地质污染的主要原因及水文勘测方式的研究

2024-01-28郑志林

皮革制作与环保科技 2023年23期

郑志林，贾锐，王娜

（浙江环龙环境保护有限公司，浙江杭州 311121）

引言

随着科技的不断进步，新兴的水文勘测技术和方法也应运而生。我们将介绍遥感技术在水资源监测中的应用，数字模拟和模型模拟的优势，以及数据挖掘和人工智能在水文勘测中的潜在作用。这些新技术和方法对于提高水文勘测的效率和准确性，进一步加深对地质污染的认识和理解具有重要意义。

1 地质污染的主要原因

1.1 工业活动

工业活动是导致地质污染的重要原因之一。在工业过程中，大量的废弃物、化学污染物和气体排放物产生，对环境构成了严重威胁。工业废物中含有有害物质，如重金属、有机化合物和放射性元素，它们的排放对土壤和水环境造成了污染和累积效应。此外，工业区域的地质污染问题也常见，例如，地下水受到工业废物渗漏的污染，土壤中存在工业污染物的沉积等。工业过程中的地质污染风险是值得关注的问题，需要通过水文勘测和环境监测手段进行准确评估和监管。

1.2 农业活动

农业活动对环境地质造成的影响也不可忽视。农业中广泛使用的农药和化肥是导致土壤和水环境污染的主要原因之一。农药的使用能够有效控制害虫和病害，但过量使用或不当使用会导致农药残留在土壤中，进而进入地下水和地表水中。化肥的施用也会造成土壤中氮、磷等元素的过度积累，引发水环境的富营养化现象，对水体生态系统产生负面影响。此外，农场废物和农畜排泄物的处理问题也是引起地质污染的一个重要方面。大量的有机废弃物和无机污染物在不合理处理的情况下，容易滲入土壤并对地下水系统造成危害。

1.3 城市化进程加快

随着城市化进程的加速推进，城市地区面临着种种地质污染挑战。首先，城市人口的快速增长对环境产生了巨大压力。大量的人口集中在有限的城市空间中，造成资源的过度利用和环境的负荷加重。其次，城市建设和土地利用变化会对环境地质产生直接的影响。大规模的建筑工程和地下设施的建设，不仅会改变地表水和地下水的流动状况，也会导致土壤的扰动和堆填填埋活动，引发地下水和土壤的污染。此外，城市排水系统和污水处理也面临着地质挑战。城市排水网络的建设需要考虑地质条件，避免地质障碍对排水系统的影响，并保证污水的有效处理和排放，以减少对水环境的污染。

通过深入研究工业活动、农业活动和城市化过程对环境地质的影响，我们可以更全面地认识地质污染问题的复杂性和严重性。因此，应该加强对这些活动的监管和管理，采取措施减少地质污染的风险和影响。

2 水文勘测方式的研究

2.1 水文勘测的基本原理和方法

水文勘测是评估和监测水资源和水环境状态的重要技术手段。它通过收集和分析水文数据，获取有关水文要素的信息，以便更好地理解水文过程和水循环。水文勘测的基本原理包括水文数据的采集、水文要素的测量和水文过程的模拟。其中，水文数据的采集是关键的一步，包括观测站点的选择、数据采样和测量技术的应用。常用的水文数据包括降雨量、蒸发量、径流量和地下水位等内容。水文要素的测量涉及流域的地貌、气象条件和水体特性的观测，以获取水文过程的详细信息。此外，水文过程的模拟是通过建立数学模型来模拟和预测水文变化的过程。这些模型可以基于物理原理、经验、公式或统计方法，根据实际情况选择适当的模型进行应用。

2.2 水文勘测技术应用

2.2.1 地下水和地表水调查技术

地下水和地表水调查技术是水文勘测中的重要内容，它们用于评估和监测地下水和地表水资源的分布、变化和质量。地表水勘测主要包括河流、湖泊和水库的水量测算和水质监测。水量测算方法可采用全断面测流法、浮标法、超声波测流法等，以获得水体的流量和水位变化情况。水质监测则通过采集水样，并分析水样中的物理、化学和生物参数，以评估水体的水质状况，并监测水体受污染的程度。

地下水调查技术包括地下水位测量、水井观测和水质分析等方法。通过对地下水位的测量可以了解地下水的动态变化，对地下水的利用和保护提供参考。水井观测可以获取地下水位、水质和地层结构等信息，用于评估地下水资源的可利用性和地下水污染的风险。

地表水调查技术包括河流流量测算、湖泊水质监测和河口潮位观测等方法。这些方法可以为水资源管理和环境保护提供数据支持，指导水资源的合理利用和保护措施的制定。

2.2.2 土壤和地下水污染的监测方法

土壤和地下水污染是地质污染的重要方面，水文勘测技术在污染监测和评估中起着关键作用。土壤污染的监测方法包括土壤样品采集和化学分析、土壤微生物和生物指标分析等。常用的土壤调查方法包括钻孔取样和土壤质谱分析等。钻孔取样通过钻取土壤样品，并进行物理和化学分析，可以揭示土壤的结构、孔隙特征和污染物分布情况。

土壤质谱分析是一种快速且非破坏性的土壤特性检测方法，可以实现对土壤中元素和化合物的分析。这些方法可以检测土壤中的有机污染物、重金属和其它污染物的浓度，评估土壤污染程度和分布范围。

地下水污染的监测方法主要包括地下水样品采集和水质分析、地下水流动监测和污染源的追踪等。地下水样品的采集和分析可以确定地下水中有害物质的含量，而地下水流动监测可以帮助了解地下水的流动方向和速度，进而判断污染物的扩散范围和污染源的位置。

污染源的追踪技术可以通过对地下水中特定标志物的观测，确定和定位地下水污染的来源。污染源识别是水文勘测的重要任务之一，它可以帮助确定地质污染的来源和扩散范围。常用的污染源识别技术包括地球化学分析、同位素分析和污染物示踪等。

地球化学分析可以通过对地下水和土壤样品进行元素和化合物分析，确定污染物的类型和浓度。同位素分析则可以通过同位素比值的变化，追踪和识别污染源的特征。污染物示踪技术利用添加标记物或示踪物，对污染源进行追踪和迁移模拟。

2.2.3 新兴的水文勘测技术和方法

随着科技的不断进步，新兴的水文勘测技术和方法逐渐应用于地质污染研究中，为水文勘测带来了新的机遇和挑战。其中，遥感技术在水资源监测中发挥了重要作用。通遥感技术利用卫星、航空器或地面传感器收集遥感数据，通过对遥感图像的解译和分析，可以获取地表水的分布、水量和水质信息。这种非接触式的观测手段可以在较大范围内进行水文监测，并提供高时空分辨率的数据。数字模拟和模型模拟是利用计算机技术建立水文模型，模拟和预测水文过程和系统的变化。通过对水文模型的构建和参数校准，可以精确地模拟水文系统的情况和预测未来的变化。基于地球系统模型的水文模型可以模拟和预测流域的水文过程，为水资源管理和水环境保护提供决策支持。此外，数据挖掘和人工智能在水文勘测中的应用也越来越受到关注。

3 地质污染中水文勘测技术的具体应用

提高环境保护能力需要更好地应用水文勘测技术，这将有助于更有效地识别、监测和管理地质污染。下面将探讨如何在地质污染中更好地应用水文勘测技术，以提高环境保护能力。

3.1 综合利用多种水文勘测技术

不同的水文勘测技术在不同情况下具有不同的优势和适用性。因此，综合利用多种水文勘测技术可以提高地质污染的识别和评估能力。例如，可以结合井探和地球物理勘测技术，获取全面的地下水和土壤污染信息。这样的综合应用可以更全面、准确地了解污染源的性质、位置和扩散范围。地质学对于地质污染的研究具有重要意义，可以提供地下水和地表水的地质背景信息。水文勘测技术和地质学应加强合作，共同进行地下水和地表水的监测、评估和治理研究。

通过综合利用多种勘测技术，可以获取全面、准确的地下水和土壤污染信息，为地质污染的识别和评估提供依据[1]。同时，提高勘测数据的空间和时间分辨率，能够更准确地捕捉污染物的分布和变化趋势，为环境保护决策提供更有价值的信息。

3.2 提高勘测数据的空间和时间分辨率

水文勘测技术的空间和时间分辨率对于地质污染的识别和监测至关重要。通过提高勘测设备的精度和灵敏度，可以获取更详细的空间分布数据，精确地确定污染源的位置和范围。同时，增加勘测的频率和持续时间，可以捕捉到短期和季节性变化，更好地了解污染物的迁移和变化趋势。

3.3 引入遥感和空间信息技术

遥感技术可以提供大范围的水文信息，辅助地质污染的监测和评估。结合遥感技术和地理信息系统（GIS），可以获取大范围、高分辨率的地表水和土壤数据，并构建空间分布模型。这些模型可以用于识别污染源、预测污染迁移和评估环境风险。

此外，遥感和GIS技术还可以提供多源数据的融合和分析，进一步提高地质污染监测的准确性和效率。遥感技术可以获取大范围、高分辨率的地表信息，为水文勘测提供重要的空间数据。应加强遥感技术与水文勘测技术的融合应用，通过遥感影像解译和水文模型的结合，实现对地下水、河流和湖泊等水体的全面监测和分析[2]。

传统的水文观测通常需要人工参与，存在观测频率低、数据采集不连续等问题。通过引入自动化观测设备，如自动雨量计、水位计和水质监测仪器，可以实现实时、连续、高频率的数据采集，提高数据获取的效率和准确性。数据挖掘和人工智能技术可以从大量的水文数据中挖掘出有价值的信息和规律，为环境保护决策提供依据。通过建立水文数据的智能分析和预测模型，可以实现对地质污染的早期预警和快速响应。

3.4 注重数据管理和共享

水文勘测过程中产生的大量数据，对于地质污染的分析和决策至关重要。因此，建立数据管理系统，包括数据采集、存储、整理和共享，对于提高环境保护能力非常重要。数据的有效管理和共享，可以促进不同部门和机构之间的合作，提高数据的可靠性和使用效益。此外，可以利用大数据分析和人工智能技术，对水文勘测数据进行挖掘和分析，发现隐藏的规律和关联，为地质污染的预测和决策提供支持。

数据质量评估是确保水文数据可靠性的重要环节。应建立完善的数据质量评估方法和标准，对采集到的数据进行质量控制和校正。同时，加强数据的元数据管理，包括数据来源、采集设备、观测时间等信息的记录，有助于数据的溯源和验证。水文勘测数据的共享对于提高环境保护能力至关重要[3]。政府、科研机构和企业应建立数据共享平台，促进水文勘测数据的共享和交流。同时，要注重数据隐私保护，确保敏感数据的安全性。