地下水

地下水英語:Groundwater)顧名思義,就是地面以下的水,是貯存於地面以下岩石裂縫和土壤空隙中的水,按形態分為氣態水、吸著水、薄膜水、毛細管水、重力水、固態水等。

地下水一般是硬水,現在可行抽水深度以上水量約為4,200,000立方千米[參 1],通過水循環與其他水體交換,在地表下亦緩慢移動。地下水水量穩定,很少受氣候影響,污染程度低,可作為居民生活用水、工業用水以及農業灌溉水源。此外,地下水也是生態環境的重要因素和一種活躍的地質營力與信息載體。

來源

 
水循環

地下水的水源主要來自地表水,天然之補給包括雨水、河道流量、湖泊與水庫等。其他人為因素如超量灌溉、渠道滲漏、或人工補注等。[參 2]

特徵

深度

  • 埋藏深度:指從地面到潛水面的深度,對於承壓水則為從地面到承壓含水層頂面的深度;若地下水埋藏深度較淺,容易引起土壤鹽漬化和沼澤化;埋藏深度較深則對開採不利。
  • 臨界深度:指乾旱季節,不至於引起耕層土壤積鹽的地下水埋藏深度;是鹽漬化地區確定排水溝深度的依據;其值等於土壤毛細管水強烈上升高度與作物主要根系分布層厚度之和。

年齡

地下水年齡是水滲入地下經過的時間,與地下水形成密切相關;通常根據放射性同位素的衰變速率進行測定,常用的同位素有碳-14等,氚法適用於較淺、較年輕(一般在50年以內)的地下水,碳法能測定的最大年齡為4~5萬年。

分類

根據埋藏條件可把地下水分爲包氣帶水、潛水 (地下水)和承壓水等[參 3]。具體又包括以下7種:包氣帶水、潛水 (地下水)、承壓水、孔隙水、裂隙水、岩溶水、

保護不當

超採

一些地區(如中國華北平原等地,台灣的雲嘉南一帶)過量開採地下水,造成地層下陷,某些沿海地區還造成海水滲入,造成地下水鹽鹼化。美國各州幾乎都面臨地層下陷的問題,這是由於美國超抽地下水的情形相當普遍,例如 San Joaquin河谷因抽取深層地下水供應農田灌溉,1920年至1969年期間地下水位下降達137公尺。

此外,過度使用地下水造成地下水位下降,會使河水斷流,水源枯竭,甚至造成地裂縫,以及地下水污染、土壤鹽漬化、濕地消失,植被退化,土地沙化,且造成土地防洪以及調節的功能喪失等環境問題。地下水資源比地表水容易受到污染而又難以恢復,所以要保護地下水資源。

污染

由於人類活動引起的工業廢水、廢渣、生活污水、垃圾的任意排放和化肥、農藥的過度使用等因素,造成有害組分大量侵入含水層,使水質惡化;污染物是否能進入含水層取決於地質、水文條件;地下水污染不易清除,不像地表水那樣,即便清除污染源,也不可能在短時期內淨化,污染可持續相當長時間,自然淨化期長達數百年以上;污染後再治理相當困難。

1940年,美國國防部於密蘇里州附近聖路易斯(St. Louis)的Weldon Spring地區開闢TNT炸藥生產工廠,大量的污染物流入地下水層,至今Weldon Spring仍是廢區。1947年至1952年,紐約州尼亞加拉瀑布城的胡克電子化工公司把有2萬公噸含二噁英和苯工業廢料排入臘夫運河(Love Canal),臘夫運河被填埋後轉贈給了當地的教育機構,這一帶出現大量住宅,從1977年的一場暴雨後開始,當地常出現孕婦流產、畸形兒,1987年以後含有氯仿(CHCl3)、三氯酚(C6H3Cl3O)、二溴甲烷(CH2Br2)的黑色液體從地下滲出地面,引起了人們的恐慌,從而迫使當地 2000多戶居民遷離,史稱「拉芙運河事件」。

危害

侵蝕性

地下水對建築物有侵蝕能力,當地下水中含有過多二氧化碳時,一部分二氧化碳會和混凝土中的碳酸鈣起反應,形成重碳酸鈣溶入水中,引起混凝土的破壞;地下水中的硫酸根離子和混凝土起反應,能生成硫酸鈣鋁或石膏,體積膨脹使混凝土脹裂;而含有游離硫酸或游離氧的地下水對鋼筋有腐蝕作用。

另請參見

參考文獻

  • 《21世紀自來水事業發展目標與策略研究》,李錦地計畫主持;劉家堯協同主持,經濟部水利署,民95,GPN1009500930。
  1. ^ 李似椿 著作,地下水,中國土木水利工程學會,1998年5月,ISBN 9576551889
  2. ^ 李似椿 著作,地下水,中國土木水利工程學會,4-6頁,1998年5月,ISBN 9576551889
  3. ^ 劉志國等著,水文水井鑽探工程技術,黃河水利出版社,2008年4月,ISBN 978-7-80734-414-8