水文地質工程對地質環(huán)境的影響

汪雅楠

（湖北省地質環(huán)境總站，湖北 武漢 430034）

0 引言

地質環(huán)境與水文地質工程之間存在著緊密的聯(lián)系，地質環(huán)境會影響水文地質工程的施工質量和穩(wěn)定性，同時水文地質工程的施工情況也會影響地質環(huán)境。因此，通過調節(jié)、管理和利用地下水資源，能夠對地下水質量、水位和水量進行調控，從而減少洪澇、干旱等自然災害的發(fā)生，而且還能夠保護土壤和地表水環(huán)境，維護生態(tài)平衡。

1 水文地質工程概述

1.1 水文地質工程的含義和涉及的領域

水文地質工程是一個綜合性的學科領域，研究地下水與地質環(huán)境的相互關系，結合了水文學、地質學、地下水水文學、水力學等多個學科的知識，旨在理解和改善地下水系統(tǒng)的運行和效果。水文地質工程廣泛應用于水資源評價和管理、地下水開發(fā)利用、地下水污染治理、工程建設中的地下水問題等領域。

在水文地質工程中，主要研究的對象包括地下水、地下水流動規(guī)律、地下水與巖石層間的相互作用以及地下水與地表水之間的關系。通過對地質形態(tài)、地下水位、水質、水動力學等方面進行研究和分析，可以揭示地下水的成因、分布、流動特征等，從而為地下水資源的可持續(xù)開發(fā)和利用提供科學依據(jù)[1]。

1.2 水文地質工程的目標和常用的研究方法

水文地質工程的主要目標是實現(xiàn)對地下水資源的科學管理和優(yōu)化利用，以滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需求，并保護地下水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生態(tài)環(huán)境的健康。

為了實現(xiàn)這一目標，水文地質工程采用了多種研究方法和技術手段。常見的研究方法如下。

（1）地質勘探。通過地質勘探手段獲取地下水水文地質信息，包括巖石性質、地層序列、裂隙和孔隙特征等。

（2）水文調查。通過采集地下水位、水質和地下水動力學特征等數(shù)據(jù)，分析地下水資源的分布和變化趨勢。

（3）數(shù)值模擬。利用數(shù)學模型和計算機技術，建立地下水模擬模型，模擬地下水的流動規(guī)律和水量分布，預測地下水開發(fā)與利用的效果。

（4）地下水環(huán)境監(jiān)測。通過設置水位觀測井、取水井和水質監(jiān)測點等，定期監(jiān)測地下水位、水質和水溫的變化，從而為水資源管理和保護提供實時數(shù)據(jù)支持。

（5）地下水調控與管理。包括地下水補給、排泄、引水和注水等措施，以及地下水資源的評價、規(guī)劃、保護和治理等。

（6）地下水環(huán)境評價。通過地下水水質和污染物的監(jiān)測與分析，評估地下水系統(tǒng)對人類活動和環(huán)境的響應，并提出相應的保護措施。

水文地質工程的研究方法不僅涉及理論研究，還需要結合實際工程和地質調查進行綜合分析和判斷，這些方法的應用能夠為地下水資源的科學管理、地下工程設計和環(huán)境保護等提供科學依據(jù)，并為解決實際問題提供技術支持。

2 水文地質工程中影響地質環(huán)境的要素

2.1 地下水資源

水文地質工程對地下水資源的影響是一項重要的研究領域，其主要目標是實現(xiàn)對地下水資源的科學管理和優(yōu)化利用，以滿足社會經(jīng)濟發(fā)展的需求，并保護地下水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生態(tài)環(huán)境的健康。這里將分為兩個方面來討論水文地質工程對地下水資源的影響，即地下水質量的影響和地下水位與水量的調節(jié)作用。

（1）水文地質工程對地下水質量的影響是通過監(jiān)測、評估和治理地下水污染來實現(xiàn)的。隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展，地下水面臨著各種污染源的威脅，如化工廠廢水、農(nóng)藥、肥料、生活污水等。水文地質工程通過水文學調查、地下水監(jiān)測和模擬預測等手段，可以評估地下水質量的受污染程度和空間分布，并提出相應的治理措施，如建設污水處理廠、修復受污染的地下水體等。通過這些措施的實施，水文地質工程可以有效地凈化和保護地下水資源，維護地下水質量的安全。

（2）水文地質工程還可以通過地下水位和水量的調節(jié)來影響地下水資源。地下水位和水量的變化直接影響著地下水系統(tǒng)的運行和可利用性，水文地質工程可以通過人工補給、人工排泄、地下水開發(fā)和注入等工程手段來調節(jié)地下水位和水量。在干旱地區(qū)或地下水過度開采的情況下，通過引水和注水等措施可以提高地下水位和補充地下水儲量；而在洪澇地區(qū)或地下水過豐富的情況下，通過井排、地下水調蓄等措施可以降低地下水位，減輕洪澇風險，這些調節(jié)措施不僅可以滿足不同地區(qū)的用水需求，還可以保護地下水資源的可持續(xù)利用[2]。

2.2 地質災害

在地下水開發(fā)利用的過程中，水文地質工程不僅可以極大地促進社會經(jīng)濟的發(fā)展，同時也對地質環(huán)境帶來了一定的影響。其中，最為重要的就是對地質災害的影響。

（1）水文地質工程對地質災害的影響主要表現(xiàn)在防洪抗?jié)彻こ谭矫妗１娝苤?，洪水是各種自然災害中危害最為嚴重的一種。隨著氣候變化和城市化進程的不斷加快，洪水災害日益頻繁。對此，水文地質工程在城市防洪抗?jié)持邪l(fā)揮著不可替代的作用。例如，修建攔洪堤、堤壩、閘門等工程設施，可以有效地控制洪水的發(fā)生和擴散，避免或減輕洪水造成的損失。同時，通過對江河湖庫、山洪溝壑的研究和分析，水文地質工程可以預測和評估洪水的形成和變化過程。因此，合理規(guī)劃和建設洪水防治工程，不僅能夠提高城市的抗洪能力，減輕洪災的危害，還能夠保障城市正常運行秩序，維護社會穩(wěn)定。

（2）水文地質工程對地震災害的影響也十分明顯。地震作為一種自然災害，經(jīng)常會給人們帶來很大的損失。當?shù)卣鸢l(fā)生時，由于地下水位突然變化導致土體固結度下降，使土壤松動，從而引發(fā)地面上的滑坡、泥石流等災害。水文地質工程通過對地下水位和地下水壓力進行監(jiān)測和調節(jié)，可以有效地減輕地震對地下水與巖石所產(chǎn)生的影響，以及緩解地下水與地面之間的關系，降低土體的可塑性，以此減少災害的發(fā)生。

（3）水文地質工程可以減輕地質災害帶來的影響。由于水文地質工程的發(fā)展，很多地下水資源得到了更加充分的開發(fā)利用。因此，灌溉、排澇以及地下水補給等一系列工程措施也隨之得到了推廣和應用。然而，過度開采地下水可能會導致地層沉降，進而引起一些地質災害，如地面塌陷和地裂縫等[3]。為此，水文地質工程需要加強對地下水資源的監(jiān)測，以避免地下水資源的過度開采，規(guī)避地下水與地質災害的關聯(lián)性，并采取相應的措施來風險管理和減輕地質災害。

2.3 土壤和地表水環(huán)境

水文地質工程對土壤和地表水環(huán)境具有重要的影響，可以通過一系列技術和措施來減輕土壤侵蝕、土地退化以及調節(jié)地表水質量和流量。

（1）水文地質工程對土壤侵蝕和土地退化問題的影響十分顯著。土壤侵蝕是指土壤表面被風、水等自然力量剝蝕和運移的過程，是全球土地資源的重要損失因素之一。水文地質工程可以通過修建護坡、梯田等工程設施，并結合植被恢復和保護措施，有效地減緩或阻止土壤侵蝕的發(fā)生。例如，在山區(qū)地區(qū)，通過修建梯田工程可以減少坡耕地的平行耕種，減緩水流速度，降低水勢能，從而減少水土流失的程度。此外，水文地質工程還可以通過地下水的調控和利用，提供植物生長的水源，增加土壤的保水能力，進一步減少土壤侵蝕和土地退化。

（2）水文地質工程對地表水質量和流量的調節(jié)作用也非常重要。地表水是指自然界中存在于地面和地下的水，其質量和流量的變化直接影響著生態(tài)環(huán)境和人類生活。水文地質工程可以通過構建人工湖泊、堰塞湖等水庫工程，對地表水的流量進行調節(jié)和控制，這樣可以實現(xiàn)水資源的合理利用，緩解旱澇之災，并提供可靠的供水來源。同時，水文地質工程還可以通過凈化、過濾等處理工藝，改善地表水的質量，保護水源地的生態(tài)環(huán)境[4]。例如，在城市水源地建設過程中，會利用地下水來補給地表水，以確保城市居民飲用水的安全與充足。此外，通過地下水的埋深調節(jié)和排水系統(tǒng)的建設，可以避免地表水受到污染物的滲入和擴散，保護地表水質量。

2.4 生態(tài)環(huán)境

水文地質工程在保護和改善生態(tài)環(huán)境方面發(fā)揮著重要作用。它通過調節(jié)地下水位、改善水體流動狀況以及建立湖泊、沼澤等人工濕地，對生態(tài)系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性產(chǎn)生深遠影響。

（1）水文地質工程對濕地的影響十分顯著。濕地是地球上生物多樣性最豐富、生態(tài)系統(tǒng)功能最復雜的生態(tài)系統(tǒng)之一，水文地質工程可以修建人工濕地來恢復和保護濕地生態(tài)系統(tǒng)，人工濕地可以有效地凈化水體，吸附和去除水中的污染物質，改善水質。同時，人工濕地還可以提供適宜的生境條件，為濕地植物和動物提供棲息地，促進物種多樣性的保護和恢復。例如，人工濕地可以為候鳥提供棲息和繁殖場所，保護濕地鳥類的繁衍和遷徙。此外，通過水文地質工程對濕地水位和水動力條件的調控，可以重建濕地的水文生態(tài)過程，提高濕地對洪水和干旱的適應能力，提供水源補給和調節(jié)水文循環(huán)功能[5]。

（2）水文地質工程對水生態(tài)系統(tǒng)的影響也十分重要。水生態(tài)系統(tǒng)是由水流、水草、魚類等生物組成的復雜生態(tài)系統(tǒng)，對保護水質、維持生態(tài)平衡起著重要作用。水文地質工程可以改善河流、溪流等水體的流動狀況，避免水流速度過快或過慢導致的生態(tài)問題。同時，水文地質工程還可以通過調節(jié)地下水位、建立水池、堤壩等措施，維持水體的穩(wěn)定性和水量充沛，提供充足的氧氣和食物供給，促進水生生物的繁衍和生長。例如，在河流治理中，人工湖泊的建設有助于改善河道水質，為河流生物提供適宜的生境，促進魚類的繁衍和漁業(yè)資源的可持續(xù)利用。

（3）水文地質工程對生物多樣性的影響也不可忽視。生物多樣性是地球生命的基礎，對維持生態(tài)平衡和生態(tài)系統(tǒng)功能具有重要意義。水文地質工程通過改善水環(huán)境條件、提供生態(tài)恢復的機會和保護生境，直接或間接影響著各類植物和動物的多樣性。例如，修建人工濕地和湖泊可以為濕地植物、水生植物和水中微生物提供適宜的生長環(huán)境，增加植物物種和生物群落的多樣性。同時，水文地質工程還可以為鳥類、魚類、兩棲爬行動物等提供棲息地，維護它們的種群數(shù)量和分布范圍，促進物種豐富度和生物多樣性的保護。

3 水文地質工程的可持續(xù)發(fā)展和管理

（1）加強水文地質工程的環(huán)境評估和監(jiān)管，減少其對地質環(huán)境的負面影響。水文地質工程在實施過程中可能會對地質環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，如土地利用變化、地下水位變化等。因此，必須加強對水文地質工程項目的環(huán)境評估，通過全面了解工程項目對地質環(huán)境可能產(chǎn)生的影響，可以采取相應的措施來減少不良影響。在環(huán)境評估過程中需要考慮地質環(huán)境的特點，例如巖性、構造、水文地質條件等，以評估水文地質工程對地下水資源和地質災害的潛在影響[6]。此外，還應建立完善的監(jiān)管制度，加強對水文地質工程的實施過程和效果進行監(jiān)督和評估，確保工程活動符合環(huán)境保護法規(guī)，并及時發(fā)現(xiàn)和糾正問題。

（2）推廣可持續(xù)開發(fā)理念和技術，促進水文地質工程的可持續(xù)發(fā)展。可持續(xù)發(fā)展是解決當代人類面臨的重要問題之一，也是水文地質工程發(fā)展的方向。推廣可持續(xù)開發(fā)理念和技術，可以促進水文地質工程的可持續(xù)發(fā)展。一方面，可以通過優(yōu)化工程設計和施工方法，降低對水資源和土地資源的消耗，減少生態(tài)環(huán)境破壞。另一方面，在水文地質工程中應充分考慮生態(tài)修復和保護，如濕地恢復、植被種植等，以促進生態(tài)系統(tǒng)的恢復和保護。此外，還可以采用節(jié)能減排技術，在工程過程中減少能源消耗和污染物排放，實現(xiàn)對環(huán)境的最小影響。

（3）深化水文地質工程對地質環(huán)境影響機制的研究，提高預警和應急響應能力。水文地質工程對地質環(huán)境的影響是一個復雜的過程，需要深入研究其影響機制。通過開展科學的研究，可以更好地了解水文地質工程對地質環(huán)境的潛在風險和影響范圍，提高對地質災害的預警和應急響應能力，這包括對地下水與地表水相互作用、地下水位變化對地質災害穩(wěn)定性影響方面的研究。在水文地質工程設計和實施過程中，及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題，并制定應急預案和措施，可以降低工程風險，保護地質環(huán)境安全。

4 結語

綜上所述，水文地質工程對地質環(huán)境的影響是多方面而復雜的，包括地下水資源、地質災害、土壤和地表水環(huán)境、生態(tài)環(huán)境等方面。在實踐中，我們需要充分認識到水文地質工程對地質環(huán)境的重要性和作用，并通過科學規(guī)劃、合理設計和有效管理等手段，實現(xiàn)對地質環(huán)境的保護和可持續(xù)利用。