直忽視的一個主要因素。在歐洲，生態水文學的研究已經形成一個網絡，各國之間的聯系及對比研究較多。冰島是世界上地熱資源開發利用率較高的國家之一，地熱發電站裝機容量總計200 MWe，排名世界第8位，87%的家庭使用地熱取暖。由于經濟發展所處的階段不同，國外目前研究礦山水文地質工作的比較少。
總之，目前水文地質在各個不同的領域都有發展，例如地下水文學、土壤力學、經濟地質、石油采鉆工程、構造地質學、地球化學、地球物理學、海洋地質學和生態學。這個領域由于以上所有領域研究人員的杰出貢獻而豐富起來。目前，水文地質處于轉折時期，由發現并最大程度的開發利用新資源轉變為合理地管理它們，這對于人類和其它生物來說是至關重要的。
2.3國內水文地質學發展現狀
我國人民早在4000年前的龍山文化時期就已經鑿井開發利用地下水了，但直到建國前，從事水文地質工作的人員極少，幾乎沒有設備，只零星地進行一些地下水調查工作。直到建國后，水文地質事業才得到了較大發展。
我國水文地質事業的發展經歷了坎坷曲折的道路。20世紀50年代，是我國水文地質事業創建、發展的重要年代，而后的“”，曾使正處在興旺發達的水文地質工程地質事業受到挫折。60年代前期，經過重新調整，水文地質工程地質戰線再次出現大好形勢。可1966年開始的10年動亂再次使水文地質工作受到了損害，到70年代前期，水文地質工程地質工作逐步有了好轉，并組建了基建工程兵水文地質部隊，加強了水文地質普查工作。直到1978年12月黨的以后，水文地質工程地質事業才走向了健康發展的道路，進入了振興開拓的新時期。
解放前，在水文地質方面，地質人員最先介入的是城市供水水文地質勘查。上海、北京、天津等大城市由于需要開鑿深井取用地下水。地質學家謝家榮，曾在《地理雜志》第二卷第一期上發表過《鐘山地質與南京井水供給的關系》一文，這是我國早期的重要水文地質文獻之一。同時。西安、蘭州等城市也相繼完成了部分水文地質調查報告。濟南、福建等地完成了泉水水文地質調查等工作。
解放后，中華人民共和國的成立，為水文地質工程地質事業開辟了廣闊的前景。1956年3月，地質部召開了第一屆全國水文地質工程地質協作會議。50年代的中后期，地質部已在各地區建立了23個水文地質工程地質隊，職工已達11000人，包括地質、鉆探、化驗等各個兵種，并開始應用物探手段。在此期間基本完成了我國主要平原地區1：20萬水文地質普查近100×104km2；編制了一些全國性水文地質圖件；進行了30多個城市和工業基地的供水水文地質勘探；建立了40多個地下長期觀測站；在近1000個礦區開展了水文地質工作，并在北京、山東、河北、福建等省市進行了礦泉水勘察。20世紀60年代前期，由于自然災害和“”所造成的后果，使我國國民經濟陷入嚴重困難境地，整個地質工作的發展，也同樣受到嚴重影響。地質部門專業隊伍經過調整，重新組建了個直屬大隊，分別承擔北京市城市建設、上海地面沉降、長江三峽、湖北丹江口、黃河治理、西南鐵路及巖溶研究等方面的任務。但1966年編制出版了黃淮海平原和松遼平原的水文地質圖系，是我國第一批正式出版的跨省圖系，在編圖技術和編圖方法等方面，都有所創新。20世紀70年代，我國水文地質在地熱、農業水文地質等方面都取得了較大進展。70年代后期，在一些重要城市開展了環境水文地質工作。各省廣泛開展區域地下水資源的評價，比較普遍地應用了電子計算機，并推廣數值法建立數學模型。工程地質向定量評價方向發展，逐步采用先進的測試技術，在巖、土體特性，區域穩定性的巖體力學研究等方面，初步形成了自己的理論體系和技術系統。物探、遙感及同位素技術在水文地質工程地質工作中得到了初步應用，取得了較好的效果。同期舉辦了若干次全國性的水文地質工作會議，且國際交流日益增多。
1978年，黨的勝利召開，從此我國的水文地質事業發展邁入了一個嶄新的時期。至1996年，我國以1/20萬為主的區域水文地質普查工作全面完成。據不完全統計，從1978年以來，中國地質學會、中國建筑學會、中國水利學會、中國地理學會等部門，先后組織召開了“地下水資源概念和評價方法”、“全國地下水資源評價學術會議”、“西北干旱地區地下水資源學術討論會”、“全國水文專業會議”等會議。重點討論了地下水資源的概念、分類、評價方法、開發利用及其它水文地質問題，并出版了相應的學術會議論文集。基巖山區裂隙水與巖溶水的開發利用，也日益受到重視。在全國性的巖溶水和裂隙水學術會議上，著重討論了巖溶地區巖溶發育規律，巖溶水和裂隙水的運移機制及其評價方法。在環境地質方面，召開了全國性的環境水文地質經驗交流會、水文地球化學學術討論會、地質災害研究與防治學術討論會等。探討了我國不同地區地下水污染現狀、評價方法，地質災害的成因、特征及防治措施，出版了相應的學術會議論文集。此外，還召開了地下水人工補給、地面沉降學術研討會。所有這些不僅反映了我國水文地質研究的新方向，同時也可看出水文地質研究已進入一個新的發展階段。
2.4福建省水文地質學發展現狀
福建省的水文地質基礎調查資料雖然較全面，但局限于當時的技術方法和條件，調查深度及廣度有限，而且隨著國民經濟與社會發展及人類經濟工程活動的不斷加強，水文地質條件已發生了較大的變化，新的情況未能及時查清。
環境地質調查資料相當欠缺。環境地質調查評價工作，滯后于國民經濟建設和社會發展的需要。如在生態環境保護、城市規劃、土地綜合利用、土壤改良、地質環境的合理開發利用、地質災害防治等方面，有的已開展工作、但還很不全面，有的則剛剛起步。
水文地質環境地質調查的技術與思路，基本上仍依托傳統思路和技術為主，在跨學科聚集、綜合和開發研究，在應用高新技術于調查上，同先進省區相比，存在一些差距。如以往水文地質工作重點放在地下水資源較豐富的地區，以找到多少地下水資源儲量為榮，而忽視了貧水地區水文地質調查工作的重要性。
水文地質環境地質調查成果的信息化、網絡化、社會化程度低，不能滿足政府和社會性公益成果的實用性、時效性需求，改變成果表達形式，改革服務方式并提供社會化服務已是一個重要問題。
3 福建省水文地質學為國民經濟發展服務的內容及主要成果
3.1背景材料
3.1.1上世紀60年代及以前完成的全省性水文地質方面的工作主要成果
（1）提交1/20萬區域性地質—水文地質綜合測量中間報告及普查報告和農田供水水文地質勘察中間報告；
（2）各地市城鎮供水、水文地質地質勘查報告（上世紀60年代及以前具體項目的工作）：1960年1月，福建省地質局水文地質工程地質隊童永福、程登科《福建省永安寧洋舊城幅綜合水文地質測量普查報告書》等10余份城市水文地質測量普查報告。
3.1.2上世紀70年代
（1）1970年～1979年提交《福建省沿海地區1/20萬水文地質工程地質調查報告》等；
（2）提交完成了1/20萬福州、福安、三沙、浮鷹島、福清幅、泉州幅、南日島、廈門、漳州、東山等區域水文地質普查報告；
（3）各地市城鎮供水、水文地質地質勘查報告（上世紀70年代具體項目的工作）：1974年1月，福建省地質局水文工程地質隊《漳州幅、東山幅1/20萬區域地質報告：地貌、第四系地質、水文地質部分》等10余份城市1/20萬區域地質報告（包括水文地質調查部分）。
3.1.3上世紀80年代
（1）1980年一1989年，完成1/50萬福建省水文地質圖、福建省1/50萬農業水文地質區劃圖說明書島嶼水文地質調查項目；
（2）分別完成了福建省多幅1/20萬和1/5萬區域水文地質工程地質調查報告；
（3）各地市城鎮供水、水文地質地質勘查報告：1980年10月，福建省水文工程地質隊童永福《福建省水文地質圖1/50萬》；1980年8月，江西省地質局水文地質大隊萬益民、鄧健如、趙維良等《廣昌幅G-50-9 1/20萬區域水文地質普查報告》；福建省水文地質工程地質隊完成《連城盆地水文地質勘探報告》；福建省第一水文隊完成《漳州盆地水文地質勘探報告》；1985年9月，福建省第二水文工程地質隊福州綜合地質組李文曲、黃宏灃、趙欽銘等完成《福建省福州市福州盆地水文地質勘探報告》等20余份1/20萬區域水文地質普查報告，尚有單點供水簡報672份。
3.1.4上世紀90年代
（1）1990年一1999年，提交了閩東、閩南沿海缺水地區供水水文地質調查報告；
（2）提交1/2.5萬同安縣新店埔園—劉五店規劃區水文地質工程地質調查報告；
（3）各地市城鎮供水、水文地質地質勘查報告：1990年8月，福建省廈門水文地質工程地質公司林恢亮、陳強、鄭英才等《福建省同安縣新店埔園—劉五店規劃區水文地質工程地質調查報告1/2.5萬》等近30份水文地質調查報告，尚有單點供水簡報495份。
3.1.5 2000年以來地市城鎮供水、水文地質地質勘查
三明地區：2000年3月，閩西地質礦產開發公司林昌威、林昭麗、吳開化等《福建省大田縣區域水文地質調查報告》；
龍巖地區：2000年8月，福建省水文地質工程地質勘察研究院李文祥、鄭藝貞、白振炎《福建省長汀縣區域水文地質調查報告》等各地區均有展開；
廈門地質工程勘察院進行廈門地下熱水調查。
3.2已進行和正在進行為社會服務方面的專門水文地質工作
福建省主要對地熱、礦泉水等資源進行了專項保護和為社會服務工作，并專門發文。如：閩地發[1999]85號《關于委托地（市）、縣地礦主管部門對部分地熱、礦泉水采礦權進行審批、發證的通知》等。
3.2.1福建省礦泉水水源保護
至2004年統計，福建省經省或原地礦部全國儲委評審鑒定和儲量審批的飲用天然礦泉水水源地勘探報告235處，批準允許開采資源量（B級或C級）28990m3/d。礦泉水類型主要為偏硅酸型233處，其中偏硅酸鍶復合型45處，碳酸偏硅酸型4處，到目前為止尚未發現鋰、硒、溴、碘、鋅等類型礦泉水。礦泉水點勘探報告211項，其中，單礦泉水點專項的勘探報告209項。
至2008年，我省現同時具有采礦許可證和注冊登記證的礦泉水水源有40處，包括福州市6處、莆田市1處、泉州市7處、廈門市7處、漳州市7處、龍巖市3處、三明市4處、南平市2處、寧德市3處；僅有注冊登記證的礦泉水水源7處；僅有采礦許可證的礦泉水水源6處。尚有10余處有開采未申報或正在申報等工作。
3.2.2福建省地熱水資源保護
地熱是一種寶貴的能源礦產，開發利用地熱資源首先是從開發溫泉起始的，根據志書記載，福建溫泉利用已有1000多年歷史，進入20世紀70年代以后，福建省開始進入有計劃的勘查開發。在此之前僅對溫泉點進行零星記載和研究。1971年，福建省水文地質工程地質隊開展了南靖湯坑的地熱勘探工作。1982年，童永福等編制1：50萬福建省地熱區劃圖時，統計各類溫泉點190余處（其中包括部分20℃的）。至2000年為止，福建省已查明的地下熱水分布共196處。
由于趨利原因，近些年地熱工作調查和水源地的勘查有了長足的開展，但進行系統研究的極少。
已在多個領域運用地熱資源，如城鎮地下熱水集中供熱、水產養殖與研究、農業利用與研究、溫泉醫療保健、地震觀測等。
3.3福建省礦區水文地質調查工作
礦區水文地質工作始于上世紀50年代，主要是為礦山開采設計提供水文工程地質依據。如：1960年4月，福建省地質局第一地質大隊郭樹春完成《福建邵武楓林硫鐵礦區水文地質初步普查報告》；1959年3月。1962年3月，福建省地質局第五地質大隊五〇七分隊提交了《福建省龍巖馬坑鐵礦地質勘探中間報告》；1971年1月～1976年3月，福建省地質一團三中隊提交了《福建省龍巖馬坑鐵礦詳細勘探報告》；1979年12月，冶金工業部冶金地質會戰指揮部第五地質勘探桂世芳完成《福建省德化縣陽山鐵礦西礦段礦床水文地質勘探報告》等，礦山多數已經或正在進行水文地質調查工作。
3.4福建省地下水水源地工作
全省已探明C級地下水可開采資源量1萬m3/d以上的水源地有：龍巖盆地巖溶水水源地、連城城郊盆地巖溶水水源地、永安市大湖—蝦蛤水源地、長汀盆地巖溶水水源地、東山島松散巖類孔隙水水源地、平潭島松散巖類孔隙水水源地。
4 水文地質學發展趨勢及預測
對于地下水的區域研究，可以擴展到整個流域或完整水文地質單元來研究。進一步研究典型生態環境區域的地下水動力學特征，如荒漠、巖溶和黃土高原區域地下水運動規律，特別是淺層地下水變化的地表生態效應及深層地下水賦存規律，可為地下水合理利用提供新的途徑。并且在已積累大量實際資料基礎上，做好對資料的二次開發，編制相應成果，以供生產部門應用。在我國，由于地域面積較大，生態水文學研究也必需實行區際間的配合與協作，同時也必須與國際研究相同步，謀求更大范圍內的合作。我國應加強地下水的監測，掌握地下水的動態，在已有監測站網監測的基礎上，逐步完善地下水監測技術、方法和新的監測網站的建設，提高全國地下水動態變化監測水平和預測能力。
地下水資源評價方面，在地表水、地下水綜合考慮的原則下，按照地下水系統進行評價。
地下水動力學與計算技術方面，要加強基本理論的研究，研究建立在各種復雜條件下的水文地質模型及其相對應的數學模型，研究建立水文地質數據庫及相應的儲存系統，運用計算機技術進行地下水評價、預測、預報等。
對裂隙介質、巖溶介質中地下水系統數值模擬的關鍵技術尚未解決，地下水水質模擬的可靠性問題有待深入分析，地下水系統不同模擬方法的結合應用具有更大的價值。
對環境水文地質問題的研究、人工補給的理論和方法的研究、遙感技術、同位素技術的應用、裂隙水和巖溶水的研究以及目前所存在的城市供水不足、地面沉降、海水入浸、水質污染等各種復雜的水文地質問題都是水文地質工作者當前或將來所面臨的重要研究課題。
我國礦山研究得較多，油田的水文地質問題僅是泛泛而談，未深入討論，還涉及一些關于隧道、高速公路等的工程地質問題；且國內對工程中的水文地質問題和水巖相互作用造成的地質災害問題研究較少。今后要加強礦山環境問題的研究工作，水文地質專業學者要與采礦人員合作。進行多學科多方法研究；水資源與礦產資源要綜合開發利用，例如把水資源作為伴生的礦產資源，建立煤水雙資源礦井。在涵養、保護地下水資源方面，需要加強與生態建設相協調的應用基礎研究，挖掘潛力，節約用水、探索深層承壓地下水如何科學利用，有關地下水形成、運動等基礎性問題的科學研究也應成為重要的戰略措施。
人類活動對地下水資源的影響亦需要進一步深入探索。土壤水研究理論及檢測技術尚需發展，尤其在溶質運移方面的研究欠缺很多。地熱的研究基本上都屬于區域現狀的評價，目前基本無實際創新性成果，如地熱棄水回灌技術、沉積盆地地熱資源勘探技術、地熱資源綜合利用技術、熱儲工程等的研究。其它特殊類型水，如礦泉水、凝結水、微咸水、咸水、鹵水等亦需進一步研究。
縱觀水文地質學的發展，初期實質上是找水水文地質學，到本世紀70年代，資源成為水文地質學的主要課題，現在與環境生態有關的水文地質問題迅速增多。從某種意義上講，環境水文地質已成為水文地質學研究的核心課題。
5 福建省水文地質學科發展中存在的問題及研究對策
5.1福建省水文地質學科發展中存在的一些問題
歷史的原因，福建省在上世紀90年代后，水文地質學科的發展基本開始處于停滯狀態，一方面，供水多依賴于地表水，僅局部地區是地下水為主（如福建龍巖地區），另一方面，國家投入減少，使得水文地質學科的發展研究也沒有大的進展。2010年后，國家已經開始重視水文地質學科的發展。
工程引發的地下水問題。如：（1）礦山開采過程因為地下水造成礦山涌水、突水；（2）隧道掘進過程造成問題。龍廈鐵路象山隧道；（3）地下水超采引起的地面沉降等。
巖溶塌陷：三明、龍巖等覆蓋型巖溶區。
采空塌陷：主要發生于礦山地下開采范圍大、持續歷史長的區域。
地面沉降：東部沿海港灣河口平原區（福州溫泉開采區）。
突發性、季節性特大雨造成地質災害，地表水和地下水互相溝通、連成一體，水源地成為一項迫切要去解決的問題。
這些問題的出現都會造成人民生命、財產的重大損失，國家也開始進行水文地質學科與相關學科結合的發展。
5.2水文地質學的發展趨勢
由主要研究天然狀態下的地下水，轉向更重視研究人類活動影響下的地下水；由局限于飽水帶的含水層，擴展到包氣帶及“隔水層”；由只研究地殼表層地下水，擴展到地球深層的水。
預計今后的水文地質研究，在下列方面將有突破：裂隙水與巖溶水運動機制和計算方法；地下水中污染物和溫度運移機制和計算方法；粘性土的滲透機制；包氣帶水鹽運移機制；水文地球化學和同位素水文地質學，地下水數學模型；地球深層水文地質。
5.3福建省水文地質學科發展趨勢
近年來，水文地質學科迎來了發展契機。2011年6月1日，中華人民共和國國家環境保護標準《環境影響評價技術導則地下水環境》（HJ610-2011）在全國范圍內實施。導則的實施對地下水工作者是一個新的開端，特別是對于一級項目的地下水評價工作有了更高的要求，也使得社會發展環境中開始重視地下水的工作，地下水成為社會發展中環境的一個不可或缺的重要因素。福建省在這個大環境下也從2011年開始進行了多流域、地區項目的地下水評價工作。
隨著人民生活水平的提高，社會開始關注和參與地熱開發租研究工作。一方面，民間投資者的熱情，使得原有地熱資源開發利用不斷提升；另一方面，當前我國正在努力實現節能減排的工作目標，發展低碳經濟。福建省在地熱利用、開發已有逾百年的歷史，開發利用地熱特別是淺層地熱資源不僅對于緩解我省能源緊張的形勢，對實現節能減排的工作目標將起到積極的推進作用，依靠科技進步，提高地熱資源勘查開發利用水平；加強地熱資源特別是淺層地熱資源的規劃工作，同時也能提供福建獨特的旅游資源和民生資源。
5.4福建省水文地質學科發展的對策建設
地下水是水資源的組成部分，是生態與環境的重要要素，是我國經濟社會發展的重要水源之一。在我省大部特別是沿海平原和海島地區，地下水在生活飲水、農田灌溉、工業生產、城市發展和維系良好生態與環境方面發揮了重要作用。近年來，一些地區由于過量開采地下水，導致地下水水位持續下降，地下含水層被疏干，引發了地面沉降、海水入侵、土地沙化；一些地區由于廢污水過量排放和面源污染的不斷加劇，造成地下水水質惡化，地下水資源開發利用中存在的諸多問題已嚴重危及水資源的可持續利用，對經濟社會可持續發展和生態安全構成威脅，加強對地下水資源的管理和保護刻不容緩。
水資源屬國家所有，加強水資源的合理分配、管理和保護事關國家經濟安全與公共安全。根據地下水的資源與環境屬性，經濟社會發展以及生態與環境保護對地下水的要求，統籌考慮水資源的合理配置和公共資源的使用和保護準則，合理劃分地下水功能區，協調地下水不同使用功能之間的關系，是政府加強公共管理和社會服務的重要體現，是履行《水法》賦予水行政主管部門依法管理地下水資源職責的客觀要求。
地下水賦存于地質介質中，具有運動緩慢、補給周期長、循環更新慢、自我修復能力差、地下水系統遭到破壞后難以治理和修復等特點，必須采取嚴格的措施加以有效保護。以水文地質單元為基礎、結合區域地下水主導功能劃分地下水功能區，制訂開發利用和保護目標及標準，為地下水合理開發、保護、治理與管理提供科學依據，以保障供水安全、生態與環境安全和地下水資源的可持續利用。
針對福建省的上述特點和福建省現狀：最好按區域性（1：50萬、1：20萬、1：5萬）、城鎮供水（如龍巖市、永安市……）、農業供水（如連城）、工礦供水（洪寬工業區、永安造紙廠……）、專題性研究（如福建省地下水污染調查……）、地下水治理（如航站樓工程降水、鐵礦采空區降水）、地方病、地下熱水等。將有地下水可作為供水水源地區，以及沿海半島、島嶼缺水地區，進行多手段、全方位地下水找水的工作；同時應對地下水水源地進行劃分，利于不同層級的保護；將地下水作為福建省水源地的應急水源和儲備資源。
1999年，福建省地表水資源總量1215.39×108m3，多年平均值為1201×108m3。全省水資源總量1216.11×108m3，約占全國水資源總量的4.2%；人均水資源3665m3，高于全國平均水平，但其空間分配不均。缺水地區主要為沿海島嶼、半島岬角區及紅土臺地區。沿海四地市人口和工業產值占全省總量的70%，而水資源只占全省水資源的36%。特別是近年開發港灣島嶼為開發區、投資區，水資源供需矛盾突出。缺水者主要為農灌用水和重點投資開發區用水。這就需要福建省應對沿海半島、島嶼缺水地區進行多手段、全方位地下水找水的工作。
福建省地貌最大特點是平原分散，分水嶺分割面積小，地下水的匯水面積普遍較小。地貌形態受構造控制，分水嶺及主干河谷常以北東、北西及北北東方向為主，海岸線總體方向和主要干河呈交叉狀分布。這就要求按流域進行系統性水文地質、環境污染等綜合調查與研究。同時城市周邊1/5萬區域水文地質調查較欠缺，應盡快完善該部分的工作。
加強地熱資源勘查評價，同時勘查新的地熱水源區、評價不同地區地熱資源開發利用的適宜性、科學統一管理全省地下熱水資源、研究開發新的地熱資源形式等，提供一個成熟的技術流程、堅實的科學基礎和可靠的工作示范。
5.5今后工作建議
（1）開展縣市范圍內的主要地下水供水地域調查，以應對極端氣象條件下的工程取水目標。
（2）開展地下水分散供水的水文地質條件研究，解決廣大分散居住生活工作人員的地下水水源地。
篇4
關鍵詞：地質勘查；水文問題
中圖分類號：P64文獻標識碼： A
一、水文地質勘察存在的問題
1各種類型的地下水
1．1地下水類型
根據特有性質，及賦存介質將地下水分為松散巖類孔隙水，碎屑巖裂隙孔隙水，碳酸鹽巖裂隙喀斯特水，火山巖裂隙孔隙水、基巖裂隙水；按其埋藏條件和水力特性是棲息，潛水和承壓水。
1．2含水層水平，分布，巖性，厚度，埋藏深度含水層：(卵石礫石土，礫石，礫石，砂礫巖)，性別(礫砂，砂礫，沙，沙細，淤泥，淤泥質土)破碎基巖風化帶，構造破碎帶，巖層孔隙與裂縫，石灰巖的溶蝕、孔洞、漏斗、山洞等，玄武巖的裂隙帶。隔水層：粉質粘土和致密完整巖石。
2靜水位和變化幅度
天然地基承載力設計值計算砂土地震液化，膨脹土，脹縮深度確定，基礎深度的確定，邊坡穩定性評價。基坑側土壓力計算基坑降水和地下工程，涌水量計算，計算深基坑，地下室底板抗浮計算，判別巖石滲透變形(流土，管道，腐蝕)等一系列問題，需要靜水位地下水資料。要準確的測定，一般在洞后24h后統一測定。充分利用抽水孔觀察孔觀察，必要時下測水管觀測。地下水位的地形，氣象，水文和人的因素和變化，收集區域水文地質數據，數據的鄰近地區或通過長期觀察和調查，查明地下水水位變化特征。一般隨季節變化而變化，隨潮汐海岸，河流和湖泊岸邊洪水影響，人工排水區抽水影響地下室底板的抗浮計算時，應提供最高水位數據。如果不是最高水位，平原區地下水設防水準的建筑室外地坪標高。
3地下水的徑流、補給、排泄
根據地形，氣象，水文，地質結構，含水層分布狀況及其與水接觸，分析地下水流動和動態特性。地下的水流量，根據水位(壓力)線圖確定。水力坡度根據水位(壓力)圖計算。
4地下水化學成分及其對建筑材料腐蝕評價，需要飲用水，適宜性評價
只為腐蝕性評價淺析，需要飲用水適宜性評價分析。評價腐蝕的二級或三環境評價，根據地層滲透性評價，弱透水層是指粉土和粘性土，強透水層是指沙質土壤(粉砂，細砂，砂，砂，礫石，碎石土和裂縫，沙)孔和搖滾的發展。
5測定水文地質參數
根據工程要求，通過抽水試驗，滲透試驗，注水試驗，水壓試驗測定地下水流速，孔隙水壓力，測定長期觀測和室內試驗，滲透系數，影響半徑，提供導水系數，水供應，釋水因子，吸收率，地下水實際流速流量，孔隙水壓力等參數。一般工程測量中，經常只做簡單的抽水試驗，提供粗略的滲透系數。重要的項目要做2次以上的降水抽水試驗，至少要有1個觀察孔的安排，最大下降方法的工程設計需要縮編水平或達到降水設計降深的一半。常用的方法計算地下水井
6地下水預測不良地質作用
沼澤和鹽堿化；巖石軟化，解體和濕陷性；膨脹土脹縮變形；地面塌陷；邊坡失穩；井下突水；基礎上浮，坑底突涌；海水入侵。
二、對水文地質工作的建議
1地下水水質污染情況的調查是保障供水安全的基本措施
針對我國的水質受到嚴重污染的情況，因此急需發展的全面調查地下水水質，并作為一個主要的工程來抓。在工作部署上可以是大流域或經濟發展重點區域，城市群區域，農牧業重點開發區逐步蔓延。建議這項工作已進行了地下水與環境地質調查項目中分離出來，作為一個單獨的項目。在我國現在已經很難找到地下水反映本地背景值的區域作為對比，提供l?20萬區域水文地質普查數據作為原始背景。
2加強地下水均衡試驗基地建設
論加強水文地質參數，為不同地區(代表不同的水文地質類型)地下水科學實驗基地，發展和地下水科學實驗。除了測試地下水蒸發蒸騰的研究，還應結合不同的地貌類型。
3全面實施地下水監測項目規劃
根據示范多個地區，全面建設地下水監測網絡，數據采集系統和自動傳輸系統，一批有代表性的監測點。自從我國開始實施監測以來，不能反映真實的數據，急需一批新的監測孔，這是實施國土資源部對地下水監測，防止地下水的過度開采污染和重大舉措。
4積極實施新理論、新技術和新方法的研究和推廣
應用遙感技術，同位素技術，數值模擬技術，信息技術是提高水文地質特征和機制的重要技術方法。目前研究的服務繼續擴大，以準確的水文地質參數，降低身體的工作量，為決策分析提供技術支持與管理。地下水系統理論，系統理論在水文地質中的應用，地下水運動和分析的水資源評價的基本理論，要結合中國的實踐，進一步完善和提高。
5加強區域綜合研究和專題研究
我國地域遼闊，自然地理和地質條件復雜，地質條件極其復雜，我國地下水的分布和演化具有深刻影響。地下水的形成理論，平均價值的地下水運動，水文學與地球化學作用，人為干擾的影響下條件的變化，需要進行深入的研究。中國地質調查局已明確區域研究院，是一家專業研究機構，也是區域管理中心，中國地質環境監測研究所與各大專院校，更應成為跨學科研究中心，培訓水文地質專家的理論和實際應用的專家，并不斷的提高我們的水文地質研究。
6加強地下水合理利用與保護
繼續實施的帶有全局性，長期性，定向問題研究。國民經濟發展規劃中，規劃的水文地質工作的發展帶來了巨大的機遇。國家需要的是水文地質工作的出發點和落腳點，結合經濟和社會發展的需要，服務經濟社會的發展，水文工作才有生命力。根據政府的職能部門，應不斷加強地下水開發利用和保護的相關政策的戰略研究，使地下水這一寶貴資源的自然屬性和社會屬性是緊密結合經濟，走出一條適合我國國情和自然環境的綜合與協調的辦法可持續發展。
結束語
地下水是巖土體的組成部分，它直接影響建筑場地地基巖土體的工程特性，對建筑物地基基礎的穩定性和耐久性都產生影響，但在工程勘察設計和施工過程中水文地質問題卻常常被忽視。本文結合筆者多年工作經驗，就水文地質的分類以及存在的問題進行了初步的分析，并對水文地質勘查工作提出了相關的建議，供相關人員參考。
參考文獻
[1]吳波．工程地質勘察中水文地質測試與研究[J]．中國新技術新產品，2009第2l期．
篇5
關鍵詞：長輸油氣管道 地下水 環境影響評價 防范措施
一、前言
為了更好地貫徹《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國環境影響評價法》等相關法律法規，保護環境，防治污染，規范建設項目環境管理工作。2011年2月11日，國家環境保護部批準了《環境影響評價技術導則—地下水環境》（以下簡稱《導則》）為地下水環境保護標準，并于2011年6月1日起實施。該標準規定了地下水環境影響評價的一般性原則、內容、工作程序、方法和要求。
一直以來，地下水環境影響評價是整個建設項目環境影響評價中較薄弱的一個環節，其主要原因有：（1） 地下水環境影響的隱蔽性：由于地下水環境受到污染之后會隱藏到地下，不易被直接觀察到，即使污染已經相當嚴重，也是很難被發現；（2） 地下水環境影響的滯后性：從地下水環境污染發生到顯現危害需要經歷漫長的歷程，有可能建設項目已經結束，地下水的危害才突顯出來；（3） 地下水環境影響評價任務的艱巨性：查清地下水環境耗資大、專業性強、技術復雜，在項目論證階段實施難度大。此新導則的實施，充分表明國家對地下水環境污染問題非常重視，這對我國地下水資源的保護具有重要的指導意義。也會促使今后的地下水環境影響評價工作更加規范。
二、長輸油氣管道項目的性質
在認識油氣長輸管道之前，我們先要知道兩個概念。壓力管道和長輸管道。壓力管道（pressure pipe）：是指利用一定的壓力，用于輸送氣體或者液體的管狀設備，其范圍規定為最高工作壓力大于或等于0.1MPa（表壓）的氣體、液化氣體、蒸汽介質或者可燃、易爆、有毒、有腐蝕性、最高工作溫度高于或者等于標準沸點的液體介質，且公稱直徑大于25mm的管道。壓力管道按其用途劃分為工業管道、公用管道和長輸管道。長輸管道（long-distance pipeline）：長輸管道系指產地、儲存庫、使用單位之間用于輸送商品介質的管道，具體講就是跨越地、市輸送或跨越省、自治區、直轄市輸送商品介質的長距離（一般大于50km）管道。
在國際上，管道輸送是與鐵路、公路、水運、航空并列的五大運輸方式之一。在油氣輸運方面，管道運輸和其他運輸方式相比，有著十分得天獨厚的優點，一般是一次投入，多年受益，是一項有益又有效的運輸工程。隨著西氣東輸天然氣管道工程，西油東送、北油南運原油成品油管道工程的建設，國家能源格局戰略調整發展正在逐步形成。
從環境保護的角度來講，長輸油氣管道工程具有以下特點：
1.管道一般長度較長，管徑較大，臨時占地面積大，棄土石方分散且量大，影響面廣；
2.長輸管道經過的地貌復雜多樣，因此存在著不同特點，工程在建設過程中作業線路清理將破壞沿線地貌；
3.作業線路的清理還可能涉及居民搬遷， 穿過林帶的線路區域使用功能發生改變等；
4.長輸管道輸送的介質為天然氣或石油， 具有較大的潛在危險性。
管道工程屬于線性工程，常常穿越不同的地形地貌，不同的地下水類型區。其工程建設大致可以分為3個時期：勘察設計期，施工期和運行期。在勘察設計期，主要進行現場踏勘、土地調查，實地測量及文物保護區調查等活動，以確定合理的路由通道，此階段對周圍環境影響極小。施工期，主要活動包括測量、放線、掃線、布管、組對、焊接、補口補傷、下溝、三樁埋設和表土回填、地貌恢復等活動。期間要進行植被剔除、地表開挖、施工便道的整修、穿跨越河道、隧道的挖掘、管道和設備及輔助材料的運輸和臨時堆放。對周圍環境影響較大。運行期，管道運輸的石油和天然氣，能夠調整地方能源格局，對社會環境影響較大。此時若無重大油氣泄漏事故發生，對周圍環境影響較小。但長輸油氣管道工程的事故風險率比較高，例如洪澇災害、滑坡、泥石流、地面沉降、地震等地質災害以及海水、濕地等對管線的侵蝕，在運行期會造成管線的破裂、閘門破裂、以及管線放空等可能會造成油氣泄漏，引發火災，導致地表水、土壤、植被的破壞，造成大面積的環境污染。
長輸油氣管道工程在進行地下水環境影響評價時，應該首先區分是長輸天然氣管道工程還是長輸油管道工程，因為它們給地下水的潛在威脅是不一樣的，下面我們將分別進行討論。
三、地下水環境影響評價等級的劃分
在進行地下水環境影響評價等級的劃分工作前，首先要確定建設項目的項目類型。根據《環境影響評價技術導則-地下水環境》（HJ 610-2011），考慮建設項目對地下水環境影響的特征，將建設項目分成三類。一類是可能造成地下水水質污染的建設項目；二類是可能引起地下水流場或地下水水位變化，并導致環境水文地質問題的建設項目；三類是指同時具備一類和二類建設項目環境影響特征的建設項目。在長輸油氣管道工程施工期，作業帶寬度一般在18～25m，深度一般3～5m，雖然會造成一定的地表擾動，水質污染，但其影響是暫時的，且不會影響地下水水力聯系及區域地下水流場或水位變化，因此，可依據《導則》，該管道工程確定為Ⅰ類建設項目。
確定完項目類型之后，根據建設項目場地的包氣帶防污性能、含水層易污染特征、地下水環境敏感程度、污水排放量與污水水質復雜程度等指標，確定長輸天然氣管道建設項目的工作等級為三級，確定長輸原油或成品油管道工作等級為二級或者三級。
四、地下水環境影響現狀調查和評價
1.現狀調查
長輸油氣管道工程地下水環境現狀調查的主要內容是區域水文地質條件調查和地下水環境現狀監測。這些具體的內容在《導則》中均有了詳細的規定。特別強調的是在管道沿線穿越的生態敏感點及具有供水作用的水源地需再進行較詳細的調查。
2.現狀評價
長輸油氣管道工程地下水環境現狀評價的主要內容主要包括兩方面：一是采用單項水質因子標準指數法進行地下水水質現狀評價，若存在超標問題，應分析原因；二是若評價范圍內存在區域地下水水位降落漏斗狀況、地面沉降、地裂縫等環境水文地質問題，應結合地下水的排泄、補給、徑流對其進行定量半定量分析。
五、地下水敏感目標的確定
敏感目標是指在建設項目施工和營運過程中，需要重點保護避免受其影響破壞的特定對象。一般建設項目，地下水影響評價中最常見的敏感目標包括飲用水源地、生態濕地、河流、地下水水庫、泉等環境敏感區。分析確定長輸油管道工程沿線敏感點時，應考慮兩個方面：一，長輸油氣管道工程一般跨多地區、多地形地貌，沿線難免會經過地質脆弱點，增加長輸管道的風險事故概率。因此，確定地下水敏感目標時應結合地質災害報告中提到的地質脆弱點，充分考慮地震、地質災害和不良地質現象等。二、在油管道經過的不可避免地段，應充分考慮人類活動對管道的潛在影響，如部分城鎮郊區、人類活動密集區等也應該是長輸油管道工程地下水環境影響評價的敏感目標。
長輸天然氣管道工程地下水敏感目標的確定應考慮管道沿線飲用水水源保護區、具有飲用水功能的水井為主要敏感目標。因為管道在上述地區施工時，產生的生活廢水、生活垃圾、以及可能撒漏的機械油會對地下水產生一定的影響，除此以外，天然氣管道工程對地下水影響較小。
六、地下水環境影響預測
在確定長輸油氣管道地下水環境敏感目標之后，我們結合地下水環境影響預測原則， 對長輸天然氣管道工程在施工期和運行期，對地下水環境敏感目標進行三級評價預測，預測方法主要是回歸分析法、趨勢外推法、類比法和時序分析法。對長輸油管道工程在施工期和運行期，在地下水敏感目標區域應進行正常的和風險事故狀態下兩種預測。主要預測方法是二級評價中水文地質條件復雜時采用數值法，水文地質條件簡單時采用解析法。三級評價多采用回歸分析法、趨勢外推法、類比法和時序分析法。
在重要地下水環境敏感目標區域，預測范圍應該充分考慮到地下水源匯項，覆蓋一個完整的水文地質單元，以及可能與建設項目所在的水文地質單元存在直接補徑排關系的區域。模擬預測結果應包括管道與敏感目標間水文地質圖剖面圖、地下水潛水流場圖以及能夠反映地下水受到溢油事故污染時模擬結果預測圖等。
七、地下水環境影響評價執行的標準
我們知道，依據我國地下水水質現狀、人體健康基準值及地下水質量保護目標，并參照了生活飲用水、工業用水水質要求，《地下水質量標準》（GB/T 14848-93）將地下水質量劃分為五類。
Ⅰ類，主要反映地下水化學組分的天然低背景值含量。適用于各種用途。
Ⅱ類，主要反映地下水化學組分的天然背景含量。適用于各種用途。
Ⅲ類，以人體健康基準值為依據。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農業用水。
Ⅳ類，以農業和工業用水要求為依據。除適用于農業和部分工業用水外，適當處理后可作生活用水。
Ⅴ類，不宜飲用，其他用水可根據使用目的選用。
在長輸油氣管道地下水環境影響評價中，地下水評價執行《地下水質量標準》（GB/T 14848-93）中的Ⅲ類標準，其中，石油類參照《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）Ⅲ類標準值（詳見表1），是能夠滿足國家環保要求的。
表1 地下水環境評價執行標準 （mg/L）
八、風險防范措施
長輸油氣管道工程對地下水的環境影響總結為以下兩點：一、在施工期，施工人員的生活污水、生活垃圾、施工機械油料的意外撒漏等若不加強管理，有可能經雨水流入地下水流場，給水體造成污染。二、在運行期，若有油氣泄漏事故發生，泄漏出的原油隨地下水流場滲入地下水系統，造成水體污染。根據不同地段的不同水文地質特征，工程對地下水的環境影響也不同，只有充分分析了工程沿線的地下水水文地質條件、地下水類型等，合理劃分水文地質單元之后，才能進一步對地下水污染進行模擬預測，并提出相應污染防治措施。
根據長輸油氣管道工程特點，以及管道沿線的地質地貌環境，并結合管道工程建設的經驗和教訓，為最大限度地減少對地下水環境的影響，防止地下水環境污染，應采取以下措施：
1.對管道施工過程中可能產生的環境影響以預防為主，要求建設單位必須制定環境保護管理的具體措施，加強環境管理，預防對地下水環境產生不利影響；
2.在地下水埋深小于2.3m的區域埋設管道時，應在管道上部填充砂礫，以盡量減少地下水流的阻力，增加滲透率，最大限度地減少地下水位上升，從而達到減輕地下水環境影響的目的；
3.在長輸油氣管道沿線地下水環境敏感區域設置地下水防污監控點，建立地區地下水環境監控體系，制定監測計劃，并配備先進的監測儀器和設備，以便在日常巡線工作中及時發現問題，及時采取措施；
4.協助建設單位制定地下水風險事故應急響應預案，明確風險事故狀態下應采取的封閉、截流等措施，提出防止受污染的地下水擴散和對受污染的地下水治理的具體方案。
九、小結
綜上所述，地下水環境影響評價因其具有隱蔽性和滯后性，一直以來是環境影響評價工作的重點。同任何建設項目一樣，長輸油氣管道工程在經濟發展的作用是毋容質疑的，但他們對環境的影響也是顯而易見的。在實際生產當中，采取適當的地下水保護措施和完備的應急響應預案，長輸油氣管道工程對地下水環境的影響是可以得到預防和治理的。本文就結合生產中遇到的一些實際問題，總結了以上幾點地下水環境影評價思路，僅供相互參考討論。希望在廣大環境影響評價工作者的共同努力下，地下水環境影響評價工作能夠實現更大的突破。
參考文獻
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篇6
關鍵詞：水質評價；超標評價；洗車河流域；猛洞河流域；地下水
隨著社會經濟的發展，地下水開發利用規模日益增大，與地下水有關的環境問題日益突出。地下水環境質量的優劣直接關系到城市的經濟建設、人民的生產生活和環境保護等一系列問題[1]。以往對地表水的研究較多，而對地下水質量關注相對較少。因此，開展湘西地區地下水質量綜合評價， 對促進湘西地區社會經濟和生態環境持續健康發展，具有重要意義。
湘西地下水污染調查評價是屬于中國地質調查局布置的國土資源大項目―《西南地區巖溶地下水污染調查評價》的一小部分，受中國地質科學院巖溶地質研究所委托，由湖南省地質環境監測總站承擔湘西片區工作，2011年主要開展了酉水河下游猛洞河流域地下水污染調查評價，2012年主要開展了酉水河上游洗車河流域地下水污染調查評價工作。
1 研究區水文地質條件
1.1 區域地質
區內出露的地層主要包括寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、二疊系、三疊系、白堊系等。其中巖溶地層主要為寒武系、奧陶系、二疊系、三疊系等。
1.2 區域構造
區內主要褶皺有龍山向斜、洗洛背斜、洛塔向斜、八面山向斜等9個。主要斷裂有龍山性質不明斷裂、張家坡壓性斷裂、唐家灣壓性斷裂等19條。
1.3 地下水類型
區內依據地層巖性組合特征、含水空隙介質組合特征及地下水的水理性等，地下水類型大致可劃分為四大類：松散巖類孔隙水、紅層碎屑巖裂隙孔隙水、基巖裂隙水、碳酸鹽巖巖溶水。
松散巖類孔隙水主要分布于酉水河左岸龍山縣城第四系沖積相砂礫層中。
紅層碎屑巖裂隙孔隙水分布于龍山縣（城）白堊系東湖群紫紅色砂巖、鈣質粉砂巖等裂隙、孔隙中。
基巖裂隙水主要賦存于砂巖、頁巖等碎屑巖類風化裂隙和構造裂隙中。
碳酸鹽巖巖溶水含水豐富的主要分布于洗洛、洛塔、八面山和馬蹄寨～靛芳等向斜近翼部及南部邊陲；洗洛背斜、紅巖溪～洗車河背斜等5個褶皺的核部及近核部也有分布。含水中等的主要分布在洗洛、洛塔和馬蹄寨～靛芳等向斜近核部。含水貧乏的主要分布在龍山（縣城）向斜核部或近核部。
2 評價指標，方法及標準
2.1 評價指標
本次地下水質量評價選定評價指標50項。從單指標及分類指標類別對這50項指標進行歸類說明。可分為一般化學指標、無機毒理指標、毒性重金屬指標、揮發性有機指標、半揮發性有機物五類。
2.2 評價方法
采用《地下水質量標準》（GB/T14848-2007）（報批稿）評價方法。按單指標評價結果的最高類別確定，并指出最高類別的指標。
2.3 評價標準
地下水質量評價，以《地下水質量標準》（GB/T14848-2007）（報批稿）為評價標準。根據地下水各指標含量待征，將地下水質量分為五類：
Ⅰ類地下水化學組分含量低，可適用于各種用途。
Ⅱ類地下水化學組分含量較低，可適用于各種用途。
Ⅲ類以人體健康基準值為依據，適用于生活飲用水、農業用水和大多數工業用水。
Ⅳ類以農業和工業用水質量要求以及一定水平的人體健康風險為依據，適用于農業和部分工業用水，適當處理后可作生活飲用水。
Ⅴ類不宜作生活飲用水，其他用水可根據使用目的選用。
3 地下水質量綜合評價結果
3.1 洗車河流域地下水質量
2012年的地下水樣品（樣品數為44組）分析結果表明，湘西酉水河上游洗車河流域（龍山縣）巖溶地下水質量現狀整體良好。Ⅰ類、Ⅱ類樣品分別占總樣品數的68.2%、29.5%，為適用于各種用途的水；Ⅲ類樣品占總樣品數的2.3%，為適用于集中式生活飲用水源及工農業用水。Ⅰ類～Ⅲ類樣品比例數達100 %，廣泛分布于工作區各個地下水系統。
Ⅰ類水質分區面積703.26Km2，占整個工作區面積的27.54%，主要分布在三元、石牌、烏鴉、白羊、茅坪、召市、老興、八面山、賈壩、洛塔、水田壩等鄉鎮；Ⅱ類水質分區面積1792.45Km2，占整個工作區面積的70.2%，主要分布在龍山縣城、石羔、桶車、大安、水田壩、灣塘、桂塘、咱果、賈市、隆頭、里耶、洗車河、苗兒灘、紅巖溪等鄉鎮；Ⅲ類水質分區面積57.71 Km2，占整個工作區面積的2.26%，主要集中在興隆街鄉鎮一帶，呈小塊面狀分布。見圖1
3.2 猛洞河流域地下水質量
根據2011年取樣測試數據（樣品數為44組）結果得出，猛洞河流域地下水質量整體較好，不經任何處理可以直接飲用的地下水（Ⅰ～Ⅲ類水）2166.65Km2，占評價區總面積的85%，經適當處理可以飲用的地下水（Ⅳ類水）382.35Km2，占評價區總面積的15%，因調查點都屬于淺層水，故不考慮深層與淺層區別。但由于各地區水文地質條件與經濟發展有所不同，永順地下水質量總體優良，主要為可直接飲用水；保靖僅城區附近地下水質量一般，為Ⅳ類水，其余區域都為可直接飲用水；古丈調查區內地下水質量總體質量一般，主要為Ⅳ類水，通過調查得出主要是由于周圍工礦企業的污染。
Ⅰ～Ⅲ類水（可直接飲用）在全區大面積分布，主要為永順縣。Ⅳ類水主要分布在保靖縣遷陵鎮、陽朝鄉，古丈縣斷龍山鄉，永順縣芙蓉鎮、石堤鎮、松柏鎮西北部，呈小塊面狀分布。
從地下水影響因子來看，Ⅳ類水的影響因子主要是NO2-、Mn、NH4+等，NO2-是影響地下水質量的最主要因子。見圖2
4 超標評價
超標率可以反映地下水污染的程度，參照《1∶250000區域地下水污染調查評價技術要求》提出的超標限進行評價，評價指標為本次測試的所有無機和有機指標。
4.1 洗車河流域超標評價
經過測試結果得出，所有無機指標中無超標項目，有機指標中只有一項超標，超標項目為六氯苯，超標率為2.27%。易產生六氯苯污染的來源主要有污水污泥處理、造紙過程、木材處理等[2]，所以該點六氯苯超標很大程度上來源于附近的造紙廠的污水排放。
4.2 猛洞河流域超標評價
根據測試結果表明，超標率最高的為NO2-，44個采樣點中有5個超標，超標率為11.36%；錳、SO42-、總硬度、耗氧量、NH4+等均有超標，但是超標率普遍不高，有機指標中經檢測不含超標項。
NO2-超標原因與農田灌溉水（氮肥施用量過高）直接流入地下河系統有一定聯系，其次工業廢水中的主要污染物是化學需氧量和氨氮，未經處理的污水通過河道、滲井、滲坑或農田灌溉滲入地下，其有機氮化合物在土壤微生物的作用下，最終形成硝酸鹽，污染地下水。再次，生活垃圾中大量的含氮物質在土壤微生物的作用下發酵分解，經過土壤和包氣帶入滲到地下水中，垃圾滲瀝液中的NH4+在雨水的作用下，遷移到表土層中。在下滲水流和彌散作用下，大量NH4+和經亞硝化、硝化作用形成的NO2-和NO3-穿越土壤和包氣帶入滲到地下水體中，也會造成局部NO2-超標。
5 結論
湘西酉水河流域地下水資源豐富，地下水質量狀況較好，大多為可直接飲用水源。人類活動對地下水的影響相對其他市縣較小，地下水污染多發生在主要城鎮、工礦企業周邊，主要呈點狀和小塊面狀分布，主要超標項目有NO2-、六氯苯、錳、NH4+等。地下水開發利用潛力大，為此需要根據評價結果對已有水源地加大保護力度，開發并尋找新的水源地，使地下水成為主要的供水水源。
參考文獻：
篇7
關鍵詞：地區域；水文地質條件；地下水循環；
中圖分類號：P641.2文獻標識碼：A文章編號：
導言：
隨著城市化、工業化建設進程的不斷加快，人們物質生活水平和生活質量在不斷提高的同時地下水的開采也呈每年呈現遞增的趨勢。但對于某些地區而言，地下水水量較為匱乏，因此，如何有效地對其進行開發，也是目前區域發展的重要內容之一。而就當前來看，地下水污染問題的存在，不僅導致了一系列問題的產生，甚至給人們的生命財產埋下了巨大的安全隱患。為此，本文就針對地區域水文地質條件及地下水循環展開研究。
1地區域水文地質條件的分析方法
1.1 開采實驗法
在當前地下水需求量持續增加，地下水污染狀況，愈發嚴峻的產業時代背景下，如何高效地進行地下水資源的開采成為現階段起企業發展的核心問題。水文地質分析可幫助工作人員明確地判斷出地下水的狀況，提出相應的預防措施，為預期開采效果的取得打下堅實基礎。而其中開采實驗法是現階段相關企業進行水文地質分析常用的方峰之一，即按照實際抽水量進行抽水試驗，根據試驗數據對其相關信息進行判斷。開采實驗法通常應用于水文地質條件復雜且一時難以查清又急需做出資源評價的地區。
1.2 水文分析法
對于地下水系統而言，水量在進行循環作業的過程中，無論補給多么復雜，其最終都需要轉換成地表水。而在進行地下水水文地質條件分析時，水文分析潔也是現階段相關企業和主管部門最常用的一種方式之一，其主雯包括清水流量法、泉水流量法以及暗盒測流法。與開采實驗法相比，這種方式的應用不僅能保證地下水數據信息獲取的全面性、科學性和合理性，而且操作簡單，適用面也相對廣泛。主要應用于全排型流域。
2 地區域地下水循環的演化研究方法
2.1 同位素示蹤技術
對于較為復雜的或需要精細刻畫的水文地質單元，環境同位素通常能達到比較好的效果，其應用的實例也比較多。通過對研究區域特定水文地質單元內環境同位素的研究，能夠獲取地下水徑流排泄、補徑排的水資源量，對特定的環境同位素濃度梯度的研究，能夠進一步分析出地下水不同的水循環模式，對于基巖裂隙水的水循環演化研究亦能得到比較好的效果，對于隱伏巖溶水系統的環境同位素研究，能夠確定大氣降水、地表水、地下水三水轉化關系，并對定量評價巖溶地區地下水的可更新能力提供有效的數據。
研究中采用的同位素多為氫氧同位素，氦同位素等。其中氫氧同位素直接來源于大氣降水，因而研究氫氧同位素的濃度，對降水補給具有廣泛的意義，并對地下水演化研究起到了重要的作用;氦同位素來源于空氣、含水巖石釋放和地慢，在飽和空氣的水中溶解的大氣3He/4He是一個常數，地下水中氦的濃度主要受大氣降水的溫度、匯水流域的平均空氣壓力、含水巖石中鈾和社的濃度、含水巖石的孔隙度和密度、脫氣率和構造因素有關，而氦同位素受溫度和鹽度影響較小，因此氦同位素特征的研究可以了解有關地下水的來源、水一巖反應，運移速率和混合作用等重要信息。
2.2 水文地球化學演化及水化學動力學
水文地球化學資料同樣能揭示地下水循環演化規律，作為劃分地下水系統的依據。在研究的過程中，介質場、水動力場和水文地球化學場之間能夠相互驗證，獲取較為準確的地下水循環演化特征。經過前人的研究，地下水化學場可以用來研究水動力的特征，在大尺度水文地質單元上能夠取得很好的效果，以此形成了地下水化學動力學的概念，地下水化學組分的變化不但反映出巖石礦物學上的變化，也反映出了水文地質條件的定量變化，耦合達西定律的表達式，進而根據水化學資料確定水文地質參數，計算地下水年齡，由此對含水層的富水性進行預測。從另一個角度來看，水文地球化學規律的研究，還能顯示出水質的循環變化。
總之，采用環境同位素作為研究手段研究水循環演化規律的水文地質單元時，水文地球化學可以的進一步揭示其變化規律，并起到驗證和深入研究的目的。同時，地下水循環演化的研究，結合多種手段，可以達到更為深入的結果，如氣候變遷、自然環境演化等。較為詳盡的信息能夠更好地研究出地下水循環演化的機理，并從多元的角度對其進行驗證。
3 地區域水文地質條件下地下水源的保護措施
3.1 對地下水污染情況進行全面調查
隨著城市化、工業化建設進程不斷加快的產業時代背景下，企業的高速發展在推動國民經濟進－步發展的同時，也嚴重地破壞了周遭的生態環境，給人們的生命財產安全埋下了巨大的安全隱患。特別是對于地下水而言，近年來，地下水污染問題也伴隨其開采量的逐漸增加變得愈發嚴重，故為貫徹落實國家可持續發展政策方針，提高對地下水治污作業的高度重視刻不容緩，為此相關基層產業機構和主管部門，首先需要進行系統的地下水污染情況調查工作，即通過建立地下水污染區域的評價指標體系，劃分地下水質量區域，明確了解和分析水質的總體狀況和污染來源，從而在分析和判定中將相關數據資料進行整合，以此為后期治污作業的順利開展提供科學依據。
3.2 建立科學完善的地下水污染預警系統
地下水河染問題的產生，其根本原因在于人們的不重視。無論是工業生產還是農業生產，在進行實際作業過程中，人們的關注度始終集中于提高企業自身的經濟效益和社會效益，卻忽視了對環境保護的高度重視，特別是在工業生產作業過程中，隨著工業廢物排放量的不斷增加，地下污染問題也愈發嚴峻。因此，要想、從根本上有效地解決上述問題，建立科學完善的地下水污染預警系統是提高治污質量和治污效率的重要戰略手段。污染預警系統建立后，企業和相關單位可對地下水的變化情況進行實時監測，從而對地下水污染情況做出及時的應對措施，防止問題的惡化悶。
3.3 做好地下水的評估作業
地下水污染評估作業是否落到實處，對于企業和國家的整體發展而言具有重要影響。地下水的評估作業流程主要為:搜集巧染物的數據資料，進行抽樣調查分析，對污染物成分盡心分析，判斷其是否存在危害。店去行數據資料搜集過程中，為從根本上有效地推動產業的進一步發展，工作人員可借助當前先進的信息技術開展數據搜集作業，以此在降低人力、物力、財力消耗的同時，確保數據結果的科學性、合理性和有效性。
4 結語
總之，隨著我國地下水開采量的持續增加，地下水總量在不斷減小的同時，污染問題也逐漸加重，給人們的生命財產安全帶來了巨大的威脅。為貫徹落實我國可持續發展的政策方針，提高對地下水污染治理工作的重視是很有必要的。所以，相關產業機構和主管部門除了需基于水文地質條件分析對地下水污染情況進行全面調查、建立科學完善的地下水污染預警系統以及做好地下水的評估作業外，開展地下水污染的防治規劃也是推動產業可持續發展的重要戰略手段。
參考文獻
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篇8
關 鍵 詞 BP神經網絡；地下水水質；水井
中圖分類號：X824 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）032-048-02
我國隨著經濟步伐的加快，導致地下水環境日趨惡化，地下水污染的防治工作儼然已成為自然環境保護迫切需要解決的問題。可是，地下水系統具有復雜性、多變性、不確定性的特點，導致傳統的評價方法難以定量地描述。隨著計算機網絡的不斷發展進步，模糊數學評判法、灰色聚類法、灰色模式識別法應用進了地下水水質評價中，然而，這些方法受主觀因素影響嚴重，導致評價結果的精度受到質疑，本文針對地下水水環境的特點，應用BP神經網絡的理論與方法評價地下水水質，通過分析地下水環境要素間的非線性關系，評價地下水水環境質量。
1 BP神經網絡理論
人工神經網絡（Artificial Neural Network，ANN）是一種非線性的動力學系統，它通過對人腦或自然的神經網絡若干基本特性進行抽象和模擬，具有將強的處理和分布式存儲信息的能力。BP神經網絡屬于前饋人工神經網絡，網絡由輸入層、隱含層及輸出層組成。BP神經網絡的建立首先要調整輸出與隱含層之間的權值，其次調整隱含層單元之間的權值，最后調整隱含層各個單元與輸出層之間的權值。BP神經網絡學習訓練過程如圖1所示。
2 應用
2.1 研究區概況
研究區選取吉林省輝南縣，地處長白山系龍崗山脈的中北部。研究區屬于低山丘陵地貌，屬北溫帶大陸性季風氣候區，主要氣候特點是夏季溫熱多雨，春季風大干旱，秋季涼爽短促，冬季寒冷漫長。輝南氣象站多年平均氣溫4.1℃，最高氣溫為34.6℃，最低氣溫為-40.3℃，無霜期130天，≥10℃積溫2650℃，多年平均降雨量為754.7 mm，多年平均蒸發量為752.4 mm，多年平均風速為3.4 m/s，風向NW，多年平均日照時數為2572小時，最大凍土深度1.5 m。
由于輝南縣屬于低山丘陵區，且由東南向西北傾斜，因此，地表水系統發達，縣城內屬于輝發河水系10 km以上河流就有22條，主要有輝發河、三統河等。輝發河發源于遼寧省清源縣，自西向東流經縣城，并有大沙河、一統河、三通河、亮子河、蛤蟆河、蛟河匯入輝發河。俗有“九行下哨”之稱。輝發河歷年平均水位高程298 m，最高供水位高程302.25 m，最低水位294 m。平均流速0.5 m/s -0.8 m/s，最大流量4850 m3/s，含沙量2.14 kg/m3。
2.2 數據來源與處理
野外樣品分別在2011年5月、7月和10月進行三期同點采集。根據輝南縣6口水井的地下水水環境質量監測資料以及采樣數據，采用計算污染分擔率的方法確定水質評價因子。污染分擔率達到了72.36%，選取水質指標總硬度、硝酸鹽氮、揮發酚、六價鉻、砷、鐵等組分作為評價因子。
2.3 BP神經網絡模型的構建
建立6-3-1結構的BP神經網絡模型，如圖2所示。以地下水質量標準（GB/T 14848-93）作為地下水水質評價標準，由于活化函數值域范圍在[0，1]間，經過5500次迭代，網絡收斂，達到指定精度10-5。BP神經網絡模型評價結果見表1。
表1 地下水水質BP神經網絡模型評價結果
由表1、表2分析可以看出，采用尼梅羅綜合污染指數法評價的地下水水質并無明顯變化，而應用BP神經網絡模型計算后得出的結果地下水水質環境變化顯著。這主要是由于2011年7月份與8月份輝南縣降水豐富，一些工礦企業的生產污水隨降雨入滲到地下，從而引起地下水水環境質量惡化，因此應用BP神經網絡模型得出的地下水水質評價結果才是客觀合理的。
3 結論
本文將BP神經網絡的理論與方法引入到地下水水環境質量評價中，針對地下水水環境系統的復雜性、多變性與不確定性，構造出地下水水質評價的BP神經網絡模型，通過分析地下水與其他影響因素間的非線性關系，評價了地下水水環境質量。通過應用發現，BP神經網絡模型在求解地下水水環境系統中變量間不確定性問題方面，BP神經網絡具有很強的自適應、自學習的能力。通過實例應用表明BP神經網絡應用于地下水水質評價中是切實可行的，其評價結果符合客觀實際，提高了地下水水質評價的精度，具有廣闊的應用前景。
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篇9
關鍵詞：土壤；地下水；有機污染物；修復技術
引言
現階段，土壤和地下水污染的形式愈發的嚴峻，不僅會影響自然生態系統，而且土壤生產出來農作物也會危害人們的身體健康，此外，土壤和地下水的數量終究是有限的，不能讓污染范圍進一步擴大，因此，相關單位必須重視對有機污染物的修復，加大資金投入的力度，完善修復技術，盡量消除有機污染物對土壤和地下水的影響。
1土壤污染的危害性分析
1.1土壤污染來源分析
土壤污染可以分為有機物污染，重金屬污染，放射性元素污染等幾種類型，除了重工業企業產生的污染物，有害氣體，汽車尾氣的排放是土壤污染的主要來源之外，農民使用農藥，肥料澆灌農田，鋪設塑料薄膜，人們生活所產生的垃圾，生活污水通過地表滲入到土壤或是農田中，或是直接匯入河流，也會導致土壤污染的出現。這些污染物會使土壤肥力下降，減少了農作物產量，部分有害物質還會直接進入農產品中，通過食物鏈被富集在人的身體內部，對人體健康造成危害。
1.2土壤污染物特征分析
人類活動會讓大量污染物積累在土壤中，土壤無法完成自凈，就會導致土壤環境惡化，也就是土壤污染。土壤污染因為具有隱蔽性和滯后性，而與其他類型的污染存在著差異，大氣污染和水污染可以采取飲食和呼吸方式直接進入到人體內，而土壤受到污染時，不會直接將污染狀況顯現出來，而是通過農作物的生長狀況進行反應，人體在食用這些農作物時就會間接的感受到土壤污染對人們的傷害，很難輕易的發現。此外，滯后性導致土壤污染的時間越長，所造成的危害就越嚴重，污染物會在這段時間內大量積累，之后就很難將其修復[1]。
2地下水調查分析
地下水調查的范圍包括地下水周圍的環境，水質狀況等，通常是采用抽樣采集的方法進行調查，會對環境發展造成一定的影響，而對污染性企業進行地下水調查時，則需要在企業周圍地區對土壤污染狀況進行相關調查。第一，要了解企業用水狀況，找到污染源和污染排放口的具置，并采集排放廢物，分析過后再與排放量和滲透量之間進行對比，根據污水排放的時間，地點，排放量等數據詳細的進行研究；第二，充分了解企業生產過程中排放污染物的渠道，污染物排放口通向的區域和已經造成污染的水源；第三，調查企業內部的污水排放池，這將會對企業的內部調整產生一定的影響。在具體調查時，要清楚的知道到污水排放池的排水口所處的位置，以及污水排放池和排水口的體積和容積，充分了解企業排污過程中的每個環節；第四，除了主要污染源之外，還要對其他污染源進行調查和了解，根據污染程度完成相關分析；第五，明確其固體污染物的堆放位置，處理固體污染物時，通常采取的方式是填埋，在填埋之前，要清楚固體污染物堆積的各項數據，明確其中的各類有害物質。
3土壤和地下水修復技術分析
3.1化學修復技術
在對土壤污染物進行修復時，先要明確有機污染物的揮發性質和具體含量，才能采用合適的技術完成修復。處理土壤中有機污染物的過程中，通常是采用化學氧化的方式進行修復，使用的藥品為硫酸鹽。芬頓試劑本身具有一定的氧化性，能夠對許多有機污染物進行氧化分解，與其他化學試劑相比，氧化性更強，氧化分解的效果更好，對周邊壓力和溫度等氧化條件的限制較小，能夠更快的進行反應，可以有效的運用在需要較短時間內完成土壤修復的項目中。當硫酸鹽發生活化時，會產生硫酸根離子，硫酸根離子本身的氧化能力與硫酸鹽相比更強，這兩種氧化方式都具備不同的優點和缺點，最為合適的適用范圍也存在著不同，因此，可以將二者結合起來，盡量減少相關缺陷，實現更強的修復效果。此外，芬頓修復技術在處理地下水污染時也能夠顯現出良好的使用效果，減少地下水修復的成本支出，是處理廢水過程中的關鍵性技術，但是很容易被環境的酸堿度影響，要想完成氧化分解就要讓芬頓試劑處于酸性條件下才能夠進行，氧化分解過后還會出現元素的殘留，將造成二次污染。硫酸鹽修復的范圍更加廣泛，但是并不能將土壤中的污染物完全去除，完成修復需要較長的時間，在修復過程中也極容易與其他污染物產生反應，導致新型污染物的出現，進而影響最終降解效果。在處理揮發性有機污染物時，通常是采用常溫熱解析的方式進行，利用光催化技術，在常溫狀況下對污染物進行處理，將其分解為水和二氧化碳，與其他修復方法相比，這種方式所需的環境條件較為溫和，修復效率更高，但是修復時，催化劑極易出現失活現象，這將會導致部分產物不能夠降解，進而對周邊環境造成二次污染。在修復土壤的時候，要想讓產物完全降解，可以將其轉移到液相，這樣可以增強修復效益，在這個過程中，會極大的增加氯化鈣藥品的消耗成本和技術成本，還會對這種修復效果造成一定的影響，因此可以將這項技術與其他技術相結合，從而達到最佳修復效果。可以增加一定數量的活性炭，對這些很難降解的污染物進行吸附，讓部分污染物可以催化，多次利用活性炭完成修復，兩種方法相互協同可以有效的提高實際修復效果，還會增強相關單位的經濟效益[2]。
3.2生物修復技術
3.2.1修復土壤污染利用生物修復技術修復土壤污染時，通常是將污染物放置在土壤中，將原本有害的污染物變得無害。之所以會出現這種轉變，是因為改變了土壤的物理，化學條件或是降解微生物過于特別可以完成污染物的轉變工作。利用這種生物修復技術處理土壤污染物具有很多優勢，首先，利用生物修復技術修復土壤污染所需成本更低，不會給相關單位造成巨大的經濟負擔，其次，這種技術不會對土壤造成二次污染，并且與其他技術相比修復效率更高，基本上可以將污染物完全氧化，尤其是對于分子量低的污染來說，修復效果更佳。更加重要的是技術操作較為簡便，可以直接在原本的位置完成操作過程。一般情況下來說，利用生物修復技術完成土壤的修復可以采取三種形式進行，第一，就地處理法，對土壤進行處理之后，直接將污染物放在土壤或是經過施肥和石灰處理的場地上，當土壤的營養，水分和pH等化學物質能夠保持在相對穩定的狀態時，就可以完成降解，降解使用的微生物是原本土壤中就存在的微生物群系，要想增強土壤的降解能力，也可以在土壤中放入特有的微生物，提高微生物修復效率；其次，原位處理法，這種方法可以不用對土壤進行攪動，直接進入滲透性較強的不飽和土壤中對污染物進行生物降解，可以加大土壤的供氧力度，提高土壤的營養程度，接種細菌來增強土壤的降解力，也可以抽取一定量的地下水將其放置在地表，經過生物處理后，在將其放回原本位置，不斷重復這樣操作，從而完成對土壤的改良；第三，生物反應器法，這種方式較為特別，需要利用生物反應器這一專門用來處理土壤污染的裝置，可以直接將其放置在污染地上，將污染物處理過后制成泥漿后放到生物反應器里面，它可以在降解的過程中，讓生物存在于最為合適的降解環境內，從而達到最佳修復效果[3]。
3.2.2修復地下水污染當土壤表面的環境受到污染時，也會對地下水的水質造成嚴重的影響，部分地區地下水作為主要的飲水來源，極易對人體的生命安全造成威脅，修復地下水污染時，可以使用多種生物修復技術，一般情況下，不同的污染物對地下水的污染狀況是不同的，所以在選擇修復技術時，應該從實際污染物的狀況出發，與之相結合完成技術的選擇。生物注射法主要是通過對空氣加壓，將空氣注射到被污染后的地下水中，讓水中的氣流加速從而實現污染物的降解，這種方式可以延長一定的停留時間，加強修復效率，如果將空氣變為表面活性劑微泡再將其注射到被污染后的地下水，可以給地下水中的微生物輸送空氣和營養物質，加快其代謝效率；有機粘土法可以有效的控制地下水的自由移動狀況，將季銨鹽陽離子表面活性劑直接注射到蓄水層當中，能夠形成一個吸附區，從而實現對污染物的控制，讓周邊的微生物完成對吸附區中污染物的降解。生物反應器法需要將地下水抽提到地面上，放置在反應裝置中進行氧化分解，之后再將其回灌到土壤中，由于生物反應器會定時補充氧氣和營養物，所以回灌時會增加地下水中的氧氣和營養物含量，這樣就可以加快降解速度。就目前的生物技術而言，將地下水和回注系統結合起來，能夠有效的減少修復成本的投入，還能在較短時間內完成修復，是當前效率最佳的一種修復方式。大多數生物修復技術是在好氧環境中進行，但是在厭氧條件下完成修復也極具潛力，因此，今后要提高對厭氧修復的研究[4]。
篇10
關鍵詞：地下水資源 ；開發現狀；對策
中圖分類號：TU991.11+2文獻標識碼： A 文章編號：
世界上大部分的水資源都來自于地表水。地下水資源不僅僅是我們生活中必不可少的生命之源，而且地表的水資源還能夠參與全球的水循環，通過水循環保持世界上的水資源平衡，調節整個地球的氣候穩定，凈化我們的空氣，同時，水資源在保持生物多樣性方面也有很大的貢獻。但是，目前世界很多國家不注意對水資源的可持續開發和利用，過度的開采地下水，對地下水進行污染，最終都面臨著水資源短缺的問題。
一、地下水資源開發現狀
我國地下水資源平均每年都能夠達到9000億立方米，其實我國的地下水的存儲量還是很大的。但是，由于我們社會的發展，很多工業大量的用水，導致地下水開采集中于工業區密集地帶，而且隨著人們的生活用水量的不斷提高和人們對環境和水資源的污染，導致地下水的開采和利用出現了一系列的嚴重問題。如何才能夠保護地下水資源，人類對水資源的需求越來越大，僅僅控制需求量還是不夠的，尋找新的水源和節水方法，成為我們思考的重點。
存儲量豐富，但南北地區開采有差異
我國地下水資源豐富，占我國水資源的30%。其中山區地下水總量要遠遠的高于平原地區的地下水資源的存儲量。根據調查顯示，一半以上的地下水水質良好，可以提取出來供人們直接引用的。但是，我國南北地區地下水資源存在明顯的差異。相對于北方地區，南方地區的地下水資源豐富，但是北方地區的地下水開采量卻遠遠的高于南方地區。據調查顯示，北方地區的地下水開采量即將占到國家總開采量的80%。如果還是這樣不合理的開采下去，那么北方面臨的可能就是連喝的水都不能自己自給自足。
地下水資源的集中開采引發地質問題
由于，我國工業的不斷發展，很多的工業發展需要大量的水資源，所以在很多工業區集中的地段，出現了嚴重的地面塌陷、漏斗區和沉降。過度的對一個地區的地下水進行開采，導致地下含水成出現斷層和下降，從而導致地表的下降和塌陷，有些地區還出現了嚴重的漏斗區。我國很多城市的工業集中區都出現了這樣的情況。比如，作為工業城市的天津、太原等，很多地方的地面下降都達到一米以上。這些漏斗區或者是地面塌陷的地方都會造成房屋的倒塌，道路的裂縫或者是出現嚴重的工業水倒回現象。
地下水污染嚴重
地下水的總儲備量是豐富的，如果滿足人們的合理需求也是可以的，但是，目前地下水存在著很多的污染情況，這就導致很多的地下水無法被人們使用。造成地下水污染的原因有很多。比如，工業廢水的排放，就會深入地下和地下水混合，污染地下水，同時，開采地下水造成的地面塌陷也會造成污水的回流。據調查顯示，武漢、天津、沈陽等城市的地下水硬度嚴重超標。南京、上海等城市的地下水中也檢測出了很多有害的化學成分。
大量的資金投入，造成財政負擔
很多地區對地表水資源的開采和污染，使得很多地下淺層水資源已經出現了匱乏的情況，水井中的水資源迅速減少。據調查，在河北省出現了很多的漏斗區，這些漏斗區的地下水位平均每年下降2-3米。還有很多地區和城市的漏斗區地下水位下降程度達到了30米左右，人們從地下取水就會很困難，所以，就必須花巨資購買大量的抽水機進行輔助抽水。有統計顯示，北京市每年購買和更新抽水機就會花去上億元。如果能夠合理的利用地下水資源，那么這些投入都是不必要的。
二、合理開發地下水資源的措施
健全國家水資源保護法。
利用法律的強制性，貫徹執行水資源保護法和其他相關的水資源法律法規，對保護水資源的部門單位或者是個人給予獎勵。對于不遵循法律，過度開采和破壞水資源的現象要給與嚴厲的制裁。通過法律手段，對地下水資源進行統一的、有規劃的開采和利用，使地下水能夠得到循環持續的利用。
國家對水資源的開發進行統一的規劃
我國南北方的地下水資源的開發是存在很大的差異的，北方的地下水開采量占到了總量的80%，說明南北方的水資源開發嚴重的不合理。所以，國家應該對整個國家的地下水資源進行統一的規劃，針對水資源南多北少的情況，將南北方的水資源按一定合理的比例進行開發，這樣就不會導致北方水少開發多的情況，最終才能夠實現我國水資源的均衡開發和可持續使用。
控制工業用水，實現水資源的重復使用
工業用水占了人們總用水量的一大部分，所以，想要保護地下水資源首先就要從控制需求做起。世界上很多的國家都在積極的建設節水工業，采取各種措施來降低工業用水。我國的很多城市也意識到了水資源缺乏的問題，采取鋪設循環管道等方法進行水資源的循環利用，大連、太遠都是這方面的代表。但是，我國的平均工業的循環用水整體水平還是很低，需要進一步努力。
加大節水技術的投入力度
很多工業不能夠積極的進行地下水保護措施，一個關鍵的原因就是節水技術的限制以及不能夠對污水進行處理再利用。現在世界上很多發達的國家，在工業上采取了冷卻池、風冷卻等高科技方法，將使用過的水資源進行循環使用。還有很多的國家都建有自己的污水處理廠和凈化池等，將污水進行技術上的處理之后，將污水凈化為農業或者是工業，也甚至是人們可以直接引用的水。雖然在我國也有這方面技術的研發，但是還應該加大資金投入力度和支持力度，研發出各種能過節水的技術和措施。同時，每個工廠也應該有自己的污水處理技術和節水技術的研發機構，保障工業用水的循環使用。
用其他的水代替地下水資源
世界上還有很多的水資源，不僅僅只是地下水資源這一種，北冰洋就有大面積的淡水資源。從長遠來看，國家可以尋找一種新的辦法，就是獲取北冰洋的冰塊來供人類使用，但是這項辦法短期之內是不可能實現的，還需要我們進一步的努力。除了北冰洋大面積的淡水資源，世界上還有很多的海水，但是海水是鹽水，并不能夠供我們直接使用，這就要使用淡化技術，目前世界整體的淡化水平都不是很高，只有少數國家的海水淡化技術和設備在世界上是拔尖的，面對著水資源的日益短缺，我們必須要加大對海水淡化技術的重視，將海水作為我們的后備資源，以備不時之需。
結束語：
水資源日益短缺的情況已經給我們敲響了警鐘，針對水資源開采過程中的一系列問題，我們要積極的采取行動，節約用水不能僅僅停留在口號上，真正的行動起來。最重要的還是利用科技手段，保障水資源的循環可持續利用。為了人類的明天能夠有充足的水源，進一步努力吧。
參考文獻：
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