以科学技术为眼,让看不见的地下水变得可见

时间:2022-11-15点击:供稿:刘宏伟 卢艳莹

2022年,“世界水日”主题为:

“Groundwater-Making the Invisible Visible”

——旨在让人们能够看见隐藏在地下看不见的地下水。

 

地下水作为一种宝贵的自然资源,公众对它的认识可能从小时候的课文《吃水不忘挖井人》开始。随着社会的发展和生活水平的提高,全民的环保意识也在不断增强。近年来国内陆续曝光出来的“红豆水事件”“牛奶水事件”“绿茶水事件”“腾格里沙漠事件”等多个地下水污染投诉事件证实,人民的需求已经从水够喝变为了水好喝。

 

2021年12月1日《地下水管理条例》由国务院总理李克强签署后正式发布实施,自此,我国迈入了依法保护地下水的高速公路。实际上,早在十年前,国家就已经陆续开始对地下水环境保护工作进行了实践和探索。2011年10月,国务院批复了《全国地下水污染防治规划(2011—2020年)》,绘制了我国地下水污染防治工作的第一张蓝图;2012年10月,原环境保护部审议通过了《华北平原地下水污染防治工作方案(2012~2020年)》,以京津冀地区为试点,为我国地下水污染防治工作指明了方向。2019年生态环境部联合水利部等五部门印发了《地下水污染防治实施方案》,构建了我国近期、中期、远期地下水污染防治工作的总目标和总基调,并正式吹响了我国地下水污染防治的冲锋号。在这十年间,我国还陆续出台了一系列地下水环境调查、监测、评估、修复技术指南和规范,修订了1993年以来运用了20多年的地下水质量标准。以上种种,足以说明,国家对于地下水污染防治工作决心之大,速度之快。

 

然而,相较于西方发达国家,我国地下水污染防治工作仍面临起步晚、基础薄弱、家底不清、技术不强的局面。如何让看不见的地下水变得可见,作为长期隐伏于大环保达摩院中的一名扫地僧,终于迎来了地下水环保人一展身手的机遇,且看我们的十八般武艺:


01水文地质测绘

水文地质测绘是通过野外调查和观测等手段,从宏观上判断地下水的类型、埋藏条件、分布规律、富水性特征、补给来源、径流方向、排泄去向等。主要调查和测绘的对象包括地形地貌、地质构造、地层岩性、井、泉等代表性水体。


出露于基岩裂隙中的“冰瀑布”

2013年拍摄于陕西省咸阳市长武县



出露于岩溶地层中的地下暗河

2019年拍摄于贵州省遵义市遵义县

 

02水文地质物探

水文地质物探的目的是根据地质结构或地下水本身存在的密度、电导率、磁导率和放射性等物理特性差异,利用物理方法测定出不同区域岩石或水体的某些物理特征值的变化,从而分析、推断出该区域的地层岩性、构造、结构,及含水层的埋藏条件、富水性等特征。常用的水文地质物探方法包括重力法、电法、磁法、地震、放射性等。

 



采用探地雷达(电磁法)

进行水文地质物探

2020年拍摄于陕西省西安市临潼区

 

03水文地质钻探

水文地质钻探的目的是通过直接从地下钻取、提取岩石或土壤样品,直观发现和认识地下水赋存空间体内地层岩性、结构、构成、厚度、颜色、硬度、裂隙发育程度、含水率等特征,同时成井后可为后续进行水文地质试验和地下水采样监测提供途径。所采用的手段及工具包括人工或机械探井、探坑,以及各种大型或小型钻机、便携式钻机等。



采用钻机进行水文地质钻探

2021年拍摄于陕西省宝鸡市凤县

 

04水文地质试验

水文地质试验的目的是通过井下抽水、注水,或地表渗水等试验,确定地下水在含水层中的运移速率及含水层、隔水层或不含水层(包气带)本身的渗透率等参数。



采用抽水试验计算含水层渗透系数

2020年拍摄于陕西省西安市临潼区



采用单环渗水试验

计算包气带渗透系数

2016年12月拍摄于陕西省榆林市榆阳区

 

05地下水采样和监测

地下水采样和监测的目的是获取地下水水环境状态信息,评估地下水质量等级、污染程度、污染分布,并结合水文地质条件、水文地质参数、污染源等信息,反演污染成因和污染机理。监测方法包括便携式设备现场快速检测及实验室分析检测。



地下水采样工作现场图片

2022年拍摄于陕西省渭南市富平县

 

06地下水数值模拟和预测

地下水数学模型是以水文地质概念模型为基础所建立起来的,能刻画和再现实际地下水系统结构、运动特征和各种渗透要素的一组数学关系式。通过已建好的模型能够再现实际水位、流量的动态,还可以预测不同条件下地下水系统的状态和行为。



地下水数值模拟效果图

 

以上是我们发现和认识地下水最常用的一些传统技术手段。当然,随着科学技术水平的不断提高,我们也在努力改进和提升技术装备和方法。相信未来的我们,一定能更加科学、高效、直观的发现和认识地下水,守护好我们的地下水资源宝库。

-分享-