地下水的作用精選(九篇)
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第1篇：地下水的作用范文
【關鍵詞】地下水；工程建筑；影響；對策
【 abstract 】 the groundwater of engineering geological games building produce some bad influence, and may even made a safe hidden trouble will, so we have to be serious about groundwater monitoring work well, serious points, analyse the effect of the cause of the problem discussed, and explores the scientific and reasonable protective measures. This paper analyzes the simple movement of ground water in soil, engineering construction part of influence, and put forward countermeasures tentatively part.
【 key words 】 groundwater; Engineering construction; Influence; countermeasures
中圖分類號：K826.16文獻標識碼：A 文章編號：
一、前言
地下水是地質體賦存環境之一,是影響地質工程穩定性的重要條件1。目前城市現代化建設發展迅猛，高樓大廈興建數量巨大，地下水地質運動對工程建筑的影響更是日益明顯，日益重要。根據目前的統計分析可以看出，各種巖土工程事故和絕大多數的地質災害都和地下水運動作用相關。如果情況不太嚴重會致使建筑物產生裂縫、發生傾斜等情況。嚴重者，會對建筑物產生巨大的安全影響，致使建筑物無法安全使用，甚至發生倒塌，威脅人員安全。認真的做好地下水的監測工作、地下水與土體間作用的分析工作，探尋科學合理的防護措施，對預防、杜絕地下水運動產生的工程事故顯得十分重要。
二、地下水對土體及工程建筑的影響
（一）流沙現象
流沙具有很大的危害性，屬于破壞性很強的地質災害。流沙現象的產生是因為當從下往上滲流的動水力同土的有效重度相當時，土粒之間的有效應力就會消失，致使土粒處于懸浮狀態，隨水自由流動。
舉例說，在低于地下水位的地方挖地基，若是不進行降水作業，地基外水頭大于基地內，基地內地下水向上方滲流，就很有可能會發生流沙現象，致使基地坑底泥沙翻涌，會給施工過程帶來極大的不便和困難，還有很大可能會影響到附近建筑物的安全。目前在施工過程中一般都通過增加滲流路徑、減少基地坑內外水頭差防治流沙。
（二）沙土振動液化
沙土飽和過后，由于受到震動使其變得密實，致使沙土孔隙水壓增加，沙土顆粒之間的有效應力減少，抗剪強度降低。通過周期振動作用，沙土孔隙水壓不斷增加，嚴重者會完全抵消沙土顆粒之間的有效應力，使其處于懸浮狀態，接近液體性狀，土變被液化。
如果沙土被液化，通常會在地表裂縫處冒沙或是噴水，導致地基失去作用，發生沉降。現一般采用擠密砂樁、振動加密,或是把地樁的基礎部分打入液化深度以下穩定的土層之中等措施加密。
（三）地下水的腐蝕性
沿海地下中鎂、氯及硫酸根離子的濃度比較高，能夠對鋼筋混泥土產生非常大的腐蝕作用。地下水中的硫酸根離子同混凝土相互作用能生成復硫酸鹽。它的體積相比化和前會膨脹2.5倍，在很大程度上破壞混泥土結構；另外如果地下水帶酸性，會對混凝土中存在的碳酸鈣和氫氧化鈣產生破壞性作用；氯離子對鋼筋有很強腐蝕性作用，對混凝土也有中度腐蝕作用。
三、地下水防治措施
防治地下水必須從思想上認識到地下水的危害，同時要加強監管，做好勘測設計施工驗收各階段地下水防治工作，確保施工質量和安全2。
（一）做好水文地質檢測、記錄工作
要盡可能詳細、全面地了解最高地下水的所有性質、參數，和地層的凍結深度，以及歷年以來的氣候變化情況，降水、蒸發量等技術指標，這是工作是科學合理地確定工程防護要求、防水標高和其他地下水防護相應措施的基礎保障。
（二）做好結構防水設計
應采用科學合理的結構形式,使用建筑結構自身的憎水性和密實性以及剛度，來增加建筑結構自身的抗滲屬性。而且在設計中要盡可能的選用整齊、規則的造型，來增強建筑結構整體的剛度；想要解決好變形縫滲漏問題，做好防水設計工作是基本保證。所以工程建筑設計人員、施工人員必須在變形縫防水的工作上多下功夫，改變以往簡單的防水施工方法。使用中埋橡膠或是鋼板與外貼式的止水帶結合使用，在這個處理方法中，以中埋橡膠或是鋼板，與膩子條或是水膨膠條組合使用能達到最佳的防水效果，考慮到防護結構應具有的性質，采用鋼板能保證防護效果。
從以往的施工經驗中不難發現混凝土配合比中，水泥明顯占有很大比重，這不能說和頂板的開裂沒有任何關系。因為強度高的混凝土中水泥所占比重較大，會生產大量的水化熱，致使開裂。如果要使用高強度混凝土，最好使用礦渣水泥，因為這種水泥水熱化較小。在上下鋼筋的布置方面也應盡可能地使用直徑、間距較小的鋼筋，并在混凝土內添加適當的的鋼纖維，對防止裂縫的產生也很好的效果。在做拉結筋工作時應使用梅花形的布置方法，盡可能的做到少而精，同時確保雙面鋼筋交叉的點連線始終與鋼筋網垂直；如果允許，還可把止水環焊接在拉結筋中間；最后還要確保砼的迎水面50mm鋼筋的保護層厚度。
（三）做好抗浮設計工作
應根據水浮力大小以及地質、后期運行條件等因素，綜合分析選擇出科學合理、經濟實用的方法；還需考慮到在低水位時，抗浮樁的反向受理與變形協調問題；抗浮錨桿這種技術手段也是非常行之有效的，在許多情況下它都比壓重和抗浮樁方法要好。耐久性是抗浮錨桿的關鍵問題，采用壓力分散型錨桿可以顯著的提升錨桿的承載力，且能夠解決耐久性問題。
【參考文獻】
［1］ 賀明俠, 王連俊. 地下水及地質作用對建筑工程的影響［J］.土工基礎，2005,19(3):19.
第2篇：地下水的作用范文
關鍵詞:水平地震 作用 建筑結構 變形計算
建筑結構在地震作用下的變形計算與控制在抗震設計中起著愈來愈為重要的作用,怎樣減小結構在地震作用下可能產生的變形及怎樣以較為經濟的方法增強結構自身的變形能力就構成了建筑結構抗震動力學及提高建筑物抗震能力,發展相應的結構變形能力計算方法的必不可缺的新成份。
一、單質點結構在水平地震作用下的彈性變形
1.按規范,地震荷載為
式中: k――剛度;
a――對應基本烈度的地震影響系數。
結構周期為
(3)a
由此可從式(2)得
(3)b
若已知結構周期T,烈度,按原來的規范反應譜求出a值后,即可求出結構頂點變形V值。注意,這里求出的結果是對應于比摹本烈度低的烈度的小震作用。
2、按新規范,基底剪力可表示為
(4)
式中:a對應眾值烈度,按新規范反應譜采用。頂點位移公式為:
(5)a
或者寫問為
(5)b
二、平面多質點結構在地震作用下的變形
對一般平面多質點系統(n層結構)可采用振型分解法如下計算:
1. 按規范計算
第j振型i質點的水平地震荷裁為
(6)
式中
(7)
結構在 等側力作用下,可按結構力學方法求出位移,一般取j=1、2、3,即前三個振型。
――j振型頂點位移;
――j振型任一層i處位移;
――j振型i層層位移差=
――j振型i層層間位移=
――i層層高
當j=1,為第一振型,可得相應位移的符號為
j=2,為第二振型,
j=23,為第三振型,
采用平方和開方方法(SRSS)作振型組合,得結構頂點位移為
(8)a
i層位移為
(8)b
i層層位移差為
(8)c
i層層間位移為
(8)d
I=n為頂層,i=1即第一層,以此類推。
2、按“鋼筋混凝土高層建筑設計與施工規定”計算
該規定地震荷載公式與78規范地震力公式相同,第j振型滴i質點水平地震力為:
(9)
求變形時引入剛度折減系數
=0.65(墻,框架),0.35(墻與框架連梁)
按結構力學方法求得在 地震力作用下的頂點變形為
(10)
再將計算結果放大2倍,求得結構最終頂點變形為
(11)
求得結構i層在不同振型地震力作用下的層間位移后,用平方和和開方法求得其層間位移
(12)
再將計算結果放大2倍,得i層層間位移ewing
由于以上方法在計算結構變形時采用了剛度折減系數,又將
計算結果放大2倍,可以近似認為系對應于基本烈度地震作用下按彈性方法計算求得的位移。研究表明,用此法求得的層間位移是不符合實際的,建議不要在抗震設計中應用。
3、按新規范計算
第j振型第i質點水平地震作用為
(13)
式中:對應眾值烈度,結構影響系數C不再出現。
仿前所述,可得頂點位移由下式計算
(14)a
i層層間位移由下式計算
(14)b
式中,系由不同振型地震作用 所產生的位移。
三、水平地震作用下不對稱多層建筑變形計算
對需考慮扭轉的不對稱多層建筑,按以下步驟計算
(1)求結構自振周期 ,及對應振型
(2)x方向地震作用時求振型參與系數 ,
(15)
(3)求結構的地震作用
(18)
對第j振型,任一樓i作用有三個地震作用,它們使沿x、y方向的水平地震力及繞質心軸的地震扭轉力距
(16)
(4)按一般結構力學方法求出地震荷載作用下的變形,對于不對稱建筑,靠邊端的抗側力構建是最危險的。
在y方向
(17)
式中 為邊件橫坐標
頂點位移為
(18)
在x方向
(19)
式中 ――邊端構建縱坐標
(20)
頂點位移為
(21)
顯然
這表明不利側邊端抗側力構件之頂點位移大于質心處頂點位移。
參考文獻:
[1]魏璉. 地震作用下建筑結構變形計算方法[J]. 建筑結構學報, 1994,(02)
第3篇：地下水的作用范文
關鍵詞：水化學；主離子；地球化學模擬
Analysis of Water Chemistry Characteristics and Evolution Trends of Groundwater in Tangshan Costal Areas
TIAN Xi-zhao1，2，SHAN Qiang2，SONG Li-zhen2
(1.HebEi Institute of Environmental Geology Exploration，Shijiazhuang 050021，China;
2.College of Environmental Science and Engineering，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China)
Abstract: On the basis of water chemistry data of surface water，shallow and deep groundwater in Tangshan costal areas，the paper discussed the distribution of water chemistry types，the main causes of water chemistry and its evolution trends.The results showed that the water chemistry types in Tangshan costal areas presented some horizontal zoning regularity.The continuous and excessive exploitation of groundwater in this area caused the salinization of shallow groundwater and the increase in hardness of deep groundwater.Besides，results from an inverse hydrologic geochemistry reaction-path modeling of the deep groundwater in this area indicated that the deep groundwater mainly experienced the processes including the dissolution of calcites，dolomites，halites and fluorites，the precipitation of gypsums，and the cation exchange，during which the concentrations of Na+ and Cl- increased while those of Ca2+ and SO2-4 decreased and the water chemistry type turned from HCO3-Na to HCO3·Cl-Na.
Key words: water chemistry;major ion;geochemistry modeling
唐山沿海地區主要包括樂亭縣、灤南縣、豐南區、唐海縣的一部分區域。在區內大規模區域開發的背景下，對水資源的需求量越來越大。持續大量的開采地下水，將可能造成一系列的環境地質問題。對于地面沉降、海（咸）水入侵、濕地退化等環境地質問題的研究已經比較深入，而對于地下水化學特征變化的研究還相對滯后。基于此，本文在深入分析唐山沿海地區地下水水化學特征的分布規律的基礎上，對地下水化學特征的形成及演化過程和趨勢進行定量的研究。
1 研究區水文地質概況
1.1 區域水文地質分區
根據成因類型，唐山市平原區劃分為山前沖洪積傾斜平原和濱海平原兩大水文地質區［1］。沖洪積傾斜平原水文地質區分布于平原區北部，由規模大小不等的沖洪積扇組成。濱海平原水文地質區主要為河流沖積及海湖積而形成，分布于平原區南部，是本文的主要研究對象。該區內含水層顆粒較細，一般由細砂或粉砂組成。在垂直方向上，由于咸水體的存在，在地下具有雙層結構或三層結構［1］。
1.2 區域含水組的劃分
唐山市第四系含水層可劃分為4個含水組，即Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ含水組，分別相當于Q4、Q3、Q2和Q1的地層［2］。按水文地質條件和目前開采現狀，將這4個含水組概化為淺層地下水和深層地下水（表1）。區內主要開采層集中分布在第Ⅱ含水組和第Ⅲ含水組，大部分開采井深度為200～300 m，利用深層淡水。
1.3 地下水的補給、徑流和排泄
唐山沿海地區淺層地下水主要接受大氣降水、地表水體入滲和地下水的側向徑流補給。淺層淡水，主要消耗于人工開采及蒸發和以越流的方式補給深層地下水；淺層咸水的主要排泄方式為潛水蒸發及越流補給深層地下水。2009年區內地下水位動態監測資料顯示，唐山市沿海地區淺層地下水水位埋深為0～12 m，總體分布規律為北部水位埋深較大，南部水位埋深較小，地下水自南向北流動。
[JP+3]深層地下水的主要補給來源為地下水側向徑流及上覆含水層的越流補給，主要消耗于人工開采［1］。2009年區內地下水位動態監測資料顯示，深層地下水水位埋深為20～70 m，總體分布規律為北部水位埋深較小，南部地下水集中開采水位埋深較大，并形成了區域地下水位降落漏斗。
2 研究區水化學特征
2.1 淺層地下水化學平面分布特征
唐山沿海地區淺層地下水水化學類型具有一定的水平分帶規律性，自北向南總體變化為HCO3-CaHCO3-Ca·MgHCO3·SO4-Na·Mg·CaCl·HCO3-NaCl-Na，見圖1。礦化度由山前平原5 g/L，濱海一帶>10 g/L，最高達30 g/L左右。
2.2 深層地下水化學平面分布特征
深層地下水水化學類型分帶規律明顯，山前平原地下水徑流條件較好，循環交換強烈，礦化度一般
2.3 淺層地下水水質動態特征
根據多年地下水化學資料分析，唐山沿海地區淺層地下水礦化度、總硬度和主要離子成分變化十分劇烈，升降互現，其中總體趨勢為淺層地下水的咸化。以區內柏15孔為代表，見圖2。其礦化度由1981年的3 105 mg/L增長到1997年的7 634.8 mg/L，但礦化度并不是單一的直線上升，而是在起伏中呈現上升的趨勢。陰離子以氯離子上升為主，陽離子則以鉀、鈉離子上升為主［3］。
2.4 淺層地下水水質動態特征
唐山沿海地區分布有大面積的淺層咸水，淺層淡水資源較匱乏，多年來一直以開采深層地下水為主。據20世紀70年代的水化學資料，區內大部分地區地下水陰離子以重碳酸根離子和氯離子為主，局部存在硫酸根離子和氯離子為主的地下水，陽離子以鈉離子為主［2］。以區內柏14孔為代表，見
總體來看，區內深層地下水礦化度、總硬度和主要離子含量有一定波動變化，變化幅度較小，基本保持穩定狀態。但近年來，由于對深層地下水的不合理開采，導致礦化度和硬度呈上升趨勢。
3 地下水化學特征的成因分析
3.1 主要離子成分
表2為唐山沿海地區不同代表性水樣主要離子含量統計情況。從表2可以發現，區內地表水、淺層地下水和深層地下水存在迥異的水化學組成和離子比值特征，表明三者具有不同的地下水化學成因，且相互之間的水力聯系較差。
3.2 水化學吉布斯分布模式
對于離子起源的自然影響因素，吉布斯（Gibbs，1970）根據世界河流、湖泊及主要海洋水TDS與Na+/(Na++Ca2+)、TDS與Cl-/(Cl-+HCO3-)關系圖能夠確定天然水化學成分的3 個主要來源：大氣降水作用、風化作用、蒸發-結晶作用［4］。將唐山沿海地區地表水（河水）、淺層地下水和深層地下水的水化學數據投到Gibbs圖上，見圖4。
從圖4可以看出，地表水和淺層地下水點在圖中的分布較為一致，均位于右上方的蒸發-結晶沉淀作用區，遠離大氣降水作用區，顯示地表水和淺層地下水的化學組分主要受蒸發控制。深層地下水在圖中的分布具有較大差異，在TDS與Cl-/(Cl-+HCO3-)關系圖中，深層地下水位于巖石風化作用區，顯示深層地下水化學組分主要受含水層鹽分控制；而在TDS[HJ1.6mm]與Na+/(Na++Ca2+)關系圖中，深層地下水則主要位于大氣降水作用區和蒸發-結晶沉降作用區之間，表示其受到兩種因素的綜合作用。
3.3 離子組合比
從唐山沿海地區水樣的γCa2+/γNa+與γMg2+/γNa+、γCa2+/γNa+與γHCO3-/γNa+的關系及其與硅酸鹽巖和蒸發鹽巖的γCa2+/γNa+與γMg2+/γNa+、γCa2+/γNa+與γHCO3-/γNa+的關系可以看出［5］，該區地表水、淺層和深層地下水中化學組分主要來源于γCa2+/γNa+、γMg2+/γNa+、γHCO3-/γNa+比值均較低的蒸發鹽巖和硅酸鹽巖的風化，見圖5。根據2009年12月份曹妃甸地區含水層易溶鹽的分析報告，含水層易溶鹽γCa2+/γNa+介于0.017～031、γMg2+/γNa+介于0.01～0.21、γHCO3-/γNa+介于0.01～0.88［6］。[JP+2]與全球蒸發鹽巖平均特征比值相比，本地區含水層易溶鹽的特征比值明顯偏小，這也從側面證明該區水化學組分主要來源于含水層易溶鹽和硅酸鹽巖的溶解。
3.4 水化學特征的成因分析
從圖6γ(SO42-+Cl-)與γHCO3-的關系圖上可以發現，唐山沿海地區地表水和淺層地下水水樣點位于1∶1線以下，γ(SO42-+Cl-)遠高于γHCO3-，表明地表水和淺層地下水的水化學組分主要來源于蒸發鹽巖溶解。深層地下水水樣點則多位于1∶1線的上方，表明深層地下水水化學組分主要起源于碳酸鹽的溶解［6-7］。
地下水中的HCO3-、Ca2+和Mg2+很可能來自含鈣、鎂的硫酸鹽或碳酸鹽礦物的溶解，因此，通常選用γ(Ca2++Mg2+)/γ(HCO3-+SO42-)比例系數的方法來確定這幾種離子來源［7-8］。唐山沿海地區深層水的γ(Ca2++Mg2+)/γ(HCO3-+SO42-)平均值為0.32，γ(Ca2++Mg2+)遠小于γ(HCO3-+SO42-)，表明硅酸鹽或硫酸鹽礦物溶解對深層地下水化學組分有較大的控制作用；局部地區地下水化學組分也受到碳酸鹽的影響［7］。
4深層水反向水文地球化學反應路徑模擬
4.1 典型剖面選取
反向水文地球化學模擬要求反應路徑的起止點位于同一水流路徑上［9］。典型模擬剖面的選取根據研究區2009年的深層水等水位線，選擇大致處于同一條流線上的水化學資料豐富的A-B作為模擬路徑，見圖7。典型剖面上選擇水質資料較全、時間序列連續性較好的井孔的水樣作為初、末刻水樣，研究深層水流經這些井孔時所發生的水-巖相互作用，見表3。
4.2 約束條件、相態、參數確定
由地下水化學特征分析可知唐山沿海地區深層地下水化學演化主要受碳酸鹽、含鈣、鎂的硫酸鹽、硅酸鹽的溶濾作用、蒸發濃縮作用的共同影響。碳酸鹽、含鈣、鎂的硫酸鹽、硅酸鹽類礦物是該區地下水化學組分的主要來源，且部分水中含有一定量的F。把方解石、白云石、石膏、鹽巖、螢石和陽離子交換作為進行反向水文地球化學模擬的“可能礦物相”。約束變量是質量平衡反應模型中考慮的元素。根據研究區水化學測定結果，考慮到各化學組分來源的多元性，最終選擇了K、Na、Ca、C、F、Si6種元素作為約束變量。由于所
模擬路徑位于第三含水巖組，可以將所模擬系統近似看作封閉系統，忽略CO2分壓的影響。
4.3 模型建立與模擬
由于礦物相的選取往往要多于元素的數目，因而就造成了模型的多解性［10］。一般情況下，為選取最恰當的解需要遵循以下原則:①符合熱力學原理；②符合化學原理，例如某些礦物（長石類、云母等）的水解反應是不全等溶解反應，是不可逆的反應［11］；③符合水文地質條件，例如蒸發和稀釋條件、陽離子交換條件以及氧化還原條件等；④模擬結果的數量級要適合。利用Phreeqc軟件對水樣點A-B過程中所發生的水文地球化學作用進行模擬
4.4 模擬結果分析
注：表中正值表示該礦物相發生溶解作用，進入地下水；負號表示該礦物相在地下水中沉淀，離開地下水，單位為mol/L·H2O；“－”表示該礦物相未參加反應。
從模擬結果來看，滿足化學組分質量平衡的反應模型共有6個，這些模型均符合熱力學規律和溶解平衡規律。模擬水流路徑上的反應模式可概括為：
第4篇：地下水的作用范文
前言
水文地質勘察是工程地質中一個非常重要的方面。地下水作為巖土體的重要組成部分會直接影響到建筑工程地區基巖土體的工程特性。此外，地下水作為建筑物的環境條件還會影響到建筑工程基礎的耐久性以及穩定性。
一、水文地質問題在工程地質勘察中的重要性
在工程勘察的設計與施工過程中，水文地質問題始終是一個非常重要而且也是一個容易被忽略的問題。因為沒有引起足夠的重視，造成時有發生地下水引起的各種巖土工程危害。因此，在巖土工程勘察時，就要求有關人員查明和巖土工程相關的水文地質問題，從而評估地下水對巖土工程相關的水文地質問題與評估地下水對建筑物和巖土工程的影響和作用。為設計與施工提供必要的水文地質資料，來減少或消除地下水對巖土工程的危害。
二、水文地質評價內容
工程地質勘察中水文地質評估內容在以往的工程勘察報告中，由于缺少結合基礎設計和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害在很多地區已發生多起因地下水造成基礎下沉和建筑物開裂的質量事故，總結以往的經驗和教訓，我認為在今后在工程勘察中，對水文地質問題的評價主要考慮以下內容：（1）應重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響，預測可能產生的巖土工程危害，提出防治措施。（2）工程勘查密切結合建筑物地基基礎類型的需要，查明有關水文質問題，提供選型所需的水文地質資料。（3）應從工程角度，按地下水對工程的作用與影響，提出不同條件下應當著重評價的地質問題，如：對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎中水對砼及砼內鋼筋的腐蝕性；對選用軟質巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎持力層的的建筑場地，應著重評價地下水活動對上述巖土體可能產生的軟化、崩解、脹縮等作用；在地基基礎壓縮層范圍內存在松散、飽和的粉細砂、粉土時，應預測產生潛蝕、流砂、管涌的可能性。
三、巖土水理性質的測試和研究
巖土水理性質是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質，巖土水理性質與巖土的物理性質都是巖土重要的工程地質性質。巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形，而且有些性質還直接影響到建筑物的穩定性。以往在勘察中對巖土的物理力學性質的測試比較重視，對巖土的水理性質卻有所忽視，因而對巖土工程地質性質的評價是不夠全面的。
既然巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質，首先介紹一下地下水的賦存形式及對巖土水理性質的影響，然后再對巖土的幾個重要的水理性質及研究測試方法進行簡單的介紹。
地下水的賦存形式：地下水按其在巖土中的賦存形式可分為結合水、毛細管水和重力水三種，其中結合水又可分為強結合水和弱結合水兩種。
巖土的主要的水理性質及其測試辦法有五種：軟化性、透水性、崩解性、給水性、脹縮性。軟化性是指巖土體浸水后，力學強度降低的特性，一般用軟化系數表示，它是判斷巖石耐風化、耐水浸能力的指標；透水性一般可用滲透系數表示，巖土體的滲透系數可通過抽水試驗求取；崩解性是指巖土浸水濕化后，由于土粒連接被削弱、破壞，使土體崩散、解體的特性。巖土的崩解性與土的顆粒成分、礦物成分、結構等關系極大；給水性是指在重力作用下飽水巖土能從孔隙、裂隙中自由流出一定水量的性能，以給水度表示。給水度是含水層的一個重要水文地質參數，也影響場地疏干時間。給水度一般采用實驗室方法測定；脹縮性是指巖土吸水后體積增大，失水后體積減小的特性，巖土的脹縮性是由于顆粒表面結合水膜吸水變厚，失水變薄造成的。
四、工程地質勘察中水文地質問題
1、地下水的腐蝕性
（1）腐蝕機理
地下水的類型具有多種多樣，水位的變化受到水文條件的影響，并隨著降水量的不同而有季節性的變化。同地表水一樣，地下水也有腐蝕性，主要原因是地下水的某種礦物含量過高。當地下水受到污染，某種化學成分過高，它同樣會有腐蝕性。在進行巖土工程勘察和建筑工程設計中，需要對地下水的腐蝕性進行考慮。通過對地下水的測量和分析，發現下層地下水比上層地下水的礦化度更高，腐蝕性更強。研究表明，深度小于十五米的地下水，其水質正常或者稍咸，腐蝕性較弱。而深度大于十五米的地下水，其水質稍咸或者特咸，腐蝕性較強。
（2）地下水腐蝕性評價
地下水一般都含有各種化學成分。當地下水中某種化學成分達到一定含量時，對混凝土等建筑材料就會產生腐蝕作用。地下水腐蝕性強弱程度，《巖土工程勘察規范》中有詳細評價標準，地勘報告一般都會按勘察規范對場地地下水的腐蝕性做出評價。地下水腐蝕性評價中，除根據并給出地下水中各主要離子與分子含量外，還有兩個指標：總礦化度和PH值。總礦化度表示地下水總含鹽量的多寡。PH值表示地下水的酸堿程度:：PH值＜5，屬強酸性水；PH＝5～7，屬弱酸性水；PH＝7屬中性水或稱純水；PH＝7～9屬弱堿性水；PH＞9屬強堿性水。
2、地下水位對巖土物理力學性質的影響
在膨脹性巖土地區進行工程勘察時應特別注意對場地水文地質條件的研究，特別地下水往往升降變化中高度和變化規律這對地基基礎深度的選擇（宜選在第下水位以上或地下水位以下，不宜選在地下水位變動帶內）有主要的參考價值。
在建筑工程的地基內，當地下水位在基礎底面以下壓縮層范圍內發生變化時，就能直接影響建筑物的穩定性。若水位在壓縮層范圍內上升時，軟化地基土，使其強度降低、壓縮性增大，建筑物可能產生較大的沉降變形若水位在壓縮層范圍下降時，巖土的自重應力增加，可能引起地基基礎的附加沉降，如果土質不均勻或地下水位的突然下降也可能使建筑物發生變形破壞。
在地下水位以上、地下水位變動帶和地下水位以下，具有明顯的變化規律土體從上到下，有天然含水量、孔隙比由小大一小，壓縮模盆、承載力由大一小一大的變化規律。這是由于地下水位以上部位，經長期淋濾作用，鐵鋁富集，并對土顆粒起膠結和充填作用，增大了土拉間連接力，往往形成“硬殼層”，因而含水、孔隙比小而壓縮模和承載力增高而位于地下水位變動帶的土層，由于地下水積極文替，土中的鐵鋁成分淋失，土質變松，因而含水量、孔隙比增大，壓縮模量、承載力降低位于地下水位以下的土層，由于地下水交替緩慢，氧化、水解作用減弱，加之上扭土層的自重壓力作用，土質比較密實，因而含水貧、孔隙比減小，壓縮模、承載力增高。
巖土特別是各類軟質巖石、風化殘積土、不同成因的粘性土等，其物理力學性質的變化規律，與地下水位有著密切的聯系。因此，在分析研究巖土物理力學的變化規律時，應充分重視地下水位這一重要影響因素。
3、地下水升降變化引起的巖土工程危害
在工程勘察中要注意調查了解地下水位條件及其升降變化。在天然條件下地下水位一般是季節性變化雨季水位水位上升旱季水位下降。地下水位的天然變化是區域性。漸變的。而且變幅較小但是，人為因素引起的局部性地下水為升降變化的幅度往往大于天然變化所引起的巖土工程危害更為嚴重。（1）水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的，其主要受地質因素如含水層結構、總體巖性產狀；水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響，有時往往是幾種因素的綜合結果。由于潛水面上升對巖土工程可能造成如下影響；土壤沼澤化、鹽漬化，巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強；斜坡、河岸等巖土體巖產生滑移、崩塌等不良地質現象；一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化；引起粉細砂及粉土飽和液化、出現流砂、管涌等現象；地下洞室充水淹沒，基礎上浮、建筑物失穩。（2）地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的，如集中大量抽取地下水、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降，常常誘發地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環境問題，對巖土體、建筑物的穩定性和人類自身的居住。
4、地下水動壓力作用引起巖土工程危害
由于地下水在天然的情況下，動水壓力的作用較為薄弱，在一般情況下基本是不會造成什么危害的。但是如果在人為的狀態下進行工程活動，就會改變了地下水的天然動力平衡條件，在一些較為嚴重的移動動水壓力作用下，就會引起嚴重的巖土工程危害，例如如流砂、管涌、基坑突涌等。在流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施上有關的工程地質部門也做出了較為詳細的分析，以此來有效的解決巖土工程危害問題。
第5篇：地下水的作用范文
[關鍵字]地下水 城市地下水 勘測 注意事項 解決策略
[中圖分類號] P641.72 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2013）-5-152-1
1地下水的相關介紹
所謂地下水通俗的來講就是存在于地下的水資源，準確的說它是地下巖層、縫隙以及溶洞中這些包氣帶一下底層中的水源。作為地球上所有水資源的重要組成部分，地下水相較于其他水源擁有水量穩定、水質好的優勢，這也是它成為農業灌溉、工業生產以及城市生活用水水源之一的原由。地下水也被稱為地下多孔介質中的水，其載體的介質包括孔隙和巖溶，
根據地下埋藏條件的不同，地下水可分為上層滯水、潛水和承壓水三大類。上層滯水是指大氣中的降水因為淺層巖石的隔離作用而停留在裂縫或者沉積層中的水；潛水是地表之下第一個穩定隔水層上的地下水，通常情況下我們掏挖泥沙時滲出的水就是潛水，有時因為水資源充足，當挖到水源聚集的時候會出現潛水流出地面形成泉的現象發生；而承壓水相較于上層滯水和潛水而言，地處的位置就更為深入了，它是埋藏較深的、賦存于兩個隔水層之間的地下水，當井或鉆孔穿過上層頂板時，強大的壓力就會使水體噴涌而出，形成自流水，所以承壓水又被稱為自流水。
2城市地下水勘測的相關內容
2.1城市地下水勘測的必要性
城市地下水是人們生活、工作、工農業生產必不可少的重要組成部分，但是因為人們過度對資源的利用，地下水在這種情況下也有了各種變化，而地下水的變化也往往帶動其他許多相關方面的改變，例如會引起沼澤化、鹽漬化、滑坡、地面沉降等不利自然現象。所以對地下水的勘測就非常必要，水利勘測是指為江河治理和水資源開發利用、保護而進行的測量、工程地質勘察地下水資源勘察和灌區土壤調查等工作，而城市地下水的勘測，就是對保護城市用水安全，以及對城市各類水利設施的合理規劃，以便發揮城市地下水對城市人民生活、城市工業生產以及城市防洪建設工程的重要作用。
2.2城市地下水勘測技術
隨著對城市地下水的不斷重視，城市地下水的勘測也變得十分重要，而相應的城市地下水的勘測技術也在不斷進步，實際上城市地下水的勘測離不開整個城市水利工程建設的相關輔助，而其勘測技術也對城市地下水的勘測提出了重要的保障。例如在國家基準網與衛星定位技術，對于城市地下水的各種性質特點都能夠進行精準的勘測，同時運用到數字測繪技術和變形監測技術，對于城市地下水因為自然或非自然的環境變化，而形成變化做出最準確、最及時的補救措施，這種技術的運用往往是在于維護和管理的階段，具體的操作實施工作還是需要具體的勘探技術的，例如水利工程中普遍應用的大口徑鉆探技術和物探監測技術，這些技術都能夠快速、簡單并有效的勘測城市地下水的具體狀況。[1]
3城市地下水勘測的注意事項及難點解決方法
雖說城市地下水擁有水利工程建設中運用的各種先進技術的輔助，來進行其具體的勘測，但是因為人們過度運用城市地下水資源，以及生活、生產對于城市地下水的各種污染，對城市地下水的勘測帶來了巨大的考驗和難題，下面我們就具體介紹下城市地下水勘測中存在的難點和注意事項，并相應的提出具體解決策略：
3.1城市地下水勘測注意事項
（1）勘測地下水流向的極差。城市地下水的勘測，主要是為了對區域內的水資源進行評價，并且繪制水文地質填圖，從而提出對運用和飽和地下水最好的方法。地下水流向的確定是非常關鍵的一個環節，但是這一問題并沒有的最合理的解決方法，對于局部小范圍的地下水流向，由于水井密度達不到要求及資料的缺乏， 很難準確判斷。
（2）特殊土質下的地下水無法勘測。對于城市地下水的勘測，難免會遇到具有松散土質的區域，其下面的地下水往往不能加以利用，因為其本身礦化度高，不能飲用，而且在松散層下伏基巖為石灰巖時.由于無好的隔水底板，地下水下滲，也不可能找到孔隙水富水，無法勘測到地下水的具體狀況，這就為城市地下水的勘測帶來了又一大難題。
（3）地下水污染帶來的勘測難點。工業的不斷發展，在帶來巨大經濟效益的同時也在不斷破壞自然環境，工業與生活廢水的任意排放，由最先污染的地表水不斷向地下水進軍；[2]而且因為大氣的污染，使得污染物以降水的方式對地上與地下的水資源污染，再加上城市近郊長期使用的農藥和化肥對地下水都是存在一定的負面影響，這對城市地下水的勘測，也提出了又一大考驗。
3.2城市地下水勘測難點解決策略
（1）自然電位法勘測地下水流向。自然電位法就是通過觀測自然電場來解決某些地質問題。其中最常用的就是：“8”字型觀測點，其原理是地下水流動方向上兩測點間的電位差為極大，在其他方向上地下水的相對運動速度和產生的電位差都處于過度狀態，所以，“8”字型長軸所指示的方向即為地下水流的軸向。確定了地下水水流方向，對于水資源的評價，和水文地質填圖的繪制都有了明確的保證。
（2）重磁資料在地下水勘測中的應用。這一方法的應用可以簡單、準確的找到隱伏基巖地下水蓄水構造、導水通道及有隔水基底的孔隙水，有效的進行特殊土質下地下水的勘測，同時也使布置電法工作更具目的性，最終取得較好的地質效果。
（3）地下水防治污染相應對策。針對地下水污染而造成的勘測難問題，我們需要加強保護水資源的意識，地下水評價制度也需要進一步加以完善，同時需要社會和相關國家部門加以重視，設立相應的規則條例，規范人們的行為。
綜上所述，各種勘測方法進入城市地下水勘測領域中，并且已經較為成熟，而且實踐中利用多種技術的結合取得了更好的效果，但是在勘測的過程當中還是存在著操作難點以及需要注意的地方，所以我們需要明確正視這些問題，運用具體的解決方案，來保證城市地下水的精準勘測，為城市地下水的各種應用做好最切實的準備。
參考文獻
第6篇：地下水的作用范文
[關鍵詞]水文地質；工程勘察；危害
中圖分類號：TU42 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）18-0157-01
前言
目前，在工程勘察、設計和施工過程中，水文地質問題雖然重要但卻是一個易于被忽視的問題。之所以重要，是因為水文地質和工程地質二者關系極為密切，互相聯系且互相作用，地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體工程特性，又是基礎工程的環境，影響建筑物的穩定性和耐久性。因此在工程勘察中，不僅應要求查明與巖土工程有關的水文地質問題，評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響，更要提出預防及治理的措施建議，為設計和施工提供必要的水文地質資料，以消除或減少地下水對建設工程的危害。
1 充分認識地下水引起的巖土工程危害
地下水引起的巖土工程危害，主要是由于地下水位升降變化和地下水的動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
1.1 地下水升降變化引起的巖土工程危害
地下水位變化可由天然因素或人為因素引起，但不管什么原因，當地下水位的變化達到一定程度時，都會對巖土工程造成危害，地下水位變化引起的危害又可分為三種方式：水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的，主要有人類活動因素如工程建筑施工、工業廢水和生活污水的滲透等影響；水文氣象因素如降雨量、氣溫等；地質因素如含水層顆粒大小、總體巖性水平變化等。有時往往是幾種因素的綜合結果。
①土壤沼澤化、鹽漬化，巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強。
②斜坡、河岸等巖土體產生滑移、崩塌等不良地質現象。
③一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化。
④引起粉細砂及粉土飽和液化、出現流砂、管涌等現象。
⑤地下洞室充水淹沒，基礎上浮、建筑物失穩。
⑥引起堅硬巖土軟化，水解、膨脹、抗剪強度降低。
地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的，如集中大量抽取地下水、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降可能引起巖土工程的危害主要體現在以下幾個方面：
①常常誘發地裂、地表塌陷、地面塌陷等地質災害，對巖土體、建筑物的穩定性產生重大影響并直接威脅人類生命財產安全。
②地下水源枯竭、水質惡化等環境問題，對人類自身的居住環境造成很大威脅。
③施工降水等活動中產生水頭差導致動水壓力的產生，使粉細砂、粉土層中的土顆粒受到沖刷，將細顆粒沖走，使土的結構遭到破壞。
地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形，當地下水升降頻繁時，不僅使巖土的膨脹收縮變形往復發生，而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大，進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。地下水升降變動帶內由于地下水的積極交替，會將土層中膠結物鐵、鋁成分淋失，使土層失去膠結物而變得松軟，孔隙比增大，含水量增多，壓縮性增大，強度降低，給巖土工程基礎選擇、處理帶來較大的麻煩。
1.2 地下水動力作用引起巖土工程危害
地下水在天然狀態下動水壓力作用比較微弱，一般不會造成什么危害，但在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件，在移動的水壓力作用下，往往會引起一些嚴重的巖土工程危害，如流砂、管涌、基坑突涌等，造成安全隱患及影響工程質量。
2 明確工程地質勘察中水文地質勘察的基本要求
對工程有影響的水文地質因素有：地下水的類型、地下水位及變動幅度、含水層和隔水層的厚度和分布及組合關系、土層或巖層滲透性強弱及滲透系數、承壓含水層的特征及水頭等。為提高工程地質勘察質量，消除或減少地下水對工程建設的危害，在工程地質勘察中應查明與巖土有關的水文地質問題，評價地下水對巖土體和建筑工程可能產生的作用及其影響，且提供必要的水文地質資料。
2.1 查明相關的水文地質條件
區域性氣候資料，如降水量、蒸發量、歷史水位、水位變化趨勢；地下水補給排泄條件、地表水與地下水的補排關系及對地下水位的影響。主要含水層的分布、厚度及埋深，各含水層和隔水層的埋藏條件、地下水類型、流向、水位及其變化幅度；通過現場試驗測定地層滲透系數等水文地質參數。場地地質條件下對地下水賦存和滲流狀態的影響。是否存在對地下水和地表水的污染及其可能的污染程度。
2.2 水文地質問題評價內容
查明地下水在天然狀態及天然條件下的影響，分析預測在人為工程活動中地下水的變化情況，及對巖土體和建筑物的不良作用。按地下水對工程的作用與影響，提出在不同條件下應當重點評價的地質問題并提出防治措施。如對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎中水對混凝土及混凝土內鋼筋的腐蝕性；對選用軟質巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎持力層的建筑場地，應著重評價地下水活動對上述巖土體可能產生的軟化、崩解、脹縮等作用；在地基基礎壓縮層范圍內存在松散、飽和的粉細砂、粉土時，應預測產生潛蝕、流砂、管涌的可能性。密切結合建筑物地基基礎類型（如基坑工程、邊坡工程、樁基工程）和施工需要，查明有關水文地質問題，提供所需的水文地質參數。對高層建筑或重大工程，當水文地質條件對地基評價、基礎抗浮和工程降水有重大影響時，宜進行專門的水文地質勘察。對缺乏常年地下水位監測資料的地區，在高層建筑或重大工程的初步勘察時，宜設置長期觀測孔，對有關層位的地下水進行長期觀測。
第7篇：地下水的作用范文
工程勘察結果中，很少運用到水文地質方面的數據，正是因為如此，使得相關工程勘察工作人員在勘察工作中，常常忽略水文地質這一問題，繼而不對工程所在地的水文地質問題進行勘察，僅僅只是進行一個簡要的評價即可。如果在水文地質條件較好的區域，不對其水文地質予以勘察，其所對工程帶來的影響比較小，然而，若工程所在地的水文地質條件并不理想，而在這種情況下又未對其水文地質問題進行勘察，那么就有可能引發極為嚴重的后果，例如導致巖土工程的整體潰敗。所以，為了在一定程度上提升巖土工程勘察的質量，對水文地質問題予以高度的重視，是極為有必要的。
1.地下水作用對巖土工程的影響
1.1地下水升降作用所帶來的影響
地下水不論是上升或者是下降，都將在一定程度上影響巖土工程的施工。
（1）地下水上升可能帶來的影響。在諸多地質因素與水文氣象因素的影響下，例如總體巖性、水層結構、氣溫、降雨量等，同時再加上一些人為因素（施工、灌溉），潛水位會發生上升。而潛水位上升將帶來極大的危害，具體表現為：將造成嚴重的土壤沼澤化，強化地下水對建筑物或構筑物的腐蝕；極易引發丘陵山地地區的地質災害，例如泥石流、山體滑坡以及巖土體崩塌等等；同時還可能引發建筑物失穩、地下洞室充水淹沒等等。
（2）地下水下降可能帶來的影響。地下水下降，這主要是人為因素引發的，例如因灌溉、采礦等需要而抽取地下水，在河流上游興建水庫與水壩致使河流下游地下水不足，這些都將導致地下水下降[1]。一旦地下水下降，將引發極為嚴重的后果，例如地面下沉、土地干裂；與此同時，還將引發一些環境問題，例如水質下降、地下水枯竭等。
（3）地下水升降過于頻繁，同樣會引發各種危害。這主要是因為地下水升降過于頻繁，將導致膨脹性巖土的收縮與膨脹不規律，繼而導致增加巖土膨脹收縮幅度，最終導致建筑物特別是輕型建筑物受到破壞。另外，過于頻繁的升降，還可能致使土層內的膠結物流失，繼而造成土質變松，土層承載力降低。
1.2地下水動力作用所帶來的影響
通常，地下水的動力作用，當其處于天然狀態下時，對巖土工程的作用并不大，相對而言，其對巖土工程的危害也并不很大；然而，在人為因素的作用之下所形成的地下水運動，一般都有比較大的動力作用，缺乏規律性的地下水運動，將造成極為嚴重的后果，例如可能引發基坑突涌、流砂等，進而對巖土工程的施工質量帶來極大的影響[2]。地下水能夠增加巖土體的容重與含水量，且對巖體產生化學作用和物理作用，進而致使巖土結構面發生軟化現象，且使得巖土體性質發生變化，此外，地下水的力學作用，將對邊坡的平衡造成破壞，最終對邊坡的穩定帶來影響。
2.巖土工程勘察中有關水文地質問題的勘察內容
第一，工程所在地的自然地理環境。巖土工程水文地質問題勘察，其中有關自然地理環境方面，主要勘察的內容有地形地貌、氣象水文特征。地形地貌，一般是指巖土工程所在地的地面高程、地形特點以及水系分布等；而氣象水文特征，一般是指工程所在地各方面的氣象資料，例如氣溫、氣候特征、降雨以及濕潤程度等[3]。
第二，工程所在地的地質情況：這指的就是工程所在地的地層巖性、地質構造特點、第四系厚度控制狀態、基底構造狀、新生層的構造運動等等。
第三，工程所在地的地下水位：對于地下水位的勘察，其勘察的主要內容有：近幾年的地下水位變化態勢、最高地下水位、排泄條件、徑流、地下水補給、地下水和地表水之間的相互關系[4]。由于巖土工程的施工質量在某種程度上受地下水位動態變化的影響，因而，在巖土工程勘察的過程中，地下水位是其中一個至關重要的勘察項目。
第四，地下水對巖土工程所帶來的影響。通常情況下，主要是對地下水對巖土工程施工所帶來的各種影響，比如地下水活動對基礎持力層所帶來的影響；地下水位改變亦或者是人工降水，對地表沉降所帶來的影響，等等。
3.在水文地質勘察中的注意事項
由上述可知，不論地下水上升或下降，其都將對巖土工程帶來極大的影響，對此，在勘察巖土工程的過程中，應當注意以下兩點事項，從而更為確切的了解巖土勘察中的水文地質問題，進而降低水文地質對巖土工程勘察的影響。
3.1了解有關的水文地質條件
在進行水文地質勘察的過程中，應當了解一些基本的水文地質內容：①掌握勘測所在地地下水的日常水位、水位變化規律、降水量以及蒸發量等等，了解地表水和地下水兩者之間的存在的關系。②應掌握勘測所在地含水層的深度及其厚度，不同含水層內地下水的種類、水位的變化以及流動的方向等等。③應依據地質條件，了解地下水滲流狀況。④對地下水、地表水污染與否進行檢查，若受到了污染，那么污染程度如何。
3.2評價水文地質問題的內容
通過大量的實踐，總結歸納了評價水文地質問題的幾個內容，具體表現為：①在施工之前，必須認真評價水文地質條件對巖土體或建筑物所帶來的影響及其程度，且對其可能帶來的各種危害加以預測，隨后，據此提出相應的切實可行的預防措施。②對巖土工程所在地的水文地質問題進行全方位、多角度的調查，且依據已經了解到的水文地質問題，繼而提供相應的水文資料，以便確保建筑物地基基礎的建設。③對所在地地下水的天然存在狀態進行全面的調查，且了解由于人為因素所導致的地下水改變狀況及其可能帶來的影響，并提出相應的處理對策。④在水文地質問題的評價上，應當堅持因地制宜的原則，勘察所在地不同其主要評價內容也不一樣，若建筑場地的巖土體基礎為強風化巖或者是軟質巖石，那么其評價的主要內容就是地下水活動對巖土層軟化、崩解以及脹縮等帶來的影響；建筑場地的地基基礎當中有一些松散的物質，例如粉土、粉細砂等，那么其評價的主要內容就是：對地下水可能引發的管涌、潛蝕等進行預測。
第8篇：地下水的作用范文
關鍵詞：工程勘察水文地質地下水巖土 危害
整個工程勘察，設計個施工過程中，水文地質問題始終是一個極為重要但也是一個容易被忽視的問題。水文地質和工程地質二者關系極為密切，互相聯系和互相利用，地下水既是巖土體的組成部分，直接影響巖土體工程特性，又是基礎工程的環境，影響建筑物的穩定性和耐久性。在一些水文地質條件比較復雜的地區，由于工程勘察中對水文地質問題研究不深入，設計中又忽略了水文地質問題，經常發生由地下水引發的各種巖土工程危害問題。
1 水文地質評價內容
工程地質勘察中水文地質評價內容在以往的工程勘察報告中，由于缺少結合基礎設計和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害，在很多地區已發生多起因地下水造成基礎下沉和建筑物開裂的質量事故，總結以往的經驗和教訓，我們認為今后在工程勘察中，對水文地質問題的評價，主要應考慮以下內容：
(1)應重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響，預測可能產生的巖土工程危害，提出防治措施。
(2)工程勘察中還應密切結合建筑物地基基礎類型的需要，查明有關水文地質問題，提供選型所需的水文地質資料。
2 巖土水理性質
巖土水理性質是指巖土與地下水互相作用時顯示出來的各種性質。巖土水理性質與巖土的物理性質都是巖土重要的工程地質性質。巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形，而且有些性質還直接影響到建筑物的穩定性。以往在勘察中對巖土的物理力學性質的測試比較重視，對巖土的水理性質卻有所忽視，因而對巖土工程地質性質的評價是不夠全面的。
3 地下水引起的巖土工程危害
水文地質和工程地質二者關系極為密切，兩者互相聯系和互相作用。地下水是巖土體的組成部分，直接影響巖土體的工程特性，影響建筑物的穩定性和耐久性，地下水引起的巖土工程危害，主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用亮方面的原因造成。
3.1地下水水位升降變化引起的巖土工程危害
在工程勘察中，我們要注意調查了解地下水位條件及其升降變化。在天然條件下地下水位一般是季節性的變化，雨季水位上升，旱季水位下降，最高水位與最低水位之間稱為水位變動帶。地下水位的天然變化是區域性，漸變的，而且變化幅度較小。但是，人為因素引起的局部性地下水位升降變化的幅度和速度往往大于天然變化，它所引起的巖土工程危害更為嚴重。
一為了正確評價地下水位升降變化對巖土工程的影響，在工程勘察中首先要準確地測定靜水位。靜水位是指天然狀態下地下水穩定水位，在測定靜水位時應符合下列要求：
(1)在上部為潛水，下部為承壓或多層含水層地區，均應分層測定水位；
(2)靜水位的測定應有一定的穩定時間，鉆進過程中的初見水位不一定是靜水位。一般地區每小時測定一次，三次所側水位值相同或孔內水位差不超過2―3cm者，可作為靜水位；
(3)工程勘察需要時，宜在勘察結束后，統一測量一次靜水位。因為靜水位是相對的，它也隨著地下水補給或排泄條件的變化而變化；
(4)當采用泥漿鉆進時，為了避免孔內泥漿對含水層的封閉影響，測定靜水位前應將測水管打入含水層20cm或清洗鉆孔后，再測靜水位。
為了解地下水位升降變化，可根據工程需要進行監測，查明地下水最高，最低水位及變化幅度等。
二地下水位升降變化引起的一些主要巖土工程危害有如下三種情況；
3.1.1 潛水位上升引起的巖土工程危害
潛水位上升的原因很多，主要有；
（1）含水層顆粒細小，其滲性弱，地下逕差，尤其是上覆粗粒松散地層時，地表水容易下滲；
（2）當包氣帶薄時，毛細帶接近地表，土飽和差小
（3）地下水流梯度小或者平緩時，排泄不暢；
（4）當含水層沿水流方向巖性突然變細，滲透性減弱或遇到隔水層時，潛水排泄困難。
上述四種原因引起潛水位上升，多出現在濱海平原，沖積平原一級階地及山前平原前緣地帶。此外河流，湖塘，水庫，梁道等地表水體滲入補給潛水層，也會引起潛水位升高。
由于潛水位升高引起的主要巖土工程危害有:
(1)土壤沼澤化，鹽漬化，主要發生在干海積平原低洼地帶。
(2)斜坡巖土體產生滑移，崩塌等，主要發生于風化作用強烈的丘陵地區。
(3)崩解性巖土軟化，崩解，巖體結構破壞，強度降低，壓縮性增大。主要發生與風化殘積土及強風化巖土地區。
(4)導致粉細沙及粉土被水飽和呈松散狀態，可能產生流砂，砂土液化等。主要發生于第四系全新統沖積，海積松散粉細沙層中。
(5)可能造成地下洞室內沖水淹沒；基礎上浮，使建筑物失穩。
3.1.2 地下水位過大下降引起的巖土工程危害
地下水位局部過大下降的原因，主要是人為因素改變了水文地質條件造成的，如集中過量的抽取地下水，使地下水的開采量大于補給量，導致地下水位過大而持續下降，降落漏斗亦相應的不斷擴大；另外，工程活動如礦區疏干，降水工程，施工排水等也能造成局部地下水位過大下降。
地下水位局部過大下降引起的主要巖土工程問題是地面塌陷，地面沉降，地裂，破壞巖土體的穩定性，危害建筑物的穩定性。在兩廣一些隱伏巖溶地區，由于供水，排水造成地下水位過大下降，引起嚴重的地面塌陷，地裂。
3.1.3地下水位升降變化引起的巖土工程危害
地下水位升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形，嚴重者形成地裂，引起建筑物特別是低層或輕型建筑物的破壞。當地下水位變化頻繁或變化幅度大時，不僅巖土的膨脹收縮變形往復，而且脹縮幅度也大。因此，在膨脹性巖土地區進行工程勘察時，應特別注意對場地水文地質條件的研究，特別是地下水位的升降變化幅度和變化規律。這對地基基礎深度的選擇（宜選在地下水位以上或地下水位以下，不宜在地下水位變動帶內）有重要的參考價值。
3.2地下水位對巖土物理力學性質的影響
在地下水位以上，地下水位變動帶和地下水位以下，具有明顯的變化規律：土體從上到下，壓縮模量，承載力由大―小―大的變化規律。這是由于地下水位以上部位，經長期淋濾作用，鐵富集，并對土顆粒起膠結和填充作用，增大了土顆粒連接力，往往形成“硬殼層”，因而含水量，孔隙比小而壓縮模量和承載力增大；而位于地下水位變動帶的土層，由于地下水積極交替，土中的易溶鹽成分淋失，土質變松，因而含水量，孔隙比增大，壓縮模量，承載力降低；位于地下水位以下的土層，由于地下水交替緩慢，氧化，水解作用減弱，加之上覆土層的自重壓力作用，土質比較密實，因而含水貧，孔隙比減小，壓縮模量，承載力增高。
3.3地下水動水壓力作用引起的巖土工程危害
地下水在天然狀態下動水壓力作用比較微薄，但是在認為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件，在一定的動水壓力作用下，往往會引起一些嚴重的巖土工程危害。如流砂，管涌，基坑突涌等。
這里簡單介紹高層建筑深基坑開挖中由于承壓水頭壓力作用引起的垂坑突涌問題。在基坑下部有承壓含水層存在時，開挖基坑減小了承壓含水層上覆隔水層的厚度，當隔水層減小到一定程度時，承壓水的水頭壓力能頂裂或沖毀基坑底板，造成突涌現象。
（1）基坑突涌形式及其危害：基坑突涌形式主要與承壓含水層的類型及其巖性有關。當承壓含水層為裂隙水，巖溶水或中粗砂，礫砂；卵礫孔隙水時，基底頂裂，地下水從裂縫中涌出，使其基坑積水：當承壓含水層為細粒砂層時，基底產生噴水冒砂現象。基坑突涌不但給施工帶來很大困難，而且破壞地基強度，造成邊坡失穩。故應重視防治基坑突涌。
第9篇：地下水的作用范文
高砷地下水是一個世界性的環境問題，全球數億人面臨著高砷地下水的威脅[1]。慢性砷中毒是飲用高砷地下水導致的主要地方病。中國是受慢性砷中毒危害最為嚴重的國家之一[2]。高砷地下水主要分布在內蒙古、新疆、山西、吉林、江蘇、安徽、山東、河南、湖南、云南、貴州、臺灣等省（自治區）的40個縣（旗、市）。暴露在砷質量濃度等于或超過50 μg·L-1飲用水中的人口為560×104，暴露在砷質量濃度等于或超過10 μg·L-1飲用水中的人口為1 466×104[3]。據調查，在內蒙古高砷暴露區飲水型地方性砷中毒患病率高達15.54%[45]。因此，地下水中砷異常以及由此產生的環境問題已引起各國政府和公眾的高度關注。
疾病防控部門經過兩輪飲水型地方性砷中毒調查（包括2002～2004年飲水型地方性砷病區和高砷區水砷篩查和2010年飲水型地方性砷中毒監測），基本掌握了中國范圍內飲水型地方性砷中毒的分布和高砷地下水中砷質量濃度范圍。近幾年，國土資源部也相繼開展了北方平原盆地地下水資源及環境問題調查評價、中國第二輪水資源評價、地下水污染調查評價以及嚴重缺水區和地方病區地下水勘查與供水安全示范等方面的調查研究工作，對主要高砷區水文地質條件、地下水化學特征等有了進一步認識。筆者選擇以河套盆地、呼和浩特盆地、大同盆地、銀川盆地為代表的干旱內陸盆地和以江漢平原、珠江三角洲為代表的濕潤河流三角洲為研究對象，主要介紹了中國不同地區高砷地下水的常量組分、氧化還原敏感組分特征，分析了其地下水的水文地球化學過程，探討了不同區域高砷地下水形成機理的差異。
1中國高砷地下水的分布
在中國大陸地區，高砷地下水主要分布在干旱內陸盆地和河流三角洲（圖1，其中ρ（·）為離子或元素質量濃度）。內陸干旱盆地主要包括新疆準噶爾盆地、山西大同盆地、內蒙古呼和浩特盆地和河套盆地、吉林松嫩盆地、寧夏銀川盆地等。河流三角洲主要包括珠江三角洲、長江三角洲、江漢平原等。
1.1干旱內陸盆地
1.1.1新疆準噶爾盆地
1980年，中國大陸第一起大面積地方性砷中毒在新疆奎屯地區被發現，在20世紀60年代當地人開始打井開采并飲用地下水，從而引發砷中毒。王連方等在1983年報道這種飲用地下水中砷質量濃度達850 μg·L-1[6]。在天山以北、準噶爾盆地南部的奎屯123團地下水砷污染嚴重，自流井水中砷質量濃度為70～830 μg·L-1[7]。相比之下，淺層地下水（或地表水）中砷質量濃度較低（從小于10 μg·L-1到68 μg·L-1），這些水源是20世紀60年代以前居民的飲用水。19世紀60年代居民飲用自流的高砷地下水后，產生了慢性砷中毒[8]。在北疆地區，高砷水點分布以準噶爾盆地西南緣最為集中，西起艾比湖，東到瑪納斯河東岸的莫索灣[9]。到目前為止，盡管對地下水中砷質量濃度、土壤砷分布及健康效應等開展了大量的調查和研究，但是這些高砷地下水形成的水文地質條件、水文地球化學環境和過程卻缺乏足夠的認識。
1.1.2山西大同盆地
山西大同盆地首例地方性砷中毒患者在19世紀90年代早期被發現。該病的流行發生在19世紀80年代中期居民把飲用水源從10 m以內的大口井轉變為20～40 m的壓把井之后的5～10年間。1998年，王敬華等研究表明，地下水中砷質量濃度為20～1 300 μg·L-1[10]。近期調查顯示，所測試的3 083口井中544%超出了50 μg·L-1[11]。高砷地下水的pH值較高，一般為71～87，PO3-4質量濃度達127 mg·L-1，而SO2-4質量濃度較低（一般低于20 mg·L-1）[1214]。高砷地下水主要賦存于沖積湖積沉積物中，其有機碳含量（質量分數，下同）相對較高，可達1.0%[15]。As（Ⅲ）是地下水中砷的主要形態，占總砷的55%～66%[12]。基于同位素研究，Xie等認為地下水中的砷主要來自于恒山變質巖的風化作用[16]。灌溉水的入滲和徑流沖洗是控制地下水系統中砷釋放的重要過程[17]。
1.1.3內蒙古呼和浩特盆地和河套盆地
在內蒙古地區，砷質量濃度大于50 μg·L-1的地下水主要存在于克什克騰旗、河套盆地和土默特盆地（呼包盆地）[1819]。砷影響區面積達到3 000 km2，超過10×105位居民受到威脅。超過40×104位居民飲用砷質量濃度大于50 μg·L-1的地下水，在776個村莊中有3 000位確診的地方性砷中毒患者[4]。馬恒之等調查研究表明，內蒙古地方性砷中毒的臨床癥狀包括肺癌、皮膚癌、膀胱癌、過度角質化、色素異常等[20]。克什克騰地區的高砷地下水主要由毒砂礦的開采造成的，而河套盆地和土默特盆地（呼包盆地）高砷水主要是由地質成因引起的，主要存在于晚更新世—全新世沖湖積含水層中[2023]。
在呼和浩特盆地，主要受還原環境的影響，地下水中砷質量濃度高達1 500 μg·L-1，60%～90%的砷以As（Ⅲ）形式存在[22，24]。在盆地的低洼處，情況更糟。在一些大口井中，地下水中砷質量濃度也較高（達到560 μg·L-1）。由于蒸發濃縮作用的影響，淺層地下水中鹽分和F-質量濃度均較高，盡管F-和砷質量濃度之間并不具有相關性[22]。
在河套平原，淺層地下水中砷質量濃度為11～969 μg·L-1，90%以上的砷以As（Ⅲ）形式存在[21]。Guo等提出高砷地下水主要在還原環境下形成[2，21，25]。相反，Zhang等認為地下水中的砷主要受狼山山前采礦活動的影響，砷從采礦區遷移至地下水流動系統的下游[26]。Guo 等發現，高砷地下水主要存在于淺層沖湖積含水層中，地下水中的砷主要來源于含水層沉積物中的交換態砷和鐵/錳結合態砷[2]。這一點被室內原狀沉積物微生物培養試驗研究所證實[27]。在高砷地下水中，砷主要與細顆粒的有機膠體結合，而與含Fe膠體無關，意味著有機膠體對地下水中砷分布的控制作用[28]。此外，水文地質和生物地球化學對砷活化的制約作用顯著，在灌渠和排水干渠附近存在低砷地下水[23]。淺層地下水中砷的分布非常不均勻，無論是在平面上，還是在垂向上，地下水中砷質量濃度差異很大[29]。這種差異導致局部地段地下水中砷質量濃度的動態變化[30]。
1.1.4吉林松嫩平原
2002年在松嫩平原的西南部發現砷中毒新病區。砷中毒主要分布在通榆縣和洮南 市，當地居民大多以潛水作為飲水水源，部分飲用承壓水[31]。地下水水化學特征具有明顯的水平分帶性和垂直分帶性[32]。在垂向上，砷主要富集在深度小于20 m的潛水和深度在20～100 m的白土山組淺層承壓水中。在水平方向上，地下水中砷質量濃度為10～50 μg·L-1的潛水主要分布在山前傾斜平原的扇前洼地及與霍林河接壤的沖湖積平原內。砷質量濃度大于100 μg·L-1的高砷水主要分布在新興鄉、四井子鄉沿霍林河河道區域[33]。在重點砷中毒疑似病區的調查發現，地下水中砷的超標率為4665%，砷質量濃度為50～360 μg·L-1，均值為96 μg·L-1[34]。在地形極為平緩的低平原區，含水層以湖積相沉積的粉細砂為主，各含水層之間有黏土、亞黏土隔水層，地下水徑流不暢，水位埋深變淺，導致地下水中砷和氟的富集[33]。
1.1.5寧夏銀川盆地
寧夏銀川盆地于1995年發現有地方性砷中毒病區和砷中毒病人[35]。地下水中砷質量濃度為20～200 μg·L-1[3536]。高砷地下水主要分布在銀川平原北部沿賀蘭山東麓的黃河沖積平原與山前洪積扇地帶[36]，呈2個條帶分布于沖湖積平原區：西側條帶位于山前沖洪積平原前緣的湖積平原區，在全新世早期為古黃河河道；東側條帶靠近黃河的沖湖積平原區，在全新世晚期為黃河故道，平行于黃河分布。在垂向上，地下水中砷質量濃度隨深度增加而降低，高砷地下水一般賦存于10～40 m 的潛水含水層（砷質量濃度從小于10 μg·L-1到177 μg·L-1）；第一、二承壓水大部分地區未檢出砷或檢出砷質量濃度低于10 μg·L-1[3738]。高砷地下水呈中性—弱堿性，為HCO3NaCa、ClHCO3Na、ClHCO3NaCa型水，氧化還原電位較低[3940]。特殊的古地理環境特征、地下水徑流條件、氧化還原環境等被認為是地下水中砷富集的重要因素[41]。地下水中砷質量濃度隨水位改變呈現出動態變化特征[38]。
1.2河流三角洲
1.2.1珠江三角洲
珠江三角洲也存在高砷地下水。地下水中砷質量濃度為2.8～161 μg·L-1。
1.2.2長江三角洲
長江三角洲高砷地下水也普遍存在。20世紀70年代以來相繼發現長江三角洲南部南通—上海段第一承壓水中砷質量濃度（大于50 μg·L-1）嚴重超過國家飲用水衛生標準[45]。這一帶地下水的還原性相對較強。高砷地下水中Fe2+質量濃度普遍較高，多數大于10 mg·L-1[4546]。地下水中砷質量濃度高時，相應Fe2+質量濃度也較高。長江三角洲南部地下水中砷質量濃度高的主要原因是，在還原環境中，AsO3-4還原為AsO3-3，而且與砷酸鹽相結合的高價鐵還原成比較容易溶解的低價鐵形式[47]。于平勝研究表明，在長江南京段，沿岸5 km內地下水中砷質量濃度普遍高于遠離長江的地下水[48]。淺層地下水（潛水）中砷質量濃度普遍較低（小于40 μg·L-1）。
1.2.3漢江平原
2005年，江漢平原首次發現高砷水源和首例地方性砷中毒病例[49]。其中，仙桃市和洪湖市是江漢平原砷中毒最為嚴重的地區。調查表明，仙桃市848口井中有115口井砷質量濃度超過50 μg·L-1[4950]，地下水中砷質量濃度最高達2 010 μg·L-1。該區屬于亞熱帶季風氣候，降雨量充沛，地下水埋深淺，地下水以HCO3CaMg型為主。相對于內陸干旱盆地，地下水溶解性總固體（TDS）較低（0.5～1 g·L-1）。
2不同區域高砷地下水化學特征
以大同盆地、河套盆地、呼和浩特盆地、銀川盆地為代表的內陸干旱盆地地下水和以珠江三角洲、江漢平原為代表的河流三角洲地下水中砷質量濃度較高，現以這些地區為例，簡要總結中國高砷地下水的水化學特征。其中，大同盆地的數據引自文獻[12]～[14]；河套盆地的數據引自文獻[14]、[23]；呼和浩特盆地的數據引自文獻[22]；銀川盆地的數據為筆者2012 年的調查結果；珠江三角洲的數據引自文獻[43]；江漢平原的數據引自文獻[51]。
2.1常量組分
高砷地下水中常量組分質量濃度分布范圍廣。從江漢平原大同盆地銀川盆地呼和浩特盆地河套盆地珠江三角洲，地下水中Na+和Cl-質量濃度逐漸升高[圖2（a）]。在江漢平原，地下水中Na+質量濃度明顯大于Cl-；在河套盆地、銀川盆地，Na+與Cl-質量濃度近似相等；而在珠江三角洲，Cl-質量濃度大于Na+。這些地區地下水中HCO-3質量濃度較為相近，而Ca2+質量濃度相差較大[圖2（b）]。總體來說，珠江三角洲Ca2+質量濃度最高，銀川盆地次之，然后江漢平原、河套盆地和大同盆地均較低，這些地區TDS值為200～20 000 mg·L-1，江漢平原TDS值最低（平均為427 mg·L-1），其次是大同盆地、銀川盆地和河套盆地，珠江三角洲則最高[圖2（c）、（d）]。除江漢平原外，高砷地下水中Na+質量濃度和TDS值具有顯著的正相關關系[圖2（c）]；在江漢平原，高砷地下水中HCO-3質量濃度與TDS值之間呈顯著的正相關關系[圖2（d）]，而其他地區HCO-3質量濃度總體上低于TDS值。
由圖4可知：河套盆地、呼和浩特盆地和大同盆地高砷地下水的Stiff圖比較類似，說明其水化學性質比較相近，盡管河套盆地中高砷地下水常量組分質量濃度高于呼和浩特盆地和大同盆地；銀川盆地地下水與其他地區存在顯著區別，表現為SO2-4和HCO-3是主要陰離子，且質量濃度相近，Na+和Ca2+是主要陽離子；江漢平原地下水更為特殊，表現為HCO-3是主要陰離子，Ca2+是主要陽離子；相比之下，珠江三角洲高砷地下水常量組分質量濃度較高，Cl-為主要陰離子，Na+為主要陽離子。
2.2氧化還原敏感組分
無論是干旱內陸盆地，還是河流三角洲，高砷地下水總體上處于還原環境，其氧化還原電位絕大部分小于0 mV[圖5（a）]。其中，河套盆地高砷地下水氧化還原電位最低，其次是呼和浩特盆地、大同盆地和銀川盆地。相應 地，地下水中的溶解性有機碳（DOC）質量濃度較高，大部分為5～20 mg·L-1[圖5（a）]。其中，河套盆地高砷地下水中DOC質量濃度最高，平均達到12.0 mg·L-1；其次是呼和浩特盆地（平均為8.3 mg·L-1）、銀川盆地（平均為6.0 mg·L-1）和大同盆地（平均為5.0 mg·L-1）。此外，珠江三角洲地下水中DOC質量濃度與呼和浩特盆地相當，平均為8.7 mg·L-1；江漢平原地下水中DOC質量濃度與銀川盆地相當，平均為62 mg·L-1。總體而言，高砷地下水中DOC質量濃度與氧化還原電位呈負相關關系，DOC質量濃度越高，氧化還原電位越低。這表明，溶解性有機碳質量濃度是促進地下水中還原環境形成的主要因素。
在還原環境中，高砷地下水中SO2-4和NO-3質量濃度較低[圖5（b）]。其中，江漢平原SO2-4質量濃度最低，平均為2.5 mg·L-1；河套盆地NO-3質量濃度最低，平均為2.3 mg·L-1。這表明江漢平原地下水中SO2-4來源有限。盡管銀川平原NO-3質量濃度與江漢平原相當（平均為4.5 mg·L-1），但是其SO2-4質量濃度（平均為277 mg·L-1）遠高于江漢平原。河套盆地SO2-4質量濃度最高，平均達230 mg·L-1。相對于河套盆地和銀川盆地，大同盆地和呼和浩特盆地NO-3質量濃度（平均分別為12.5、9.2 mg·L-1）較高，而SO2-4較低（分別為61.5、65.8 mg·L-1）。低質量濃度的NO-3和SO2-4意味著高砷地下水中發生了脫硫酸作用和反硝化作用。
3.2蒸發濃縮作用
除了風化作用外，蒸發濃縮作用也影響高砷地下水的化學特征（特別是在干旱—半干旱的內陸盆地）。這里采用Gibbs圖來說明蒸發濃縮作用對地下水化學成分的影響[5556]。圖7表明：江漢平原主要受巖石風化作用影響，這與上述分析一致；其他地區除了受風化作用影響外，還受到蒸發濃縮作用的控制。其中，河套盆地受蒸發濃縮作用影響最大，其次是呼和浩特盆地、大同盆地和銀川盆地。高砷地下水中Cl-和砷質量濃度之間的相關性并不顯著，這種關系表明地下水中砷質量濃度受蒸發濃度作用的影響有限。
3.3陽離子交換吸附作用
3.4還原作用
氧化還原條件對地下水中砷的富集起著至關重要的作用。從圖9（a）可以看出，砷質量濃度大于50 μg·L-1的地下水主要位于氧化還原電位小于-50 mV的區域。地下水中氧化還原電位越低，砷質量濃度相應越高。相對于大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，銀川盆地地下水中氧化還原電位較高，相應地砷質量濃度較低（平均為28.0 μg·L-1）。因此，還原條件有利于含水層中砷的釋放[5859]。
在還原環境中，鐵/錳氧化物礦物的還原性溶解被認為是地下水中砷富集的主要原因[4，5960]。在含水介質中，鐵/錳氧化物礦物對砷的吸附起主要作用[61]，被認為是地下水系統中砷的主要載體[62]。在還原環境中，這種富砷的礦物可被還原為溶解態組分，進入地下水中；與此同時，礦物上吸附的砷也被釋放出來，并在一定條件下在地下水中積累。然而，地下水中砷與鐵質量濃度之間的相關性并不顯著[圖5（d）]。在江漢平原，地下水中鐵/錳質量濃度相對高，砷質量濃度也較高；在大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，地下水中鐵/錳質量濃度低，但砷質量濃度較高[圖9（b）]。因此，地下水中砷質量濃度不受鐵/錳質量濃度的限制。高砷地下水中，鐵/錳質量濃度既可能高，也可能低[63]。造成這種現象的原因可能包括以下幾點。
（1）As（V）的還原性解吸附是地下水中砷釋放的主要原因。在還原環境中，被吸附的As（V）直接被還原為As（Ⅲ），由于在鐵/錳氧化物表面，As（Ⅲ）的附著能力比As（V）低，所以As（V）被還原為As（Ⅲ）后被釋放出來[64]。在此過程中，沒有涉及鐵/錳的還原，鐵/錳并沒有釋放出來，因此地下水中鐵/錳質量濃度并不高。
（2）在還原性溶解中產生的Fe（Ⅱ）重新被吸附到沉積物的表面。羥基氧化鐵對Fe（Ⅱ）具有很強的親和力，可大量吸附Fe（Ⅱ）[6566]。
（3）由于地下水相對于黃鐵礦和菱鐵礦過飽和，還原性地下水中Fe（Ⅱ）以黃鐵礦和菱鐵礦的形式沉淀，所以被從地下水中去除[63，6768]。盡管部分砷可與黃鐵礦共沉淀[69]，或被菱鐵礦吸附[70]，但是還原性溶解所釋放的砷遠多于被黃鐵礦/菱鐵礦去除的砷。
（4）在pH值較高的情況下，鐵/錳氧化物吸附態砷進行解吸附。由于在pH值較高時，礦物對As（V）的吸附能力較低[71]，這種解吸附主要以As（V）為主。
高砷地下水存在于SO2-4和NO-3質量濃度均較低的江漢平原，也存在于SO2-4和NO-3質量濃度均較高的銀川盆地、河套盆地和呼和浩特盆地[圖9（c）]；并且，高砷地下水中發生了脫硫酸作用和反硝化作用。在較強還原條件的河套盆地和呼和浩特盆地，鐵、錳質量濃度較低的原因可能與SO2-4質量濃度有關。由于鐵的硫化物礦物溶解度低，還原環境中較高質量濃度SO2-4還原產生的S2-限制了鐵、錳在地下水中的積累。因此，在河套盆地和呼和浩特盆地，黃鐵礦沉淀可能是控制地下水中鐵、砷質量濃度的一個重要過程。這一結果與河套盆地地下水中Fe同位素研究和化學特性時空演化研究結果一致[63，68]。相比之下，在江漢平原，低質量濃度SO2-4還原產生的S2-比較有限，不能有效控制鐵在地下水中的積累，因此鐵/錳氧化物礦物的還原性溶解和Fe（Ⅱ）的再吸附可能是地下水中的主要水文地球化學過程，盡管確切證據需要來自于含水層沉積物中Fe形態的結果。此外，在大同盆地、河套盆地和呼和浩特盆地，地下水中pH值較高，因此在堿性條件下吸附態砷的解吸附也是一個重要的富砷過程。
4結語
（1）中國高砷地下水既存在于干旱內陸盆地，也存在于濕潤的河流三角洲。盡管這2類地區地下水中砷質量濃度均較高，但是地下水化學特點卻存在顯著差異。在干旱內陸盆地，高砷地下水的pH值較高，呈弱堿性；而濕潤河流三角洲地下水的pH值為中性。江漢平原的高砷地下水以HCO3Ca型為主；大同盆地、河套盆地和銀川盆地高砷地下水主要為HCO3Na型；而珠江三角洲高砷地下水為ClNa型。高砷地下水中氧化還原電位低，處于還原環境。總體上，SO2-4和NO-3質量濃度較低。其中，江漢平原SO2-4質量濃度最低，河套盆地NO-3質量濃度最低。此外，鐵與砷之間的相關性并不顯著。在珠江 三角洲，鐵、錳質量濃度最高，但砷質量濃度相對較低；而大同盆地高砷地下水中鐵、錳質量濃度最低，但砷質量濃度相對較高。
（2）在高砷地下水系統中發生了不同程度的風化作用、陽離子交換吸附作用和還原作用。河套盆地、大同盆地、呼和浩特盆地和銀川盆地地下水均位于全球平均硅酸鹽風化區；江漢平原地下水位于全球平均碳酸巖風化區附近；而珠江三角洲地下水位于蒸發巖風化區附近。相對而言，河套盆地和呼和浩特盆地地下水中陽離子交換吸附程度高，而銀川盆地和江漢平原陽離子交換吸附程度較低。高砷地下水中發生了反硝化作用、脫硫酸作用以及鐵、錳氧化物還原過程。在較強還原條件的河套盆地和呼和浩特盆地，鐵、錳質量濃度較低的原因可能與SO2-4質量濃度有關。還原環境中較高質量濃度SO2-4還原產生的S2-限制了鐵、錳在地下水中的積累。在河套盆地和呼和浩特盆地，黃鐵礦沉淀可能是控制地下水中鐵、砷質量濃度的一個重要過程。在江漢平原，鐵/錳氧化物礦物的還原性溶解和Fe（Ⅱ）的再吸附是地下水中主要的水文地球化學過程。此外，在地下水pH值較高的干旱內陸盆地，吸附態砷的解吸附也是一個重要的富砷過程。
