地下水資源開(kāi)發(fā)環(huán)境負(fù)效應(yīng)及預(yù)防措施

地下水資源開(kāi)發(fā)環(huán)境負(fù)效應(yīng)及預(yù)防措施第一頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五海水入侵災(zāi)害是指由于自然或人為原因，海濱地區(qū)水動(dòng)力條件發(fā)生變化，使海濱地區(qū)含水層中的淡水與海水之間的平衡狀態(tài)遭到破壞，導(dǎo)致海水或與海水有水力聯(lián)系的高礦化地下咸水沿含水層向陸地方向擴(kuò)侵，影響入侵帶內(nèi)人、畜生活和工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)就地用水，使淡水資源遇到破壞的現(xiàn)象或過(guò)程。濱海含水層在海岸線處與海水接觸，在自然狀態(tài)下，地下水補(bǔ)給海洋。在很多臨近海洋的地區(qū)，隨著對(duì)地下水需求量的日益增多，濱海含水層已成為重要的水源。地下水的開(kāi)采，使得地下水對(duì)海洋的補(bǔ)給量日趨減少。當(dāng)濱海含水層的抽水量超過(guò)補(bǔ)給量第二頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五時(shí)，海岸附近地下水位下降，海水進(jìn)入濱海含水層，并逐步向內(nèi)陸推進(jìn)，直至達(dá)到新的平衡為止。海水入侵對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和人民生活都能產(chǎn)生重大影響，已引起人們廣泛地關(guān)注。早在1855年就有關(guān)于倫敦海水入侵問(wèn)題的報(bào)導(dǎo)，德國(guó)、荷蘭和日本等國(guó)也都有類似的報(bào)導(dǎo)。20世紀(jì)70年代以來(lái)，我國(guó)也出現(xiàn)了零星的海水入侵，進(jìn)入80年代中期，入侵范圍逐漸擴(kuò)大，情況日益嚴(yán)重。目前比較嚴(yán)重的地區(qū)有河北秦皇島、遼寧大連、山東萊州、浙江寧波等地。第三頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五淡水和海水都是可溶混流體，它們之間的接觸帶是由于水動(dòng)力彌散作用而形成的過(guò)渡帶。在這個(gè)過(guò)渡帶中，混合水的密度由淡水逐漸變化為海水密度。過(guò)渡帶的寬度隨地質(zhì)條件和水動(dòng)力條件而異。在某些條件下，過(guò)渡帶的寬度相對(duì)于含水層的厚度比較小時(shí)，可以近似地把它看成不相溶混的兩種流體的突變界面。如沿以色列海岸帶的觀測(cè)資料表明，這種突變界面的假定是合理的，但較寬的過(guò)渡帶也是存在的。如山東萊州的觀測(cè)資料表明，界面平緩不清晰，界面附近濃度變化緩慢，甚至有起伏。對(duì)于過(guò)渡帶很寬的情況，突變界面的假設(shè)就不合適了，這時(shí)需用水動(dòng)力彌散理論來(lái)研究過(guò)渡帶發(fā)生、發(fā)展和運(yùn)動(dòng)情況。第四頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五近年來(lái)對(duì)山東龍口-萊州地區(qū)海水入侵的研究表明[薛禹群等1992]，造成海水入侵的主要原因是過(guò)量開(kāi)采地下水。當(dāng)?shù)拈_(kāi)采量超過(guò)其補(bǔ)給量時(shí)，截?cái)嗔嗽认蚝Ｑ笈判沟牡?，降低了海岸附近的地下水位，?dǎo)致咸水模楔體向陸地推進(jìn)，直至達(dá)到新的平衡。因而,海水入侵與抽水量大小、抽水井的分布及地下水開(kāi)采利用方式有密切關(guān)系.用水量偏大、地下水補(bǔ)給量偏小將造成地下水位大幅度下降,出現(xiàn)大面積地下水位低于海平面的負(fù)值區(qū),海水入侵則沿著負(fù)值區(qū)發(fā)展.海水入侵的分布與強(qiáng)抽水中第五頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五心的位置有關(guān)，咸淡水界面沿海岸線逐漸向抽水中心移動(dòng)，入侵帶寬度逐漸增大，直至抽水中心為止。如強(qiáng)抽水中心向陸地方向移動(dòng)，海水入侵將繼續(xù)向前推進(jìn)，直至形成新的平衡。海水入侵方式，依據(jù)咸淡水接觸關(guān)系的幾何形態(tài)主要有面狀入侵體、帶狀入侵體、管狀入侵體、舌狀入侵體和錐狀入侵體等。在第四紀(jì)松散沉積的透水性比較均勻的含水層中,海水入侵可呈“面狀”推進(jìn)。沿古河道巖層導(dǎo)水性好,是海水入侵的有利途徑形成沿古河道深入的“帶狀”入侵.在基巖區(qū)的斷裂帶和巖溶發(fā)育帶，海水入侵可呈“管狀”入侵。咸淡水界面的形狀與抽水井的分第六頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五布和管理運(yùn)用方式有關(guān)。在抽水量大、流量相對(duì)穩(wěn)定的抽水井的集中地段，咸淡水面較清晰陡峻；在抽水井分散、單井抽水量小、抽水相對(duì)不穩(wěn)定的地段，咸淡水界面平緩，不夠清晰。以上第一種情況多出現(xiàn)在工業(yè)用水集中區(qū)和供水水源地的附近，第二種情況多出現(xiàn)在農(nóng)業(yè)用水區(qū)。在上述類似地區(qū)，限制地下水開(kāi)采是控制海水入侵的基本途徑。海水入侵發(fā)生主要原因除了人為因素影響之外，特定的自然環(huán)境引發(fā)影響也不能忽視。經(jīng)調(diào)查分析，通常發(fā)生海水入侵的原因有下列因素構(gòu)成：人為因素、氣候因素、地質(zhì)因素、地理環(huán)境因素。第七頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五人為因素包括超采地下水、上游蓄水、鹽田擴(kuò)建、陸地海產(chǎn)養(yǎng)殖等。而地質(zhì)條件決定了海水入侵的方式、類型和發(fā)生強(qiáng)度。其內(nèi)容包括地層結(jié)構(gòu)、構(gòu)造發(fā)育程度、地質(zhì)歷史事件影響等。另外，還有氣候原因，如干旱、風(fēng)暴潮等此外還有地理環(huán)境因素。自然災(zāi)害的類型及強(qiáng)度與其所處地理環(huán)境相關(guān)，即使同一類型的自然災(zāi)害由于地理環(huán)境差異的影響其強(qiáng)度也具有很大差異，如河流短坡降大、濱海低地面積大的地區(qū)容易發(fā)生海水入侵等。第八頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、海水入侵調(diào)查海水入侵勘查目的是通過(guò)對(duì)海水入侵狀況、發(fā)展趨勢(shì)和海水入侵對(duì)環(huán)境的影響等進(jìn)行勘查和觀測(cè)，認(rèn)識(shí)海水入侵災(zāi)害及其形成規(guī)律，為海水入侵的防治提供基礎(chǔ)地質(zhì)資料?？辈楣ぷ鲬?yīng)遵循的一般原則是，海水入侵具有隱蔽性、且影響海水入侵的因素很多，單一的方法勘查研究海水入侵一般難以奏效，因此必須用綜合方法；以先進(jìn)理論為指導(dǎo)、以地質(zhì)觀察研究為基礎(chǔ)，不斷提高海水入侵的研究程度和質(zhì)量；充分合理地利用區(qū)內(nèi)已有的資料。第九頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五勘察內(nèi)容包括海水入侵災(zāi)情，海水入侵的環(huán)境背景、形成條件和影響因素，海水入侵特征、成因和規(guī)律，海水入侵的發(fā)展及其危害性預(yù)測(cè)，海水入侵的防治對(duì)策。（一）區(qū)域環(huán)境地質(zhì)條件和水環(huán)境特征勘查1.地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造和地貌特征及主要礦產(chǎn)(包括礦泉水資源)查清地層、構(gòu)造的分布和性質(zhì)，注意張扭性斷裂構(gòu)造，其破碎帶發(fā)育，含水性能好，易于地下水富集，如與海水有直接聯(lián)系，易形成海水入侵的通道。查明工作區(qū)地貌類型、海岸地貌和地面高程。第十頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.含水層的巖性、結(jié)構(gòu)、厚度和富水性：查清含水層的巖性和結(jié)構(gòu)，含水層厚度、含水層透水性及滲透系數(shù)。對(duì)于碳酸鹽巖地層，要說(shuō)明其含水層的不均勻性和成層發(fā)育的特點(diǎn)。3.隔水層巖性、結(jié)構(gòu)與厚度。4.地下水類型，補(bǔ)給、徑流和排泄條件。5.地下水位、水質(zhì)和水溫特征。第十一頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.海灣與近岸沉積查清海灣特征和近岸沉積巖性和沉積構(gòu)造。砂質(zhì)海灣是海水入侵的良好通道，也是古海水滯存的有利場(chǎng)所，內(nèi)陸一側(cè)易發(fā)生嚴(yán)重的海水入侵。碳酸鹽巖海岸，海水可沿構(gòu)造裂隙帶或碳酸鹽巖溶孔隙或溶洞入侵。7.地理環(huán)境演變查清氣候變遷階段，海陸變遷歷史。海進(jìn)、海退時(shí)期以及古河道發(fā)育情況第十二頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五8.第四系松散沉積物查清地層巖性特征、成因類型、沉積結(jié)構(gòu)與分布規(guī)律。顆粒較粗，透水性較強(qiáng)的沉積物，可成為海水入侵依托的介質(zhì)，砂體(包括粉砂、細(xì)砂、粗砂和礫石)是發(fā)生海水入侵最為典型的物質(zhì)。無(wú)論是層狀的砂層還是帶狀砂帶，都是誘導(dǎo)海水入侵的通道。砂層或砂帶的物質(zhì)顆粒越粗，透水性越強(qiáng)，越容易遭受海水的侵入。海相地層也是海水入侵易發(fā)的場(chǎng)所，海相地層(包括瀉湖相沉積)通常與現(xiàn)代海水保持比較密切的水力聯(lián)系，即使沒(méi)有保持水力聯(lián)系，往往也可能滯留、封存—部分古海水，從而成為新的侵染源。因此，砂層、海相地層和古河道砂帶以及瀉湖沉積層在時(shí)空上的分布，直接影響海水入侵的發(fā)生、發(fā)展和分布規(guī)律。第十三頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五9.地下鹵水(礦化度>50g/L)

查清鹵水分布特征、濃度和成因類型。鹵水入侵是古海水入侵的一種特殊類型。由于潛水鹵水層與現(xiàn)代海洋有密切的水力聯(lián)系，因此，能得到現(xiàn)今海水的頂托作用．。當(dāng)陸地地下淡水水位下降時(shí)，地下鹵水在海水頂托作用下，迅速沿含水層擴(kuò)散、侵染淡水。10.水資源評(píng)價(jià)地下水補(bǔ)給量調(diào)查，查明地下淡水補(bǔ)給條件的變化情況、尤其是補(bǔ)給量的減少和減少原因。進(jìn)行勘查區(qū)水資源供需平衡分析和水資源綜合評(píng)價(jià)。第十四頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）海水入侵災(zāi)害形成條件和影響因素調(diào)查1.地下水位降落漏斗調(diào)查在開(kāi)采地下水歷史較長(zhǎng)、機(jī)井密度較大的城市，每1~2年要統(tǒng)測(cè)一次豐、枯水期水位，了解集中開(kāi)采區(qū)地下水位降落漏斗的規(guī)模和發(fā)展趨勢(shì)。查明漏斗中心的水位、漏斗面積及形狀。了解地下水位下降幅度和下降速度。2.地下水開(kāi)采量調(diào)查在機(jī)井開(kāi)采量調(diào)查的基礎(chǔ)上，應(yīng)對(duì)集中開(kāi)采區(qū)的代表性機(jī)井每1~2年進(jìn)行一次豐、枯水期開(kāi)采量調(diào)查。分析研究機(jī)井密度、水位下降幅度與機(jī)井開(kāi)采量變化關(guān)系。查明地下水開(kāi)采量的超采趨勢(shì)。第十五頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.氣候查明氣候干旱和風(fēng)暴潮情況(風(fēng)暴潮入侵陸地范圍。4.水利工程查明地表水系特征，主要河流開(kāi)發(fā)狀況和新水系格局5.陸地水化學(xué)特征查明地表水化學(xué)特征和地下水化學(xué)特征。6.水質(zhì)污染情況查明地表水水質(zhì)污染情況及排放量，查明地下水污染情況。7.海水養(yǎng)殖業(yè)對(duì)水質(zhì)的影響如果有鹽場(chǎng)、海水養(yǎng)殖場(chǎng)等，應(yīng)查明建場(chǎng)時(shí)間、面積(擴(kuò)大面積)。第十六頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（三）海水入侵規(guī)模、特點(diǎn)、類型、成因和程度勘查要求1.海水入侵范圍一般采用邊界條件分析、水化學(xué)分析、鉆探和物探資料分析等手段。主要依據(jù)是：(1)與海水有直接聯(lián)系的埋藏砂層或碳酸鹽巖裂隙帶(構(gòu)造)，在空間分布上應(yīng)具有連續(xù)性。區(qū)域范圍內(nèi)氯離子含量都大于250mg/L；對(duì)于海水入侵規(guī)模大的地區(qū)，視電阻率小于30·m低阻電性層在區(qū)域范圍內(nèi)由海岸向陸地在整體上逐漸變化。查明海水入侵范圍和面積(km2)，縱向伸入內(nèi)陸推進(jìn)速度(m/a)，氯離子含量及其變化.第十七頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.海水入侵的方式海水入侵范圍比較大時(shí)可用地層電性特征分析技術(shù)查明海水入侵方式。咸淡水接觸關(guān)系的幾何形態(tài)主要有面狀入侵體、帶狀入侵體、管狀入侵體體和錐狀入侵體等。3.海水入侵成因查明是人為原因，還是自然原因(地質(zhì)原因、氣候原因或地理環(huán)境因素)，或其復(fù)合作用所形成。第十八頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.海水入侵通道海水入侵通道，是指海水沿松散、破碎地層入侵淡水含水層之海水濃度最大的區(qū)帶。依據(jù)Cl-含量和視電阻率數(shù)值變化，查明通道位置、通道數(shù)量、埋深和寬度。5.海水入侵程度（四）海水入侵災(zāi)害的災(zāi)情調(diào)查主要調(diào)查直接經(jīng)濟(jì)損失、社會(huì)影響和對(duì)環(huán)境的破壞。1.危害對(duì)象人身健康：查明是否有新地方病或原有地方病人數(shù)較明顯增加，增加原因是否與水質(zhì)有關(guān)。第十九頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五生態(tài)環(huán)境和水環(huán)境：查明高大喬本、灌木、植物群落退化情況，查明泉水、礦泉水源地情況。工農(nóng)業(yè)等國(guó)民經(jīng)濟(jì)情況：查明農(nóng)作物減產(chǎn)情況，耕地退化情況；查明供水井報(bào)廢數(shù)量及原因；查明工業(yè)企業(yè)新開(kāi)辟水源地情況，工業(yè)設(shè)備壽命縮短情況及原因。2.危害區(qū)域查明災(zāi)害影響的范圍，按不同程度可適當(dāng)分區(qū)。3.海水入侵災(zāi)害的損失評(píng)估在全面調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料的基礎(chǔ)亡,采用現(xiàn)實(shí)成本逐項(xiàng)核算或其它辦法確定直接經(jīng)濟(jì)損失對(duì)社會(huì)的影響及對(duì)周?chē)h(huán)境的影響進(jìn)行評(píng)估。第二十頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（五）海水入侵勘查技術(shù)要求1.遙感解譯主要用于海水入侵對(duì)較大范圍環(huán)境影響的勘查和觀測(cè)，例如海水入侵所造成的危害，某些社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況等。通過(guò)航片、衛(wèi)片解譯，要求判斷下列問(wèn)題：土地利用；植被、土壤和地表水的分布；地下水的時(shí)空變化，古河道的分布范圍；地質(zhì)構(gòu)造基本輪廓；新構(gòu)造形跡、裸露及隱伏的線性構(gòu)造位置。宜用1:10000~1:30000航空像片。用不同的波段、時(shí)相獲取不第二十一頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五不同內(nèi)容的影像，最佳時(shí)相應(yīng)該選擇在不同作物或土地類型、光譜反射差異最大的季節(jié)。對(duì)多波段TM的不同組合方式進(jìn)行線性構(gòu)造和大河道影像判讀，繪制TM影響線性構(gòu)造解譯圖和古河道TM影像解譯圖。2.區(qū)域水文工程地質(zhì)測(cè)繪主要任務(wù)是查明海水入侵地區(qū)的地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)特征和類型以及礦產(chǎn)(鹵水)資源。咸淡水層的空間分布范圍，天然或開(kāi)采條件下的補(bǔ)、徑、排轉(zhuǎn)化關(guān)系。海水入侵范圍、特點(diǎn)及其危害。測(cè)繪范圍除海水入侵范圍外，可適當(dāng)擴(kuò)大到生態(tài)環(huán)境可能受海水入侵影響的地區(qū)。測(cè)繪圖件比例尺一般為1:25000~1:10000，特殊情況下，可適當(dāng)?shù)靥岣呔?。第二十二?yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.地球物理勘探主要查明以下問(wèn)題：圈定海水入侵空間分布界線，圈定海水入侵通道，觀測(cè)咸淡水界面運(yùn)移規(guī)律，入侵區(qū)域地下水中Cl-濃度的變化趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)常用物探方法有電測(cè)井、井液電阻率、無(wú)線電波透視、地層電性特征分析等。應(yīng)結(jié)合具體情況選用，以提高應(yīng)用效果為原則。地層電性特征分析適用于大范圍而鉆孔密度比較小的地區(qū)。在第四紀(jì)地層厚度大、沉積分布比較均勻的地區(qū)，測(cè)出的曲線比較圓滑，使用量板法解釋比較好；在第四紀(jì)地層比較薄、巖性變化比較大，特別是在基巖地區(qū)測(cè)出的曲線一般拐折多變，用拐點(diǎn)切線法或簡(jiǎn)易拐點(diǎn)切線法解釋比較好。地球物理勘探精度一般應(yīng)與水文地質(zhì)測(cè)繪比例尺相適宜。第二十三頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.鉆探對(duì)于城市，或范圍不大且已有較多水文地質(zhì)鉆孔的地區(qū)，應(yīng)盡量利用已有的鉆孔，適當(dāng)補(bǔ)充一些鉆孔。在鉆孔較少的地區(qū)布置新的鉆孔時(shí)，要和觀測(cè)網(wǎng)(點(diǎn))綜合考慮，鉆孔盡量一孔多用。鉆探的主要任務(wù)是查明海水入侵體的空間分市及其空間變化規(guī)律，查明鹵水體的空間分布形態(tài)，查明地下水Cl-濃度沿水平方向和垂直方向的變化規(guī)律，查明海水入侵通道的位置及延伸情況，各含水層分層采樣進(jìn)行水質(zhì)分析。第二十四頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五勘探線的布置：分海水入侵和鹵水入侵兩種情況布置勘探線及鉆孔。對(duì)于海水入侵，一般布置或垂直海岸線和垂直河流的勘探線；對(duì)于鹵水入侵，在垂直方向上要按淺、中、深不同深度布置，平面上沿鹵水體的縱軸和橫軸布置。鉆孔深度的確定：一般有錢(qián)、中、深不同的深度以控制其變化。深鉆一般應(yīng)穿過(guò)入侵含水體或鹵水體的底部。第二十五頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.室內(nèi)和野外測(cè)試水質(zhì)分析的主要任務(wù)是劃分地下水化學(xué)類型，研究區(qū)域地球化學(xué)；研究區(qū)域Cl-含量、礦化度的特征；查明地下水污染物質(zhì)成份和含量、污染源、污染途徑和污染范圍；研究地方病與海水入侵的關(guān)系；研究生態(tài)環(huán)境變化與海水入侵的關(guān)系。野外測(cè)試的任務(wù)是野外現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)海水入侵地區(qū)不同地點(diǎn)的水溫和水的含鹽度；為查明地下水開(kāi)采與海水入侵的關(guān)系,可在抽水過(guò)程中定時(shí)測(cè)定Cl-含量的變化;工廠,城鎮(zhèn),農(nóng)灌區(qū)及其下游地第二十六頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五下水已受污染或可能受到污染的地區(qū)，應(yīng)分析與工廠排污和使用農(nóng)藥、化肥有關(guān)的有毒物質(zhì)和組分，同時(shí)，對(duì)有機(jī)污染的綜合指標(biāo)進(jìn)行分析，并在同一孔中進(jìn)行取樣分析，以了解污染發(fā)展趨勢(shì)。樣品采取及分折精度應(yīng)執(zhí)行《水樣的采取、保存與送檢規(guī)程》。同位素分析用于鑒別地下水變咸的成因。分別在地下水、海水、鹵水和雨水中取樣測(cè)試對(duì)比，雨水、地下淡水各取1個(gè)樣。第二十七頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（六）動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)1.動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的目的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)主要用于海水入侵勘查階段的觀測(cè)以及治理后的效果觀測(cè)，目的是為了揭示海水入侵的發(fā)展規(guī)律，查明地下水位和水質(zhì)的時(shí)空變化規(guī)律，包括地下水位動(dòng)態(tài)的年際變化，地下水位變化相關(guān)分析，地下水位與開(kāi)采量、降水尾和蒸發(fā)量的關(guān)系，地下水質(zhì)的時(shí)、空變化，地下水位動(dòng)態(tài)與海水入侵相關(guān)規(guī)律分析。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，分析地下水位負(fù)值區(qū)與海水入侵面積之間的關(guān)系。第二十八頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.觀測(cè)網(wǎng)的布置原則觀測(cè)網(wǎng)的布置應(yīng)以較少觀測(cè)點(diǎn)控制較大的面積，獲得大量典型動(dòng)態(tài)資料，具體布設(shè)應(yīng)考慮：（1）觀測(cè)剖面原則上應(yīng)垂直海岸線布置，輔助斷面則應(yīng)考慮查明邊界條件的需要及垂直河流布量。例如：大致垂直于海岸線，穿過(guò)地下水水位負(fù)值區(qū)；如有河流穿過(guò)負(fù)水位區(qū)，則除沿剖面線外，還需布設(shè)垂直河流，穿過(guò)負(fù)水位區(qū)的剖面線，使三條剖面線上的測(cè)點(diǎn)在平行海岸線方向上也組成橫剖面線；有鹵水帶的地區(qū)，要大致垂直于鹵水帶，并進(jìn)入(水位負(fù)值)漏斗區(qū)。第二十九頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（2）控制不同類型的含水層(組)，特別是有海水入侵危險(xiǎn)的含水層。觀測(cè)重點(diǎn)是主要供水目的層和已發(fā)生海水入侵的含水層。（3）控制地下水水位下降漏斗區(qū)和海水入侵區(qū)。（4）控制不同的水文地質(zhì)單元。（5）觀測(cè)網(wǎng)的密度，一般不應(yīng)超過(guò)省級(jí)網(wǎng)點(diǎn)和地區(qū)級(jí)網(wǎng)點(diǎn)的（6）場(chǎng)地空曠，易于按設(shè)計(jì)要求布孔，少占耕地。第三十頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.觀測(cè)孔的布置原則為了確定咸淡水交界面的位置及其移動(dòng)規(guī)律內(nèi)，應(yīng)按從界面起由密到疏的原則布置；過(guò)渡帶內(nèi)觀測(cè)孔的數(shù)量和布置主要考慮數(shù)值模擬的需要。淡水區(qū)除考慮數(shù)值模擬需要外，還考慮界面移動(dòng)速率，以保證在研究期間至少一組孔始終在淡水區(qū)內(nèi)；為了有較高的觀測(cè)精度井觀測(cè)水位、濃度、密度等沿垂向的變化，不能用完整井，必須在差不多同一地點(diǎn)(孔距小于1m)至少布置三個(gè)不同孔深的觀測(cè)孔，分別控制含水層的頂部、中部和底部(決定于含水層的厚度，如厚度超過(guò)20m，則應(yīng)多于3個(gè))，過(guò)濾器長(zhǎng)度盡量短(不超過(guò)0.5m)，并仔細(xì)止水。第三十一頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五如果在一個(gè)大口徑井中設(shè)置不同深度的幾個(gè)觀測(cè)管來(lái)代替上述裝置，則必須保證嚴(yán)格分層止水，以防止境內(nèi)發(fā)生垂向水流(此時(shí)所得觀測(cè)結(jié)果完全不代表含水層內(nèi)的真實(shí)變化，因而毫無(wú)意義)。單個(gè)觀測(cè)孔不能用長(zhǎng)過(guò)濾器，其長(zhǎng)度應(yīng)不大于0.5m，并仔細(xì)止水。安置深度在整個(gè)場(chǎng)區(qū)內(nèi)可均勻地采用不同的值。第三十二頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.地下水觀測(cè)點(diǎn)的選擇和建設(shè)可以保持觀測(cè)時(shí)間的連續(xù)性，作為水質(zhì)觀測(cè)的點(diǎn)應(yīng)該是常年作用的生產(chǎn)井或泉。觀測(cè)孔的施工技術(shù)要求，必須符合水文地質(zhì)鉆探質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和有關(guān)規(guī)定。每個(gè)觀測(cè)孔必須建立卡片，作為永久檔案資料?？ㄆ瑑?nèi)容包括：統(tǒng)一編號(hào)（代碼）、原編號(hào)、觀測(cè)點(diǎn)類別、位置、坐標(biāo)、井位示意圖、地層巖性柱與井結(jié)構(gòu)圖、觀測(cè)目的層的起止深度、孔口安裝、觀測(cè)項(xiàng)目、建并日期、始測(cè)日期、觀測(cè)記事、其他。觀測(cè)孔的安裝、測(cè)量、清淤等按有關(guān)規(guī)定處理。第三十三頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.地下水位觀測(cè)過(guò)程中的技術(shù)要求及質(zhì)量保證地下水的觀測(cè)項(xiàng)目是測(cè)量靜水為埋藏深度與高程。水位觀測(cè)頻率每5d定時(shí)觀測(cè)1次。觀測(cè)日期一般要求為逢五或十日。南方巖溶地區(qū)每3d觀測(cè)1次，水位枯、豐兩季加密至每天觀測(cè)3次。在1:10000地形圖上進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)定位，求得觀測(cè)點(diǎn)地面高程。Z在觀測(cè)點(diǎn)上釘一高程樁，確定其高程值，以確定水位高程。觀測(cè)記錄時(shí)，同時(shí)記錄相關(guān)情況，如抽水、降雨或灌溉等。如用自記水位計(jì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，連續(xù)觀測(cè)要求測(cè)量精度1mm，每5d手測(cè)校核1次。每半年重測(cè)側(cè)繩標(biāo)記，防止測(cè)繩拉長(zhǎng)引起的測(cè)量誤差。記錄如需修改，必須用鉛筆輕輕劃去(保留原來(lái)記錄清晰性)，重新寫(xiě)上，不得涂抹或用橡皮擦去。第三十四頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五6.地下水化學(xué)成分觀測(cè)過(guò)程中的技術(shù)要求與質(zhì)量保證地下水化學(xué)成分觀測(cè)項(xiàng)目包括水平和垂直方向的地下水化學(xué)成份，主要指標(biāo)為Cl-濃度、礦化度、總硬度和Br-濃度。除在不同觀測(cè)點(diǎn)上取樣外，還應(yīng)從不同深度取水樣(如10m、30m、60m)。取樣瓶需事先清洗3遍，用水泵抽取活水樣，用抽取的水樣把取樣瓶再清洗3遍。取完樣后立即把水樣瓶密封，并貼上標(biāo)簽。取樣點(diǎn)位置，取樣時(shí)間和水樣編號(hào)要在現(xiàn)場(chǎng)登記在取樣本上。記錄取樣時(shí)的環(huán)境條件，如抽水或降雨等。水化學(xué)簡(jiǎn)分析每月—次，在兩項(xiàng)水化學(xué)簡(jiǎn)分析取樣之間取樣單獨(dú)測(cè)定C1-濃度，每半月測(cè)定一次。每次采一個(gè)重復(fù)樣進(jìn)行平等測(cè)試對(duì)比，鉀、鈉一般用差減法測(cè)試，每次對(duì)一個(gè)水樣的鉀、鈉獨(dú)立進(jìn)行測(cè)試，并與差減法測(cè)試對(duì)比。第三十五頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、海水入侵的災(zāi)情評(píng)估海水的密度為1.025g/cm3，淡水的密度為1g/cm3。所以含水層中的淡水經(jīng)常“飄浮”在海水之上。海水和談水是可以相混溶的，兩者之間存在一個(gè)鹽分濃度變化的過(guò)渡帶。過(guò)渡帶的地下水礦化度3.5g/L漸變到1.0g/L左右。上世紀(jì)末本世紀(jì)初，Bado-Ghyben和Hemberg分別進(jìn)行了歐洲濱海含水層內(nèi)界面的研究，其目的在于確定界面的形狀和位置與濱海區(qū)地下水各均衡要素之間的關(guān)系。對(duì)于相對(duì)靜止的海水來(lái)說(shuō)，淡水區(qū)可認(rèn)為是按靜水壓強(qiáng)分布的，也可以用動(dòng)力平衡代替靜力平衡，但這時(shí)要假設(shè)水流運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的，在淡水區(qū)內(nèi)水為水平運(yùn)動(dòng)（圖13-1）。第三十六頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五在海平面以下深度為hs的咸淡水界面上，有 （13-1）式中——咸水和淡水的容重；

——在距海岸某處海平面至咸談水界面的深度和海平面以上談水的厚度。將上式移項(xiàng)得 （13-2）上式被稱為Ghyben—Henberg關(guān)系式。第三十七頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖13-1Ghyben—Henberg咸淡水界面模型（J.Bear，1979）第三十八頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五上述的咸淡水界面是指海岸地帶，由于海水與淡地下水密度不同，因而在重力分異作用下，于兩種水體之間形成一個(gè)下咸上淡、傾向大陸方向的明顯水質(zhì)分界面；而在大陸內(nèi)部，其分界面則近水平分布，呈上淡下咸或淡咸相間狀態(tài)。若取s=1.025g/cm3時(shí)，=1.000g/cm3，則=40，hs=40hf，即在離海岸任何距離處，穩(wěn)定咸淡水界面在海平面以下的深度為海平面以上淡水深度的40倍。這一計(jì)算結(jié)果與很多實(shí)際觀測(cè)結(jié)果大體相符合。如潛水面高出海平面5m，則該處穩(wěn)定的咸淡水界面位于海平面以下200m。若沿海潛水含水層水位普遍下降1m，則成淡水界面將相應(yīng)上升40m。第三十九頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五海水入侵調(diào)查應(yīng)查明海水入侵的原因、程度、范圍、途徑及其對(duì)環(huán)境和生態(tài)的影響。在海水入侵活動(dòng)評(píng)價(jià)中，采用有限單元法，建立水動(dòng)力彌散型水質(zhì)模型，模擬評(píng)價(jià)區(qū)地下水動(dòng)力滲流場(chǎng)和鹽分濃度場(chǎng)的動(dòng)態(tài)變化過(guò)程，反映不同地下水介質(zhì)條件下，地下水壓力(水位)與地下水咸化標(biāo)志成分(氯離子含量、礦化度、Na/Cl等)的變化關(guān)系，依此確定不同條件下海水入侵發(fā)展速率，預(yù)測(cè)海水入侵規(guī)模（表13-1）。根據(jù)水體中化學(xué)指標(biāo)的含量不同，可以進(jìn)行海水入侵程度的等級(jí)劃分（表13-2）。第四十頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五表13-1海水入侵災(zāi)變等級(jí)劃分表

種類指標(biāo)特大型大型中型小型海水入侵海水入侵范圍（km2）>500500~100100~10<10（據(jù)張梁等著《地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評(píng)估理論與實(shí)踐》，1998，P28第四十一頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五

表13-2海水入侵的化學(xué)指標(biāo)分級(jí)

分級(jí)指標(biāo)IIIIII氯離子Cl-1/mg/L

<250250~1000>1000溴離子Br-1/mg/L

<0.550.55~3.1>3.1礦化度M/mg/L

<1.01.0~3.0>3.0入侵程度無(wú)入侵輕度入侵嚴(yán)重入侵(據(jù)劉傳正主編，《地質(zhì)災(zāi)害勘查指南》，2000，272)第四十二頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、海水入侵的預(yù)防措施海水入侵最根本的原因是地下水的過(guò)量開(kāi)采，破壞了地下水的平衡，使含水層中淡水水位低于海水水頭。因而，控制和防止海水入侵最簡(jiǎn)單的手段是減少地下水開(kāi)采量，使含水層水位不再繼續(xù)下降。有海水入侵危害的地區(qū)，應(yīng)大力發(fā)展節(jié)水型經(jīng)濟(jì)，大力推廣節(jié)水農(nóng)業(yè)和工業(yè)節(jié)水新技術(shù)，確保地下水開(kāi)采量小于含水量的補(bǔ)給量。對(duì)于已被海水入侵的含水層，通過(guò)布置補(bǔ)給坑塘和回灌井的方法進(jìn)行人工回灌,增大地下水的補(bǔ)給量。有條件的地區(qū),應(yīng)因地制宜地建造水利工程,攔蓄和利用地下徑流和地表徑流第四十三頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五充分利用流入海的洪水，擴(kuò)大水資源的調(diào)蓄利用率。可在靠海岸處，平行于海岸線方向打一排回灌井，形成一條測(cè)壓水位高于海平面的壓力脊。這樣，含水層中的水將不斷由壓力脊向海水的方向流動(dòng)，防止海水入侵。此外，也可在靠近并平行于海岸處設(shè)置抽水排井，形成一條較深的水位低槽，就像一條排水溝，防止海水進(jìn)一步入侵。上述方法是通過(guò)水資源的平衡和控制地下水位的措施來(lái)防止海水入侵，另外，也可以通過(guò)改變含水層透水性的方法解決這個(gè)問(wèn)題，如沿岸建立地下水隔水墻，以阻止海水通過(guò)。防治海水入侵必須立足于綜合整治方案，即按區(qū)域地質(zhì)、水文氣候和生態(tài)環(huán)境脆弱現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)綜合治理規(guī)劃并付之實(shí)施。第四十四頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.減少地下水開(kāi)采量這是防止海水入侵的一種有效辦法，它減少開(kāi)采量使其達(dá)到設(shè)計(jì)的地下水標(biāo)高。當(dāng)然這就意味著需水量要削減或者要按排水的間斷性供應(yīng)。當(dāng)削減抽水量時(shí)，使起自補(bǔ)給源的水力坡度變得平緩，使與入侵有關(guān)的朝向陸地的坡度被微向海洋傾斜的坡度替代，而繼續(xù)保持向海洋的淡水運(yùn)流。當(dāng)然在沿海，抽地下水使用時(shí)引起海水入侵使地下水變咸，人們會(huì)無(wú)意識(shí)地減少地下水開(kāi)采，這就是對(duì)海水入侵的自適應(yīng)控制。第四十五頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.人工回灌人工回灌在我國(guó)和世界許多國(guó)家已有實(shí)踐。采用人工回灌的辦法，增加地下淡水的水頭和流速，這種方法必須引用外部水源，并且必須具備淡水增加補(bǔ)給的自然條件。應(yīng)該充分利用當(dāng)?shù)赜昙镜牡乇硭?，盡量減少其從地表排走的徑流量，使一部分灌入地下；從水源豐富的地方引進(jìn)，甚至將污水、廢水處理之后進(jìn)行回灌。回灌水源的方式目前主要有回灌井、水坑、水溝、水平回灌廓道等?；毓嗑龅降募夹g(shù)問(wèn)題是井的堵塞，包括氣體、懸浮物堵塞、化學(xué)堵塞和微生物堵塞等。第四十六頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五3.實(shí)際屏障在海水源與抽水井之間安置某些類型的隔水屏障，如開(kāi)挖一條槽然后回填卵石粘土或者打一排井以灌入隔水泥漿。隔水墻是人造的不透水屏障，它可使淡水和鹽水隔絕；作法是通過(guò)灌注某種呈懸浮狀態(tài)的物質(zhì)，懸浮物將固結(jié)并充填土壤中的孔隙，其形式類似橫斷地表河流的地面壩。這雖然阻止了海水的侵入，但也妨礙了盆地地下水的泄流。第四十七頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五4.抽水槽這種方法是在海岸線附近的供水井和海水源之間布置一排控制性的抽水井進(jìn)行抽水，抽出的水是淡、鹽水混合水，然后排入海洋，在地下含水層中形成一個(gè)抽水槽，阻止海水入侵（圖13-2）?？刂凭仨氁阅硞€(gè)速率抽水，使所有向供水井方向流動(dòng)的海水都能抽出來(lái)。在達(dá)到平衡以后，槽內(nèi)的地下水位必須低于該盆地任何地點(diǎn)的水位。這種方法技術(shù)上可行，但費(fèi)用較高。第四十八頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.水力分水嶺（地下水丘）在海水與供水井之間增加一排注水井，引入補(bǔ)充水，使中間水位上升，從而提供必要的水力坡度，使得水流向兩邊。淡水通過(guò)一排溝把海水和抽水井隔開(kāi)的注水井注入，因?yàn)榈秃Ｋ芏炔煌鶕?jù)Ghyben—Henberg關(guān)系，一定高度的淡水水位能控制海水的侵入（圖13-3）。以一定的淡水壓力來(lái)形成一個(gè)壓力屏障。6.修建排水渠在地表水供應(yīng)充足的地方，可沿海修建排水渠，通過(guò)大陸排水(灌溉排水、產(chǎn)流、以及其它排水)在海水和開(kāi)采井之間形成壓力屏障，當(dāng)然只適用于潛水含水層。第四十九頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五7.聯(lián)合屏障即把抽水槽和水力分水嶺結(jié)合在一起。靠海一邊用抽水槽來(lái)完成，而水力分水嶺則靠陸地一邊。聯(lián)合屏障由兩個(gè)聯(lián)合運(yùn)行的系統(tǒng)所組成，使得地面沉降和海水入侵減少到最低程度。此外，聯(lián)合系統(tǒng)避免了許多其它方面的負(fù)作用，比其它任一種系統(tǒng)在運(yùn)行上有更大的靈活性。第五十頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五圖13-3補(bǔ)給水丘示意圖1-咸水體；2-開(kāi)采前的天然地下水位；3-采取注水后的地下水位；4-天然狀態(tài)下的地下水流向；5-采取注水后的地下水流向第五十一頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五§13.2巖溶塌陷的災(zāi)情評(píng)估及防治措施一、巖溶塌陷的概念及產(chǎn)生原因巖溶地面塌陷是指覆蓋在溶蝕洞穴之上的松散土體，在外動(dòng)力或人為因素作用下產(chǎn)生的突發(fā)性地面變形破壞，其結(jié)果多形成圓錐形塌陷坑。巖溶地面塌陷是地面變形破壞的主要類型，多發(fā)生于碳酸鹽巖、鈣質(zhì)碎屑巖和鹽巖等可溶性巖石分布地區(qū)。激發(fā)塌陷活動(dòng)的直接誘因除降雨、洪水、干旱、地震等自然因素外，往往與抽水、排水、蓄水和其他工程活動(dòng)等人為因素密切相關(guān)，而后者往往規(guī)模大、突發(fā)性強(qiáng)、危害也就大。巖溶地面塌陷發(fā)現(xiàn)于碳酸鹽巖分布區(qū)，其形成受到環(huán)境和人類活動(dòng)的雙重影響。第五十二頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.可溶巖及巖溶發(fā)育程度可溶巖是由巖溶地面塌陷形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，而巖溶洞穴的存在則為地面塌陷提供了必要的空間條件。大量塌陷事件表明，塌陷主要發(fā)生在覆蓋型巖溶和裸露型巖溶分布區(qū)，部分發(fā)育在埋藏型巖溶分布區(qū)。溶穴的發(fā)育和分布受巖溶發(fā)育條件的制約，一般主要沿構(gòu)造斷裂破碎帶、褶皺軸部張裂隙發(fā)育帶、質(zhì)純層厚的可溶巖分布地段、與非可溶巖接觸地帶分布。巖溶的發(fā)育程度和巖溶洞穴的開(kāi)啟程度，是決定巖溶地面塌陷的直接因素，可溶巖洞穴和裂隙一方面造成巖體結(jié)構(gòu)的不完整，形成局部的不穩(wěn)定；另一方面為容納陷落物質(zhì)和地下水的強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)提供了充分的空間條件。一般情況下，巖溶越發(fā)育，溶穴的開(kāi)啟性越好，洞穴的規(guī)模越大，則巖溶地面塌陷也越嚴(yán)重。第五十三頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.覆蓋層厚度、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)松散破碎的蓋層是塌陷體的主要組成部分，由基巖構(gòu)造成的塌陷體在重力作用下沿溶洞、管道頂板陷落而成的塌陷為基巖塌陷。塌陷體物質(zhì)主要為第四系松散沉積物所形成的塌陷叫土層塌陷。據(jù)南方十省區(qū)統(tǒng)計(jì)，土層塌陷占塌陷總數(shù)的96.7%。3.地下水運(yùn)動(dòng)地下水運(yùn)動(dòng)是塌陷產(chǎn)生的動(dòng)力條件——主要?jiǎng)恿?。地下水的流?dòng)及其水動(dòng)力條件的改變是巖溶塌陷形成的最重要?jiǎng)恿σ蛩?，地下水徑流集中和?qiáng)烈的地帶，最易產(chǎn)生塌陷，這些地帶有：第五十四頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（1）巖溶地下水的主徑流帶；（2）巖溶地下水的（集中）排泄帶；（3）地下水位埋藏淺、變幅大的地帶（地段）；（4）地下水位在基巖面上下頻繁波動(dòng)的地段；（5）雙層（上為孔隙、下為巖溶）含水介質(zhì)分布的地段，或地下水位急劇變化的地段；（6）地下水與地表水轉(zhuǎn)移密切的地段。第五十五頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五地下水位急劇變化帶是塌陷產(chǎn)生的敏感區(qū)，水動(dòng)力條件的改變是產(chǎn)生塌陷的主要觸發(fā)因素。水動(dòng)力條件發(fā)生急劇變化的原因主要有降雨、水庫(kù)蓄水、井下充水、灌溉滲漏、嚴(yán)重干旱、礦井排水、強(qiáng)烈抽水等。此外，地震、附加荷載、人為排放的酸堿廢液對(duì)可溶巖的強(qiáng)烈溶蝕等均可誘發(fā)巖溶地面塌陷.第五十六頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、巖溶塌陷勘查及預(yù)報(bào)（一）勘查工作內(nèi)容的一般要求(1)查明巖溶塌陷的發(fā)育現(xiàn)狀、歷史過(guò)程及其危害性。(2)確定巖溶塌陷的成因、類型、形成條件和地質(zhì)模式，研究其分布規(guī)律。(3)確定巖溶塌陷發(fā)育的動(dòng)力因素，研究其動(dòng)態(tài)特征及其與塌陷的相關(guān)關(guān)系。(4)確定巖镕塌陷的機(jī)制及其臨界條件。(5)研究巖溶塌陷綜合評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)和信息管理系統(tǒng)，評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性。(6)確定巖溶榻陷的前兆現(xiàn)象與監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)方法，研究預(yù)警措施。(7)研究巖溶塌陷的防治工程方案和措施。第五十七頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）勘查區(qū)巖溶環(huán)境調(diào)查研究目的是了解勘查區(qū)所處的巖溶工程地質(zhì)環(huán)境的特征及其組成要素的分布規(guī)律,以保證勘查工作的質(zhì)量.調(diào)查研究方法主要是綜合分析研究已有助各種資料,必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充的路線調(diào)查.調(diào)查研究范圍以達(dá)到上述目的為原則,一般應(yīng)包括一個(gè)完整的水文地質(zhì).1.地形地貌單元調(diào)查研究的主要內(nèi)容：調(diào)查研究山川形態(tài)與走勢(shì),地形切割起伏特征,地表水文網(wǎng)的配置格局,夷平面和階地的發(fā)育特征和分布高程,地貌成因類型與形態(tài)特征,各地貌單元的分布,組成物質(zhì)與形成時(shí)代等。著重調(diào)查巖溶地貌形態(tài)的成因類型和形態(tài)組合類型及其分布。第五十八頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五2.氣象與水文(1)氣象要素中著重調(diào)查降水特征，包括多年長(zhǎng)周期豐、貧水年變化特征，多年平均降水量，年降水量分布特征，單次最大降水量及持續(xù)時(shí)間，最大降水強(qiáng)度(以小時(shí)計(jì))等。(2)水文要素包括地表匯流面積，徑流特征，河、湖及其它地表水體(包括季節(jié)性淹沒(méi)的洼地)的流量和水位動(dòng)態(tài)，包括最高洪水位和最低估水位及出現(xiàn)日期和持續(xù)時(shí)間，汛期洪水頻率及變幅等。第五十九頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五3．地層調(diào)查研究組成地質(zhì)環(huán)境的地層層序及時(shí)代、成因類型、巖性巖相特征與接觸關(guān)系及其工程地質(zhì)特征。其中，側(cè)重對(duì)碳酸鹽巖及其它可溶巖和第四系松散沉積物的調(diào)查研究，(1)對(duì)碳酸鹽巖及其它可溶巖，調(diào)杏研究其巖石成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造，非可溶巖夾層的巖性、厚度與分布，劃分巖溶層組類型。第六十頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五(2)對(duì)第四系松散沉積物，調(diào)查研究其巖性結(jié)構(gòu)、沉積年代和成因類型及其厚度與分布。注意調(diào)查紅粘土、軟土及其它特殊土類的巖性成分、結(jié)構(gòu)、厚度及埋藏分布條件、根據(jù)上述特征劃分其巖性、結(jié)構(gòu)類型，—般可作如下劃分：第六十一頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五①均一結(jié)構(gòu)：均一粘性土層或均—砂土層。由單一土層組成，其中夾層的單層厚度小于lm，累計(jì)厚度小于總厚度的10%。的兩種巖性土層或兩種不同時(shí)代、不同成因類型的土層組成。②多層結(jié)構(gòu)：雙層狀粘性土-砂礫石層或雙層狀砂礫石-粘性土層，由同一成因類型的兩種巖性土層或兩種不同時(shí)代、不同成因類型的土層組成。③多層結(jié)構(gòu)：多層狀粘性土夾砂礫石層或多層狀粘性土、砂礫石層。由同一成因類型的多種巖性土層或多種不同時(shí)代、不同成因類型的土層組成。第六十二頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五4．地質(zhì)構(gòu)造調(diào)查研究區(qū)域構(gòu)造骨架與構(gòu)造線方向，主要構(gòu)造的形態(tài)特征、產(chǎn)狀、性質(zhì)、規(guī)模與分布，其形成時(shí)期與組合關(guān)系。著重調(diào)查斷裂構(gòu)造、其規(guī)模、產(chǎn)狀、力學(xué)性質(zhì)、組合與交切關(guān)系，以及破碎帶的性狀與特征。對(duì)節(jié)理裂隙，要注意調(diào)查其在不同構(gòu)造部位、不同巖性中的發(fā)育特征與發(fā)育方向，著重調(diào)查裂隙密集帶的發(fā)育與分布。第六十三頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五5．新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)與地震(1)調(diào)查研究新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)與特征。根據(jù)地震活動(dòng)性、地形變特征、地貌差異及水熱活動(dòng)等跡象判定活動(dòng)性斷裂，注意調(diào)查其產(chǎn)狀規(guī)模和破碎帶特征，切割的最新地層及最新充填情況，判明其活動(dòng)時(shí)期、活動(dòng)特點(diǎn)及強(qiáng)度。著重調(diào)查構(gòu)造現(xiàn)今活動(dòng)跡象，根據(jù)地形變資料，分析現(xiàn)今活動(dòng)特征。(2)搜集歷史地震資料，了解震中位置與震級(jí)，分析評(píng)價(jià)地震活動(dòng)水平。搜集附近地震臺(tái)站測(cè)震資料，了解地震活動(dòng)規(guī)模及其與區(qū)域構(gòu)造的關(guān)系。著重調(diào)查歷史上破壞性地震所引起的各種地震效應(yīng)，調(diào)查研究與塌陷有關(guān)的各種現(xiàn)象，如噴砂、冒水、地面開(kāi)裂、塌陷、砂土液化、地下水位驟然升降的異常變化等.第六十四頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五6．巖溶發(fā)育特征(1)調(diào)查研究巖溶的形態(tài)、規(guī)模、組合特征及其分布，統(tǒng)計(jì)分析不同條件下巖溶發(fā)育密度。分析研究巖溶發(fā)育與巖溶層組類型、構(gòu)造、地貌及地下水動(dòng)力條件的關(guān)系，了解巖溶發(fā)育與分布規(guī)律。(2)以巖溶層組類型及巖溶地貌特征為基礎(chǔ)，結(jié)合地表巖溶形態(tài)、巖溶率及蓄水性等指標(biāo)，評(píng)價(jià)巖溶的發(fā)育程度，一般可劃分為強(qiáng)、中、弱三級(jí)。第六十五頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五(3)對(duì)覆蓋巖溶區(qū)、著重調(diào)查研究淺層巖溶洞隙的發(fā)育特征，包括其形態(tài)、規(guī)模、組合特征、連通情況及充填狀況，分析研究強(qiáng)巖溶發(fā)育帶在平面上的分布和剖面上的發(fā)育深度。注意調(diào)查研究隱伏于松散覆蓋層之下的巖溶形態(tài)及其分布特征．如漏斗、洼地、槽谷等，分析研究其與淺層巖溶發(fā)育的關(guān)系第六十六頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五7．巖溶水文地質(zhì)條件(1)調(diào)查研究巖溶地下水的類型及其特征巖溶地下水總體上具有賦存狀態(tài)復(fù)雜(集中管道狀或分散網(wǎng)絡(luò)狀)，動(dòng)態(tài)變化迅猛，徑流通暢，流態(tài)多變的特點(diǎn)。這些特征在不同的地區(qū)，由于其補(bǔ)、徑、排條件的不同又有明顯的差異。影響補(bǔ)、徑、排條件的因素除了地質(zhì)構(gòu)造外，主要是受地貌，即碳酸鹽巖的出露條件、地形切割程度及水文網(wǎng)的配置格局所控制，不同的地貌類型具有不同巖溶地下水特征。據(jù)此可將巖溶地下水劃分為三種類型：巖溶山地(棵露型巖溶)的巖溶地下水，巖溶平原、盆地、谷地(覆蓋型巖溶)的巖溶地下水和河湖近岸地帶的巖溶地下水。第六十七頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五(2)調(diào)查研究巖溶水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)查研究各巖溶含水層組的層位、巖性、含水介質(zhì)類型、富水性及水化學(xué)特征，其埋藏和分布條件，其相互間的水力聯(lián)系及與第四系孔隙水和地表水體的關(guān)系，分析研究巖溶水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的類型及特征。(3)調(diào)查研究巖溶水系統(tǒng)的組成與分布特征調(diào)查研究巖溶泉和地下河的發(fā)育與分布特征，結(jié)合巖溶水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，分析研究巖溶水系統(tǒng)的組成和分布特征，其補(bǔ)給、徑流、排泄的水動(dòng)力條件及其水位、流量的動(dòng)態(tài)變化持征。第六十八頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五(4)調(diào)查研究覆蓋巖溶區(qū)的地下水流場(chǎng)特證。著重調(diào)查研究巖溶水的流場(chǎng)特征和水位(水頭)埋深與基巖面的關(guān)系及其動(dòng)態(tài)變化。巖溶水主徑流帶的分布與水動(dòng)力特征。近河(湖)地段注意調(diào)查研究巖溶地下水、上覆土層水與地表水之間的補(bǔ)排關(guān)系、洪水漲落過(guò)程所引起的它們之間的水位(頭)差及水力坡降的變化，以及洪水倒灌的影響范圍。對(duì)于第四系覆蓋層包括粘性土層，注意調(diào)查其含水性及其分布，以及與巖溶地下水的水力聯(lián)系與水頭差。巖溶地區(qū)第四系粘性土常為坡,殘積成因,多第六十九頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五含砂礫質(zhì)、且垂直裂隙發(fā)育，因而具有不均一的含水性，往往組成弱含水層。許多塌陷區(qū)部發(fā)現(xiàn)有隱伏土洞，上洞最發(fā)育的部位有兩個(gè)，一是基巖面附近，一是地下水的季節(jié)變動(dòng)帶。后一部位往往位于土層剖面的中部。土洞的形成從另一側(cè)面表明上層中有水流的滲透作用。因此第四系粘性土不能一概當(dāng)作相對(duì)隔水層，而應(yīng)具體了解其滲透性和含水性，它們對(duì)粘性土蓋層中土洞和塌陷的形成有著相當(dāng)重要的意義。第七十頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（三）巖溶塌陷監(jiān)測(cè)巖溶塌陷研究中，要監(jiān)測(cè)地面、建筑物的變形和井泉或水庫(kù)水量、水位變化，地下洞穴發(fā)展動(dòng)態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)塌陷前兆現(xiàn)象，對(duì)預(yù)防、減輕塌陷災(zāi)害損失非常重要。在地面塌陷頻繁發(fā)生地區(qū)或潛在地面塌陷區(qū)內(nèi)，可采取以下監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)措施：(1)在具備地面塌陷的三個(gè)基本條件(即塌陷動(dòng)力、塌陷物質(zhì)、儲(chǔ)運(yùn)條件)與巖溶低洼地形地區(qū)，在抽排地下水的井孔附近，應(yīng)對(duì)地面變形(開(kāi)裂、沉降)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。第七十一頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五(2)進(jìn)行宏觀水文監(jiān)測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)地表積水或突然干枯，放水灌溉及雨季前期降雨都可視為可能發(fā)生塌陷的前兆。(3)注意收集或及時(shí)發(fā)現(xiàn)具塌陷前兆的異?，F(xiàn)象，如出現(xiàn)建筑物開(kāi)裂或作響、植物傾斜變態(tài)、井泉或水庫(kù)突然干枯或冒水、逸氣，地下水位突升突降，地下有土層塌落聲及動(dòng)物驚恐等異常現(xiàn)象，皆應(yīng)警惕塌陷即將來(lái)臨。第七十二頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五(4)監(jiān)視井泉內(nèi)、坑道與水庫(kù)滲漏點(diǎn)的地下水位降深是否超過(guò)設(shè)計(jì)允許值，地下水位升降速度有否驟然變化，滲漏水中泥沙含量是否高。另外可以在井孔內(nèi)安裝伸縮性水準(zhǔn)儀，中子探針計(jì)數(shù)器、鉆孔深部應(yīng)變儀，及其他常規(guī)測(cè)量?jī)x器等監(jiān)測(cè)地下變形異常。(5)塌陷時(shí)地表會(huì)發(fā)生變形，地球物理場(chǎng)亦會(huì)發(fā)生一定的變化，利用這種特性，在洞穴上部埋設(shè)裝有聚氯乙烯銅線的混凝土管，當(dāng)臨塌陷或大塌陷前，地表覆蓋層發(fā)生變形時(shí)，混凝土管就會(huì)被折斷從而發(fā)出警報(bào)；也可以監(jiān)測(cè)重力的變化，將重力變化的信號(hào)轉(zhuǎn)換為音響的報(bào)警裝置進(jìn)行報(bào)警。第七十三頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、巖溶塌陷的災(zāi)情評(píng)估（一）巖溶塌陷等級(jí)劃分巖溶塌陷應(yīng)查明：塌陷的位置、范圍及面積；塌陷量；塌陷區(qū)的環(huán)境水文地質(zhì)條件；塌陷原因以及發(fā)展趨勢(shì)。依據(jù)塌陷面積進(jìn)行等級(jí)劃分（表13-3）

第七十四頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五表13-3巖溶塌陷災(zāi)變等級(jí)劃分表

（據(jù)張梁等著《地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評(píng)估理論與實(shí)踐》1998，P28）種類指標(biāo)特大型大型中型小型地面塌陷巖溶塌陷面積（km2）>2020~1010~1.0<1.0采空塌陷面積（km2）>55~1.01.0~0.1<0.1第七十五頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）巖溶塌陷的災(zāi)情預(yù)測(cè)預(yù)測(cè)步驟包括以下三個(gè)：1.查明研究區(qū)的地質(zhì)、水文地質(zhì)條件。2.調(diào)查已有塌陷點(diǎn)的塌陷特征、分布規(guī)律及形成條件（環(huán)境及觸發(fā)因素），確定出現(xiàn)塌陷的綜合判斷指標(biāo)。3.考慮塌陷發(fā)展趨勢(shì)和對(duì)環(huán)境的影響程度，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行塌陷預(yù)測(cè)分區(qū)，提出地表各種重要設(shè)施的保護(hù)方案和預(yù)防措施。通常,采排地下水或礦坑突水時(shí)，在水位降落漏斗內(nèi)，容易產(chǎn)生巖溶塌陷的地段如下：第七十六頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五1.淺部巖溶發(fā)育強(qiáng)烈，可溶巖頂板起伏較大，并有洞口和裂口，洞穴無(wú)充填物或充填物少，且充填物多為砂、碎石、粉質(zhì)粘土的地段。2.采排地下水點(diǎn)附近或地下水位降落漏斗范圍中心（特別是地下水的主要補(bǔ)給徑流方向上）地段。3.構(gòu)造斷裂帶（特別是新構(gòu)造斷裂帶）背、向斜軸部，可溶巖與非可溶巖的接觸部位。4.溶蝕洼地、積水低地和池塘、沖溝地段。5.第四系土層為砂、粉質(zhì)粘土，且厚度小于10m地段。6.河床及其兩側(cè)附近。第七十七頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五地面塌陷預(yù)測(cè)可考慮的影響因子：1.排水量（Q）2.水位降低值（S）3.蓋層物理、力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)（ηi）4.蓋層厚度（M）5.巖溶發(fā)育程度的指標(biāo)（K）6.表征構(gòu)造破壞程度的參數(shù)（G）7.預(yù)測(cè)擴(kuò)展半徑時(shí)要考慮時(shí)間8.預(yù)測(cè)時(shí)間、強(qiáng)度時(shí)，要考慮到抽水中心的距離第七十八頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五地面塌陷在時(shí)間上具有突發(fā)性，空間上具有隱蔽性，其預(yù)報(bào)為當(dāng)前的前沿課題?？捎糜趲r溶地面塌陷的探測(cè)方法和儀器有地質(zhì)雷達(dá)（探溶洞）、淺層地震、電磁波、聲波透視（CT）等。近年來(lái)，用GIS技術(shù)中的空間數(shù)據(jù)管理、分析處理和建模技術(shù)對(duì)潛在塌陷危險(xiǎn)性進(jìn)行預(yù)測(cè)，效果良好。目前國(guó)內(nèi)巖溶塌陷災(zāi)情評(píng)估的方法，主要采用經(jīng)驗(yàn)公式法、多元統(tǒng)計(jì)分析法，也可根據(jù)巖溶類型、巖溶發(fā)育程度、覆蓋層厚度和覆蓋層結(jié)構(gòu)，進(jìn)行巖溶塌陷活動(dòng)程度判定（表13-4）。第七十九頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、巖溶塌陷的防治措施我國(guó)對(duì)巖溶塌陷的防治工作開(kāi)始于60年代，目前已有一套比較憲整和成熟的方法、防治的關(guān)鍵是在掌握礦區(qū)和區(qū)域塌陷規(guī)律的前提下，對(duì)塌陷做出科學(xué)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)，即采取以早期預(yù)測(cè)、預(yù)防為主，治理為輔、防治相結(jié)合的辦法。塌陷前的預(yù)防措施主要有：合理安排廠礦企業(yè)建設(shè)總體布局；河流改道引流，避開(kāi)塌陷區(qū);修筑特厚防洪堤,控制地下水位下降速度和防止突然涌水,以減少塌陷的發(fā)生;建造防滲帷幕，避第八十頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五表13-4巖溶塌陷活動(dòng)程度判定表（據(jù)張梁等著《地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評(píng)估理論與實(shí)踐》1998，P67）第八十一頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五免或減少預(yù)測(cè)塌陷區(qū)的地下水位下降，防止產(chǎn)生地面塌陷；建立地面塌陷監(jiān)測(cè)網(wǎng)。塌陷后的治理措施主要有：塌洞回填；河流局部改道與河槽防滲；綜合治理。一般來(lái)說(shuō)，巖溶塌陷的防治措施包括控水措施、工程加固措施和非工程性的防治措施。第八十二頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（一）控水措施1.地表水防水措施：防地表水進(jìn)入塌陷區(qū)，可以：（1）清理疏通河道，加速泄流，減少滲漏；（2）對(duì)漏水的河、庫(kù)、塘鋪底防漏或人工改道；（3）嚴(yán)重漏水的洞穴用粘土、水泥灌注填實(shí)。2.地下水控水措施根據(jù)水資源條件，規(guī)劃地下水開(kāi)采層位、開(kāi)采強(qiáng)度、開(kāi)采時(shí)間，合理開(kāi)采地下水，加強(qiáng)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。危險(xiǎn)地段對(duì)巖溶通道進(jìn)行局部注漿或帷幕灌漿處理。第八十三頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（二）工程加固措施1.清除填堵法：用于相對(duì)較淺的塌坑、土洞。2.跨越法：用于較深大的塌坑、土洞。3.強(qiáng)夯法：用于消除土體厚度小，地形平坦的土洞；4.鉆孔充氣法：設(shè)置通風(fēng)調(diào)壓裝置，破壞巖溶封閉條件，減小沖爆塌陷發(fā)生的機(jī)會(huì)。5.灌注填充法：用于埋深較深的溶洞。6.深基礎(chǔ)法：用于深度較大，不易跨越的土洞，常用樁基工程。7.旋噴加固法：淺部用旋噴樁形成一“硬殼層”，（厚10～20m即可），其上再設(shè)筏板基礎(chǔ)。第八十四頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五（三）非工程性的防治措施1.開(kāi)展巖溶地面塌陷的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。2.開(kāi)展巖溶地面塌陷的試驗(yàn)研究，找出臨界條件。3.增強(qiáng)防災(zāi)意見(jiàn)，建立防災(zāi)體系。巖镕塌陷的防治盡管難度較大，但只要因地制宜地采取綜合的措施，巖溶塌陷災(zāi)害是完全可以防治的。第八十五頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五§13.3地面沉降的災(zāi)情評(píng)估及防治措施一、地面沉降的概念及產(chǎn)生原因地面沉降（LandSubsidence）是指在自然因素或人為因素影響下發(fā)生的幅度較大、速率較大的地表高程垂直下降的現(xiàn)象。地面沉降，又稱地面下沉或地陷，是指某一區(qū)域內(nèi)由于開(kāi)采地下水或其它地下流體所導(dǎo)致的地表淺部松散沉積物壓實(shí)或壓密引起的地面標(biāo)高下降的現(xiàn)象。意大利威尼斯城最早發(fā)現(xiàn)地面沉降。之后隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口增加和地下水（油氣）開(kāi)采量增大，世界上許多國(guó)家如美國(guó)、日本、墨西哥、歐洲和東南亞一些國(guó)家均發(fā)生了嚴(yán)重的地面沉降。第八十六頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五地面沉降的特征是主要發(fā)生于大型沉積盆地和沿海平原地區(qū)的工業(yè)發(fā)達(dá)城市及油氣田開(kāi)采區(qū)。其特點(diǎn)是涉及范圍廣，下沉速率緩慢，往往不易被察覺(jué)；在城市內(nèi)過(guò)量開(kāi)采地下水引起的地面沉降，其波及的面積大；地面沉降具有不可逆特性，就是用人工回灌辦法，也難使地面沉降的地面回復(fù)到原來(lái)的標(biāo)高。因此地面沉降對(duì)于建筑物、城市建設(shè)和農(nóng)田水利設(shè)施危害極大。經(jīng)過(guò)對(duì)地面沉降的長(zhǎng)期觀測(cè)和研究,對(duì)地面沉降的主要原因已取得比較一致的看法。地面沉降的原因頗多，有地質(zhì)構(gòu)造、氣候等自然因素,也有人為原因.人類工程活動(dòng)是主要原因之一,人類第八十七頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五工程活動(dòng)既可導(dǎo)致地面沉降，又可加劇地面沉降，其主要表現(xiàn)在以下幾方面：1.大量抽取液體資源(地下水、石油等)、地下氣體(天然氣、沼氣等)活動(dòng)是造成大幅度、急劇地面沉降的最主要原因；2.采掘地下團(tuán)體礦藏(如沉積型煤礦、鐵礦等)形成的大范圍采空區(qū)，及地下工程(隧道、防空洞、地下鐵道等)是導(dǎo)致地面下沉變形的原因之一。3.地面上的人為振動(dòng)作用(大型機(jī)械、機(jī)動(dòng)車(chē)輛等及爆破等引起的地面振動(dòng))在一定條件下也可引起土體的壓密變形。4.重大建筑物、蓄水工程(如水庫(kù))對(duì)地基施加的靜荷載，使地基土體發(fā)生壓密下沉變形。第八十八頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五5.由于在建筑工程中對(duì)地基處理不當(dāng)，即地基勘探不周。從地層結(jié)構(gòu)而言，透水性差的隔水層(粘土層)與透水性好的含水層(砂質(zhì)土層、砂層、砂礫層)互層結(jié)構(gòu)易于發(fā)生地面沉降，即在含水性較好的砂層、砂礫層內(nèi)抽排地下水時(shí)，隔水層中的孔隙水向含水層流動(dòng)就會(huì)引起地面沉降。根據(jù)土的固結(jié)理論可知，含水層上覆荷載的總應(yīng)力P應(yīng)由含水層中水體和土體顆粒共同承受。其中由水體所承受的孔隙壓力Pw并不能引起土層壓密，稱之為中性壓力。由土體承受的部分壓力直接作用于含水層固體骨架之上?？芍苯釉斐赏翆訅好?，稱之為有效壓力Ps。水壓力Pw和有效壓力Ps共同承擔(dān)上覆荷載，即P=Pw+Ps。從孔隙承壓含水層中抽汲地下水，引起含水層中地下水位下降，水壓降低，但不會(huì)引起外部荷載的變化，這將導(dǎo)致有效應(yīng)力的增加。第八十九頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五從成因上看，我國(guó)地面沉降絕大多數(shù)是地下水超量開(kāi)采所致，地域分布具有明顯的地帶性（松散巖層區(qū)）：（1）大型河流三角洲及沿海平原區(qū)（長(zhǎng)江、黃河、海河、遼河下游平原及河口三角洲地區(qū)）；（2）小型河流三角洲區(qū)（東南沿海地區(qū)）；（3）山前沖洪積扇及傾斜平原區(qū)（北京、保定、邯鄲、鄭州、安陽(yáng)等）；（4）山間盆地和河谷地區(qū)（渭河盆地、汾河谷地）。第九十頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五二、地面沉降調(diào)查與監(jiān)測(cè)地面沉降勘察有兩種情況，一是勘察地區(qū)已發(fā)生了地面沉降；一是勘察地區(qū)有可能發(fā)生地面沉降。兩種情況的勘察內(nèi)容是有區(qū)別的，對(duì)于前者，主要是調(diào)查地面沉降的原因，預(yù)測(cè)地面沉降的發(fā)展趨勢(shì)，并提出控制和治理方案；對(duì)于后者，主要應(yīng)預(yù)測(cè)地面沉降的可能性和估算沉降量。地面沉降原因的調(diào)查內(nèi)容包括三個(gè)方面，即場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，場(chǎng)地地下水埋藏條件和地下水變化動(dòng)態(tài)。第九十一頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五國(guó)內(nèi)外地面沉降的實(shí)例表明，發(fā)生地面沉降地區(qū)的共同特點(diǎn)是它們都位于厚度較大的松散堆積物，主要是第四紀(jì)堆積物之上。沉降的部位幾乎無(wú)例外地都在較細(xì)的砂土和粘性土互層之上。當(dāng)含水層上的粘性土厚度較大，性質(zhì)松軟時(shí)，更易造成較大沉降。因此，在調(diào)查地面沉降原因時(shí)，應(yīng)首先查明場(chǎng)地的沉積環(huán)境和年代，清楚沖積、湖積或淺海相沉積平原或盆地中第四紀(jì)松散堆積物的巖性、厚度和埋藏條件。特別要查明硬土層和軟弱壓縮層的分布。要時(shí)尚可根據(jù)這些地層單元體的空間組合，分出不同的地面沉降地質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)。例如，上海地區(qū)按照三個(gè)軟粘土壓縮層和暗綠色硬粘土層的空間組合，分成四個(gè)不同的地面沉降地質(zhì)結(jié)構(gòu)區(qū)，其產(chǎn)生地面沉降的效應(yīng)也不一樣。第九十二頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五從巖土工程角度研究地面沉降，應(yīng)著重研究地表下一定深度內(nèi)壓縮層的變形機(jī)理及其過(guò)程。國(guó)內(nèi)外已有研究成果表明，地面沉降機(jī)制與產(chǎn)生沉降的土層的地質(zhì)成因、固結(jié)歷史、固結(jié)狀態(tài)、孔隙水的賦存形式及其釋水機(jī)理等有密切關(guān)系。抽吸地下水引起水位或水壓下降，使上覆土層有效自重壓力增加，所產(chǎn)生的附加荷載使土層固結(jié)，是產(chǎn)生地面沉降的主要原因。因此，對(duì)場(chǎng)地地下水埋藏條件和歷年來(lái)地下水變化動(dòng)態(tài)進(jìn)行調(diào)查分析，對(duì)于研究地面沉降來(lái)說(shuō)是至關(guān)重要的。第九十三頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五地面沉降現(xiàn)狀調(diào)查內(nèi)容主要包括下列三方面：地面沉降量的觀測(cè)；地下水的觀測(cè)；對(duì)地面沉降范圍內(nèi)已有建筑物的調(diào)查。地面沉降量的觀測(cè)是以高精度的水準(zhǔn)測(cè)量為基礎(chǔ)的。由于地面沉降的發(fā)展和變化一般都較緩慢，用常規(guī)水準(zhǔn)測(cè)量方法已滿足不了精度要求，因此地面沉降觀測(cè)應(yīng)滿足專門(mén)的水準(zhǔn)測(cè)量精度要求。進(jìn)行地面沉降水準(zhǔn)測(cè)量時(shí)一般需要設(shè)置三種標(biāo)點(diǎn),即基準(zhǔn)標(biāo),也稱背景標(biāo),設(shè)置在地面沉降所不能影響的范圍，作為衡量地面沉降基準(zhǔn)的標(biāo)點(diǎn)；地面沉降標(biāo)用于觀測(cè)地面升降的地面水準(zhǔn)點(diǎn)；第九十四頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五分層沉降標(biāo)，用于觀測(cè)某一深度處土層的沉降幅度的觀測(cè)標(biāo)。地面沉降水準(zhǔn)測(cè)量的方法和要求應(yīng)按現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《國(guó)家一二等水準(zhǔn)測(cè)量規(guī)范》GB12897)規(guī)定執(zhí)行。一般在沉降速率大時(shí)可用等精度水準(zhǔn)，緩慢時(shí)要用Ⅰ等精度水準(zhǔn)。對(duì)已發(fā)生地面沉降的地區(qū)進(jìn)行調(diào)查研究,其成果可綜合反映到以地面沉降為主要特征的專門(mén)環(huán)境地質(zhì)分區(qū)圖上，從該圖可以看出地下水開(kāi)采量,回灌量,水位變化,地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地面沉降的關(guān)系。對(duì)已發(fā)生地面沉降的地區(qū),控制地面沉降的基本措施是進(jìn)行地下第九十五頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五水資源管理，我國(guó)上海地區(qū)首先進(jìn)行了各種措施的試驗(yàn)研究，先后采取了壓縮用水量、人工補(bǔ)給地下水和調(diào)整地下水開(kāi)采層次等綜合措施，在上海市區(qū)取得了基本控制地面沉降的成效。在這三種主要措施中，壓縮地下水開(kāi)采量使地下水位恢復(fù)是控制地面沉降的最主要措施，這些措施的綜合利用已為國(guó)內(nèi)條件與上海類似的地區(qū)所采用。向地下水進(jìn)行人工補(bǔ)給灌注時(shí)，要嚴(yán)格控制回灌水源的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以防止地下水被污染，并要根據(jù)地下水動(dòng)態(tài)和地面沉降規(guī)律，制定合理的采灌方案。第九十六頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五可能發(fā)生地面沉降的地區(qū)，一般是指具有以下情況的地區(qū)，具有產(chǎn)生地面沉降的地質(zhì)環(huán)境模式，如沖積平原、三角洲平原、斷陷盆地等；具有產(chǎn)生地面沉降的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，即第四紀(jì)松散堆積層厚度很大；據(jù)已有地面測(cè)量和建筑物觀測(cè)資料，隨著地下水的進(jìn)一步開(kāi)采，已有發(fā)生地面沉降的趨勢(shì)。對(duì)可能發(fā)生地面沉降的地區(qū)，主要是預(yù)測(cè)地面沉降的發(fā)展趨勢(shì)，即預(yù)測(cè)地面沉降量和沉降過(guò)程。國(guó)內(nèi)外有不少資料對(duì)地面沉降提供了多種計(jì)算方法，歸納起來(lái)大致有理論計(jì)算方法。半理論半經(jīng)驗(yàn)方法和經(jīng)驗(yàn)方法等三種。由于地面沉降區(qū)地質(zhì)條件和各種邊界條件的復(fù)雜性，采用半理論半經(jīng)驗(yàn)方法或經(jīng)驗(yàn)方法，經(jīng)實(shí)踐證明是較簡(jiǎn)單實(shí)用的計(jì)算方法。第九十七頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五通常采用的地面沉降監(jiān)測(cè)方法有：(1)在地面沉降區(qū)或研究區(qū)內(nèi)布設(shè)水準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)，定期進(jìn)行測(cè)量，監(jiān)測(cè)地面沉降的變形。(2)監(jiān)測(cè)含水層地下水的抽排量、回灌量及地下水位的變化，觀測(cè)地面沉降。(3)用室內(nèi)試驗(yàn)(常規(guī)試驗(yàn)、微觀結(jié)構(gòu)研究、高壓固結(jié)、三軸剪切、長(zhǎng)期流變、孔隙水壓力消散、室內(nèi)模型試驗(yàn)等)和野外試驗(yàn)(抽水試驗(yàn)、回灌試驗(yàn)、靜力觸探等)，探索地面沉降發(fā)生、發(fā)展規(guī)律，并運(yùn)用試驗(yàn)取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)性、理論性預(yù)測(cè)。(4)在地面沉降區(qū)及附近，設(shè)立相對(duì)沉降、孔隙水壓力和基巖等標(biāo)志，監(jiān)測(cè)各巖土層和含水層的變形及地下水位動(dòng)態(tài)變化。第九十八頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五三、地面沉降的災(zāi)情評(píng)估（一）地面沉降等級(jí)劃分地面沉降調(diào)查應(yīng)查明：沉降的位置、范圍及面積；沉降量；沉降區(qū)的環(huán)境水文地質(zhì)條件；沉降原因以及發(fā)展趨勢(shì)。依據(jù)地面沉降面積、累計(jì)沉降量進(jìn)行等級(jí)劃分（表13-5）。第九十九頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五表13-5地面沉降災(zāi)變等級(jí)劃分表引自張梁等著《地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)情評(píng)估理論與實(shí)踐》1998，P28

種類指標(biāo)特大型大型中型小型地面沉降沉降面積（km2）

>500500~100100~10<10累計(jì)沉降量（m）

>2.02~11.0~0.5<0.5第一百頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五二）地面沉降的災(zāi)情評(píng)估地面沉降的危害是多方面的，包括：1.損失地面標(biāo)高，造成雨季地表積水，防洪能力下降；2.沿海城市低地面積擴(kuò)大，海堤高度下降，海水倒灌；3.海港建筑物破壞，裝卸能力降低；4.地面運(yùn)輸線、地下管線扭曲斷裂；5.城市建筑物基礎(chǔ)下沉脫空開(kāi)裂；6.橋梁凈空減小，影響通航；7.深井井管上升，井臺(tái)破壞，供水排水系統(tǒng)失效；8.農(nóng)田低洼地區(qū)洪澇積水，農(nóng)作物減產(chǎn)。第一百零一頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五地面沉降的預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)可采用統(tǒng)計(jì)模型、土水模型、生命旋回模型等。統(tǒng)計(jì)模型：大量開(kāi)采地下水引起地下水位持續(xù)下降，進(jìn)而引起隔水層失水固結(jié)是地面沉降的根本原因，通過(guò)統(tǒng)計(jì)方法建立開(kāi)采量Q（或含水層水位h）與地面沉降量s(mm)之間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。該方法簡(jiǎn)單明了，但有弱點(diǎn)，帶有人為性，難于了解沉降機(jī)制。土水模型：包括水位預(yù)測(cè)模型、土力學(xué)模型兩部分，可利用相關(guān)法、解析法和數(shù)值法等進(jìn)行地下水位預(yù)測(cè)分析；土力學(xué)模型包括含水層彈性計(jì)算模型、粘性土層最終沉降量模型、太沙基固結(jié)模型、流變固結(jié)模型、比奧（Biot）固結(jié)理論模型、彈塑性固結(jié)模型、回歸計(jì)算模型及半理論半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停ㄈ鐔挝蛔冃瘟糠ǖ龋┖妥顑?yōu)化計(jì)算方法等。第一百零二頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五(1)含水層的沉降計(jì)算方法一般采用彈性公式：

S=ΔhEγwH（13-3）式中：Δh——含水層水位變幅（m）；E——含水層壓縮或回彈模量（常采用反算值）；γw————水容重；H——含水層厚度；S——含水層變形量。第一百零三頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五(2)粘性土沉降變形的計(jì)算方法粘性土層的固結(jié)是一個(gè)緩慢的過(guò)程，土層的最終沉降量是指土層完全固結(jié)情況下的沉降量，常采用分層總和法（e—logP曲線法）：S=∑Si(13-4)

砂性土：Si=ΔPiHi(13-5)

或Si=ΔhiγwH砂(13-6)

粘性土：Si=C0ilg(13-7)

或S∞=(13-8)第一百零四頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五式中：S——土層總沉降量（cm）；

Si——第i層土層的沉降量（cm）；

S∞——土層的最終壓密量（cm）；

H砂H粘——砂層、粘性土層的厚度（cm）；

γw——水的容重（10-3kg/cm3），1kN/m3=1kPa/m2Δh——承壓水位的降低值（cm），1kN/m3=104kg/cm3E——砂層的彈性模量（MPa）；

e0、av——粘性土層的孔隙比、壓縮系數(shù)（Mpa-1）；

Hi——第i層土的厚度；

Cci、eoi——第i層土的壓縮指數(shù)、初始孔隙比；

Poi、ΔPi——第i層土層中點(diǎn)的自重應(yīng)力、所受的附加應(yīng)力；

Pci——第i層土層的先期固結(jié)壓力；

Esi——第i層土層的變形模量。第一百零五頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五反映土層平均固結(jié)程度的指標(biāo)——固結(jié)度Q，定義為

Q=（13-9）

Q=≈1—0.8e-N

（13-10）

N=nt單面排水N=

n=雙面排水

CV=（13-11）第一百零六頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五式中：QN——固結(jié)度、時(shí)間因數(shù)；CVK——固結(jié)系數(shù)（cm2/s）、滲透系數(shù)（cm/s）；t—時(shí)間（s）；st——承壓水頭降低后在時(shí)間t內(nèi)的壓縮量（cm）。該法曾用于對(duì)日本東京、中國(guó)上海、常州等進(jìn)行了地面沉降預(yù)測(cè)，與實(shí)測(cè)結(jié)果基本吻合。第一百零七頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五生命旋回模型：該模型直接由沉降量與時(shí)間的相關(guān)關(guān)系構(gòu)成，如泊松旋回模型。Verhulst生物模型和灰色預(yù)測(cè)模型等（劉毅等，1998）。地面沉降預(yù)測(cè)中有代表性的成果有美國(guó)D、C、HolmA、leak的COMPAC軟件，包括沉降預(yù)測(cè)模型、水位模型、優(yōu)化調(diào)節(jié)模型、反饋計(jì)算模型。第一百零八頁(yè)，共一百八十九頁(yè)，編輯于2023年，星期五四、地面沉降的防治措施大量實(shí)踐表明，限制地下水開(kāi)采或向含水層人工注水，可以控制或減