孔隙水治理
1. 滑坡的防治原則是什麼防治措施有哪些
滑坡的定義和分類
滑坡（俗稱走山），是指斜坡上的岩土體在重力作用下，沿著一定的軟弱面或軟弱帶整體地或分散地順坡向下滑動的地質現象。滑坡多發生在坡度小於50度的斜坡上。
按照構成滑坡的地層岩性特徵，滑坡分為土質滑坡和岩質滑坡兩大類。按照滑坡的構造特徵、滑動面與岩（土）層面的相對位置，土質滑坡可分為均質滑坡、順層滑坡和切層滑坡。按照滑坡的構造特徵、滑動面的出露位置，岩質滑坡可分為坡上滑坡、坡腳滑坡和坡底滑坡。
滑坡防治原則
為了保證斜坡具有足夠的穩定性，防治斜坡穩定性降低，以避免導致斜坡發生危害性變形與破壞，需要採取防治措施。
滑坡防治是一個系統工程。它包括預防滑坡發生和治理已經發生的滑坡兩大領域。一般說來，「預防」是針對尚未嚴重變形與破壞的斜坡，或者是針對有可能發生滑坡的斜坡；「治理」是針對已經嚴重變形與破壞、有可能發生滑坡的斜坡，或者是針對已經發生滑坡的斜坡。也就是說，一方面要加強地質環境的保護和治理，預防滑坡的發生；一方面要加強前期勘察和研究，妥善治理已經發生的滑坡，使其不再發生。可見，預防與治理是不能截然分開的；「防」中有「治」，「治」中有「防」。
同時，滑坡防治應採取工程措施、生物措施以及宣傳教育措施、經濟措施、政策法規措施等多種措施綜合防治，才能取得最佳防治效果。
因此，滑坡防治應堅持「以預防為主、防治結合、綜合防治」的原則。
2. 治理地下水污染的主要措施有哪些
治理地下水污染的主要措施有:
實行排污總量控制；對一些污染較為嚴重的企業要實行限期治理；抓好化工資源的綜合利用；嚴格標准，杜絕新污染源的產生；調整產業結構，深化企業環境管理等。
一、實行排污總量控制，減少污染物的排放總量
二、對一些污染較為嚴重的企業要實行限期治理
在治理的同時，從資金、技術等方面給予支持。提倡建立技術成熟、投資較少、經濟效益高的廢水資源回收項目，如造紙白水回收裝置。還要督促和扶持企業進行造紙制漿方法的改革和黑液處理及燒鹼回收等新技術的開發和應用。
三、抓好化工資源的綜合利用，以減少排污總量
充分回收利用廢水資源，做好開源與節流工作，抓好化工資源的綜合利用。化工污染主要來源於生產過程中流失於環境中的原料、產品及副產品。針對區內工業結構的不合理，浪費嚴重的小化工項目比例較大的現象，可以採取技術投入的方法，幫助它們提高資源的利用率。
四、在污染嚴重的局部地區，採取超強開採的方法
在地下水污染非常嚴重的局部地區，可以採取向地下深部岩層處理的方法。在查明排放廢液地層的水文地層條件的情況下，選擇吸附容量大的岩層，把污染非常嚴重的地下水注入深部地層中，防止污染的擴散。
五、嚴格標准，杜絕新污染源的產生
在治理水污染的同時，還要控制新污染源的產生，對一些污染嚴重的新建項目，堅決不予審批，尤其是小型的造紙、化工、煉油等項目。
六、根據當地的實際情況，建立污水處理項目
由於新建一個污水處理廠所需的投資較大，技術水平較高，在短期內實現有一定的困難。在資金等條件不足的情況下，可以利用氧化塘來處理生活污水。由於氧化塘的造價較低，工期短，易於管理，處理效果較好，在中小城鎮的污水處理中效益顯著。
七、調整產業結構，深化企業環境管理
如果工業結構不合理，綜合發展失去平衡，容易出現亂布點、亂上項目、處處建廠、村村冒煙的混亂局面。為解決這一問題，要合理規劃工業布局，對現有的產業結構進行合理的調整。對鄉鎮，可以採取幾個鄉鎮聯合規劃，統一布局，建立工業集中區，既可以合理的利用資源，又可以進行污染物的集中處理。同時要深化企業的環境管理，把污染治理和監督管理聯系在一起。對已上的項目，要堅決杜絕因設施、管理等方面造成污染現象的發生。
八、充實力量，加強監督監測工作
盡快開展新的地下水環境評價工作，找准污染源，查清地下水污染遷移轉化規律，提出防止地下水污染、恢復地下水源水質的工程措施，並確立監視性監測預報方案。
九、採取地下水人工補給的方法，以緩和地下水供需矛盾
由於目前地下水的長期超采，一般平水年都出現負均衡。長期下去，必然會加劇地下水的供需矛盾，影響經濟的健康發展。所以在豐水年，應根據當地的實際情況，考慮採取地下水人工補給的方法，以緩和水資源日趨緊張的局面。
十、利用表面活性劑治理地下水來治理包氣帶石油污染
應用表面活性劑治理地下水污染，在我國尚屬起步階段，北京師范大學環境科學研究所在這方面作了大量的工作，通過研究表明，石油類污染物在包氣帶土壤和沉積物中主要以兩種形式存在，一種是被土壤膠體通過物理和化學作用吸附的吸附態，另一種是存在於土壤孔隙中的自由態，自由態的石油污染物容易因彌散和動力沖刷等作用去除，大多數附著在岩石表面或存在於岩石孔隙中。因此表面活性劑對石灰岩層中油的去除效率較高。
十一、合理調配地表水
如何合理的調配區內的地表水，也是防止地下水污染的重要措施。目前在我國許多地區，合理的調配地表水，是一個非常重要的問題。
3. 孔隙地下水類型
重力水是我們可直接利用的地下水。其重力水在鬆散含水層中按其埋藏條件又可分為上層滯水、潛水和承壓水。
(一)上層滯水
上層滯水是指賦存於包氣帶中局部隔水層或弱透水層上面的重力水。它一般分布范圍不大,如在較厚的砂層或砂礫石層中夾有黏土或亞黏土透鏡體時,降水或其他方式補給的地下水向深處滲透過程中因受相對隔水層的阻擋而滯留和聚集於局部隔水層之上,便形成上層滯水。如圖2-1所示[1]。
上層滯水因完全靠大氣降水和地表水體直接滲入補給,水量受季節控制特別顯著。一些范圍較小的上層滯水旱季往往乾枯無水,當隔水層分布較廣時可作為小型生活用水水源。這種水的礦化度一般較低,但因接近地表,水質容易污染,作為飲用水源時必須加以注意。
圖2-1 上層滯水與潛水示意圖
(二)潛水
潛水是埋藏於地下第一個穩定隔水層之上,具有自由表面的重力水。它的上部沒有連續完整隔水頂板,通過上部透水層可與地表相通,其自由表面稱為潛水面,如圖2-1所示。潛水面至地表的距離稱為潛水位埋藏深度,也叫潛水位埋深。潛水面至隔水底板的距離叫潛水含水層的厚度h。潛水面上任一點距基準面的絕對標高稱為潛水位H,亦稱潛水位標高。
潛水的這種埋藏條件,決定了潛水具有以下特徵:
1)由於潛水面之上一般無穩定的隔水層存在,因此具有自由表面,為無壓水。有時潛水面上有局部的隔水層,且潛水充滿兩隔水層之間,在此范圍內的潛水將承受靜水壓力,而呈現局部承壓現象。
2)潛水在重力作用下,由潛水位較高處向潛水位較低處流動,其流動的快慢取決於含水層的滲透性能和水力坡度。潛水向排泄處流動時,其水位逐漸下降,形成曲面形表面。
3)潛水通過包氣帶與地表相連通,大氣降水、凝結水、地表水通過包氣帶的空隙通道直接滲入補給潛水,所以在一般情況下,潛水的分布與補給區是一致的。以泉、泄流、蒸發等形式排泄。
4)潛水的水位、流量和化學成分都隨著地區和時間的不同而變化。潛水的動態受季節影響大,潛水資源易補充恢復。
5)潛水的水質取決於地形、岩性和氣候,易受污染。
潛水面的形狀取決於地形地貌、降水補給情況、水文網特徵、地質構造、含水層岩性、隔水底板的形狀及人為因素等。潛水面的形狀與地形有較好的一致性。山區地形切割劇烈,潛水面坡度大;平原地區地形平緩,潛水面的坡度小。大氣降水入滲及水文網特徵主要表現在河間地塊。在兩側河流的水位基本相同時,潛水剖面線為一上拱半橢圓曲線,潛水分水嶺在中央;當兩側的河水位不同時,分水嶺偏向水位高的一側,有時甚至消失。
總之,潛水面傾斜的方向朝向排泄區,潛水面最大傾斜方向表示地下水的流向,其形狀變化是各種自然及人為因素綜合影響的結果。
(三)承壓水
充滿於兩隔水層之間的含水層中的水稱承壓水。承壓含水層上部的隔水層稱為隔水頂板,下部的稱為隔水底板。頂板、底板之間的距離(M)為含水層厚度。地下水在靜水壓力作用下,上升到含水層頂板以上某高度,該高度為承壓水頭;承壓水頭高出地表時,鑽孔能夠自噴出水,如圖2-2所示[2,3]。承壓水的蓄水構造大體可分為兩大類,即向斜盆地型蓄水構造及單斜型蓄水構造。
圖2-2 承壓含水層示意圖
當水不能充滿於兩個隔水層之間時,水就不承受靜水壓力,對上部隔水層也沒有上托力,這種水稱為無壓層間水。當鑽孔穿透上隔水層時,上層潛水就會漏下去。勘探中常常遇到井孔中的水位突然下降或水量突然消失,就是這個原因造成的。
由於承壓水具有隔水頂板,它具有與潛水不同的一系列特點:
1)當鑽孔揭露承壓含水層時,在靜水壓力的作用下,初見水位(即頂板高程處)與穩定水位不一致。
2)在一般情況下,承壓水的分布區與補給區不一致(圖2-2)。因為承壓水具有隔水頂板,大氣降水及地表水不能處處補給它,承壓水的補給區往往位於地勢較高的含水層出露處。
3)由於承壓水是由補給區流入廣大的承壓區,再向低處排泄,故承壓水的出水量、水質、水溫等受當地氣候的影響較小,隨季節變化也不明顯。
4)承壓水水質取決於埋藏條件及其與外界聯系的程度,受地表污染少,受污染時難治理。
5)承壓水供水量的大小,取決於含水層的分布范圍、厚度、岩性和補給來源的大小。含水層分布范圍越廣,厚度越大,有充足的補給源,則可提供豐富的水量。但是承壓水,尤其是深層承壓水,補給距離長,補給周轉慢,一旦超采,形成較大的超采漏斗,就很難恢復。
6)與潛水面不同,潛水面是一個實際存在的面,而承壓水面實際並不存在,故有人稱之為勢面。水壓面的深度不能反映承壓水的埋藏深度。承壓水面通常用等水壓線圖表示,它是根據相近時間測定的各井孔的測壓水位標高資料繪制的,等水壓線形狀與地形等高線形狀無關。利用等水壓線圖可確定承壓水的流向和水力坡度;如果與等水壓線圖上繪有的地形等高線和承壓水隔水頂板等高線配合,可確定承壓水的承壓水頭和承壓水位埋藏深度。根據這些數據可選擇適宜的地下水開采地段。
4. 內蒙古地下水資源環境問題研究及對策
王劍民
（內蒙古自治區國土資源廳，呼和浩特，010020）
摘要本文在闡明內蒙古自治區水文地質條件、含水層類型、地下水分布特點的基礎上，就地下水資源供需狀況從資源補給、地下水開發利用兩個方面進行了系統的評價，並針對目前地下水資源開發過程中存在的問題針對性地提出對策建議。
關鍵詞地下水資源環境問題研究
進入21世紀以來，全球性水資源短缺問題顯得非常突出。據統計，全國有1/4的國土面積缺水，1/10地區的水資源僅能滿足人類生存的基本要求，正常年份缺水量近400×108m3。由於不合理開發水資源，導致區域性地下水位下降、水源地枯竭、引發大面積的地面沉降、植被死亡、濕地消失等一系列災害和生態環境問題。地下水污染已經擴展到全國大部分城市，由於地下水質下降，造成300多個城市供水緊張，已經嚴重威脅到經濟社會的可持續發展，必須著力解決地下水資源可持續利用，防治自然和人為作用下的地下水環境破壞，加強地下水資源保護和科學合理開發利用。
內蒙古自治區地處祖國邊疆，總土地面積118.3×104km2，佔全國總面積12.3%，區內人口2378.6×104人，全區地下水資源為321.22×108m3/a。從總體看，內蒙古地下水資源並不豐富，區內地表水系不發育，水資源較貧乏，而且分布不均勻。東部、東南部降水量大，地下水資源較豐富，而西部、北部降水量少，地下水資源較貧乏。水資源的短缺及其不均勻性嚴重製約著自治區國民經濟的發展，因此，充分認識內蒙古地下水資源的現狀，合理開發與利用地下水資源，積極探尋解決地下水資源生態環境問題的新方法，新途徑，在自治區經濟建設中具有十分重要的意義。
1水文地質條件
內蒙古自治區基本上屬於高原型地貌，但內部各地地貌形態、成因類型、地層岩性、地質構造不盡相同。據此可將全區地下水劃分為大興安嶺山地、西遼河平原、內蒙古北部高原、陰山山地、河套平原、鄂爾多斯高原和阿拉善高原七個水文地質區。
1.1地下水系統劃分
自治區分內陸和外流兩大水系。外流水系進一步分為額爾古納河、西遼河、海河、灤河、黃河水系；內陸水系分為阿拉善高原、陰山北部高原內陸水系。
根據本區地表水流域及地貌狀態將自治區劃分為8個地下水系統，25個亞系統，其地貌及水文特徵見表1。
補給方式主要以大氣降水為主，也有側向徑流、黃灌水入滲、洪水入滲和地表灌溉；排泄方式主要以蒸發、側向徑流的流出，還有河谷排泄和人工開采。
表1地下水系統地貌特徵表
1.2含水岩類劃分
按地下水含水介質及賦存條件，全區可劃分為三大含水岩類，即：鬆散岩類孔隙水、碎屑岩類裂隙孔隙水、基岩裂隙水（包含碳酸鹽岩類裂隙溶洞水）。
1.2.1鬆散岩類孔隙水
鬆散岩類孔隙水在區內廣泛分布，主要分布在山間溝谷、河谷窪地、山前沖洪積傾斜平原、山間斷（坳）陷盆地及沙漠區。
1.2.2碎屑岩類裂隙孔隙水
碎屑岩類裂隙孔隙水在自治區分布比較廣泛，主要分布在鄂爾多斯高原、內蒙古北部高原、阿拉善高原及大興安嶺東側部分山間盆地、陰山山地的山間盆地。
1.2.3基岩裂隙水
廣泛分布於自治區的山地丘陵區，除此之外，在內蒙古北部高原、陰山山地等還分布有玄武岩裂隙孔洞水。
1.3地下水分布特點
內蒙古地下水受氣候、地質構造與古地理多種因素的影響，使地下水無論在資源數量上還是質量上及其在空間分布上，具有自己的特色，主要表現在以下幾個方面：
（1）地下水資源具有可開采資源少，資源分布不平衡，水質相對較差的特點。
（2）地下水受氣候影響，無論在量上與質上，均有隨氣候變化的分帶性。主要表現在：
一是水量由東向西減少，水質變差。
二是第四系河谷含水層由東向西分布漸少，含水層變薄，變窄，水質變差。
三是由於降水量向西向北減少，對原較差的水沖淡作用和由西向北減弱。
四是對深部地下水補給作用由東向西逐漸減弱。
（3）由於地質條件復雜，使水文地質條件復雜化、多樣化。
（4）地下水賦存條件與古地理有密切關系。
（5）內陸乾旱水文地質特徵明顯，表現在：
一是地下水沒有統一的循環基準面。
二是第四系河谷含水層由河谷上游至下游變薄或消失，地下水礦化度快速增高。
三是乾旱氣候下的標准元素大量富集。
四是透水不含水層較厚。
五是第四系河谷稀少而短暫。
（6）沙漠下部都有豐富的淡水資源。
（7）有全國最大的白堊系淡水盆地。
（8）地下水是分屬於不同水系最多的地區，不同水系水文地質條件也有所差異，表現為：
一是第四系河谷含水層厚度不一，結構不一。
二是第四系河谷寬厚不一。
三是地下水開發能力不同。
（9）地下水地質環境以原生環境為主，次生環境僅在局部地段存在，而且原生環境較差。
2地下水資源的現狀分析
2.1地表水資源狀況
地表水資源的數量及其變化主要受各地降水量的控制和影響，內蒙古自治區降水量在空間分布上自東向西逐漸減少，一般由呼倫貝爾市一帶的450mm至阿拉善盟不足50mm，同時，由南向北年降水量也在減少，使地表水資源數量在空間的分布及其變化與降水量的區域分布及變化具有相同的規律，即自東向西，由南向北逐漸減少的規律。
全區地表水資源量不僅數量較少，空間分布也極不均勻，相對比較，內蒙古自治區東部地表水資源豐富，僅額爾古納河、嫩江和遼河三水系，多年平均地表水資源就達335×108m3/a，佔全區地表水資源量377.71×108m3/a的88.69%；中部海、灤河水系，多年平均地表水資源為3.93×108m3/a，佔1.04%；西部黃河水系支流地表水資源為19.85×108m3/a，佔5.26%；阿拉善盟額濟納河佔全區總水資源的1.88%；其餘內陸水系地表水資源量少而且不穩定。從地表水在年內的分配來看，產流大小與降水量完全相吻合，自治區中西部的多數河流在乾旱季節均有斷流時期，這對地表水的開發利用增加了許多困難。
2.2地下水天然補給資源狀況
全區平均年天然補給資源量為292.5242×108m3/a，枯水年天然補給資源量為243.8240×108m3/a，按天然補給項統計見表2。
全區地下水天然補給資源的分布規律與大氣降水分布規律一樣，均具有自東向西，由南向北減少的規律。
2.3地下水可開采資源狀況
地下水可開采資源是指在一定經濟、技術條件的約束下，可以持續開采利用的地下水量，並在開采過程中不發生嚴重的環境問題的地下水量。
內蒙古自治區地下水可開采資源量為149.5033×108m3/a，各系統可開采資源量見表3。
表2平均年及枯水年天然資源統計表單位：108m3/a
續表
表3按地下水系統地下水資源量統計表
續表
2.4水資源評價
內蒙古自治區由於降水量少，蒸發量大，所以地表水資源和地下水資源均不甚豐富。
地表水資源量按多年平均計，內蒙古自治區為377.71×108m3/a（黃河過境幹流量228.80×108m3/a除外）其中78.65×108m3/a為基流量，地表水資源可利用量為89.72×108m3/a，地下水與地表水轉化量為87.03×108m3/a。
地表水與地下水的水資源總量為583.20×108m3/a，枯水年份時為534.50×108m3/a，地表水和地下水的可利用資源量為298.29×108m3/a。
2.5缺水情況分析
內蒙古自治區面積118.3×104km2/a，絕大部分地區處於荒漠、乾旱及半乾旱地區，地表水、地下水貧乏，人均佔有可開采資源量僅為642m3/（人·a）。
2.5.1人畜飲用缺水
內蒙古自治區缺水面積20.13×104km2/a，人口234.6×104人，主要分布在阿拉善高原及陰山山地以北內蒙古高原地區，陰山山地間的第三系及白晉系組成的盆地，清水河與桌子山一帶灰岩區及西部丘陵區，尤以內蒙古西部阿拉善地區更為突出。具體見表4。
表4內蒙古缺水地區統計表
續表
2.5.2城市及城鎮缺水
內蒙古自治區中西部城市，城鎮或重要口岸城市，由於缺水，嚴重影響人民生活，制約當地經濟發展。具體情況見表5。
表5城市及城鎮缺水情況統計表
續表
3問題研究及對策
內蒙古自治區地域遼闊，各地水文地質條件差異較大，地下水資源極不平衡，特別是近20年來，國民經濟迅速發展，一直保持較高的增長率，相應地下水的開發利用量也逐年加大，部分城市、旗縣地下水的開采總量成倍增長，就全區而言，地下水開發利用方面存在的主要問題和應採取的措施體現在以下幾個方面：
3.1地下水資源分布與國民經濟布局不相一致，使全區地下水資源的開發與供需要求不協調
隨著國家西部大開發的進一步實施，中西部地區供需矛盾更加突出。自治區首府呼和浩特市及我區最大的工業城市包頭市分布在西部區，特別是鄂爾多斯市能源基地的進一步開發，需要更多的地下水資源。對此，要利用現有的地下水資源，採取一系列節水措施。同時，要治理生態惡化，恢復生態環境，盡早實施南水北調西線工程，從源頭上解決中西部地區缺水的問題。
3.2地下水資源的開發不平衡
全區地下水資源開發利用程度平均為40.04%。包頭、呼市、烏蘭察布市幾乎無開采潛力可言，興安盟、通遼市、巴彥淖爾市、鄂爾多斯市、烏海市都在50%左右，只有錫林郭勒盟、呼倫貝爾市、阿拉善盟地下水開采程度在10%上下，仍有尚待開發的地區，如：烏蘭布和沙漠、渾善達克沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠以及鄂爾多斯白堊系盆地地下水。
3.3對以往地下水的勘查成果重視不夠
建國以來，我區地下水勘查方面做了大量工作，在國民經濟發展規劃中起到一定作用，但是在決策中往往忽視地下水在不同地區的分布規律及開發利用條件，也反映了水文地質勘查成果和國民經濟的宏觀決策沒有很好地結合起來。因此勘查成果要由過去的專業性向可讀性、可視性轉變，成果要社會化，為政府部門宏觀決策提供依據，各級政府在宏觀決策前應充分利用以往勘查資料，以免造成失誤。
3.4在水資源管理上，缺乏合理利用地下水資源的調控手段
一是對兩類不同性質的地下水，即潛水、承壓水進行混合開采，只求水量，不求質量，使地下水相互貫通，不僅改變了地下水的水動力條件，而且造成水質良好的承壓水受到污染。二是工農業爭水矛盾存在。各自為政，亂開亂采，開發利用缺乏合理性，全局性。三是生產井布局不合理，致使地下水過量開采，形成局部漏斗。四是灌溉方式陳舊，造成地下水資源嚴重浪費。
3.5地表水、地下水綜合利用相互調節不夠
在地表水和地下水資源的綜合考慮上缺乏合理調配使用，如河套平原鹽漬土的形成，除了封閉盆地、地下水徑流不暢，地下水以垂直循環為主，氣候乾旱，地質環境等內在因素外，地表水灌溉量過大，有灌無排，渠系滲漏過大，使地下水位升高，是引起土壤鹽漬化的外因。要解決河套地區鹽漬化，必須降低地下水水位，而降低地下水位，用渠排水影響范圍太小，單側影響不過300～500m，而渠排佔用大量土地，效果不明顯。採用井渠結合，以灌代排，實行灌排平衡時，如果灌溉面積按1143萬畝計，最多布井2904眼，灌溉需水量43.53×108m3/a，其中地下水14.83×108m3/a，黃灌用水量28.7×108m3/a，引黃量41×108m3/a，而目前的引黃量已達59.07×108m3/a。因此，應加強地表水、地下水的綜合利用。
3.6現有地下水資源保護力度不夠，廢水利用有待加強
一方面，城市生活、工業廢水任意排放造成地下水不同程度的污染，使地下水資源浪費；另一方面，個別地方承壓水井長期自流，沒有得到很好的利用。另外，自治區廢水利用率僅達10%～20%，應加大污水治理的力度，使污水排放滿足國家標准，提高重復利用率，節約水資源。
3.7利用地下水資源改善生態環境的力度不足
自治區沙化嚴重，沙塵暴有增無減，草原退化日趨嚴重，而渾善達克沙漠、毛烏素沙漠、庫布其沙漠、烏蘭布和沙漠、巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠都有較豐富的地下水資源，應加大勘查與開發力度，促進生態環境工程的建設。
3.8地下水資源勘探滯後於國民經濟發展需求
全區地下水勘查程度較低，勘探量平均1m/km2。其中，大於1∶5萬比例尺以上的勘探面積為4×104km2，僅占自治區面積的3.5%。1∶10萬比例尺的農田供水勘查也只有14×104km2，占總面積的12%。絕大部分都是1∶20萬～1∶50萬比例尺的調查及普查工作，處於找水調查階段，只能作區域性的遠景規劃，難以解決具體實際問題。而現實中，諸多與地下水有關的問題亟待解決。如人畜用水、工農業用水、生態環境改善、產業結構調整、生態移民、鹽漬土改良等均與地下水密切相關。
5. 含水層污染的控制和恢復治理
含水層的污染是由於人類各種各樣的活動所導致的，如工業、生活廢水的下滲、固體廢物填埋場地的滲漏、化學或有害廢物的泄漏、農業灌溉和采礦活動等。一般認為預防和控制污染是地下水保護的最佳選擇，因為含水層的污染具有復雜性、隱蔽性和難以恢復治理的特點，即含水層一旦遭受了污染，那麼，恢復和凈化的過程是漫長的，而且處理技術難度大，治理費用昂貴。地下水污染具體的預防和控制手段有：水源地防護帶措施、污染源控制、地下水動力場控制等。對於已經遭受污染的土壤、含水層的恢復和治理，目前還不十分成熟，但已經是水資源、環境科學研究的重點，在21世紀具有更廣闊的發展前景，現分別介紹如下。
一、已污染的土壤、含水層的恢復治理研究
（一）原位（in situ）處理方法
1.污染土壤氣體提取法（soil vapor extraction，SVE）
SVE是對土壤揮發性有機污染進行原地恢復、處理的一種新的方法，它用來處理包氣帶中岩石介質的污染問題。使包氣帶土（或土-水）中的污染質進入氣相，進而排出。SVE系統要求在包氣帶中設立抽氣井（井群），使用真空泵在地表抽取包氣帶中的空氣，抽出的氣體要經過除水汽和碳吸附後排入大氣。
一般認為，污染氣體通過土壤介質的運移具有對流和擴散兩種作用：對流是指污染質隨氣流的運動；擴散是由於濃度場的存在，使污染質在土壤介質中運移。當土壤的滲透性很小時，擴散的作用明顯。因此，對流和擴散作用決定著VOCs的去除效果，其影響因素較多，如濕度、pH值、有機物含量、溫度等。將來需要對SVE方法的效率進一步研究，如抽氣井的有效半徑問題、避免抽氣井附近地表空氣直接進入形成「短路」等等。
2.井中汽提（In-well vapor stripping）方法
井中汽提去除方法包括使地下水進行循環，在去除井中使地下水中揮發性的VOCs汽化，使用空氣泵抽取地下水並去除污染物。污染氣體抽取後可以在地表處理或進入包氣帶用微生物降解。部分處理後的地下水可通過井注入包氣帶再入滲到地下水中，未處理的地下水從底部進入井中取代被抽取的地下水。逐漸部分處理的地下水又循環進入水井被抽取處理，由此不斷循環，直到達到處理的目標。
這一處理過程也可以與其他方法聯合應用，如與土壤氣體提取法、地表處理、營養物注入等能夠加速污染物的微生物降解的方法聯合使用。應用井中汽提方法去除的污染物實例有：氯化有機溶劑（如TCE）和石油產品污染物（如BTEX，TPH）。根據具體條件，與其他方法聯合，還可以對非鹵化VOC（non-halogenated VOC），農葯和一些無機污染進行處理。井中汽提方法被應用於不同介質，從淤泥質粘土到砂質礫石。
優點：由於只使用單井抽取氣體，很少抽取地下水並在地表處理，因此具有低投資和低運轉費的優點。此外，容易與其他處理方法聯合應用，如微生物降解、SVE，而且設計簡單，易於維護。缺點：在淺層含水層中的處理效果有限，有可能發生沉澱而造成水井阻塞，此外，如果處理系統沒有合理設計，會造成污染的擴散。
3.空氣攪動法（air sparging）
空氣攪動方法：在飽和帶中注入氣體（通常為空氣或氧氣）使地下水中污染物汽化，同時用增加地下氧氣濃度的方法加速飽和帶、非飽和帶中的微生物降解作用。汽化後的污染物進入包氣帶，可用SVE系統進行處理。有時這種方法也稱為微生物攪動（biosparging）用來強調微生物過程或表明微生物處理為主，揮發為輔的過程。
空氣攪動方法可以用來處理土壤、地下水中大量的揮發性、半揮發性污染物，如汽油、氯化溶劑等。根據實踐經驗，對於均質、滲透性好的污染場地，使用本方法較好。此外，本方法適用於具有較大飽和厚度和埋深的含水層，這兩個因素影響攪動井的影響范圍，如果飽和厚度和地下水埋深較小，那麼治理時需要很多的攪動井才能達到目的。
有幾個實例表明，如應用得當，空氣攪動方法對污染的治理是有效的，它比抽取-處理方法有效，因為污染物解吸附進入空氣要比進入地下水中容易。此外，與SVE方法相比，本方法可用於處理毛細帶和地下水面以下的污染。
微生物排氣法（Bioventing），也是SVE的一種方法，它與空氣攪動方法的區別在於：前者在包氣帶中注入和抽取空氣以增加地下氧氣濃度，加速非飽和帶微生物的降解。本方法可應用於所有可降解的污染物，但實際常應用於石油碳氫化合物污染的治理，而且已經有成功的實例。
4.原位沖洗
原位沖洗方法：把液體注入或滲入土壤、地下水污染帶，在下游抽取地下水和沖洗混合液，然後再注入地下或進行地上處理。沖洗液可是水、表面活性劑、潛溶劑或其他物質。這種方法由於加強了對空隙的沖洗效果和作用，從而可以增大傳統抽取-處理方法的處理效果。該方法應用的成功與具體場地的情況密切相關。雖然該處理方法不受污染深度和位置的限制，但需要事先進行大量的資料收集和可行性研究。
優點：可用於多種污染物對場地的處理速度比傳統的抽取-處理方法要快。缺點：局限，必須嚴格控制，否則會使污染范圍擴大。
5.水平井
水平井技術在目前環境治理中被廣泛應用，如原位微生物治理、空氣攪動、真空抽取、土壤沖洗、飽和污染體抽取等。根據資料統計，這種方法在對相對較淺的土壤和地下水污染場地尤為適用，可以增大低滲透性場地的微生物治理能力。
水平井的類型有：溝槽式和定向式。溝槽式水平井為在鑽進的同時，要下護管、花管和濾料（大口徑）；定向式水平井為小口徑，鑽進結束後需要成井。
優點：由於水平方向較長的花管，與污染介質的接觸面積很大，所以在治理中具有更有效的作用和轉化。此外，水平井與天然條件相一致，因為地下水在水平方向的傳導率要大於在垂直方向的傳導率，這樣就能夠更有效地匯集和抽取地下水和污染汽。定向式水平井可應用於地下具有障礙物的地區（如垂直井、公用事業管線）和地表具有障礙物的地區，如建築，湖沼和濕地等。該方法的局限為：水平井的鑽進深度不能太大。
6.加熱方法
利用蒸汽、熱水、無線電頻率（RF）或電阻（變化電流，AC）加熱方法，在原位改變污染物受溫度控制的特性，以利於污染物的去除。例如，揮發性的有機污染物在加熱時可以揮發進入包氣帶，然後可以利用氣體提取方法進行處理。蒸汽法最好應用於具有中等或高滲透性的地層，RF和AC加熱法可用於低滲透性的地層，因為粘土含量高的地層捕獲RF或AC能量的效果好。
7.處理牆方法
這種方法也稱為被動屏障法或被動處理牆方法。首先在污染源的下游開挖溝槽，然後充填反應介質，與流經的污染地下水進行反應，使污染物得到處理。用於反應的充填介質可以包括零價鐵、微生物、活性碳、泥炭、蒙脫石、石灰、鋸屑或其他物質。在處理牆中污染物的反應包括降解、吸附和沉澱等。有時，為了使污染了的地下水能夠充分與處理牆的介質發生作用，往往採用「狹道和閘門」（funnel and gate）方法。
8.原位穩定-固化方法
在已污染的包氣帶或含水層中注入可使污染物不繼續遷移的介質，使有機或無機污染物達到穩定狀態。污染物被介質凝固、粘合（固化），或者是由於化學反應使其活動性降低（穩定）。該方法要求對擬處理場地的水文地質條件非常了解，可應用於具有中等或較高滲透性能的地層。
9.電動力學方法（electrokinetics）
電動力學方法可以使污染物從地下水、淤泥、沉積物及飽和或非飽和的土壤中分離或提取出來。電動力學治理的目標是：通過電滲、電移或電泳現象，形成附加電場，影響地下污染物的遷移。當在土壤中施加低壓電流時，會產生這些現象。這3種過程的基本特點是：在污染了的土體兩側設置電極並施加電壓。這種方法主要是用來處理具有低滲透性的土體污染問題。在使用該方法前，應進行一系列實驗分析，以確定該方法是否實用於擬處理場地。
優點：可用於低滲透性土壤，和多種污染物。但在負極附近金屬的沉澱是該方法應用的最大障礙。
10.微生物處理
如果微生物的選擇、控制和營養的配比適當的話，幾乎所有的有機污染質都可以被微生物降解。根據降解程度的不同可以分為微生物轉化（形成較為簡單的中間產物）和礦化（形成水、二氧化碳和惰性無機殘質等）兩種。微生物處理方法被廣泛應用於污染水的地上處理，而且比較成熟，這里不多敘述。從20世紀70年代開始，人們進行微生物原地處理的研究，到1987年已有30多個利用微生物進行原地處理的實例（Michael D.LaGrega et al.，1994）。目前在國外這一方法的應用越來越普遍，對微生物原地（in situ）處理方法的研究一直是學術界和工程技術界的熱點和重點。
NAPL污染質在地下環境中以3種形式存在：NAPL形式（free proct）、以吸附或其他形式存在於固體顆粒周圍和孔隙中、溶解或分散於地下水中。一般的處理方法只能抽取地下水，處理水中污染質。微生物原地處理方法直接在地下進行，可對3種形式的污染質同時進行處理。
絕大多數的微生物原地處理採用的是好氧模式（不排除特殊情況下的厭氧處理方法）。地下水中雖然具有氧氣含量，但遠不夠微生物處理的需求。例如氧化1 mg的汽油污染質在理論上需要2.5 mg的氧氣。因此這一處理方法需要把氧氣和營養物質注入地下。微生物原地處理的原理與其他微生物處理方法完全一致，最主要的區別就是微生物原地處理是在地下，環境條件比較復雜且難以控制，而一般的微生物處理是在地上的處理容器或處理池中進行的，相對容易控制。
典型的微生物原地處理包括：在污染暈的下游設置抽水井，在上游設置注入井，把下游抽出的地下水加入營養物和氧氣以後再注入地下含水層中，形成一個循環的水動力場。微生物就是在這樣的水動力場中對污染質進行降解。此外，在外圍還要設置觀測井，監測地下水的水質變化。微生物原地處理方法被認為是地下環境污染恢復、處理最為有效和最有前途的方法。
11.微生物-抽取聯合方法（bioslurping）
微生物-抽取聯合方法包括真空抽吸、污染汽抽取和微生物排氣，來處理LNAPL污染物。真空抽吸用來抽取飽和污染物和一部分的地下水，土壤汽提取是去除包氣帶中高揮發性的污染汽，微生物排氣法用來加速包氣帶和毛細帶的好氧微生物降解。
該系統包括：在井中設置一個可調節長度的抽吸管（「slurp tube」）到達LNAPL層，連接真空泵抽吸LNAPL污染物。抽吸過程中在井中形成負壓帶，使LNAPL污染物流向井中。當飽和LNAPL面下降，管中開始抽取污染汽（污染汽抽取）。污染汽的抽取有助於非飽和帶中空氣的運動，增加氧氣量，進而加快好氧微生物降解作用（微生物排氣）。當水位上升時，又可抽取LNAPL和部分的地下水，這就形成了循環。這種循環可以使地下水位的波動達到最小，從而減少污染物擴大的可能。
抽出的液體（污染物和水）送入水油分離裝置分離，污染汽送入水汽分離裝置，如果需要的話，還應包括地上的污染水、汽處理系統。與其他LNAPL處理方法（如skimming or al-pump）相比，本方法具有更大的處理速率。本方法的優點有：低成本（因為抽取的地下水較少，污染汽和抽取的地下水可能不必再進行處理），不會在含水層中造成污染物的擴散。但本方法由於暴氣和缺少對飽和層中殘余LNAPL的處理，可能造成井過濾網的堵塞。
12.植物處理方法（phytoremediation）
植物處理方法使用植物來凈化污染了的土壤和地下水。其優點是利用植物天然能力去吸收、聚積和降解土壤及水環境中的污染物。研究結果表明，植物過程處理方法可應用於多種污染物的處理，包括多數金屬和放射性物質，各種有機化合物（如氯化溶劑、BTEX、PCBs、PAHs、農葯、殺蟲劑炸葯、營養物質和表面活性劑）。有5種植物處理方法：植物根部吸收法、植物吸取法、植物轉化法、植物激化或植物輔助下的微生物降解、植物穩定方法。
與傳統治理方法比較，其主要優點是：很少產生二次污染物，對環境的干擾很小，土壤留在原地。缺點是需要較長的時間（通常幾個生長期），處理深度有限（土壤3英尺，地下水10英尺），有可能使污染物通過動物而進入食物鏈。
（二）異位（ex situ）處理方法
1.抽取-處理方法（pump and treat）
抽取-處理方法採用先抽取已污染的地下水，然後在地表進行處理的方法。處理方法可以是物理化學法也可以是微生物法等。通過不斷的抽取污染地下水，使污染暈的范圍和污染程度逐漸減小，並使含水層介質中的污染質通過向水中轉化而得到清除。目前，抽取-處理方法被應用於地下環境中易溶污染質的恢復和治理。有時需要注入表面活性劑來增強吸附在地層介質顆粒上的有機污染物的溶解性能，從而加快抽取—處理的速度。
2.氣提（air stripping）
氣提方法是使空氣通過污染水體以增強水中揮發性組分從水相向氣相遷移的一種處理方法。這一方法被廣泛應用於揮發性有機污染質（VOCs）地下水污染的處理，使用該方法要求污染物濃度較低（＜200 mg/L，Michael D.LaGrega et al.，1994）。往往採用氣提塔、氣提柱或氣提槽等裝置，使污染了的水和空氣在裝置中反向流動以增加水與空氣間的作用程度。這一方法能使水中VOCs的濃度顯著降低。
3.碳吸附方法
吸附就是水中可溶性污染物質通過與固體表面（吸附劑）接觸而被去除的過程，在環境工程中，應用最廣的吸附劑是碳。使用不同的材料和處理工藝可以得到具有不同吸附特性的碳吸附劑。常見的活性碳有兩種：粉末狀和顆粒狀（GAC），其中GAC被廣泛應用於地下水中各種有毒有機污染物的去除，而粉末狀的活性碳常用於微生物處理。
活性碳吸附往往採用吸附柱，這一方法目前比較成熟，處理後的水具有很好的質量，所以被用於飲用水系統或污水的處理。影響碳吸附效果的主要因素有：溶解度、分子結構、分子量、極性和有機污染物的類型。溶解性能差的有機污染物比易溶解的污染物更容易被碳吸附；具有支鏈的有機物比直鏈有機物容易被吸附；通常分子量大的有機物有利於吸附，但當孔隙擴散成為控制吸附的主要因素時，對某些有機物，其被吸附的速率隨分子量的增大而降低；極性小的有機物比極性大的更易被吸附。
4.化學氧化
化學氧化的目的是利用氧化劑使污染質進行化學轉化，從而減輕污染質的毒性。如有機污染質可以被轉化為二氧化碳和水或轉化為毒性較低的中間產物。這些中間產物還可以用其他微生物方法進行進一步的處理。
化學氧化方法比較成熟，可用來處理氯化VOCs、硫醇、酚等有機污染質，也可以處理無機污染質如氰化物等。這一方法要求有混合罐或反應器等裝置。在水污染處理中，常用的氧化劑為臭氧、過氧化氫和氯，其中又以前兩種最為普遍。氧化劑氯與某些有機污染質反應，不但不能分解有機物反而形成氯代碳氫化合物，而這種氯代碳氫化合物的毒性可能比原有機物的毒性還要大，因此在使用氯做氧化劑時一定要注意。
（三）本能恢復治理方法
當有機污染物泄漏進入土壤或地下水中，會存在一些天然過程來分解和改變這些化學物質。這些過程統稱為天然衰減（natural attenuation），它包括土壤顆粒的吸附、污染質的微生物降解、在地下水中的稀釋和彌散。由於土壤顆粒的吸附，使一些污染物不會遷移到場地以外，微生物降解是污染物分解的重要作用。稀釋和彌散雖不能分解污染物，但可以有效地降低許多場地的污染風險。
天然衰減方法也稱為「本能恢復治理」（intrinsic remediation）或「被動治理」（passive remediation）。美國EPA的John Wilson博士把污染場地的天然衰減形象化地用蠟燭的燃燒來比喻。蠟燭就像場地中的污染物，燃燒過程就是天然衰減過程。蠟燭火苗看起來穩定，這是由於蠟在不斷的減少；同樣，污染場地對土壤和地下水的污染在一定的范圍內達到「穩定」，這並不意味著污染的終止，而是因為污染與天然衰減達到了穩定狀態。最後，蠟燭被燃燒掉，同樣，在土壤和地下水中的污染物最終可以被天然微生物降解和其他天然衰減過程所凈化。
天然衰減方法用於污染場地凈化並不是什麼工作都不做，而是讓污染了的場地自己天然得到凈化。實際上是一種趨向於主動處置的方法。它強調對天然補救治理過程的驗證和監測，而不是僅依賴工程措施。目前，這一方法尚處於開始階段，有許多問題需要進行深入的研究，如什麼樣的污染場地可採用這種方法來處理、如何縮短處理的時間等。
二、目前存在的問題
一般情況，人們對地上污染質物理化學處理方法研究得比較成熟，但用於處理地下水的污染存在著費用大、時間長等問題。所以趨向於使用污染質原地處理，特別是微生物原地處理方法。
對於抽取-處理方法，以前很受推崇，但越來越多的野外實踐表明這一方法並不一定適用於所有的污染情形，在處理NAPL污染的場地時還存在著問題。NAPL在地下環境中有3種形式：NAPL、介質吸附和溶解在地下水中。大部分的污染質以前兩種形式存在，在地下水中的含量相對較小。因此，採用抽取-處理方法需要不斷地抽取地下水，使另外兩種形式的NAPL向地下水中轉化。由於NAPL的水溶性很小，這種轉化非常緩慢，所以處理的時間也需要很長。EPA（美國環境保護局）經過實踐認為：抽取-處理方法在一開始可以使地下水中污染質的濃度下降10%～50%，但很快污染質濃度將穩定，在相當長的時間內不變。有人甚至認為，對於一些水溶性非常低的污染質，如果使用抽取-處理方法，可能需要幾百年乃至上千年（Michael D.LaGrega et al.，1994）。
抽取-處理方法對於DNAPL污染質而言更為困難。首先DNAPL以透鏡體的形式存在於含水層的底部，很難准確設置抽取井；其次DNAPL存在於顆粒較細的地層中，難以轉化進入地下水中。M.Oostrom等利用注入表面活性劑的方法以加速DNAPL向地下水中的轉化（M.Oostrom et al.，1996），但同時也帶來了一些副作用。
微生物原地處理方法是地下環境污染最有希望的處理方法，國外對這方面的研究非常重視。研究的重點是處理不同污染質微生物的種屬，營養物質以及環境條件的影響和控制等。此外，未來對已污染場地或含水層的本能恢復治理方法具有很好的前景。
總而言之，地下環境（包括土和水）一旦遭受污染，無論是無機污染還是有機污染，其恢復和治理是非常困難的，需要大量的人力、物力和財力。因此，最好的方法還是污染的預防和控制，最大限度地減少或避免環境的污染。
地下環境的微生物原地處理比較復雜，涉及了微生物學、水文地質學、地球化學和工程技術等多個方面，所以需要多學科合作研究。目前，我國在這一領域的研究尚未引起足夠的重視，與地下環境污染日益嚴重的態勢很不適應。今後應加強對這一領域的研究。
6. 如何做好中小河流生態治理
1、概述
隨著社會工業化的不斷發展，城鎮化建設的深入，用自己的方式改變著氣候和環境，隨著全球氣候的逐漸升溫，植被的逐漸減少，暴雨和洪澇災害發生率逐年上升。這些年來，我國的防汛建設主要集中在大江大河上，建立洪澇災害預警系統，完善防洪指揮機制，提高水庫堤壩的防洪能力。雖然這樣，但是仍然有一些地區不斷發生洪澇災害，造成大量的人員和財產損失。這些問題主要是因為中小型河流洪澇災害所造成的，隨著這樣的事情不斷發生，政府也應該把目光轉移到中小型河流上。要治理中小河流洪澇災害，必須首先了解成因，他的主要原因體現在以下幾個方面：
一是中小河流流域氣候條件變化快，缺乏監測設備，沒有預測技術，人員投入少，能力不足，防洪難度大。
二是中小河流地質地貌情況復雜，洪水同時伴隨著泥石流產生。
三是中小河流治理的資金投入不足。
四是為了追求眼前的經濟利益，一些地區盲目開發、亂采礦石、攔河設障、擠占河道。
五是防洪標准低。為了節約資金，防洪標准一般是三到五年一遇的洪水，防洪能力不足，遇到一些極端情況，就容易發生水災。
2、生態護坡所面臨的問題
2．1相關問題及產生原因
由於我國當前城市用地緊張，而人們喜歡依山伴水的生活環境，所以一些城市的河道邊水地帶不斷被侵佔，水面面積越來越小，河流寬度越來越窄，為了泄洪的需要，將河道挖深，取直，這樣的結果，使得對護河岸堤的建築強度要求越來越高，建設的費用越來越大，但是破壞了河道兩邊的生態環境，其生態功能逐漸減退，河道成了專門的泄洪通道，失去了河道兩邊景觀休閑和娛樂的功能。雖然為了改變這種狀況，我國部分地區在防洪和河流治理工程中，採用了一些新材料，新技術和新的設計思路，比如採用生態型護坡技術，堤防綠化措施等，嘗試還原河流域的生態環境，但是遇到了很多問題。現在的情況是從水利主管部門到具體的設計人員，在很多問題的認識上比較片面，思想高度不夠，模糊不清，缺乏系統的理論知識學習和相應技術的應用指導，由於實際設計時時間緊任務重，設計資料不全面，沒有相關領域的生物資料，使水文地質勘探資料都不齊全，在這種情況下，人往往習慣用傳統的方法對中小河流進行治理，在繁重的工作壓力下，設計思路有很大的局限性，沒有採用新材料新工藝的設計思路方法，並且在設計和施工過程中缺乏相關的依據和標准，在河流整治全過程中缺乏科學性和規范性。
2．2解決方式
在當前的經濟環境形勢下，面對現有問題，在解決城市河道的治理問題時，區域市政的規劃相結合，還需要相關的政策扶持，進行退地還河工作，拆除原有的視覺單調、生硬、熱島效應明顯的渠道護岸，使用生態護坡建設技術，盡量還原原有的天然河道，創造適宜水生物生長把生態環境，提高河流的自凈能力，維護河道的生態平衡，這樣才能實現河道生態環境的可持續發展，我們現在投入人力物力，不是修建一條條規模不同的臭水溝，而是要建造一個適宜人居住的河岸環境。因此，生態護坡技術的創新與研發，應該不斷進行，努力提高，需建立一個適合實際操作的，完善的科學體系。
3、生態護坡的設計要點
一是具有較大的孔隙率，護岸上能夠生長植物，可以為生物提供棲息場所，並且可以藉助植物的作用來增加堤岸結構的穩定性；
二是地下水與河水能夠自由溝通，能夠實現物質、養分、能量的交流，促進水汽的循環；
三是造價較低，不需要長期的維護管理，具有自我修復的能力；
四是護岸材料柔性化，適應曲折的河岸線型。復式斷面在常水位以下部分可以採用矩形或者梯形斷面，既解決了常水位時親水性的要求，又滿足了洪水位時泄洪的要求。
人類活動較少的區域，在滿足河道功能的前提下，應減少人工治理的痕跡，盡量保持天然河道面貌，使原有的生態系統不被破壞。所以在河道斷面的選擇上，應盡可能保持天然河道斷面，在保持天然河道斷面有困難時，按復式斷面、梯形斷面、矩形斷面的順序進行選擇。在河道治理的過程中，也應該避免斷面的單一化。不同的過水斷面能使水流速度產生變化，增加曝氣作用，從而加大水體中的含氧量，有利於改善生物的生存環境。例如在淺灘的生境中，光熱條件優越，適於形成濕地，以供鳥類、兩棲動物和昆蟲棲息。積水窪地中，魚類和各類軟體動物豐富，它們是肉食性候鳥的食物來源，鳥糞和魚類肥土又能促進水生植物生長，水生植物又是植食鳥類的食物，從而形成了有利於鳥類生長的食物鏈。深潭的生境中，由於水溫、陽光輻射、食物和含氧量隨水深變化，所以容易形成水生物群落的分層現象。
4、幾種生態護坡的設計方法
方法一，液壓噴播植草護坡。這種方法是將槽子，改良劑，肥料，紙漿和粘合劑按照一定比例混合，配水攪拌均勻後，通過液壓噴射到邊坡坡面，這樣就可以完成跖草施工工作，其優點是施工速度快，操作方法簡單，兩個月後就能實現綠化功能，適用范圍廣，防護效果好，但不適用於靠近水的地方，只適用於護坡的背水面防護工作；方法二，人工種草護坡，就是使用人工的方法在播面簡單播撒的一種傳統方式，這種方法的草種播撒不均勻，天氣對其影響較大，近年來已經很少使用了；
方法三，客土植生植被護坡，將保水劑，粘合劑，抗蒸發劑，植物纖維，復合肥料和腐殖土經過專業機械混合，形成一定厚度的客土，然後將選好的種子噴灑到客土中。利用這種方法，土壤與坡面結合牢固，普通的透氣性好，機械化程度高，工期短，植被保護效果好，基本不需要維護，根據地質和氣候條件進行優化配置，但同樣只是用於背水面。
方法四，蜂巢式網格紙草護坡，這種方法是在整理好的邊坡坡面上，利用混凝土框架磚，平鋪成正六邊形網格，在網格內，填充種植土，然後再種草或者是鋪設草坪一種防護措施，其優點是受力結構合理，可以有效分散潑面雨水徑流，防止破廟沖刷，施工簡單，外觀整潔，美觀大方，但同時造價比較高，故土效果方面不是很好。以上的幾種方法，在使用選擇方面應該與當地的情況相結合，選用哪種方法，需要根據當地的經濟條件和自然環境條件確定，不能一概而論，充分調查，廣泛取證，才能選擇最適合當地的方法。
5結束語
在滿足防禦洪澇災害的前提下，保護和創造良好的生物生存環境，建造適宜人類生存的自然景觀，再考慮到安全性強度和耐久性的同時，充分考慮生態環境的效果，把過去的由混凝土組成的人工建築河堤，改造為由水系和土體以及植物互相聯系，適宜生物生長的，自然狀態的生態護坡，現在城市河流治理的一個發展趨勢。生態護坡建設技術，是一個集環境科學，生物科學，現代水利工程學，美學和生態學等學科的一體性的工程。推廣生態型護坡的新思路、新材料、新工藝，建設一個綠色環繞，水質清澈，人與自然和諧共存的學校環境，是我們這一代水利人不可推卸的責任。
7. 地下水資源保護與利用
焦作市地處豫西北，北依太行，南臨黃河，總面積6014km2，全區總人口348萬，有煤炭、石灰石、鋁土及鐵礦石等礦產資源，工業以電力、化工、機械和煤炭為主，目前已發展成為以能源化工為主的新興工業城市。焦作礦區工農業和生活用水，主要依靠地下水。焦作地區的地下水天然補給資源量為10.583m3/s，其中喀斯特水補給量為8.86m3/s，孔隙水補給量為1.723m3/s。
一、地下水資源開發利用現狀
焦作市地下水資源由喀斯特水、孔隙水組成，且以喀斯特水為主，喀斯特水資源約佔全部地下水資源85%左右。焦作礦區山前地區是九里山泉域喀斯特水的集中排泄區，地下水資源極為豐富。近年來，隨著城市及工農業的發展及煤礦區的大量開采，在局部地段出現了小范圍的降落漏斗，地下水位呈現明顯下降的趨勢。盡管如此，降落漏斗范圍及漏斗中心水位穩定，多年來地下水位基本上處於動平衡狀態，在豐水期、豐水年因地下水位回升，降落漏斗范圍縮小乃至消失［4］。
目前人工開采已成為孔隙水、喀斯特水的主要排泄方式。地下水的開采方式有廠礦自備水源地（井）集中和分散式開采、焦作市自來水公司水源地集中開采、礦井排水和農業零星分散式開采。
1.自備水源地（井）開采地下水狀況
1994年全市共有自備井234眼，年開采地下水量6347.86×104m3，平均2.013m3/s。其中全年開采孔隙地下水1939.36×104m3，平均0.615m3/s；喀斯特地下水4408.50×104m3，平均1.4000m3/s。1994與1993年相比減少了5.77%，1993年自備井開采地下水量6736.86×104m3。自備水源井除焦作電廠、中州鋁廠、焦作鋁廠、熱電廠、焦作市水泥廠、化工一廠、造紙廠等廠礦企業屬井群開采地下水外，其餘多屬零星分散式開采，且多以喀斯特水做供水水源。
（1）孔隙水開采量：受氣候及人工開采雙重因素影響，近年來焦作市區內孔隙水位呈下降趨勢，焦作市區南部形成了孔隙水水位下降漏斗，且水質變差。為改善這一狀況，自1990年開始對孔隙水的開采進行了限制，自備井開采量有所下降。1992年降至1466×104m3，1993年有所增加，達1765×104m3，1990年自備井開采孔隙水1991×104m3。1994年孔隙水開采量為1989.36×104m3，比1993年增加了173.86×104m3。自備井地下水開采總量年際變化較大，月最大采量為566.092×104m3（7月），月最低開采量為484.562×104m3（12月）。
（2）喀斯特水的開采量：焦作市喀斯特水資源豐富，水質好，是城市工業及居民生活的最佳供水水源。焦作市區各用水大戶多開采喀斯特水。1994年自備井共開采喀斯特水4408.50×104m3，占自備井開采地下水總量的70%。1993年自備井開采喀斯特地下水4972.31×104m3，1994年與1993年大致相同。
2.焦作市自來水公司開采地下水狀況
焦作市自來水公司現有6座水廠，其中第一水廠、第四水廠開采喀斯特地下水，第二水廠由新東公司（礦井排水）和焦作電廠崗庄自備水源聯合供水，第三水廠由焦西公司（礦井排水）和東小庄水源地（開采喀斯特水）聯合供水。焦作市自來水公司開采地下水的水源地只有第一水廠、第四水廠、東小庄水源地（崗庄水源地因屬焦作電廠自備水源地，未計入其中）共三處。1994年焦作市自來水公司總供水量5425.74×104m3，其中地下水開采量2071.68×104m3，占總供水量的38.2%。
第一水廠位於焦作市中心新華街，利用已報廢的2號、3號礦井供水，與1993年的142×104m3相比，增加了160.53×104m3，1994年共開采喀斯特地下水310.53×104m3，全年平均開采量0.0985m3/s。
第四水廠位於焦作市區北部近山前地帶，現有開采井22眼。該水廠是焦作市自來水公司以地下水做水源的主要供水水源地，占焦作市自來水公司開采地下水總量的53.68%，占焦作市自來水公司總供水量的20.46%。1994年全年共開采喀斯特水1112×104m3，平均0.3527m3/s。
東小庄水源地位於焦作市區西部東小庄，現有開采井19眼，全年開采喀斯特地下水649.00×104m3，平均0.2058m3/s，比去年增加了15.89%左右。
3.礦井排水及利用
（1）礦井排水：分為焦東礦區和焦西礦區兩部分。
焦東礦區的演馬庄礦、九里山礦井排水量居各礦之首，多年來礦井排水量一直超過1.0m3/s。相比之下，中馬村礦、小馬村礦、馮營公司、方庄礦等礦井，礦井水文地質條件相對簡單，礦井排水量小。1994年焦東礦區內的7個礦井，年平均排水量總計為3.3778m3/s，與1993年以前相比，略有下降。焦東礦區礦井排水總量季節變化不明顯，相對穩定。
1994年焦東礦區內的演馬庄礦礦井排水量仍居各礦之首，為1.0847m3/s，該礦近年來發生2次惡性煤層底板突水災害，礦井排水量比較穩定。九里山礦井排水量平均為0.7903m3/s，該礦由於對煤層底板突水點進行了注漿堵水和工作面煤層底板注漿改造，因此自5月份起礦井排水量有所減小。其他礦如韓王公司、馮營公司、小馬村礦、中馬村礦等礦井，排水量比較穩定，多年變化不明顯。1994年韓王公司礦井平均排水量為0.3840m3/s，馮營公司為0.3098m3/s，小馬村礦為0.1248m3/s，中馬村礦為0.6535m3/s，位村礦為0.0307m3/s。
焦西礦區的王封公司由於礦井關閉停產，礦井排水量呈下降並逐步穩定趨勢，平均排水量1989年為1.50m3/s，1990年為1.26m3/s，1991年為1.02m3/s，1994年為1.0915m3/s。王封公司礦井排水量年內變化比較明顯，月最高排水量1.1605m3/s，月最低排水量1.0182m3/s。焦東公司礦井排水量因礦井報廢，礦井排水量呈下降至逐步穩定趨勢。1991年為0.38m3/s，1992年為0.35m3/s，1994年則降為0.3033m3/s。朱村礦礦井排水量相對較大，並呈逐年增加趨勢。1990年為0.80m3/s，1991年增至0.84m3/s，1994年則增至0.9013m3/s。1994年焦西公司礦井排水量是0.5970m3/s，與1993年相比，略有增加。焦西礦區的焦東公司、王封公司已經關閉停止採煤，沒有開采新的工作面，整個礦區礦井排水量呈逐年減少並趨於穩定的狀況，原煤層底板突水點已經作為供水井水源。1989年平均排水量3.25m3/s，1990年減至3.09m3/s、1991年進一步減至2.85m3/s，1994年略有增加，達2.8931m3/s。
（2）礦井水利用情況：目前，焦作市地下水開採的主要方式是礦井排水及農業灌溉利用，礦井排水量6.2707m3/s，綜合利用礦井排水是開發利用地下水的有效途徑。焦作市礦井水的利用有3個方面：
一是焦作市自來水公司利用礦井水情況。焦作市自來水公司所屬的第五、第六水廠全部以礦井水做供水水源，第二、第三水廠部分利用的礦井水做供水水源。1994年，焦作市自來水公司四座水廠累計用礦井水3363.04×104m3，占焦作市自來水公司總供水量的61.8%。
第二水廠位於焦作市東北部，以焦東公司井排水做供水水源，1993年供水量1456×104m3，1994年供水量1571.66×104m3，較1993年略有增加。由於焦東公司已經關閉，礦井水的利用量一定會受到限制，目前，第二水廠正在建設新的水源地。
第三水廠位於解放西路，主要利用焦西公司礦井排水，1993年供水量1821×104m3，1994年為1288.50×104m3，較1993年相比減少了532.5×104m3。
第五水廠位於焦作市馬村區，利用中馬村礦礦井水作為供水水源供給馬村區居民生活用水。1993年供水量239×104m3，1994年為297.68×104m3，比1993年增加了24.55%。
第六水廠位於焦作市中站區，利用李封公司礦井排水向焦作市中站區供水，1993年總供水131×104m3，1994年為196.2×104m3，較1993年增加了49.79%。
1994年焦作市自來水公司各水廠利用礦井總計達3363.04×104m3，全年平均1.0664m3/s。1993年礦井利用量3570×104m3，1994年較1993年減少了206.96×104m3。
二是焦作煤業集團公司各礦自用礦井水量。焦作煤業集團公司的朱村礦、九里山礦和演馬庄礦，生產及生活用水全部或部分依賴礦井水做水源，據1994年調查，各礦利用礦井水量為0.282m3/s。
三是焦作市農業灌溉引用礦井排水。礦井排水除部分被焦作市自來水公司及焦作煤業集團公司各礦及焦作電廠、焦作市化工三廠等廠礦利用外，剩餘部分經河渠排出礦外。流出礦外的礦井排水部分做為區內農田灌溉的水源，剩餘部分則流出礦區。據河南省焦作市水利局資料，1994年焦東灌區和焦西灌區共利用礦井水1971.0×104m3，平均0.625m3/s。經過綜合計算，礦井水利用總量平均為1.973m3/s，占礦井排水總量的31.47%。因而，礦井水資源利用程度較低。
4.焦作市農業開采地下水量
焦作市現有耕地面積16.7萬畝，其中井灌面積6.7萬畝，據河南省焦作市水利局資料，1994年農作物灌溉7次，灌水定額一般為75m3/畝次，由此算得1994年焦作市區各鄉農業開采孔隙水3517.5×104m3，平均1.1154m3/s。加上焦作市修武縣境內方庄鄉、周庄鄉、李萬鄉和五里源鄉孔隙水農灌開采量0.7746m3/s，全區農業共開采淺層地下水平均1.89m3/s。
5.焦作市全區地下水開采總量
綜合上述各項，1994年全區工農業生產及生活共開采地下水14379.73×104m3，平均4.56m3/s，其中開采喀斯特水6480.07×104m3，平均2.055m3/s，開采淺層孔隙水7899.66×104m3，平均2.505m3/s，焦作市自來水公司開采喀斯特水2071.68×104m3，平均0.6569m3/s，自備井開采地下水總計6347.86×104m3，平均2.013m3/s，農業灌溉開采淺層孔隙水5960.30×104m3，平均1.89m3/s（表3-18）。
表3-18 1993、1994年地下水排泄量 （單位：1000m3）
二、影響焦作地區地下水資源的主要因素
1.地下水補給量減小和排泄量增大
焦作地區除礦井排水和地下水污染嚴重影響著地下水資源外，地下水主要接受大氣降水入滲和河流滲漏補給。因此，降水量和河流流量的大小是影響地下水資源的直接因素。
降水量的大小直接影響著地下水資源量，降水入滲是焦作地區地下水的主要補給源。自新中國成立以來，隨著工農業的快速發展，地下水的開采量愈來愈大，地下水位愈來愈低，地表水資源枯竭，河流斷流等，破壞水循環系統比較嚴重，大氣降水量趨於下降趨勢。1952～1964年平均降水量為826.1mm，1965～1977年平均降水量為681.56mm，1978～1982年平均降水量為662.55mm，1982～1988年平均降水量為642.4mm，1989年以來降水量一直偏低，影響了地下水資源的補給比較嚴重。
焦作市地下水位下降表現為4個階梯，1952～1964年為第一階梯，地下水位105m，1965～1977年為第二階梯，地下水位91～98m，1978～1988年為第三階梯，地下水位85～92m，1982年以來為第四階梯，地下水位72～89m。主要原因為由於降水量的減小和開采量的增大，其地下水位與降水量和開采量關系見圖3-36。
圖3-36 地下水位與降水量和開采量關系圖
丹河、西石河、山門河、紙坊溝、新河和翁澗河均為流經焦作礦區的河流，由於地表喀斯特發育，河流滲漏量比較大。例如，1994年對丹河480電廠至後陳庄段，取3個斷面分枯水期、豐水期兩次實測丹河流量，480電廠至後陳庄段河流漏失量平均為1.7338m3/s。近十幾年來除丹河滲漏補給地下水外，盡管丹河流量也在逐年減小，新河和翁澗河為排污河，其他河流均已斷流，因此，總的來說河流滲漏量也在減小。
焦作礦區所採煤層為石炭系、二疊系煤層，其直接充水水源主要為石炭系薄層灰岩，底部奧陶系灰岩喀斯特水間接充水水源，該層富水性好，補給水量大，嚴重威脅著煤炭的安全生產。為此對石炭系薄層灰岩進行疏水降壓排水，對O2灰岩採取斷層防水煤柱，實施「立足礦井、以防為主、疏堵結合、分類治理」的防治水方針。隨著開采深度的增加，石炭系薄層灰岩煤層底板突水頻率增高，O2灰岩水參與發生惡性煤層底板突水，排水量也越來越大，從用水角度來看，O2灰岩水開采量也與日俱增。例如，1952～1964年O2灰岩水開采量為1.501m3/s，1965～1977年O2灰岩水開采量4.964m3/s，1978～1982年O2灰岩水開采量5.5m3/s，1983以來O2灰岩水開采量8.463m3/s。據不完全統計，歷年來煤層底板突水達1000餘次，最大煤層底板突水量達320m3/min。因此，煤層底板突水是造成地下水資源枯竭的另一因素。
2.地下水污染狀況
焦作地區河流中，丹河、西石河、山門河和紙坊溝水質好，符合飲用水標准。翁澗河水化學類型
孔隙水污染主要表現在焦作市區以南孔隙水的徑流和排泄區，該區岩性細，滲透性差，水位埋深淺，長期蒸發濃縮作用，水中的離子含量特別是Cl-、K++Na+升高，礦化度增加。更為嚴重的，該區農業採用礦井水及工業生活污水灌溉，致使孔隙水水質惡化。焦作市區南部東王褚至恩村一帶及焦作市區東南部仇化庄至焦作市修武楊樓、大高村一帶的孔隙水水質類型為
表3-19 孔隙水水質狀況統計表
根據近幾年的監測與研究，喀斯特水水質正在逐漸惡化，且惡化速度也愈來愈快。主要表現在離子Cl-增加，水質變咸，個別水井水已失去飲用價值。據前人研究，本區喀斯特水Cl-背景值為26.69mg/L，到1998年喀斯特水Cl-已達到40～75mg/L，最高為128.73mg/L，2000年至少有三口喀斯特水源井Cl-含量超過國家飲用水標准（≤250mg/L），最高達1191.22mg/L。焦作地區內某單位喀斯特水自備井1999年Cl-含量為141.1mg/L，2000年為517.61mg/L，2001年為1258.6mg/L，2002年4月上升至2135mg/L，是國家飲用水標準的8.54倍。喀斯特水Cl-超標的水源井雖然是個別的，但由於整個焦作地區的喀斯特地下水同屬於一個喀斯特水系統，水質如按目前速度繼續惡化，整個焦作礦區喀斯特水未來都有被嚴重污染的危險。造成喀斯特水Cl-污染的原因為：喀斯特水補給區地表污水的滲漏；孔隙水、礦井排水通過O2灰岩「天窗」污染喀斯特水；受污染的河水滲漏補給喀斯特水［21］。
三、地下水保護與利用對策
1.防治水污染，污水資源化
對於沒有處理能力的廠、礦、企業，應交納污水處理費，由城市有關部門統一處理。按照國家產業結構調整政策和淘汰落後生產工藝、技術和裝備，重點進行冶金、化工、水泥、電力、采選等重污染行業的結構調整。污水可以被認為「待生資源」，對於污水治理，應本著誰排放誰治理的原則，企業自建小型污水處理廠，處理達標的水可重復利用，以節約水資源。焦作市是以能源、化工為主的重工業城市，污水排放量相當大，並已對地下水造成不同程度的污染，使可利用的水資源量減少。實行污染物排放總量控制制度，從嚴掌握建設項目的審批，執行限期治理制度，堅持實行「關、停、禁、改、轉」的方針。
2.排供環保三位一體
武強教授認為，採用排供環保結合優化管理，不僅考慮了排水系統的疏降效果和安全運營，而且供水系統的供水需求和環境系統的質量保護也同樣是優化模型設計的重要約束指標，同時還要充分利用礦井排水，以及將排出的礦井水經過一定水質處理後，全部或部分用來代替礦區正在運行中的不同目的的供水水源［27，9，26］。焦作礦區為了安全生產，大量疏排地下水，礦井排水量為6.2707m3/s，占總開采量10.8134m3/s的58%。而且礦井排水的利用率僅為31.47%。
排供環保三位一體的優化模型除涉及地下水水力技術方面的管理外，同時也牽涉經濟評價和環境保護以及產業結構規劃等的管理。排供環保三位一體，就是在保證環境質量和礦井安全的前提下，提供給礦井和其周圍地區一定數量的水資源，可用於生活、工業和農業等方面的供水。排供環保三位一體結合模型，不僅實現了將保證環境質量的礦井排水和地面抽水用於供水目的，而且通過選擇多種供水用戶所產生的經濟效益最大的目標函數和適當的約束條件，完成了利用一個模型，同時綜合制訂排水、供水、環保三位一體的具體水資源優化管理方案。該模型已應用於焦作礦區九里山礦［27］。
3.加強水利價費改革
按照國家發改委改革水價促進節約用水指導意見通知的要求，進行水價調整，否則浪費水的問題不可能根本解決。逐步提高工程水價（自來水價、水利工程供水水價），水資源費（資源水價），水污染處理費（環境水價）。以水為主要的生產原料和生產手段，應制定較高的水價。水利工程水價要逐步到位，水資源費要適時調整。按照不同的行業實行不同的基本水價和不同的階梯式水價標准，生活用水應有最低保障數量。工業用水要參照國內外先進用水定額定出適應不同地區、不同行業、不同工業產品的用水定額，超定額用水要加價，並責令限期改造設備，降低用水定額。農業水資源費的徵收將會使最有潛力的用水大戶提高節水意識，促進井灌節水，以水養水［33］。利用經濟杠桿調整用水需求，促進節水工作。調整水價和水資源費，這是節約用水最重要的手段。
4.節約用水
提高重復利用率，節約水源，逐步實現「零」排放。加快工業節水新技術、新工藝和廢水資源化的開發研究以及城市節水設施的研究製造；制定行業節水規劃和用水標準定額，不斷降低耗水量和排水量，提高水的利用率；搞好廢水綜合利用，實現廢水資源化是提高水資源重復利用率的重要措施；通過產品結構、產業結構、企業組織結構和工業布局的調整實現節約用水，達到水資源的供需平衡，也是水污染防治的重點。這是城鎮工業節水應該考慮的幾個重要方面。
大面積發展適合精耕細作特點的高效節水形式，重點發展噴灌。要因地制宜採用管灌、渠灌、滴灌、噴灌等多種節水措施。搞好地面水灌渠的綜合節水措施，發展井渠雙灌。推廣秸稈還田、覆膜栽培、集雨保水等農藝節水措施。無論是旱作農業，還是灌溉農業都必須採用農藝節水措施，以提高水資源的利用率。農業節水的農藝措施、工程措施要和科學管理結合起來。
節約用水是一項長期的根本措施，關繫到社會的可持續發展。以發展農業節水灌溉和工業節水為重點，採取行政、經濟、法制、管理等多項措施，千方百計地提高水的利用率和效益。
四、礦井水的水質處理技術
煤礦巷道是煤炭開採的主要場所。巷道中污染物質主要包括廢機油、廢酸液、煤塵、岩屑顆粒和病源菌以及井下的人工廢棄物、糞便等。如果一些老窯積水與巷道相連通時，礦井水易被酸化。如果礦井接受地表水的補給，它們可能還會受到各種農葯液和工業廢水的污染，工業廢水大都含有有機磷、酚、醛等有毒物質。大量湧入巷道的地下水必然會受到這個採煤環境的不同程度的污染。
因此，礦井排水的綜合利用必須首先解決水質問題，它是排供環保結合的一個很重要環節。解決這個問題既要在井下巷道的輸水過程中，既要根據不同污染類型礦井水和綜合利用的不同供水對象，在地面實施礦井水的水質預處理，以便為各供水用戶提供符合其具體水質要求的礦井排水資源，又要注意清濁水分流，盡量減輕礦井水的污染程度。礦井水的實用性處理技術和方法主要有以下幾類：
1.礦井渾濁水的凈化處理
礦井水中所含雜質大致可以劃分為3類，即懸浮物、膠體物和溶解物［5］。礦井渾濁水凈化處理的主要去除對象則是懸浮物和膠體物兩類，它們是造成礦井水濁度的主要因素。渾濁水的一般常用凈化處理流程為：
（1）澄清：澄清是指去除引起水渾濁的懸浮物和膠體物等雜質的過程，一般可劃分為3個驟步，即混凝、沉澱和過濾。
（2）消毒：礦井渾濁水經過混凝、沉澱和過濾作用之後，便可著手對其進行消毒處理（消毒處理也可在過濾之前進行）。
礦井渾濁水一般的凈化處理流程，如圖3-37為其流程示意圖。對於某些特殊類型的礦井渾濁水或特殊要求的供水用戶，可根據其具體情況分別予以靈活處理，不必完全照搬以上的全部凈化處理流程。
圖3-37 礦井渾濁水凈化處理流程示意圖
例如，如果礦井排水的渾濁度較低，又無藻類繁殖時，渾濁度經常在100度以下，投放混凝葯劑後可不經過混凝和沉澱作用，直接採用一次性過濾處理，將過濾後的礦井水加氯氣消毒，隨之經泵站送入供水管網。
再如，如果礦井排水的渾濁度較高，既要設法達到預期的凈化目的，又要節約混凝葯劑的投放量。可以在混凝、沉澱前採用自然沉澱方法，將原高渾濁度的礦井水中的粒徑較大的泥沙顆粒預先沉澱掉一部分，所用構築物可以是預沉澱池，也可以是沉砂池。最後，再進行混凝，沉澱、過濾和消毒處理。
2.礦井高硬度水的軟化處理
水的硬度主要是指溶解於其中的Ca2+、Mg2+離子含量，溶解於水中的Fe2+、Mn2+、Sr2+離子也是影響水硬度的一個因素。下面介紹3種常用的軟化方法：
（1）微生物方法：該種方法包括硫酸鹽還原菌去硫法和鐵細菌去鐵法。
（2）化學方法：化學軟化處理包括石灰、石灰乳中和法和石灰、蘇打軟化法。
（3）物理方法：該種軟化處理方法包括蒸餾法、電滲析法和沖淡法3種。
3.礦井酸性水的中和處理
在煤層或其頂、底板中常含有硫化礦物，它們在氧化條件下形成硫酸化合物。礦井水中一旦溶解了這些硫酸化合物，便導致其
礦區酸性水的形成，對於大多數具有較強破壞性的酸性水，是隨著煤礦開采時間的延長而逐漸形成的。而有的酸性水是在煤礦開采之前，即在硫化礦床氧化帶處就已經富集了酸性水。
酸性水的危害是十分嚴重的。在俄羅斯布利亞礦區勘探中，由於酸性水的腐蝕作用，在8h內鑽桿直徑減少1mm，套管局部被腐蝕，在強酸性水分布地段，經12晝夜，套管壁就被腐蝕穿孔。礦井與儲集酸性水的老窯、老空區溝通，酸性水便可沿通道進入礦井，因而酸性水就會污染井下生產環境。
對於已經形成的酸性水和受其污染的礦井，應採用石灰石中和法或微生物法加以治理。對於酸性的老窯積水，應設立防水煤柱等工程，使其與礦井系統完全隔離；對於含硫礦層要設法消滅充水充氧的環境，使其封閉並失去形成酸性水的環境。消除酸性礦井水的污染，預防和治理應同步進行。
4.礦井高鐵高錳水的處理
當日處理100m3高鐵、高錳水時，濾池可採用鋼制圓形雙級壓力濾池，將濾池分成上、下兩室，上、下室均採用錳砂作濾料。為了達到充分曝氣，盡可能驅散水中游離CO2，且提高pH值，可採用葉輪式表面曝氣裝置，曝氣池可做成矩形，水在曝氣池停留時間約為20分鍾。表面曝氣雙級濾池過濾除鐵、錳工藝是一項比較經濟且效果良好的技術方法。
除鐵方法主要有兩種，其一是蓮蓬頭曝氣、石英砂過濾除鐵，或者用河砂、卵石、木炭卵石層過濾除鐵，其二是用天然錳砂接觸氧化除鐵，該方法簡單經濟，效果良好，已被廣泛推廣利用，這些工藝都能達到預期除鐵的目的，使水中鐵的含量達到符合國家生活飲用水標准。
20世紀70年代末發展了一種兩級過濾處理系統的處理方法，該方法經過曝氣、兩級過濾，一般水中鐵、錳含量均可被控制在國家生活飲用水標准之下。可同時消除水中的鐵、錳離子含量，其工藝過程是首先將水充分曝氣，然後經第一級濾池除鐵，再經第二級濾池除錳。在除錳技術方面，最初採用的是接觸氧化法除錳工藝，效果也良好。
8. 青島市地下水資源的保護與開發利用途徑
袁西龍
（青島地質工程勘察院，青島266071）
作者簡介：袁西龍（1964—），男，高級工程師，主要從事水文地質、環境地質和計算機技術應用研究。
摘要：山東省青島市是一個水資源較貧乏的地區，地下水資源分布不均，本文通過對青島市地下水資源的開發歷史、現狀，以及由於地下水資源的不合理開發引起的環境地質問題的發生、發展、動態變化、採取的治理對策等，總結地下水資源開發保護的一般規律，同時介紹海水入侵區地下水用於海洋水產養殖、城鎮建築區地下水用於地溫空調等利用領域；以及在含水層透水性較差的裂隙水、含水層厚度較小的坡洪積區和花崗岩風化帶增大單井出水量取水技術方法。
關鍵詞：青島市；地下水；開發利用；保護；地下水取水技術
青島市地處山東半島的西南部，東南瀕黃海，周邊與威海、煙台、濰坊接壤。青島市是一個水資源較貧乏的地區，人均佔有可利用水資源量為170m3，佔全國人均水資源量的1/4；同時青島市經濟發展迅速，對水資源的需求也日益增加，增源與節流並重，是緩解青島市供需矛盾的有效途徑。
1 水文地質概況
青島市地貌類型以低山丘陵、剝蝕-堆積準平原為主，並間有山間谷地、山前沖洪積平原，局部為中山（嶗山）。根據不同地貌、水文地質特徵將該區劃分為三個水文地質區：①膠北低山丘陵水文地質區、②膠萊盆地水文地質區、③膠南-嶗山中低山丘陵水文地質區（圖1）。地下水類型有鬆散岩類孔隙水、碎屑岩類孔隙裂隙水、噴出岩類孔洞裂隙水、碳酸鹽岩類裂隙岩溶水及塊狀、層狀岩類裂隙水。①鬆散岩類孔隙水是青島市集中供水的主要含水岩組，主要分布於大沽河、白沙河-城陽河、白馬-吉利河、王戈庄河、洋河、周疃河、張村-李村河等大小河流中下遊河谷平原和大澤山西南側山前平原，含水岩組主要由第四系沖積、沖洪積層不同粒徑的砂及砂礫石組成，厚度一般5～15m，單井出水量可達1000m3/d以上，其中大沽河、白沙河-城陽河下遊河谷平原地下水為青島市重要供水水源地，其可采資源量分別為7951×104m3/a、2367.6×104m3/a。②碳酸鹽岩類裂隙岩溶水含水岩組主要分布於平度、萊西，膠南王台也有少量分布，含水岩組為粉子山群中的大理岩，裂隙比較發育，深度一般限於100m以內，含較豐富的岩溶裂隙水，特別在構造及地貌條件有利地段，富水性強，單井出水量500～1000m3/d，水質良好。但因分布面積過小，供水局限性較大。③噴出岩類孔洞裂隙水含水岩組主要分布於即墨、膠州、萊西、城陽境內，含水岩組為青山群和王氏群中的玄武岩類，孔洞和裂隙比較發育，深度一般為30～50m，富水性較強，單井出水量為500～1000m3/d，且水質良好，可形成小的水源地為局部地區供水。④碎屑岩類孔隙裂隙水含水岩組主要分布於膠州、即墨、萊西等地，含水岩組為白堊系萊陽群、王氏群砂岩、砂頁岩及凝灰質砂頁岩，由於其孔隙和裂隙均不發育，透水性、富水性均很弱，單井出水量一般小於50m3/d。⑤塊狀、層狀岩類裂隙水含水岩組主要分布於嶗山、大澤山及膠南大片地區，含水岩組為花崗岩、花崗閃長岩、片麻岩、變粒岩、片岩等。風化帶深度一般不超過30m，富水性弱，單井出水量小於30m3/d，局部構造裂隙密集帶比較富水，單井出水量可大於100m3/d，最大可達500m3/d，但分布極不均勻，僅能為局部供水。
圖1 青島市水文地質分區略圖
2 地下水資源開發及主要環境地質問題
2.1 地下水資源開發歷史與現狀
青島市地下水作為城鎮集中供水水源始於1920年，白沙河-城陽河下游最先作為青島市供水水源地，至新中國成立初期日供水能力達3.0×104m3/d；在20世紀70年代以前，受經濟技術水平的制約，地下水資源的開采量增長緩慢，到70年代後期，工農業發展加快，地下水資源的開采量也迅速增加，地下水資源的采補出現了負均衡，水位持續下降，80年代中期，大沽河、白沙河-城陽河水源地等區段均出現地下水降落漏斗，相繼產生了不同程度的海（咸）水，90年代後期，通過減少地下水開采量，修建海水入侵截滲牆、河道內修建橡膠滾水壩攔蓄地表水以增加地下水補給量等一系列措施，海水入侵得到了有效控制。青島地區多年平均地下水可采資源量為6.3436×108m3/a，2002年天然補給資源量為5.0586×108m3，2002年地下水實際開采量6.1098×108m3，占總淡水供水量的54.17%，1989年開采量為歷史最高值，達6.78×108m3，1999年開采量為近年最低值，為5.38×108m3。青島地區多年開采實踐基本反映了區內地下水的開采水平和調蓄能力，可看出青島地區地下水資源開發利用程度較高，基本為采補平衡，但由於城鄉布局差異和需水量不同，一些地區開采量過大，形成地下水降落漏斗，同時有些地區開采量較小，僅有少量用於農村居民生活用水，地下水資源還沒有得到充分開發。
2.2 地下水資源開發有關的環境地質問題
2.2.1 海水入侵
自20世紀70年代後期至90年代初期，在多數富水地段地下水資源均出現超量開采，出現地下水降落漏斗，在各河流下游近海地段，均發生了不同程度的海水入侵。最嚴重的是在80年代中期，海（咸）水入侵導致大批機井報廢，糧田荒蕪，水質惡化；90年代後入侵區附近開采量大幅度減少，降水量較80年代增多，使地下水位有不同程度回升，部分漏斗平復，海（咸）水入侵勢頭得到減緩，入侵面積略有退縮。2002年為特枯年，部分地區地下水位持續下降，入侵面積又有所擴大。目前青島市海（咸）水入侵主要發生在大沽河下游、白沙河-城陽河下游、洋河下游、黃島辛安、平度新河-灰埠一帶，2002年6月各地入侵面積見表1。
表1 2002年6月青島市海（咸）水入侵現狀分布面積
2.2.2 水質污染
工業的快速發展，使城鎮生活污水、工業廢水的排放量加大，農業的發展，使農葯、化肥的施用量也不斷加大，在污水處理技術、設施、有關法律尚不完善的時期，河流遭到了嚴重的污染，而受污染河水補給地下水，造成地下水質的污染。區內地下水水質超標的指標主要有
圖2 大沽河水源地受污染地下水主要陰離子組成餅圖
除工業廢水污染外農業污染更是不可忽視，地下水
3 地下水資源保護及環境地質問題的治理對策
針對地下水資源開發過程中存在的問題，有關部門經過勘查、研究，提出並實施了相應的治理措施。
3.1 海水入侵的治理
3.1.1 地下截滲牆
為了保護大沽河水源地，增加大沽河水源地的可采資源量，經過1985～1986年的大沽河水源地供水水文地質勘察和1990年大沽河地下水庫勘查工作，於1997～1998年由青島市政府投資興建了大沽河水源地小麻灣截滲牆工程，截滲牆全長14.2km，採用連續擺噴法，擺噴深度到達含水層底板，從而截斷了牆下游海（咸）水的倒灌，使海（咸）水的入侵現象得到遏制，為更好地發揮好大沽河水源地的供水能力提供了工程措施保障。2001年又開展了白沙河下游興建地下截滲牆的可行性研究工作。
3.1.2 河道下游修建橡膠滾水壩
白沙河-城陽河下游水源地在發生海水入侵的20世紀80年代，即開展了海水入侵的專項水文地質調查工作，其後在白沙河河道興建了多處橡膠滾水壩，攔蓄河水，增加地下水補給量，並且相應調減地下水開采量，使地下水降落漏斗逐漸縮小，有效減緩了海水入侵的速度。另外大沽河、王戈庄河、洋河等河道上均修建有攔蓄河水的橡膠滾水壩，起到了對地下水的人工補源作用。
3.1.3 河道下游修建（防潮溯河倒灌）攔水閘
當風暴潮、大潮到來時，在河口未有阻水構築物的情況下，海水會順河上溯，並補給地下水，這也是造成海水入侵的另一原因，在海水順河上溯嚴重的河口，選擇適當位置興建了攔水閘，既可阻擋海水，又可攔蓄淡水，增加地下淡水的補給量，對防止海水入侵也起到了重要的作用。另應禁止河床挖砂，以免降低河床，導致海水上溯距離加大，防止覆蓋層破壞而加大海水入滲速度。
3.2 地下水污染的治理
3.2.1 通過立法手段建立水源地保護區
青島市通過立法手段，頒布實施了《青島市生活飲用水源環境保護條例》，條例規定已劃定和公布的生活用水水源地受到法律的保護，並且明確禁止了排放、堆放、建設等有關的七種行為；首次公布的地下水源保護區有11處，分別有大沽河、即墨武旗埠、即墨東關、即墨東障、即墨馬山、平度雲山丈嶺、膠州店子河、膠南巨洋河、城陽白沙河、膠州北關玄武岩區，保護區設有明確的地理界線和標志，使保護水源有了法律依據，對保護地下水源起到積極的作用。
3.2.2 污染源治理
自1998年開始，青島市通過制訂相關法規，重點對大沽河流域進行了污染源治理，對河道兩岸27家重點廢水超標排放企業進行限期治理，並對16家企業進行了關停並轉，取締小型采選礦點540個，目前，已建立日處理污水能力5×104m3/d的污水處理廠6座，在上述措施的治理下，大沽河、白沙河等河流水質有了明顯好轉，地下水污染程度減輕，但距根治污染、恢復地下水質尚有很大的距離。
4 不同水質的地下水資源應用於不同的產業或領域
4.1 海水入侵區地下鹹水資源開發用於水產養殖
青島市具有730 km的海岸線，海產品豐富，海洋水產養殖業發達，以往海洋水產養殖業主要利用海水，但海水隨不同季節水溫有較大的變化，水溫對海產養殖特別是海產育苗有較大的影響，水溫過低需要用鍋爐加溫，增大了建設投資與運行成本。在海岸線附近，均分布有寬度不等的原生或由人為因素誘發的海水入侵（鹹水）帶，近年來，海產養殖業開始打井開采近海岸線的地下鹹水進行海產養殖，其恆定的水溫、良好的水質比直接利用海水具有明顯的優越性，這一技術得到了迅速的推廣應用。
4.2 城鎮或工業區內地下水資源開發用於地溫空調
青島市為了減少空氣污染，取締單位自備取暖鍋爐，推廣應用地溫空調，採用淺層地下水作為熱能水源，該區淺層地下水水溫14℃左右，為長期穩定地利用，建設地溫空調需施工2口水井，其中一口用於抽水，另一口用於注水，抽出的地下水經空調設備進行熱能轉換後，排出水的溫度在7℃左右，並通過注水井回灌到含水層中，兩口井保留一定間距，以使回灌到含水層中的較低溫度的水能夠充分吸收地溫，再升溫到14℃左右，達到循環利用的目的。
5 弱含水層增大單井出水量取水技術方法
青島市除小范圍的河谷、山前沖洪積平原區、大理岩岩溶富水區和玄武岩孔洞裂隙水富水區以外，大部分地區含水層或含水構造導水性差，普通井型很難取得滿意的單井涌水量，這些地區雖然有較充足的補給資源，但受取水技術的限制，地下水資源開采利用程度低，在此類地區內有兩種取水技術方法較成功地實現了增大單井出水量的目的，並且其建井成本較低，值得推廣應用。
5.1 大口井開采基岩裂隙水
青島市境內的大口井直徑一般5～50m，井深一般10～15m，單井涌水量一般500～2000m3/d，主要在花崗岩、變質岩等裂隙水分布區內，成井方法一般為人工或機械露天開挖，然後進行石砌護壁；主要應用於農田灌溉，少量大口井也用於城鎮集中供水，膠南市水廠在山前坡洪積平原區成功施工了一口直徑50m大口井，用於城鎮生活集中供水，日供水量2000～5000m3/d。大口井增大出數量的水文地質原理為：在其他條件不變的情況下大大增加了過水斷面面積，從而增大了含水層流入井內的水量。大口井的主要優點是：能夠在弱含水層內取出較多的地下水，提高單井用水量，便於開采與管理。主要缺點是：①水量隨季節變化較大，特枯年水量減少；②由於井的口徑較大，灰塵或其他雜物易隨風落入井內而影響水質。改進方向：通過在井內回填砂礫石，製造人工含水層，在井底部埋設水平集水管，直接在集水管內抽取地下水。這樣可達到兩個目的：①易於管理，保障水質；②少佔耕地，保護自然景觀。
5.2 小徑井群開采弱含水層孔隙水
小徑井群取水方法是將多個小口徑的井，通過一根連接水管（水平集水管）將其並聯在一起，形成一個統一的出水口，採用真空對口抽水泵開采地下水。小口徑井的直徑一般為5～8cm，成井深度一般10～15m，水平間距一般不小於2m，小口徑井的個數一般3～6個，視含水層導水性、擬開採的單井水量而定。該井型在平度市東北部山前、山間坡洪積平原地帶農田灌溉應用較多，取得了較好的取水效果。
6 結語
青島市地下水資源的開發經過了從無序到有序的歷程，同時也經歷了產生環境地質問題到治理環境地質問題、對地下水資源保護不夠重視到立法保護的過程，取得了一些成功的經驗，但對區內水文地質環境的恢復治理、達到地下水資源可持續開發利用的目標仍然任重道遠。本文介紹的地下水資源的應用途徑及取水技術方法，旨在行內能夠繼續對地下水資源的應用途徑及弱含水層取水技術方面進行探討，更好、更廣泛地開發利用地下水這一可再生資源，為經濟發展服務。
參考文獻
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9. 滑坡治理措施
(一)消除和減輕地表水和地下水的危害
水的作用往往是引起滑坡的主要因素。因此，消除和減輕水對邊坡的危害尤其重要(徐邦棟，2001)，其目的是降低孔隙水壓力和動水壓力，防止岩土體的軟化及溶蝕分解，消除或減小水的沖刷和浪擊作用。具體做法:防止外圍地表水進入滑坡區，可在滑坡邊界修截水溝;在滑坡區內，可在坡面修築排水溝;在覆蓋層上可用漿砌片石或人造植被鋪蓋，防止地表水下滲。對於岩質邊坡還可用噴混凝土護面或掛鋼筋網噴混凝土。排除地下水的措施很多，應根據邊坡的地質結構特徵和水文地質條件加以選擇。常用的方法:①水平鑽孔疏干;②垂直孔排水;③豎井抽水;④隧洞疏干;⑤支撐盲溝。
(二)改善邊坡岩土體的力學強度
通過一定的工程技術措施，改善邊坡岩土體的力學強度，提高其抗滑力，減小滑動力。常用的措施:①削坡減載，用降低坡高或放緩坡角來改善邊坡的穩定性。削坡設計應盡量削減不穩定岩土體的高度，而阻滑部分岩土體不應削減。此法並不總是最經濟、最有效的措施，要在施工前作經濟技術比較。②邊坡人工加固，常用的方法:A.修築擋土牆、護牆等支擋不穩定岩體;B.鋼筋混凝土抗滑樁或鋼筋樁作為阻滑支撐工程;C.預應力錨桿或錨索，適用於加固有裂隙或軟弱結構面的岩質邊坡;D.固結灌漿或電化學加固法加強邊坡岩體或土體的強度;E.邊坡柔性防護技術等。