應用水文地球化學

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1、緒言一、水文地質(zhì)學與水文地球化學水是人類不可缺少的資源，也是人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境體系的重要組成之一。沒有水，就不能維持生命。人類起初只能在江河附近活動，自從發(fā)明了井，人類就可以在遠離地表水源地的地方居住和活動。中國是歷史悠久的文明古國。據(jù)現(xiàn)有資料，我國在新石器時代便已有水井，其中最早的一眼井在浙江省余姚縣河姆渡，2米見方，木料支護，至今已有5700年歷史?？茖W是在經(jīng)濟發(fā)展的需求中產(chǎn)生的。中國不僅是最早應用地下水的文明古國，而且我們的祖先有很早就知道應用水文地球化學知識來解決生產(chǎn)生活中的問題。水文地球化學的應用首先是在供水方面，特別是在具一定質(zhì)量

2、要求的水方面?，F(xiàn)在應用面越來越寬。中國不僅是最早應用地下水的文明古國，而且我們的祖先很早就知道應用水文地球化學知識來解決土壤改良、水質(zhì)保護、醫(yī)療保健和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等方面的問題。①土地改良：據(jù)《呂氏春秋》記載，公元前422年，魏國修建漳水十二渠（在今河北河南交界處邯鄲，河北磁縣和臨漳一帶），秦國在今陜西涇陽縣至富平縣一帶修建鄭國渠。漳水十二渠和鄭國渠都是采用淤灌方法來改良鹽堿地?！皼Q漳水，灌鄴旁，終古斥鹵，生之稻梁”?！叭粲星啵瑒t鹽鹵下濕，填淤加肥，更為粳（JING）稻”。②水質(zhì)保護：古代也知道環(huán)境水文地球化學的知識?！豆茏印罚ù呵飼r代）中有改水的

3、說法：“當春三月，…，抒井易水，所以去茲毒也，”。“冬盡而始春，…，泄井，所以民壽也”。水質(zhì)保護的名言有“流水不腐，戶樞（SHU）不螻（LOU），動也。”浚井也是我國保護水質(zhì)的一個良好風俗。③醫(yī)療保健：《管子》的《水地篇》中認為“水質(zhì)決定人之性格和健康”?！蹲髠鳌分杏浻嗅t(yī)療衛(wèi)生水文地球化學的知識?！巴帘∷疁\”的地方，易得“濕疾、腳腫”；“土厚水深”的地方，則“居之不疾”。④溫泉利用：很早以來，人們知道溫泉可治病。陜西臨潼驪山（華清池）溫泉，相傳3000年前，周幽王曾在那里住過，秦始王砌石起宇，所以很早以前就開始利用了。東漢南北朝已有許多人在此淋浴

4、，“千城萬國之民，懷疾枕疴之客，莫不宿糧而來賓，療苦于斯水”。唐太宗患有風濕病，經(jīng)溫泉浴后痊愈。公元644年，唐太祖李世民修溫泉宮，公元746年，唐玄宗又加以擴建，改名為華清宮。北京的小湯山溫泉在明朝就開始修繕利用，至今已有五、六百年歷史了。溫泉用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也早有記載。郴州溫泉在晉朝就用來灌田，“十二月下種，明年三月新谷登豐，一歲三熟”。唐朝時，“華清園內(nèi)分得溫泉，二月中旬已進瓜”。⑤工業(yè)生產(chǎn)：在工業(yè)方面，在唐代，四川就開掘鹽井，井深三、四百尺57。有的為自流井。自貢自流井位于四川南部，它是世界上最早工業(yè)性開發(fā)天然氣、鹵水、鹽的礦場（圖10.1A

5、、B）。自在東漢章帝時期（公元76－88年）便開始了井鹽生產(chǎn)，已有1900多年的歷史，1835年鉆成世界上第一口井深超1000米深井（桑海井，圖10.1C），1850年前后磨子井日噴天然氣100多萬立方米，極大地推動了以天然氣為燃料的鹵、鹽礦業(yè)的發(fā)展。該地區(qū)累計鉆井13000多口，產(chǎn)鹽量7000多萬噸，產(chǎn)天然氣340多億立方米，最高年產(chǎn)鹽達144萬噸，是人類歷史上第一個大規(guī)模工業(yè)開發(fā)利用的天然氣、鹵水、鹽田地區(qū)。它為世界流體礦床勘探開發(fā)和鉆井技術的發(fā)展做出了巨大貢獻。圖10.1自貢自流井A井架如林；B鹵水開采管道系統(tǒng)；C古老的桑海井(世界上第一口

6、超千米深井)《管子·地數(shù)》中記載有找礦和保護資源的資料，“山上有褚者，下有鐵；上有鉛者，其下有銀；上有丹砂者，其下有金；上有慈石者，下有銅。此山謹封而為禁”。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，水文地質(zhì)學與水化學、工程地質(zhì)學、地質(zhì)學、礦產(chǎn)資源學、地熱學、環(huán)境學、工程工藝學等許多學科發(fā)生聯(lián)系，出現(xiàn)許多跨學科性的專門性的水文地球化學問題（水文地球化學找礦、礦產(chǎn)資源開采工程和工藝、地熱能開發(fā)利用、廢物處理和處置、醫(yī)療衛(wèi)生和環(huán)境保護等）。隨著對水資源的需求量的日益增長和對水資源利用中的不合理行為，不僅加劇了水資源緊缺的形勢，而且出現(xiàn)了一系列環(huán)境水文地質(zhì)問題，如水位持續(xù)下降、

7、水量枯竭、鹽漬化、海水入侵、水質(zhì)污染、水質(zhì)惡化、巖溶塌陷、地面沉降、沙漠化、沼澤化等問題，它們不僅加劇了水資源緊缺的程度，而且還使水的質(zhì)量變劣，破壞了生態(tài)環(huán)境，給人民生活和工農(nóng)業(yè)建設帶來了嚴重影響和巨大損失。19世紀工業(yè)革命，在對水資源需求量猛烈增長的形勢下，水文地質(zhì)學脫穎而出。R.A.唐寧和G.P.瓊斯于1985年在國際水文地質(zhì)協(xié)會第18屆大會上提出的關于水文地質(zhì)學概念如下：水文地質(zhì)學是研究（天然）水溶液的賦存條件，遷移及其化學成分，以及賦存水溶液的透水介質(zhì)的科學（包括管理）3.　應用水文地球化學的特點由上可見，應用水文地球化學是水文地球化學的

8、一個分支，它是在國民經(jīng)濟發(fā)展需要中成長起來的，是與人民生活密切相關的一門新興的邊緣科學。由于水幾乎與一切事物都有關系，因此水文地質(zhì)學、水