Efectos geológicos ambientales del desarrollo y utilización de los recursos hídricos

3.2.1 Efectos hidrogeológicos ambientales

En el desarrollo y utilización de los recursos hídricos, el agua subterránea es utilizada como la principal fuente de desarrollo y utilización por muchos países debido a su buena calidad. fuerte dinámica y relativa estabilidad del objeto. Alrededor del 50% del agua para el ganado y el riego y el 40% de la salud pública en los Estados Unidos dependen del agua subterránea para el suministro de agua. Los países insulares del Mediterráneo, Malta y Arabia Saudita, ubicados en la árida meseta de Asia occidental, 100 dependen del agua subterránea (Cuadro 3.4).

Tabla 3.4 Proporción de agua subterránea en el suministro de agua en países típicos

La explotación a gran escala de agua subterránea producirá inevitablemente efectos hidrogeológicos ambientales. La hidrogeología ambiental se refiere a los cambios en la hidroquímica, la hidrodinámica, la hidrofísica y los organismos acuáticos del agua subterránea bajo la influencia de factores humanos y naturales, que imponen limitaciones a la producción humana y al medio ambiente de vida. Según el mecanismo de acción, la hidrogeología ambiental incluye principalmente hidrogeoquímica ambiental, hidrodinámica ambiental, hidrofísica ambiental, hidrogeología ambiental y ecología. Los indicadores de control de diversos efectos y sus resultados de impacto ambiental se muestran en la Tabla 3.5.

Tabla 3.5 Tipos de procesos hidrogeológicos ambientales y sus resultados

3.2.1.1 Procesos químicos hidrogeológicos ambientales

Procesos químicos hidrogeológicos ambientales se refieren a los Subfiltraciones y químicos hidrogeológicos condiciones, y bajo intervención artificial, el papel de la migración y transformación material es el factor principal que determina la ley de migración y transformación de contaminantes. Desempeña un papel importante en la determinación de las reglas de migración y transformación de los contaminantes. Existen principalmente efectos ácido-base, efectos redox, adsorción y desorción, complejación y quelación, dilución y concentración, purificación y concentración biológica, desintegración radiactiva y reproducción y desintegración bacteriana, así como la difusión de contaminantes en el agua. A través de estos efectos, los contaminantes del agua migran, enriquecen, transforman, dispersan, purifican y sufren cambios tóxicos en el sistema ambiental, provocando así impactos ambientales adversos como el deterioro de la calidad del agua y enfermedades de salud pública, o la purificación del cuerpo de agua.

3.2.1.2 Efecto hidrodinámico ambiental

El efecto hidrodinámico ambiental se refiere a la interacción del intercambio de energía en el entorno geológico causado por cambios en los elementos dinámicos del agua subterránea. Destruye el equilibrio mecánico entre diferentes unidades en el entorno geológico a través de efectos de carga, efectos de corrosión por tensión, efectos de presión de agua de poro, efectos de absorción de agua por corrosión sumergida, etc., y desencadena desastres geológicos como hundimiento del suelo y colapso kárstico. La disminución del nivel freático provocará cambios en el gradiente hidráulico, la velocidad de infiltración, la presión del agua y otros elementos hidrodinámicos del campo.

3.2.1.3 Hidrofísica ambiental

La hidrofísica ambiental se refiere a los efectos ambientales de la inestabilidad de los cimientos de los edificios y el deterioro de la calidad del agua subterránea causado por la propagación del agua subterránea y la conversión de energía térmica. Debido a la influencia de la salida de calor artificial, los cambios en la temperatura del agua causarán contaminación térmica de los cuerpos de agua, afectando la calidad del agua y el equilibrio ecológico del agua.

3.2.1.4 Efectos ambientales, hidrogeológicos y ecológicos

Los cambios en la calidad del agua, la cantidad y la temperatura del agua provocarán daños en el equilibrio ecológico. La disminución de los niveles de agua regionales causada por la explotación a gran escala de las aguas subterráneas ha reducido la humedad del suelo en la zona de las bolsas de aire, ha destruido la estructura del suelo y ha provocado la desertificación del suelo y la degradación de los pastizales. El aumento de los niveles de las aguas subterráneas causado por la desviación inadecuada del agua para el riego. provocó la salinización del suelo y destruyó el equilibrio ecológico agrícola; el exceso de nitrógeno, fósforo y otros nutrientes en los contaminantes del agua puede causar un crecimiento catastrófico de algas en lagos, bahías y otros cuerpos de agua, reducir la calidad del agua y dañar los ecosistemas acuáticos.

3.2.2 El efecto positivo del desarrollo y utilización de los recursos hídricos en la geología ambiental

El desarrollo y la utilización de los recursos hídricos han jugado un papel inconmensurable en el desarrollo social y económico. La utilización científicamente evaluada y razonable sobre la base del desarrollo promoverá que el medio ambiente cambie en una dirección que conduzca a la supervivencia humana. Este efecto se denomina efecto positivo del medio ambiente.

3.2.2.1 Efectos geológicos ambientales positivos en el proceso de utilización del agua superficial

Los embalses se forman mediante represas para aumentar los niveles de agua, regular la escorrentía, mejorar la calidad del agua y lograr riego, energía generación, suministro de agua, Los efectos ambientales positivos provocados por beneficios integrales como el control de inundaciones y el transporte marítimo son los siguientes.

3.2.2.1.1 Aumentar la evaporación, lo cual es beneficioso para el control de inundaciones

Debido a que los embalses aumentan la superficie libre de agua y aumentan las pérdidas por evaporación, algunos embalses en las Grandes Llanuras del sur del Estados Unidos tiene menos precipitaciones. En un año, la pérdida máxima por evaporación alcanza el 42%. Para los embalses pequeños especialmente utilizados para el control de inundaciones y la construcción, la cantidad de agua perdida puede aumentar la capacidad de control de inundaciones del embalse porque reduce rápidamente el agua de la inundación. volumen. En las Grandes Llanuras del sur de los Estados Unidos, donde la evaporación anual es mucho mayor que la escorrentía anual, los embalses proporcionan un mejor control de inundaciones que cualquier otra región de los Estados Unidos. El almacenamiento temporal de 25 embalses en el río Body de Oklahoma redujo en 23 el tamaño de las áreas y llanuras aluviales de inundaciones graves.

3.2.2.1.2 Regulación del escurrimiento

El impacto de los embalses sobre el escurrimiento se refleja principalmente en la regulación del caudal, pudiendo redistribuir el tiempo de caudal y reducir el caudal a largo plazo. del agua del río aguas abajo y la amplitud del cambio a corto plazo, lo que es beneficioso para la supervivencia de los organismos acuáticos.

3.2.2.1.3 Aumentar la cantidad de infiltración y recarga de aguas subterráneas

Después de construir el embalse, el tiempo y el área de infiltración y recarga de aguas superficiales a menudo aumentan en áreas cerca del área del embalse, lo que provoca un aumento del nivel del agua subterránea. Es útil para frenar o prevenir la ocurrencia de desastres geológicos como el hundimiento de la tierra.

Por supuesto, la construcción del embalse ha provocado un aumento de la evaporación, lo que supone una pérdida desde la perspectiva de los recursos hídricos, pero también han aumentado los beneficios de su utilización en riego, generación de energía, transporte marítimo, etc. sido reducido.

3.2.2.2 El papel positivo de la geología ambiental en el desarrollo y utilización de los recursos de aguas subterráneas

El desarrollo y la utilización racionales de las aguas subterráneas pueden traer los siguientes efectos positivos al medio ambiente local.

3.2.2.2.1 Controlar el retorno de sal del suelo

Los cambios en la salinidad del suelo están estrechamente relacionados con la dinámica del buceo. Cuanto menos profundo es el nivel del agua subterránea, mayor es la evaporación freática y más sal se transporta a la superficie del suelo, lo que facilita la salinización del suelo. Por el contrario, si se controla el nivel del agua subterránea a una cierta profundidad, se puede inhibir el flujo de retorno de sal al suelo y se puede mejorar el suelo salino-álcali. Por ejemplo, el distrito de riego de Shijin en la llanura de Hebei implementó una combinación de riego por pozos y riego por canales para controlar la profundidad del nivel freático a 2,5-3 metros, reduciendo el área de tierra salino-álcali en todo el distrito de riego de 4,21 × 108 m2 en 1919 a 240 × 106 m2 en la década de 1980; en el área experimental de Yucheng de la provincia de Shandong, el riego desviado del río Amarillo fue reemplazado por riego de pozos y se agregó drenaje de zanjas abiertas, lo que redujo significativamente la concentración salino-álcali. tierra. En toda la llanura de Huanghuaihai, desde la explotación a gran escala de aguas subterráneas poco profundas a finales de los años 1950 hasta mediados de los años 1980, la tierra salino-álcali se había reducido a la mitad.

3.2.2.2.2 Almacenamiento de la capacidad de almacenamiento de agua subterránea

En áreas con niveles de agua subterránea poco profundos, una reducción razonable del nivel del agua subterránea puede aumentar la capacidad de almacenamiento de agua subterránea y facilitar la entrada de precipitaciones. Suministro de filtraciones. De 1975 a 1988, el nivel de aguas poco profundas al sur de Beijing y Tianjin en la llanura de Hebei descendió un promedio de 5,9 m, liberando 2,9 × 1010 m3 de capacidad de almacenamiento subterráneo y aumentando la capacidad de almacenamiento subterráneo. En la llanura del río Amarillo, desde 1966, la explotación de aguas subterráneas ha seguido aumentando. Además, la excavación profunda de canales fluviales ha reducido el nivel base de descarga de aguas subterráneas, lo que ha promovido la descarga horizontal de aguas subterráneas. de profundidad a 2-3 m durante muchos años, lo que ha mejorado la capacidad de infiltración de la precipitación también reduce la escorrentía superficial.

3.2.2.2.3 Mejorar la calidad del agua

La explotación de las aguas subterráneas a lo largo del río y la estimulación de la reposición del río no sólo proporcionan una fuente de agua estable, sino que también utilizan la filtración natural y efectos de purificación de las formaciones rocosas. Convertir el agua del río que es demasiado limosa y difícil de utilizar en agua subterránea con buena calidad, proporcionando una fuente de agua para el suministro centralizado de agua para ciudades e industrias a lo largo del río. En grandes ciudades como Beijing, Xi'an, Lanzhou, Xining, Taiyuan y Harbin, las grandes fuentes de suministro de agua se encuentran a lo largo del río.

3.2.2.4 Frenar la desertificación de la tierra

El uso de aguas subterráneas profundas para el riego puede aumentar el contenido de humedad del suelo, promover el crecimiento de la vegetación y reducir el área de desertificación de la tierra.

3.2.3 Efectos geológicos ambientales negativos del desarrollo y utilización de los recursos hídricos

Con el rápido desarrollo de la economía social, los seres humanos están desarrollando y utilizando cada vez más los recursos hídricos, lo que a menudo cambia las características de recursos hídricos.El proceso, modo e intensidad del ciclo natural traen una serie de impactos negativos al medio ambiente local. Este fenómeno se denomina efectos ambientales negativos.

3.2.3.1 Los niveles regionales de aguas subterráneas están disminuyendo y los recursos locales de aguas poco profundas se están agotando

Los cambios dinámicos en las aguas subterráneas son esencialmente una manifestación macroscópica integral de recarga y descarga. Por ejemplo, en un acuífero, si la cantidad de agua recargada es mayor que la cantidad de agua descargada, la cantidad de agua aumentará y el nivel del agua aumentará; por el contrario, la cantidad de agua disminuirá y el nivel del agua disminuirá; En lo que respecta a una región, antes de que se explote el agua subterránea en grandes cantidades, ésta se encuentra básicamente en un estado de equilibrio dinámico y el nivel del agua subterránea permanece relativamente estable. Sin embargo, con la intensificación de las actividades de producción humana, la extracción promedio de agua subterránea de varios años excede la recarga promedio de varios años, lo que destruirá este estado de equilibrio dinámico y consumirá las "reservas" del acuífero. del nivel freático disminuye año tras año.

La consecuencia directa de la sobreexplotación de las aguas subterráneas es que el nivel del agua subterránea regional continúa disminuyendo y el embudo de aguas subterráneas continúa expandiéndose. El área de Tokio en Japón, el Valle Central de California en los Estados Unidos y la Ciudad de México han visto caer los niveles de agua subterránea regional debido al desarrollo a gran escala de aguas subterráneas que se han agotado en los acuíferos poco profundos. La reducción del volumen de agua ha aumentado la profundidad del nivel freático, provocando que las bombas se cuelguen e incluso el fenómeno de la chatarra de perforación.

La disminución del nivel del agua en la llanura del norte de China en mi país es relativamente común. El nivel de las aguas profundas está disminuyendo a un ritmo de 3 a 5 metros por año. Los embudos de llegada a tierra en Tianjin, Cangzhou, Hengshui y Dezhou. Se han conectado entre sí, cubriendo un área de 3,18×104km2. Entre ellos, el embudo de Cangzhou tiene una superficie de 9.830 km2 y el nivel del agua en el centro del embudo tiene 78 m de profundidad. Los embudos de descenso del nivel de aguas poco profundas se distribuyen en el ferrocarril Beijing-Guangzhou, Baoding, Shijiazhuang, Shijiazhuang y el ferrocarril Beijing-Guangzhou. Los embudos de descenso del nivel de aguas poco profundas se distribuyen en el ferrocarril Beijing-Guangzhou, Baoding, Shijiazhuang, Shijiazhuang y Beijing-Guangzhou. Ferrocarril Los embudos de descenso del nivel de aguas poco profundas se distribuyen en el ferrocarril Beijing-Guangzhou, Baoding, Shijiazhuang, Shijiazhuang y Beijing-Guangzhou. Los embudos de descenso del nivel de aguas poco profundas se distribuyen a lo largo de Beijing y el ferrocarril Beijing-Guangzhou, con un área de 1,89 × 104 km2 alrededor de Baoding, Shijiazhuang, Xingtai, Handan y Anyang. En los últimos años, con el desarrollo de empresas municipales, la utilización de aguas subterráneas ha aumentado. Debido a la concentración de los niveles de agua (principalmente agua confinada extraída II), el nivel del agua subterránea ha disminuido a una tasa promedio de 0,5 a 1,5 m/a desde 2007.

Desde mediados de la década de 1980, los niveles de agua subterránea han disminuido a un ritmo promedio de 0,5 a 1,5 m/a, y los embudos regionales de agua subterránea han disminuido a un ritmo promedio de 0,5 a 1,5 m/a.

La disminución de los niveles de agua subterránea regional no solo causa directamente que la eficiencia de los proyectos de conservación de agua disminuya o sea descartada, sino que también induce problemas ecológicos y ambientales como el reflujo de agua de manantial, hundimiento de la tierra, colapso kárstico y deterioro. de la calidad del agua subterránea.

3.2.3.2 El flujo de agua de manantial disminuye o se detiene.

En algunos manantiales kársticos famosos en ciudades turísticas del norte, debido a la disposición irrazonable de la extracción de agua subterránea en la zona del manantial. , se cavan pozos alrededor del manantial o aguas arriba del mismo acuífero, lo que hace que el caudal del manantial disminuya, deje de fluir durante los períodos secos o incluso se seque. Por ejemplo, los manantiales kársticos (manantial Baotu, etc.) en Jinan, provincia de Shandong, dejan de fluir durante la estación seca. El caudal del manantial Jinci en Taiyuan, provincia de Shanxi, ha disminuido gradualmente desde 1,98 m3/s en la década de 1950 y dejó de fluir a principios de la década de 1990. En las zonas áridas del interior del noroeste, debido a la extracción a gran escala de aguas subterráneas en el cinturón de loess, la construcción de embalses de superficie sobre los pasos de montaña y la construcción de canales altamente antifiltración en el cinturón de Gobi, las condiciones naturales Se han modificado las necesidades de los ríos para recargar las aguas subterráneas y se ha reducido considerablemente la cantidad de recarga de fugas de los ríos, lo que ha dado lugar a una disminución significativa del caudal de agua de manantial que se desborda del abanico aluvial del piedemonte. Por ejemplo, en la cuenca del río Shiyang en el corredor Hexi de la provincia de Gansu, el caudal de agua de manantial en la década de 1970 era tres quintas partes menor que en la década de 1960, y el área de riego de manantial original del oasis se convirtió gradualmente en un pozo de riego. área. De manera similar, el volumen de agua de los pozos karez en la cuenca Turpan de Xinjiang también ha disminuido, afectando negativamente la producción agrícola y la vida de las personas.

3.2.3.3 Subsidencia del terreno

La subsidencia del terreno se refiere a la disminución de la elevación del terreno, también conocida como subsidencia del terreno o subsidencia del terreno. Se refiere al movimiento general hacia abajo de la superficie de la corteza terrestre. en un rango local. El hundimiento del terreno es principalmente un movimiento vertical descendente lento e imperceptible con poco o ningún desplazamiento horizontal, que afecta un área de miles de kilómetros cuadrados.

En algunos casos, el hundimiento de la tierra es un fenómeno geológico dinámico natural, mientras que en la mayoría de los casos, el hundimiento de la tierra es causado por actividades humanas, que generalmente se manifiesta como la compactación y consolidación de masas de roca y suelo dentro de una cierta profundidad de la superficie o asentamiento de la corteza terrestre.

Desde finales del siglo XIX, con la continua expansión de la intensidad y escala de las actividades de ingeniería humana en todo el mundo, se han producido hundimientos de tierra en muchas áreas. Entre muchos ejemplos, el más común es el hundimiento del terreno causado por actividades de ingeniería humana para extraer líquidos subterráneos. La ciudad italiana de Venecia fue la primera ciudad en descubrir hundimientos del terreno causados ​​por el bombeo de agua subterránea. Posteriormente, muchas ciudades o áreas costeras o de llanuras bajas en Japón, Estados Unidos, México, China, Europa y algunos países del sudeste asiático han experimentado graves problemas de hundimiento del suelo causados ​​por la extracción de aguas subterráneas (Tabla 3.6).

Tabla 3.6 Descripción general del hundimiento del suelo en varios países del mundo

Desde la década de 1960, el hundimiento del suelo ha ocurrido en ciudades como Shanghai, Beijing, Tianjin y Xi'an en mi país. país. La ciudad de Xi'an, ubicada en la segunda terraza del río Wei, ha experimentado un hundimiento del terreno extremadamente grave y las fisuras resultantes han afectado gravemente el desarrollo de la ciudad. De 1971 a 1988, el campanario sufrió un asentamiento acumulativo de 279,4 mm. La Gran Pagoda del Ganso Salvaje se inclinó 886 mm hacia el oeste y 170 mm hacia el norte. La parte occidental de la muralla sur de la ciudad se derrumbó debido a grietas en el suelo y asentamiento irregular. . Antes de 1976, el hundimiento del suelo en la ciudad de Xi'an era muy lento, con una tasa de hundimiento anual promedio de 5,3 mm. Posteriormente, con el aumento de la minería subterránea en aguas confinadas, el nivel del agua confinada disminuyó y el hundimiento del suelo coincidió con el hundimiento del suelo. Embudo de nivel de agua, formando asentamiento compuesto. En 1988, el área del colapso alcanzó los 160 km2, la tasa de colapso anual promedio urbana fue de 34,6 mm y había 7 centros de colapso. La actividad de las fisuras del suelo en las zonas urbanas se está volviendo cada vez más intensa, alcanzando una longitud total de 76. Aunque la aparición de fisuras del suelo en el área urbana de Xi'an está relacionada con la actividad de fallas ocultas neotectónicas en la cuenca de Guanzhong, hay cierta relación entre ambos. Aunque la aparición de fisuras del suelo en la zona urbana de Xi'an está relacionada con las actividades de fallas neotectónicas ocultas en la cuenca de Guanzhong, el hundimiento desigual del suelo también es la causa directa. Por lo tanto, el rango de distribución de las fisuras del suelo es consistente con el rango de hundimiento del suelo, y las fisuras del suelo se extienden principalmente a lo largo de un lado de cada centro de hundimiento.

Figura 3.3 Tasa promedio de hundimiento de la tierra en Tianjin de 1965 a 1988

Según la investigación de Wang Ruobai (1994), en la primera mitad del siglo XX, antes de la explotación a gran escala de las aguas subterráneas En Tianjin, observaciones horizontales muestran que la tasa de hundimiento de la nueva estructura es de 4-6 mm/a. La minería en aguas confinadas comenzó en 1923 y en 1959 se descubrió un hundimiento del terreno en la zona urbana de Tianjin. A finales de la década de 1960, la producción industrial y agrícola comenzó a explotar el agua subterránea a gran escala. De 1970 a 1971, la extracción promedio de agua subterránea fue de 0,89 × 108 m3 y la tasa de hundimiento de la tierra fue de 40 mm/a; la extracción fue (1.0-1.2)×108m3/a, el hundimiento del suelo fue de 75-120 mm/a cuando se cerró el pozo en 1986, el hundimiento del suelo disminuyó cuando se cerró el pozo en 1986; . Esto muestra que la tasa de hundimiento del terreno está correlacionada positivamente con la cantidad de extracción de agua subterránea. En toda el área de Tianjin, el rango de hundimiento del terreno era de sólo 600 km2 en 1975, con dos centros de hundimiento en el área urbana y Ninghe (Hangu) en 1979, el rango de hundimiento saltó a 4000 km2, y los centros de hundimiento en Tianjin, Ninghe y; Wuqing se expandió y se conectó para formar un gran centro de hundimiento compuesto; en 1983, el rango de hundimiento aumentó a 6000 km2 y las tasas de hundimiento de cada centro de hundimiento fueron extremadamente altas, como 113,3 mm/a en la zona urbana de Tianjin, 118,0 mm/a en Hangu, 107 mm/a en Tanggu y 40 mm/a en Renqiu; en 1988, todo el rango de hundimiento alcanzó los 7000 km2, y muchas ciudades de tamaño mediano tuvieron hundimientos, formando una enorme área de hundimiento compuesto policéntrico (Figura 3.3). La elevación del entierro del punto de referencia del Instituto de Tecnología de Tianjin fue de 3,39 m en 1996 y sólo de 1,64 m en 1988, lo que refleja el hundimiento acumulado del suelo de 1,75 m en 22 años. El asentamiento máximo acumulado en el casco urbano central ha alcanzado los 2,62m.

En algunas áreas de Tanggu y Hangu, el suelo tiene una elevación negativa o está al mismo nivel que el nivel del mar. Debido al hundimiento de la tierra, los desbordes de aguas residuales urbanas, la sedimentación masiva del río Haihe, la mala descarga de las inundaciones durante la temporada de inundaciones, las inundaciones en ambos lados del río, la intrusión de agua de mar, el deterioro de la calidad del agua y el fuerte aumento de las pérdidas por desastres causados ​​por las marejadas ciclónicas. Esta serie de problemas ambientales ha afectado gravemente el desarrollo sostenible de la economía y la sociedad local.

Shanghai está situada en la frontera del delta del río Yangtze, con sedimentos sueltos de hasta 300 metros de espesor. De 1921 a 1965, el suelo urbano se hundió una media de 1,76 metros, con un hundimiento máximo de 2,63 metros. Desde 1966 se han tomado medidas de control. Desde la implementación de estas medidas, se ha aliviado el hundimiento del terreno (Liu Tiezhu, 1994). La elevación del terreno del campo petrolífero de Dagang en la bahía de Bohai es de 1 a 3 metros desde que se puso en producción en 1965, se ha extraído una gran cantidad de agua dulce del sistema cuaternario para inyección de agua y agua doméstica en el campo petrolero. provocando que el nivel del agua subterránea en algunas áreas cayera de 0 metros a -80 metros (Beidagang), el hundimiento del suelo en toda el área fue de 0,808 metros y el centro de hundimiento se hundió hasta 1,70 metros, lo que provocó que el sistema de gestión del campo petrolero se deformara o incluso se rompieron, y los pozos de petróleo resultaron dañados por marejadas ciclónicas e inundaciones, puertos y diversos edificios (Li Desheng et al., 1994), 1994).

Las tres ciudades de Suzhou, Wuxi y Changzhou descubrieron terreno hundimiento en las décadas de 1960 y 1970. En 1994, los asentamientos acumulados de los centros de hundimiento en las tres ciudades eran de 1.407 mm, 1.140 mm y 1.050 mm respectivamente. Las pérdidas económicas directas causadas por el hundimiento han alcanzado los 1.200 millones de yuanes, y las pérdidas indirectas son inestimables.

Los hundimientos del terreno causan grandes daños y deben prevenirse seriamente. Las medidas específicas son las siguientes:

(1) Reducir la cantidad de extracción de aguas subterráneas y prohibir la sobreexplotación. Esta es una medida fundamental para evitar el hundimiento del terreno. La cantidad de extracción de agua subterránea debe reducirse mediante el método de "aumentar los ingresos y reducir los gastos", implementando un suministro de agua separado por calidad y una utilización de alta calidad. El agua subterránea solo debe usarse para beber, el agua industrial debe usarse agua superficial tanto como sea posible. , y se debe promover la tecnología del reciclaje del agua.

(2) Ajustar el grado de explotación y desarrollar al máximo las aguas subterráneas profundas. El hundimiento del terreno en el área de Su-Wuxi-Changzhou se debe principalmente a las "tres concentraciones" en el desarrollo y la utilización. Después de la implementación de la planificación científica, se debe intentar ajustar el nivel de desarrollo y utilización. utilizar agua a presión Clase I con una calidad de agua relativamente pobre. Proteger la calidad del agua subterránea en el acuífero a presión II y utilizarla solo como fuente de agua potable. En su lugar, desarrollar un acuífero a presión de agua potable I y un acuífero a presión de agua industrial II, y cambiar la corriente. fuente de agua en una fuente de agua potable. En la actualidad, en el agua potable, existe el fenómeno de desarrollar agua a presión I y agua a presión II para uso industrial, es decir, no es razonable que la gente coma agua mala y la industria utilice agua buena.

(3) Incrementar la recarga de aguas subterráneas mediante recarga artificial y otras medidas. Para recargar las aguas subterráneas y controlar el hundimiento de la tierra, Shanghai ha adoptado medidas regionales de recarga artificial de las aguas subterráneas desde 1966, centrándose en "riego de invierno para uso en verano" y "riego de verano para uso en invierno" como complemento. que el nivel del agua en la misma zona del casco urbano suba en mayor medida. El nivel del agua en la misma zona del suelo ha aumentado significativamente, pasando del hundimiento del año pasado a un estado de "subir en invierno y hundirse en verano", y básicamente ha controlado el hundimiento de la tierra.

(4) Reforzar el aprovechamiento del agua de lluvia urbana. Basándose en la experiencia avanzada de Alemania, el principio de compensación ecológica se utiliza para aumentar la recarga de aguas subterráneas urbanas, reducir la escorrentía urbana ineficaz y mejorar la utilización del agua de lluvia mediante tecnologías como la recolección de agua en los techos y el uso de materiales permeables para las aceras.

3.2.3.4 Colapso del suelo kárstico

El colapso del suelo kárstico se refiere a la deformación del suelo y la destrucción del macizo rocoso del suelo suelto cubierto por la capa de roca soluble desarrollada en la cueva disuelta bajo la acción. de factores de fuerza externos. Su forma principal es el colapso, en su mayoría fosos de colapso en forma de cono. Los colapsos kársticos producidos en condiciones naturales son generalmente de pequeña escala, se desarrollan lentamente y no tendrán un impacto importante en la vida humana. Sin embargo, el colapso kárstico causado por la vida de ingeniería humana es repentino y a gran escala, y a menudo aparece en áreas de concentración de población, lo que plantea serias amenazas a los edificios terrestres y la seguridad personal, y causa desastres geológicos ambientales regionales.

Debido a la existencia de cuevas kársticas o fisuras de corrosión, la inestabilidad de la capa de suelo suprayacente y el efecto de erosión y transporte del agua subterránea sobre la capa de suelo, el drenaje de las aguas subterráneas kársticas a menudo provoca el colapso del suelo.

La primera es la base material del colapso y la segunda es la condición dinámica que causa el colapso. En condiciones naturales, el agua subterránea también tiene un efecto potencial de erosión sobre los rellenos kársticos y las capas de suelo suprayacentes, pero este efecto es muy lento, por lo que el colapso es menor y la escala no es grande. El bombeo artificial de agua subterránea mejora en gran medida la erosión y el transporte de los rellenos kársticos y las capas de suelo suprayacentes, y promueve la aparición y el desarrollo de hundimientos del suelo. El proceso de formación de este tipo de colapso se puede dividir aproximadamente en las siguientes cuatro etapas:

(1) Durante el proceso de bombeo y drenaje, el nivel del agua subterránea disminuye, la flotabilidad del agua sobre la capa de suelo suprayacente disminuye y la pendiente hidráulica aumenta. La velocidad del flujo de agua aumenta y el efecto erosivo del agua aumenta. El suelo de relleno de la cueva es arrastrado por la erosión y el transporte de agua subterránea, y el suelo en el fondo de la capa suelta cae, drena, se arquea y colapsa, formando una cueva de suelo oculta.

(2) Bajo la acción de la presión hidrodinámica continua del agua subterránea y el peso propio del suelo suprayacente, el suelo colapsa y migra, y el agujero continúa expandiéndose hacia arriba, provocando el hundimiento del suelo.

(3) El agua subterránea continúa erosionándose y transportando cuerpos derrumbados, y los agujeros ocultos del suelo continúan expandiéndose hacia arriba. Cuando la presión del peso propio del suelo suprayacente se acerca gradualmente a los límites de resistencia a la compresión y al corte de la cueva, el asentamiento del suelo se intensifica y el suelo se agrieta bajo la acción de la presión de tracción.

(4) Cuando la presión del peso propio del suelo suprayacente excede la resistencia máxima a la compresión y al corte de la cueva, el suelo colapsará. Al mismo tiempo, se producen grietas periféricas. Esto se debe a que durante el proceso de colapso del suelo, no solo se genera un esfuerzo cortante en la dirección vertical, sino que también se genera un esfuerzo de tracción en la dirección horizontal.

Figura 3.4 Diagrama esquemático del desarrollo de cuevas de suelo en el área de hundimiento de la ciudad de Xuzhou

El hundimiento del suelo kárstico ocurre en muchas ciudades de mi país, como Guilin, Xuzhou, Changzhou y otras ciudades. La ciudad de Xuzhou desarrolla y utiliza principalmente agua subterránea kárstica. El espesor de la capa suelta del Cuaternario es de 5 a 30 m, y el suministro de agua diario es de 40 × 104 m3, lo que excede con creces su cantidad de compensación [(20 ~ 25) × 104 m3 por día], lo que provoca que El nivel del agua subterránea kárstica aumenta año tras año. El nivel del agua en el centro del embudo ha descendido a una profundidad de más de 90 m, formando una gran cantidad de agujeros en la capa de suelo suprayacente. Del 12 al 13 de abril de 1992, un área de terreno kárstico de 2 × 104 m3 se derrumbó en Xinshengli, distrito de Yunlong, formando 9 sumideros, el más grande tenía 25 m de largo y 19 m de ancho. Destruyó 224 casas y causó una pérdida económica directa. 40 millones de yuanes, el mecanismo de desarrollo de las cuevas del suelo se muestra en la Figura 3.4.

3.2.3.5 Intrusión de agua de mar

La sobreexplotación de aguas subterráneas en acuíferos costeros en ciudades y regiones costeras ha provocado cambios en las interfaces de agua salada y agua dulce, intrusión de agua de mar en los acuíferos, deterioro de La calidad del agua subterránea y la salinidad y la concentración de iones cloruro aumentan.

La intrusión de agua de mar es un problema ambiental especial causado por el desarrollo de recursos hídricos en las zonas costeras y es común en el extranjero. Este problema existe en Long Island en Estados Unidos, Hermos en México y en zonas costeras de Japón, Israel, Países Bajos, Australia y otros países.

La costa de mi país tiene una longitud de 1,8×104 km. Las zonas costeras son áreas clave para el desarrollo económico de mi país. La intrusión de agua de mar causará graves pérdidas económicas. Por ejemplo, en Dalian, Jinxi, Qinhuangdao, Qingdao, Xiamen y otros lugares, debido a la intrusión de agua de mar, la calidad del agua se ha deteriorado, se han abandonado un gran número de pozos, se ha reducido la producción de cereales y se han destruido huertos, lo que ha causado obstaculizó gravemente el desarrollo de la producción industrial, agrícola y del turismo.

En la costa de la bahía de Laizhou, ciudad de Laizhou, en 14 años, de 1976 a 1989, la cantidad explotable de agua subterránea fue de 16,2×108m3, la extracción real fue de 24,58×108m3 y la sobreexplotación máxima fue de 8,38 × 108 m3, formando un embudo de caída de agua subterránea con el centro más bajo. La elevación del nivel del agua es -16,74 m, lo que provoca una intrusión de agua de mar a gran escala. Desde que se completó y puso en funcionamiento la fuente de agua de Daweijia a lo largo de la bahía de Jinzhou en la jurisdicción de la brigada en 1969, el nivel del agua en el centro del embudo ha bajado debido al hecho de que el volumen de extracción real (6,2 × 104 m3/d) es el doble del volumen de extracción permitido (3,1×104m3/d). La profundidad máxima es de 13,58m y la elevación mínima del nivel del agua es de -9,86m, provocando intrusión de agua de mar y un aumento general del contenido de Cl- en el agua.

3.2.3.6 Deterioro de la calidad del agua

Debido al desarrollo a gran escala de las aguas subterráneas, el nivel del agua regional ha bajado y el espesor de la zona de bolsas de aire ha aumentado, lo que ha mejoró la hidrogeoquímica ambiental y, por lo tanto, afectó la calidad del agua subterránea. Este fenómeno ocurre en muchas áreas, especialmente en la ciudad de Xuzhou.

Debido a la sobreexplotación a gran escala, el nivel freático en la zona está disminuyendo a un ritmo de 2 m/a y el embudo de caída se está expandiendo a un ritmo de 8 km2 por año, provocando una serie de cambios en el campo hidrodinámico y el entorno hidrogeoquímico. . El cambio más obvio es el cambio en el entorno redox del sistema de agua subterránea, que convierte la sección original en un área envuelta en aire, lo que provoca que ciertos minerales y componentes químicos se oxiden en sales con mayor solubilidad. Por ejemplo, los residuos en el suelo se nitrificarán en condiciones de bolsa de aire para formar nitratos que migran fácilmente. La ecuación de reacción es: el sulfuro disuelto se convierte en sulfato fácilmente soluble, exacerbando la contaminación del agua. La disminución del valor del pH debido al aumento de iones neutralizantes en el agua y la nitrificación promueven en gran medida la disolución del CaCO3; al mismo tiempo, cuando el valor del pH es cercano a 6, se puede prevenir la reacción de precipitación del CaCO3; Por lo tanto, los iones Ca2 y Mg2 en el agua subterránea generalmente muestran una tendencia ascendente, además, a medida que el nivel del agua cae significativamente, el caudal del agua subterránea aumenta, el ciclo del agua se alterna más rápido, la oxidación se fortalece, las vías de lixiviación aumentan y la lixiviación; El efecto se fortalece, lo que resulta en riego durante el proceso de filtración. Bajo la acción del agua, las aguas residuales, los desechos sólidos superficiales, las aguas residuales fecales y los lixiviados, se disuelven continuamente una gran cantidad de cloruro y sulfato de calcio y magnesio solubles en la zona de la bolsa de aire, lo que aumenta la concentración de iones Ca2 y Mg2 en el agua subterránea, al mismo tiempo, debido a la contaminación. El CO2 formado por la descomposición de componentes continúa disolviéndose en el agua, reduciendo el valor del pH y disolviendo más minerales carbonatados, provocando una contaminación por dureza en grandes áreas.

Este tipo de deterioro de la calidad del agua subterránea es particularmente evidente en muchas ciudades grandes y medianas del norte de mi país donde se explota el agua subterránea a gran escala, como Beijing, Shijiazhuang, Xi'an, Hohhot, Xinxiang, Kaifeng, Lanzhou y otros lugares. Por ejemplo, en la ciudad de Shijiazhuang, una de las pocas ciudades grandes de mi país donde el agua subterránea es la única fuente de suministro de agua, la mayoría de los poros dentro de los límites de la ciudad tenían una salinidad de sólo 0,3 al comienzo de la minería a gran escala a mediados de -Década de 1960 ~0,4 g/L, y la dureza total es generalmente de 13 a 15 grados Deloitte (el área del intervalo en forma de abanico tiene mayor salinidad y dureza debido a las malas condiciones de escorrentía, la salinidad y dureza en); en la mayoría de las áreas la dureza es superior a mediados de los 90. A mediados de la década de 1980, la salinidad en la mayoría de las zonas había aumentado de 0,5 a 0,8 g/L y la dureza alcanzó de 17 a 25 grados Delphi. En el centro del embudo de caída de agua subterránea en el área con mayor intensidad de extracción de agua subterránea, la salinidad alcanza 0,85-1,0 g/L, con puntos individuales que superan los 1,5 g/L. La dureza alcanza 30-33 grados, con puntos individuales que alcanzan. 64,6 grados. Según los datos de seguimiento de la Primera Brigada Hidrogeológica de la provincia de Henan, el agua freática de los poros, la salinidad y la dureza total en cinco años en el área urbana de Xinxiang entre 1984 y 1989 aumentaron rápidamente con el aumento del volumen de extracción y la profundización de las aguas subterráneas regionales. embudo de caída de nivel. El aumento anual de la mineralización oscila entre 0,028 y 0,10 g/L, y el aumento de la dureza oscila entre 0,5 y 5 grados. Cabe señalar que en la actualidad, el aumento sustancial de la dureza del agua subterránea se ha convertido en un problema importante en el deterioro de la calidad del agua durante la extracción de agua subterránea en las ciudades del norte. Por ejemplo, la dureza del agua subterránea de la Planta de la Fuente de Agua No. 7 de Beijing, que se puso en funcionamiento en 1964, era de 17 a 18 grados. En 1978 aumentó a 33,1 grados, con un aumento promedio de 0,9 grados por año. En Xi'an, la tasa de crecimiento anual de la dureza del agua subterránea oscila entre 1,03 grados y 3,82 grados. En Lanzhou, el aumento anual fue de 1,75°. La ciudad de Lanzhou tiene un aumento anual de 1,75°. Entre ellos, el valor de dureza más alto de los pozos autoprovistos en el área de la fuente de agua de Matan alcanzó los 123,5 grados. Según cálculos preliminares de los departamentos pertinentes, las ciudades del norte de mi país necesitan invertir cientos de millones de yuanes cada año para suavizar la calidad del agua subterránea.