地質(zhì)污染的主要原因及水文勘測(cè)方式的研究

鄭志林，賈 銳，王 娜

（浙江環(huán)龍環(huán)境保護(hù)有限公司，浙江 杭州 311121）

引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，新興的水文勘測(cè)技術(shù)和方法也應(yīng)運(yùn)而生。我們將介紹遙感技術(shù)在水資源監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用，數(shù)字模擬和模型模擬的優(yōu)勢(shì)，以及數(shù)據(jù)挖掘和人工智能在水文勘測(cè)中的潛在作用。這些新技術(shù)和方法對(duì)于提高水文勘測(cè)的效率和準(zhǔn)確性，進(jìn)一步加深對(duì)地質(zhì)污染的認(rèn)識(shí)和理解具有重要意義。

1 地質(zhì)污染的主要原因

1.1 工業(yè)活動(dòng)

工業(yè)活動(dòng)是導(dǎo)致地質(zhì)污染的重要原因之一。在工業(yè)過(guò)程中，大量的廢棄物、化學(xué)污染物和氣體排放物產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。工業(yè)廢物中含有有害物質(zhì)，如重金屬、有機(jī)化合物和放射性元素，它們的排放對(duì)土壤和水環(huán)境造成了污染和累積效應(yīng)。此外，工業(yè)區(qū)域的地質(zhì)污染問(wèn)題也常見(jiàn)，例如，地下水受到工業(yè)廢物滲漏的污染，土壤中存在工業(yè)污染物的沉積等。工業(yè)過(guò)程中的地質(zhì)污染風(fēng)險(xiǎn)是值得關(guān)注的問(wèn)題，需要通過(guò)水文勘測(cè)和環(huán)境監(jiān)測(cè)手段進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估和監(jiān)管。

1.2 農(nóng)業(yè)活動(dòng)

農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)環(huán)境地質(zhì)造成的影響也不可忽視。農(nóng)業(yè)中廣泛使用的農(nóng)藥和化肥是導(dǎo)致土壤和水環(huán)境污染的主要原因之一。農(nóng)藥的使用能夠有效控制害蟲(chóng)和病害，但過(guò)量使用或不當(dāng)使用會(huì)導(dǎo)致農(nóng)藥殘留在土壤中，進(jìn)而進(jìn)入地下水和地表水中?；实氖┯靡矔?huì)造成土壤中氮、磷等元素的過(guò)度積累，引發(fā)水環(huán)境的富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象，對(duì)水體生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。此外，農(nóng)場(chǎng)廢物和農(nóng)畜排泄物的處理問(wèn)題也是引起地質(zhì)污染的一個(gè)重要方面。大量的有機(jī)廢棄物和無(wú)機(jī)污染物在不合理處理的情況下，容易滲入土壤并對(duì)地下水系統(tǒng)造成危害。

1.3 城市化進(jìn)程加快

隨著城市化進(jìn)程的加速推進(jìn)，城市地區(qū)面臨著種種地質(zhì)污染挑戰(zhàn)。首先，城市人口的快速增長(zhǎng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了巨大壓力。大量的人口集中在有限的城市空間中，造成資源的過(guò)度利用和環(huán)境的負(fù)荷加重。其次，城市建設(shè)和土地利用變化會(huì)對(duì)環(huán)境地質(zhì)產(chǎn)生直接的影響。大規(guī)模的建筑工程和地下設(shè)施的建設(shè)，不僅會(huì)改變地表水和地下水的流動(dòng)狀況，也會(huì)導(dǎo)致土壤的擾動(dòng)和堆填填埋活動(dòng)，引發(fā)地下水和土壤的污染。此外，城市排水系統(tǒng)和污水處理也面臨著地質(zhì)挑戰(zhàn)。城市排水網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需要考慮地質(zhì)條件，避免地質(zhì)障礙對(duì)排水系統(tǒng)的影響，并保證污水的有效處理和排放，以減少對(duì)水環(huán)境的污染。

通過(guò)深入研究工業(yè)活動(dòng)、農(nóng)業(yè)活動(dòng)和城市化過(guò)程對(duì)環(huán)境地質(zhì)的影響，我們可以更全面地認(rèn)識(shí)地質(zhì)污染問(wèn)題的復(fù)雜性和嚴(yán)重性。因此，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)這些活動(dòng)的監(jiān)管和管理，采取措施減少地質(zhì)污染的風(fēng)險(xiǎn)和影響。

2 水文勘測(cè)方式的研究

2.1 水文勘測(cè)的基本原理和方法

水文勘測(cè)是評(píng)估和監(jiān)測(cè)水資源和水環(huán)境狀態(tài)的重要技術(shù)手段。它通過(guò)收集和分析水文數(shù)據(jù)，獲取有關(guān)水文要素的信息，以便更好地理解水文過(guò)程和水循環(huán)。水文勘測(cè)的基本原理包括水文數(shù)據(jù)的采集、水文要素的測(cè)量和水文過(guò)程的模擬。其中，水文數(shù)據(jù)的采集是關(guān)鍵的一步，包括觀測(cè)站點(diǎn)的選擇、數(shù)據(jù)采樣和測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用。常用的水文數(shù)據(jù)包括降雨量、蒸發(fā)量、徑流量和地下水位等內(nèi)容。水文要素的測(cè)量涉及流域的地貌、氣象條件和水體特性的觀測(cè)，以獲取水文過(guò)程的詳細(xì)信息。此外，水文過(guò)程的模擬是通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型來(lái)模擬和預(yù)測(cè)水文變化的過(guò)程。這些模型可以基于物理原理、經(jīng)驗(yàn)、公式或統(tǒng)計(jì)方法，根據(jù)實(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行應(yīng)用。

2.2 水文勘測(cè)技術(shù)應(yīng)用

2.2.1 地下水和地表水調(diào)查技術(shù)

地下水和地表水調(diào)查技術(shù)是水文勘測(cè)中的重要內(nèi)容，它們用于評(píng)估和監(jiān)測(cè)地下水和地表水資源的分布、變化和質(zhì)量。地表水勘測(cè)主要包括河流、湖泊和水庫(kù)的水量測(cè)算和水質(zhì)監(jiān)測(cè)。水量測(cè)算方法可采用全斷面測(cè)流法、浮標(biāo)法、超聲波測(cè)流法等，以獲得水體的流量和水位變化情況。水質(zhì)監(jiān)測(cè)則通過(guò)采集水樣，并分析水樣中的物理、化學(xué)和生物參數(shù)，以評(píng)估水體的水質(zhì)狀況，并監(jiān)測(cè)水體受污染的程度。

地下水調(diào)查技術(shù)包括地下水位測(cè)量、水井觀測(cè)和水質(zhì)分析等方法。通過(guò)對(duì)地下水位的測(cè)量可以了解地下水的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)地下水的利用和保護(hù)提供參考。水井觀測(cè)可以獲取地下水位、水質(zhì)和地層結(jié)構(gòu)等信息，用于評(píng)估地下水資源的可利用性和地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)。

地表水調(diào)查技術(shù)包括河流流量測(cè)算、湖泊水質(zhì)監(jiān)測(cè)和河口潮位觀測(cè)等方法。這些方法可以為水資源管理和環(huán)境保護(hù)提供數(shù)據(jù)支持，指導(dǎo)水資源的合理利用和保護(hù)措施的制定。

2.2.2 土壤和地下水污染的監(jiān)測(cè)方法

土壤和地下水污染是地質(zhì)污染的重要方面，水文勘測(cè)技術(shù)在污染監(jiān)測(cè)和評(píng)估中起著關(guān)鍵作用。土壤污染的監(jiān)測(cè)方法包括土壤樣品采集和化學(xué)分析、土壤微生物和生物指標(biāo)分析等。常用的土壤調(diào)查方法包括鉆孔取樣和土壤質(zhì)譜分析等。鉆孔取樣通過(guò)鉆取土壤樣品，并進(jìn)行物理和化學(xué)分析，可以揭示土壤的結(jié)構(gòu)、孔隙特征和污染物分布情況。

土壤質(zhì)譜分析是一種快速且非破壞性的土壤特性檢測(cè)方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中元素和化合物的分析。這些方法可以檢測(cè)土壤中的有機(jī)污染物、重金屬和其它污染物的濃度，評(píng)估土壤污染程度和分布范圍。

地下水污染的監(jiān)測(cè)方法主要包括地下水樣品采集和水質(zhì)分析、地下水流動(dòng)監(jiān)測(cè)和污染源的追蹤等。地下水樣品的采集和分析可以確定地下水中有害物質(zhì)的含量，而地下水流動(dòng)監(jiān)測(cè)可以幫助了解地下水的流動(dòng)方向和速度，進(jìn)而判斷污染物的擴(kuò)散范圍和污染源的位置。

污染源的追蹤技術(shù)可以通過(guò)對(duì)地下水中特定標(biāo)志物的觀測(cè)，確定和定位地下水污染的來(lái)源。污染源識(shí)別是水文勘測(cè)的重要任務(wù)之一，它可以幫助確定地質(zhì)污染的來(lái)源和擴(kuò)散范圍。常用的污染源識(shí)別技術(shù)包括地球化學(xué)分析、同位素分析和污染物示蹤等。

地球化學(xué)分析可以通過(guò)對(duì)地下水和土壤樣品進(jìn)行元素和化合物分析，確定污染物的類型和濃度。同位素分析則可以通過(guò)同位素比值的變化，追蹤和識(shí)別污染源的特征。污染物示蹤技術(shù)利用添加標(biāo)記物或示蹤物，對(duì)污染源進(jìn)行追蹤和遷移模擬。

2.2.3 新興的水文勘測(cè)技術(shù)和方法

隨著科技的不斷進(jìn)步，新興的水文勘測(cè)技術(shù)和方法逐漸應(yīng)用于地質(zhì)污染研究中，為水文勘測(cè)帶來(lái)了新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。其中，遙感技術(shù)在水資源監(jiān)測(cè)中發(fā)揮了重要作用。通遙感技術(shù)利用衛(wèi)星、航空器或地面?zhèn)鞲衅魇占b感數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)遙感圖像的解譯和分析，可以獲取地表水的分布、水量和水質(zhì)信息。這種非接觸式的觀測(cè)手段可以在較大范圍內(nèi)進(jìn)行水文監(jiān)測(cè)，并提供高時(shí)空分辨率的數(shù)據(jù)。數(shù)字模擬和模型模擬是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)建立水文模型，模擬和預(yù)測(cè)水文過(guò)程和系統(tǒng)的變化。通過(guò)對(duì)水文模型的構(gòu)建和參數(shù)校準(zhǔn)，可以精確地模擬水文系統(tǒng)的情況和預(yù)測(cè)未來(lái)的變化?；诘厍蛳到y(tǒng)模型的水文模型可以模擬和預(yù)測(cè)流域的水文過(guò)程，為水資源管理和水環(huán)境保護(hù)提供決策支持。此外，數(shù)據(jù)挖掘和人工智能在水文勘測(cè)中的應(yīng)用也越來(lái)越受到關(guān)注。

3 地質(zhì)污染中水文勘測(cè)技術(shù)的具體應(yīng)用

提高環(huán)境保護(hù)能力需要更好地應(yīng)用水文勘測(cè)技術(shù)，這將有助于更有效地識(shí)別、監(jiān)測(cè)和管理地質(zhì)污染。下面將探討如何在地質(zhì)污染中更好地應(yīng)用水文勘測(cè)技術(shù)，以提高環(huán)境保護(hù)能力。

3.1 綜合利用多種水文勘測(cè)技術(shù)

不同的水文勘測(cè)技術(shù)在不同情況下具有不同的優(yōu)勢(shì)和適用性。因此，綜合利用多種水文勘測(cè)技術(shù)可以提高地質(zhì)污染的識(shí)別和評(píng)估能力。例如，可以結(jié)合井探和地球物理勘測(cè)技術(shù)，獲取全面的地下水和土壤污染信息。這樣的綜合應(yīng)用可以更全面、準(zhǔn)確地了解污染源的性質(zhì)、位置和擴(kuò)散范圍。地質(zhì)學(xué)對(duì)于地質(zhì)污染的研究具有重要意義，可以提供地下水和地表水的地質(zhì)背景信息。水文勘測(cè)技術(shù)和地質(zhì)學(xué)應(yīng)加強(qiáng)合作，共同進(jìn)行地下水和地表水的監(jiān)測(cè)、評(píng)估和治理研究。

通過(guò)綜合利用多種勘測(cè)技術(shù)，可以獲取全面、準(zhǔn)確的地下水和土壤污染信息，為地質(zhì)污染的識(shí)別和評(píng)估提供依據(jù)[1]。同時(shí)，提高勘測(cè)數(shù)據(jù)的空間和時(shí)間分辨率，能夠更準(zhǔn)確地捕捉污染物的分布和變化趨勢(shì)，為環(huán)境保護(hù)決策提供更有價(jià)值的信息。

3.2 提高勘測(cè)數(shù)據(jù)的空間和時(shí)間分辨率

水文勘測(cè)技術(shù)的空間和時(shí)間分辨率對(duì)于地質(zhì)污染的識(shí)別和監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。通過(guò)提高勘測(cè)設(shè)備的精度和靈敏度，可以獲取更詳細(xì)的空間分布數(shù)據(jù)，精確地確定污染源的位置和范圍。同時(shí)，增加勘測(cè)的頻率和持續(xù)時(shí)間，可以捕捉到短期和季節(jié)性變化，更好地了解污染物的遷移和變化趨勢(shì)。

3.3 引入遙感和空間信息技術(shù)

遙感技術(shù)可以提供大范圍的水文信息，輔助地質(zhì)污染的監(jiān)測(cè)和評(píng)估。結(jié)合遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)（GIS），可以獲取大范圍、高分辨率的地表水和土壤數(shù)據(jù)，并構(gòu)建空間分布模型。這些模型可以用于識(shí)別污染源、預(yù)測(cè)污染遷移和評(píng)估環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

此外，遙感和GIS技術(shù)還可以提供多源數(shù)據(jù)的融合和分析，進(jìn)一步提高地質(zhì)污染監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和效率。遙感技術(shù)可以獲取大范圍、高分辨率的地表信息，為水文勘測(cè)提供重要的空間數(shù)據(jù)。應(yīng)加強(qiáng)遙感技術(shù)與水文勘測(cè)技術(shù)的融合應(yīng)用，通過(guò)遙感影像解譯和水文模型的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)地下水、河流和湖泊等水體的全面監(jiān)測(cè)和分析[2]。

傳統(tǒng)的水文觀測(cè)通常需要人工參與，存在觀測(cè)頻率低、數(shù)據(jù)采集不連續(xù)等問(wèn)題。通過(guò)引入自動(dòng)化觀測(cè)設(shè)備，如自動(dòng)雨量計(jì)、水位計(jì)和水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、連續(xù)、高頻率的數(shù)據(jù)采集，提高數(shù)據(jù)獲取的效率和準(zhǔn)確性。數(shù)據(jù)挖掘和人工智能技術(shù)可以從大量的水文數(shù)據(jù)中挖掘出有價(jià)值的信息和規(guī)律，為環(huán)境保護(hù)決策提供依據(jù)。通過(guò)建立水文數(shù)據(jù)的智能分析和預(yù)測(cè)模型，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)污染的早期預(yù)警和快速響應(yīng)。

3.4 注重?cái)?shù)據(jù)管理和共享

水文勘測(cè)過(guò)程中產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，對(duì)于地質(zhì)污染的分析和決策至關(guān)重要。因此，建立數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、整理和共享，對(duì)于提高環(huán)境保護(hù)能力非常重要。數(shù)據(jù)的有效管理和共享，可以促進(jìn)不同部門和機(jī)構(gòu)之間的合作，提高數(shù)據(jù)的可靠性和使用效益。此外，可以利用大數(shù)據(jù)分析和人工智能技術(shù)，對(duì)水文勘測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，發(fā)現(xiàn)隱藏的規(guī)律和關(guān)聯(lián)，為地質(zhì)污染的預(yù)測(cè)和決策提供支持。

數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估是確保水文數(shù)據(jù)可靠性的重要環(huán)節(jié)。應(yīng)建立完善的數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估方法和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制和校正。同時(shí)，加強(qiáng)數(shù)據(jù)的元數(shù)據(jù)管理，包括數(shù)據(jù)來(lái)源、采集設(shè)備、觀測(cè)時(shí)間等信息的記錄，有助于數(shù)據(jù)的溯源和驗(yàn)證。水文勘測(cè)數(shù)據(jù)的共享對(duì)于提高環(huán)境保護(hù)能力至關(guān)重要[3]。政府、科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)應(yīng)建立數(shù)據(jù)共享平臺(tái)，促進(jìn)水文勘測(cè)數(shù)據(jù)的共享和交流。同時(shí)，要注重?cái)?shù)據(jù)隱私保護(hù)，確保敏感數(shù)據(jù)的安全性。

3.5 推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新及技術(shù)應(yīng)用研究

水文勘測(cè)技術(shù)的不斷創(chuàng)新，為地質(zhì)污染的認(rèn)識(shí)和管理提供了新的機(jī)會(huì)。因此，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的創(chuàng)新和應(yīng)用研究非常重要?？梢酝ㄟ^(guò)支持科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的研發(fā)項(xiàng)目，以及促進(jìn)學(xué)術(shù)界、環(huán)保部門和工業(yè)界的合作來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用研究，可以不斷提升水文勘測(cè)技術(shù)的水平和能力，更好地應(yīng)對(duì)地質(zhì)污染問(wèn)題。

傳感器是水文勘測(cè)技術(shù)的核心組成部分，直接影響數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和靈敏度。應(yīng)加大對(duì)新型傳感器技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，如微型傳感器、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等，以提高數(shù)據(jù)采集的精度和時(shí)空分辨率。

水文勘測(cè)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于提高環(huán)境保護(hù)能力至關(guān)重要。通過(guò)綜合利用多種技術(shù)、提高數(shù)據(jù)的空間和時(shí)間分辨率、引入遙感和空間信息技術(shù)、注重?cái)?shù)據(jù)管理和共享，并推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用研究，我們可以更準(zhǔn)確、全面地識(shí)別、監(jiān)測(cè)和評(píng)估地質(zhì)污染，為環(huán)境保護(hù)提供依據(jù)和支持。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，地質(zhì)污染是當(dāng)前面臨的重大挑戰(zhàn)之一，其影響涵蓋了人類健康、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定等方面。通過(guò)我們的研究，我們意識(shí)到水文勘測(cè)技術(shù)在解決地質(zhì)污染問(wèn)題中的關(guān)鍵作用。通過(guò)綜合地應(yīng)用水文勘測(cè)技術(shù)，才能夠更準(zhǔn)確地解決地質(zhì)污染問(wèn)題。