地下水灾害的分析和研究
梁丽青+胡宇祥+殷飞
【摘 要】地下水灾害是由于地下水位上升到一定程度，对原来周围的生态、居住、农业、建筑物等造成的灾害。比如农田的渍涝、土壤的盐碱化、对建筑物和路基的浸泡和侵蚀等，研究地下水灾害可以为分析和避免灾害产生，保持生态可持续发展，节约水库移民造价提供一定的依据。
【Abstract】Groundwater disaster is the damage to the surrounding ecology， habitation， agriculture， buildings and so on after the groundwater level rises to a certain extent， such as farmland waterlogging， soil salinization， the buildings and roadbed soaking and erosion. The study of groundwater disasters can provide a basis for analyzing and avoiding disasters， maintaining ecological sustainable development and saving the cost of reservoir resettlement.
【关键词】地下水；水动力；水化学；水环境
【Keywords】groundwater； water power； water chemistry； water environment
【中图分类号】P641.8 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）12-0181-02
1 引言
地下水灾害是由于地下水位上升到一定程度，对建筑物（尤其是地基）、农业、人类居住和生活环境等造成一定的危害，当然不是所有的地下水上升都会带来灾害，但是当河道水位原本就较高，再加上水库周围地质透水性好，就会十分危险。所以，分析地下水位抬高的危害就显得十分重要[1]。
通过研究，地下水灾害问题主要有三种类型：地下水动力灾害、地下水化学灾害和地下化水环境灾害[2]。
2 地下水动力灾害
地下水经过长期的发展，和周围的地质、水文等环境形成了一种物理平衡状态，这种平衡状态成为地下水动力环境平衡，当周围条件发生变化时，这个平衡就会受到影响，通过周围环境自身的动力调整，使其重新达到平衡。这个调整的过程就会给人类的生存环境带来或多或少，或有利或不利，甚至是严重的影响。论文主要讨论研究区内地下水位上升会带来什么不利影响，甚至导致灾害发生。
2.1 地面沉陷灾害
引起地面沉降的机理如下：①含水层的水被抽取后，一般其水位通过周围滞水层弹性释水来弥补，但如果开采过量，自身的平衡系统还来不及补给，补给小于抽水量；②如果含水层中的水被大量抽取到一定程度，它的水头就会小于滞水层中的水头，为达到平衡，滞水层会释放更多的水补给地下水，滞水层的水失去过多，其覆盖层就会向下压实发生塌陷，导致地面沉降[3]。
2.2 滑坡（边坡的稳定性）灾害
出现滑坡的地形一般为斜坡，斜坡稳定性的主要影响因素是其内部剪应力。已有试验证明水会导致剪应力降低，当斜坡面水位升高时，剪应力降低，而水给的垂直压力却增大了，所以滑动力也相对增大，当滑动力大于剪应力时，就会发生滑坡。由此可见，水库浸没带来的地下水位上升会增大滑动的可能性。如果再加上特大暴雨等情况，滑坡的可能性就更大了，甚至导致坍塌。
3 地下水化学灾害
如上文所述，地下水在长期的地质和外在环境影响下形成了一个物理平衡，当然也存在一个化学“平衡”。地下水在流动的过程中，会与周边的岩土、沉积物等发生物质交换（包括宏观的和微观的），这样含水层的不同部位由于地下水的滞留长短，其所包含的化学成分也会有差异。对于一个时间滞留较长的地带，其化学成分是相对稳定的，这就是一个“平衡”。
地下水化学灾害包括了咸水、海水入侵，有害元素的污染两个方面，由于研究区多半位于哈尔滨市，其地理位置是被大陆包围，附近没有海洋，所以海水入侵这种污染类型对于研究区基本不会发生，所以不作具体介绍，这里只介绍其機理：即当地下水升高，会导致其向低处流，这样含水层就会与相邻地相连，最后与海水相连，海水密度高、压力大，会回流到地下水，地下水再补给河流，往复循环达到动态平衡，而海水就会侵入河流和地下水。
虽然研究区不靠海但是也有可能被咸水污染。当蒸发大于补给时，此处水量密度就会加大，矿化度也会加大，如上机理，如果河流通过含水层与咸水相连，就会被污染。
有害元素污染，除个别土壤或地层中含有有害元素外，大部分都是人为造成的。污染物的来源和方式如下：
①工业排放的废水、各种洗涤剂和生活中产生的污水等会污染地表水，若地下水过高致使地下水和污染的地表水相连，就会污染含水层；
②可侵入土壤的有害污染物（如化肥、农药等）等会导致土壤水或浅层地下水的污染，土壤水也可能下渗导致地下水污染。被污染的浅层地下水在地下水被抬高后，可能会与深层地下水有水力联系，就会进一步污染深层地下水[4]；
③若地下水的储备设施泄露，含水层也可能会被污染，而若含水层与江流有水利关系，则会污染江水；
④人工回灌活动，主要是指为防止地面沉降的回灌活动。
这些污染源随着地下水位的升高和地下水动力变化，会扩大范围，大水库分水期，抬高水位，河水补给地下水，这部分水流会被污染；当水库遇到枯水期时，水位下降，地下水就会补给河流，污染物也会带进河流，污染河流，扩大生态环境的破坏。另外，类似于海水入侵机理，当水库蓄水抬高地下水位，导致地下水与污染水相通，发生水利关系，则会污染地下水，从而污染河流。
4 地下水环境灾害
地下水环境灾害是由于地下水的各种环境受到外部干扰，自身会调节恢复其原来的平衡，这个过程会造成一些有害的影响。如：①当地下水的水位上升到接近地表时，会导致土地沼泽化；②若地下水埋深较浅，水位较高，或者地下水矿化较高时，会导致土壤盐碱化[5]；④地下水位过高，对防水性不强的建筑基础、道路桥梁基础及地下建筑物都将形成浸没灾害，尤其对于有冻融作用的寒冷地区，冻融作用将进一步加强过高地下水、毛细水对建筑物基底的破坏作用。
5 常见浸没灾害分析
灾害分析的分类及简述如表1。
6 结语
地下水灾害是由于地下水位上升到一定程度，对建筑物（尤其是地基）、农业、人类居住和生活环境等造成一定的危害，根据危害不同，将地下水的灾害问题划分为三种类型：地下水动力灾害、地下水化学灾害和地下化水环境灾害，三种浸没灾害对地下水和生态环境影响很大，重视浸没和预防治理浸没灾害具有现实意义。
【参考文献】
【1】王玉秋，钱茜.浅谈地下水污染来源危害及防治对策[J].山东环境，2000（S1）：204-205.
【2】宋保平.地下水灾害的分类及特点[J].石家庄学院学报，2002，4（4）：1-3.
【3】丁一汇，张建云.暴雨洪涝[M].北京：气象出版社，2009.
【4】鲁春霞，于云江，关有志，等.甘肃省土壤盐渍化及其对生态环境的损害评估[J].自然灾害学报，2001，10（1）：99-102.
【5】戴长雷，刘春丽，等.大顶子山航电枢纽工程上游松花江两岸浸没影响区地下水三维数值模拟研究结题报告[R].哈尔滨：黑龙江大学寒区地下水研究所，2011.
【6】王大纯，张人权，史毅虹，等.水文地质学基础[M].北京：地质出版社，1995.
【摘 要】地下水灾害是由于地下水位上升到一定程度，对原来周围的生态、居住、农业、建筑物等造成的灾害。比如农田的渍涝、土壤的盐碱化、对建筑物和路基的浸泡和侵蚀等，研究地下水灾害可以为分析和避免灾害产生，保持生态可持续发展，节约水库移民造价提供一定的依据。
【Abstract】Groundwater disaster is the damage to the surrounding ecology， habitation， agriculture， buildings and so on after the groundwater level rises to a certain extent， such as farmland waterlogging， soil salinization， the buildings and roadbed soaking and erosion. The study of groundwater disasters can provide a basis for analyzing and avoiding disasters， maintaining ecological sustainable development and saving the cost of reservoir resettlement.
【关键词】地下水；水动力；水化学；水环境
【Keywords】groundwater； water power； water chemistry； water environment
【中图分类号】P641.8 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）12-0181-02
1 引言
地下水灾害是由于地下水位上升到一定程度，对建筑物（尤其是地基）、农业、人类居住和生活环境等造成一定的危害，当然不是所有的地下水上升都会带来灾害，但是当河道水位原本就较高，再加上水库周围地质透水性好，就会十分危险。所以，分析地下水位抬高的危害就显得十分重要[1]。
通过研究，地下水灾害问题主要有三种类型：地下水动力灾害、地下水化学灾害和地下化水环境灾害[2]。
2 地下水动力灾害
地下水经过长期的发展，和周围的地质、水文等环境形成了一种物理平衡状态，这种平衡状态成为地下水动力环境平衡，当周围条件发生变化时，这个平衡就会受到影响，通过周围环境自身的动力调整，使其重新达到平衡。这个调整的过程就会给人类的生存环境带来或多或少，或有利或不利，甚至是严重的影响。论文主要讨论研究区内地下水位上升会带来什么不利影响，甚至导致灾害发生。
2.1 地面沉陷灾害
引起地面沉降的机理如下：①含水层的水被抽取后，一般其水位通过周围滞水层弹性释水来弥补，但如果开采过量，自身的平衡系统还来不及补给，补给小于抽水量；②如果含水层中的水被大量抽取到一定程度，它的水头就会小于滞水层中的水头，为达到平衡，滞水层会释放更多的水补给地下水，滞水层的水失去过多，其覆盖层就会向下压实发生塌陷，导致地面沉降[3]。
2.2 滑坡（边坡的稳定性）灾害
出现滑坡的地形一般为斜坡，斜坡稳定性的主要影响因素是其内部剪应力。已有试验证明水会导致剪应力降低，当斜坡面水位升高时，剪应力降低，而水给的垂直压力却增大了，所以滑动力也相对增大，当滑动力大于剪应力时，就会发生滑坡。由此可见，水库浸没带来的地下水位上升会增大滑动的可能性。如果再加上特大暴雨等情况，滑坡的可能性就更大了，甚至导致坍塌。
3 地下水化学灾害
如上文所述，地下水在长期的地质和外在环境影响下形成了一个物理平衡，当然也存在一个化学“平衡”。地下水在流动的过程中，会与周边的岩土、沉积物等发生物质交换（包括宏观的和微观的），这样含水层的不同部位由于地下水的滞留长短，其所包含的化学成分也会有差异。对于一个时间滞留较长的地带，其化学成分是相对稳定的，这就是一个“平衡”。
地下水化学灾害包括了咸水、海水入侵，有害元素的污染两个方面，由于研究区多半位于哈尔滨市，其地理位置是被大陆包围，附近没有海洋，所以海水入侵这种污染类型对于研究区基本不会发生，所以不作具体介绍，这里只介绍其機理：即当地下水升高，会导致其向低处流，这样含水层就会与相邻地相连，最后与海水相连，海水密度高、压力大，会回流到地下水，地下水再补给河流，往复循环达到动态平衡，而海水就会侵入河流和地下水。
虽然研究区不靠海但是也有可能被咸水污染。当蒸发大于补给时，此处水量密度就会加大，矿化度也会加大，如上机理，如果河流通过含水层与咸水相连，就会被污染。
有害元素污染，除个别土壤或地层中含有有害元素外，大部分都是人为造成的。污染物的来源和方式如下：
①工业排放的废水、各种洗涤剂和生活中产生的污水等会污染地表水，若地下水过高致使地下水和污染的地表水相连，就会污染含水层；
②可侵入土壤的有害污染物（如化肥、农药等）等会导致土壤水或浅层地下水的污染，土壤水也可能下渗导致地下水污染。被污染的浅层地下水在地下水被抬高后，可能会与深层地下水有水力联系，就会进一步污染深层地下水[4]；
③若地下水的储备设施泄露，含水层也可能会被污染，而若含水层与江流有水利关系，则会污染江水；
④人工回灌活动，主要是指为防止地面沉降的回灌活动。
这些污染源随着地下水位的升高和地下水动力变化，会扩大范围，大水库分水期，抬高水位，河水补给地下水，这部分水流会被污染；当水库遇到枯水期时，水位下降，地下水就会补给河流，污染物也会带进河流，污染河流，扩大生态环境的破坏。另外，类似于海水入侵机理，当水库蓄水抬高地下水位，导致地下水与污染水相通，发生水利关系，则会污染地下水，从而污染河流。
4 地下水环境灾害
地下水环境灾害是由于地下水的各种环境受到外部干扰，自身会调节恢复其原来的平衡，这个过程会造成一些有害的影响。如：①当地下水的水位上升到接近地表时，会导致土地沼泽化；②若地下水埋深较浅，水位较高，或者地下水矿化较高时，会导致土壤盐碱化[5]；④地下水位过高，对防水性不强的建筑基础、道路桥梁基础及地下建筑物都将形成浸没灾害，尤其对于有冻融作用的寒冷地区，冻融作用将进一步加强过高地下水、毛细水对建筑物基底的破坏作用。
5 常见浸没灾害分析
灾害分析的分类及简述如表1。
6 结语
地下水灾害是由于地下水位上升到一定程度，对建筑物（尤其是地基）、农业、人类居住和生活环境等造成一定的危害，根据危害不同，将地下水的灾害问题划分为三种类型：地下水动力灾害、地下水化学灾害和地下化水环境灾害，三种浸没灾害对地下水和生态环境影响很大，重视浸没和预防治理浸没灾害具有现实意义。
【参考文献】
【1】王玉秋，钱茜.浅谈地下水污染来源危害及防治对策[J].山东环境，2000（S1）：204-205.
【2】宋保平.地下水灾害的分类及特点[J].石家庄学院学报，2002，4（4）：1-3.
【3】丁一汇，张建云.暴雨洪涝[M].北京：气象出版社，2009.
【4】鲁春霞，于云江，关有志，等.甘肃省土壤盐渍化及其对生态环境的损害评估[J].自然灾害学报，2001，10（1）：99-102.
【5】戴长雷，刘春丽，等.大顶子山航电枢纽工程上游松花江两岸浸没影响区地下水三维数值模拟研究结题报告[R].哈尔滨：黑龙江大学寒区地下水研究所，2011.
【6】王大纯，张人权，史毅虹，等.水文地质学基础[M].北京：地质出版社，1995.
