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绪论
第一章 地下水资源
§1.1 地球上的水资源
§1.2 中国的地下水资源
§1.3 地下水资源的特点
§1.4 地下水资源分类
§1.5 地下水系统
第二章 地下水资源调查
§2.1 地下水资源调查的目的、任务及调查工作的步骤
§2.2 地下水资源调查方法
§2.3 地下水资源地面调查的观测项目
§2.4 不同地区水文地质测绘的任务和内容
第三章 水文地质钻探和水文地址物探
§3.1 水文地质钻探的基本任务
§3.2 水文地质钻探的技术要求
§3.3 水文地质勘探钻孔的布置原则
§3.4 水文地质物探
§3.5 地下水系统
第四章 水文地质试验
§4.1 抽水试验的目的任务
§4.2 抽水试验的分类和各种抽水试验方法的主要用途
§4.3 抽水孔和观测孔的布置要求
§4.4 抽水试验的主要技术要求
§4.5 抽水试验资料的整理
§4.6 其它水文地质野外试验
第五章 地下水动态与均衡的研究
§5.1 地下水动态和均衡的概念
§5.2 研究地下水动态与均衡的意义
§5.3 地下水动态和均衡研究的基本任务
§5.4 地下水动态与均衡的监测项目
§5.5 地下水动态的成因类型及主要特征
§5.6 地下水均衡要素的测定方法
第六章 水文地质参数的计算
§6.1 给水度的确定方法
§6.2 渗透系数和导水系数
§6.3 水动力弥散系数
§6.4 其它水文地质参数
§6.5 渗透系数和导水系数
§6.6 水动力弥散系数
第七章 地下水水质评价
§7.1 饮用水水质评价
§7.2 工业用水水质评价
§7.3 农田灌溉用水水质评价
§7.4 矿泉水的水质评价
第八章 地下水允许开采量的计算方法
§8.1 简易评价法
§8.2 开采试验法
§8.3 水量均衡法
§8.4 系统理论法
§8.5 相关分析法
第九章 地下水的开发、管理与保护
§9.1 地下水的开发
§9.2 地下水规划与管理
§9.3 地下水的保护
第十章 矿床(矿坑)涌水量预测及矿坑突水
§10.1 矿床类型与矿床开采
§10.2 矿床充水因素
§10.3 矿床水文地质分类及主要矿床水文地质类型的基本特点
§10.4 矿坑涌水量预测
§10.5 矿床疏干与排供结合
§10.6 矿床水文地质工作的概况与特点
第十一章 矿床水文地质调查
第十二章 新技术方法在水文地质工作中的应用
§12.1 遥感技术在地下水研究领域的应用
§12.2 GIS技术在地下水研究中的应用
§12.3 同位素技术在水文地质领域的应用
第十三章 地下水资源开发环境负效应及预防措施
§13.1 海水入侵的灾情评估和预防措施
§13.2 岩溶塌陷的灾情评估及防治措施
§13.3 地面沉降的灾情评估及防治措施
§13.4 盐碱化的防治与评估
§13.5 地下水水质恶化的调查与防治
§13.6 地下水资源减少的调查与防治
>> 水文与水资源工程教学实习指导
前言
第一章 气象及水均衡要素观测要求
§1.1 气象观测
§1.2 原位观测试验
第二章 野外调查的基本要求
§2.1 遥感图像解译
§2.2 地表水与地下水调查
§2.3 与水有关的生态环境地质调查
第三章 水文地质测绘的基本操作技术
§3.1 观测点与观测路线要求
§3.2 流量的测量
§3.3 地下水位的观测
§3.4 水样采取
§3.5 民井简易抽水
§3.6 钻孔抽水试验
§3.7 渗水试验
§3.8 泉的观测记录
§3.9 水井的观测记录
§3.10 地表水(河流)的调查
第四章 抽水试验
§4.1 基本要求
§4.2 抽水试验孔布置要求
§4.3 稳定流抽水试验要求
§4.4 非稳定流抽水试验要求
§4.5 抽水试验资料整理及参数确定方法
§4.6 报告提纲
第五章 地下水动态观测与资料分析
§5.1 地下水动态观测工作基本要求
§5.2 观测点的布置要求
§5.3 地下水动态观测项目
§5.4 地下水动态观测资料整编与分析
第六章 启发性教学阶段的基本技能训练
§6.1 潮水峪凤山组泥质砾屑灰岩裂隙水赋存条件分析
§6.2 东部落寒武系府君山组灰岩岩溶裂隙水形成条件分析
§6.3 潘庄寒武系张夏组灰岩岩溶裂隙水成因分析
§6.4 亮甲山奥陶系下统灰岩岩溶裂隙水形成条件与富集规律
§6.5 黑山嘴断裂构造低温热水泉的成因分析
§6.6 大石河河谷地表水、地下水形成与分布的调查分析
§6.7 吴庄背斜、花厂峪北沟溶洞成因分析
§6.8 大石河谷冲积层渗水试验
§6.9 燕塞湖水库调查
第七章 独立性教学阶段的基本技能训练
§7.1 孔隙水区的水文地质测绘
§7.2 岩溶区的水文地质测绘
§7.3 基岩裂隙水区的水文地质测绘
§7.4 碎屑岩类孔隙裂隙水区的水文地质测绘
§7.5 环境水文地质测绘
第八章 创造性教学阶段的基本技能训练
§8.1 实际材料图的编制
§8.2 综合水文地质图的编制
§8.3 地下水化学图的编制
§8.4 地下水等水位线图的编制
§8.5 环境水文地质图的编制
§8.6 资料整理及报告编写
第九章 白城实习基地概况
§9.1 地理位置及社会经济概况
§9.2 区域地形地貌概况
§9.3 区域地质概况
§9.4 水文地质概况
§9.5 抽水试验场地概况
第十章 秦皇岛实习基地概况
§10.1 自然地理与社会经济概况
§10.2 地貌
§10.3 地质概况
§10.4 水文地质条件
§10.5 区域水资源
附表1 抽水试验水位观测记录表
附表2 抽水试验水位恢复观测记录表
附表3 抽水试验水量记录表
附表4 抽水试验堰高记录格式
附表5 三角堰堰高(H)—流量(Q)关系
参考文献

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其中的一章部分内容。

第六章 水文地质参数的计算


水文地质参数是表征岩土水文地质性能大小的数量指标,是地下水资源评价的重要基础资料,主要包括含水层的渗透系数和导水系数、承压含水层贮水系数、潜水含水层的给水度、弱透水层的越流系数及含水介质的水动力弥散系数。水文参数是表征与岩土性质、水文气象等因素有关的性能大小的相关指标,主要包括降水入渗系数、潜水蒸发系数、灌溉水回渗补给系数。
确定这些水文地质参数的方法可以概括为两类:一类是用水文地质试验法(如野外现场抽水试验、注水试验、渗水试验及室内渗压试验、达西试验、弥散试验等),这种方法可以在较短的时间内求出含水层参数而得到广泛应用;另一类是利用地下水动态观测资料来确定,是一种比较经济的水文地质参数测定方法,并且测定参数的范围比前者更为广泛,可以求出一些用抽水试验不能求得的一些参数。

§6.1给水度的确定方法


一、影响给水度的主要因素
给水度是表征潜水含水层给水能力和储蓄水量能力的一个指标,在数值上等于单位面积的潜水含水层柱体,当潜水位下降一个单位时,在重力作用下自由排出的水量体积和相应的潜水含水层体积的比值。
给水度不仅和包气带的岩性有关,而且随排水时间、潜水埋深、水位变化幅度及水质的变化而变化。各种岩性给水度经验值见表6-1

6-1
各中岩性给水度经验值



给水度



给水度


  


0.020.035


  


0.080.11


亚粘土


0.030.045


中细砂


0.0850.12


亚砂土


0.0350.06


  


0.090.13


黄土状亚粘土


0.020.05


中粗砂


0.100.15


黄土状亚砂土


0.030.06


  


0.110.15


  


0.060.08


粘土胶结的砂岩


0.020.03


粉细砂


0.070.010


裂隙灰岩


0.0080.10



岩土性质对给水度的影响,主要有三个方面,即岩土的矿物成分,颗粒大小、级配及分选程度,空隙情况。不同的矿物成分对水分子的吸附力不同,吸附力与给水度成反比;岩土颗粒从两个方面影响给水度,一是吸附的水量不同,颗粒小的吸附水量多,相应的给水度就小,颗粒粗的吸附水量少,给水度则大;二是颗粒大小、级配及分选程度决定了空隙大小,级配愈不均匀,给水度就愈小,反之,级配均匀,给水度愈大。
不同水质的水,其粘滞性及与岩土颗粒的相互作用力的大小是不相同的。粘滞性大的给水性弱;粘滞性小的给水性强。同时水中所含化学成分的种类及含量的多少,与水温的高低关系密切。水温愈高,水中溶解的物质愈多,含量愈大;反之亦然。另外,水温常常受气温的影响,因此水温与气温也往往影响给水度的大小。
潜水变幅带给水度受毛管水上升高度的影响很明显。潜水位在毛细管水上升高度范围内,土层重力疏干排水过程完成后,土中除保持结合水、孔角毛管水、悬挂毛管水外,而且还有毛管上升水,即土层在重力水疏干过程结束后,实际持水量大于其最大的田间持水量。地下水埋深愈浅,保持在其中的毛管上升水量就多,则给水度愈小;地下水埋深愈大,在变幅带内的毛管上升水就保持得愈小,则给水度相应增大。当地下水埋深等于或大于毛管水最大上升高度后,毛管上升水才不影响给水度的大小,其值才趋于稳定。
二、给水度的确定方法
潜水含水层的给水度可利用单孔非稳定流抽水试验观测孔的水位下降资料计算确定,或采用野外试验和室内试验的方法确定,但必须保持含水层的天然结构。
(一)非稳定流抽水试验法
利用非稳定流抽水试验确定潜水含水层的给水度,必须选择合适的数学模型,并且观测孔离抽水井的距离和深度、抽水延续时间、抽水量的控制和动水位的观测等都必须满足一定的技术要求,才能取得较好的结果。
1. 井流公式
求解潜水井流问题的主要方法就是利用博尔顿模型和纽曼模型。
1)博尔顿井流模型的解析解表达式:
                       
                     (适用于小的t值)                     6-1
                     (适用于大的t值)
式中
s
—观测孔水位降深(m);

r—观测孔距抽水井的距离(m);
T—导水系数(m2/d);
S—贮水系数;
Q—抽水量(m3/d
α—延迟指数的倒数;
D—疏干因素,
—博尔顿井函数,可查阅相关书籍。            
2)纽曼井流模型的解析解表达式:
对于降深前期和降深后期可分别求解。对于和抽水井深度相同的观测孔有:
降深前期的解为



                                                               6-2
                              
降深后期的解为
6-3

                              


                              
式中

Kr
—横向渗透系数(m/d);

Kz—垂向渗透系数(m/d)。
以上两个井流模型的解分别做出了潜水含水层中完整井定流量抽水时的博尔顿标准曲线(Arickett)和纽曼标准曲线(SPNeuman)。
2. 求解水文地质参数
通常根据抽水试验的st曲线,进行解析推断,求出给水度,主要有两种方法。
(1)标准曲线法(配线法) 配线法的具体步骤各教科书中均有详细介绍,需要指出的是,为了求取给水度值,主要是拟合抽水试验的st曲线(取双对数坐标)的后半部分曲线,所以抽水试验延续的时间应足够长,使得较好的拟合。
(2)直线图解法 将实测的降深资料作在单对数坐标系上,降深s取普通坐标,时间t为对数坐标。对于潜水来说,降深前期和降深后期的曲线为大致平行的两条直线,中间为一条近乎水平的线相连。
求给水度时,利用降深后期的直线。求出该直线斜率i(相当于一个对数周期的降深差)和该直线在横轴上的截距t。按下列公式计算:
6-4

               
               
(二)漏斗疏干法
在潜水面平缓、天然地下径流量很小的地区,抽水井所抽出的水主要来自降落漏斗疏干的水量,随着抽水时间的延长,降落漏斗在不断扩展,只要将某一时刻以前抽出的水量,除以该时段的降落漏斗体积,即可得到给水度,计算公式如下:
                                              6-5
式中  —抽水井的流量(m3/d


t
—抽水开始以后的时间(d


V
—降落漏斗的体积(m3

降落漏斗的形状一般为不规则的漏斗形。当观测孔较多时,可根据实测的降落漏斗形状和漏斗内降深等值线,算出漏斗体积V
(三)筒测法
筒测法是使用一种特制的简易测筒,筒内盛入原状土,然后设法让筒内原状土达到饱和,进而使之在重力作用下自由排水,从而测定排除的水量,借以推求原状土的给水度。

6-1
筒测法装置示意图

1—试验测筒;2—滤料池;3—排水阀;4—供水阀;
5—供水水箱;6—测压管;7—排水口;8—法兰盘

测筒的结构如图6-1:试验筒为一直径为27.7cm,高64cm的无底圆柱形金属,其中盛装欲测试的原状土样。在测筒下部为一封底滤料池,其直径为27.7cm,高24cm,其上安放滤网,其中盛装反滤层。试验测筒和滤料池由法兰盘8相连。滤料池的底部侧向装有出水管,并有排水阀3控制出水量,出水管的上方装有测压管6,并有排水口7控制和调节测压管中的水位。供水水箱5的位置要高于试验测筒,水箱5 底部装有供水管,并有供水阀4控制其供水量。
(四)试坑法
试坑法的基本原理是测量土层的体积饱和含水率和田间持水率,然后计算其差值即为给水度。测试分析步骤如下:
1. 挖掘一大小适当的试坑,露出欲求给水度的土层,用环刀取土样,测定土样的干容重

                                              6-6


式中   —环到所取土样体积(cm3);
       —烘干土样的重量(g)。
2. 将试坑内欲测的土壤泡水一定的时间,使其孔隙被水饱和,然后舀干余水,取土样测定重量含水率;

                              6-7


式中   —湿土的重量(g);
3. 将土层用湿物覆盖,防止土层水分蒸发。这时,饱和含水量中的重力水下渗,每隔一定时间取土测定土样的重量含水率;
4. 将测得的重量含水率换算成体积含水率;
             6-8
式中   —水的重率,
       —土壤中水的体积(cm3)。
5. 将不同的 值点绘曲线(如图6-2),在t=0时刻的 值为体积饱和含水率 (容水度或孔隙度),而曲线的水平段相当与田间持水率 (持水度)。如图6-2中,体积饱和含水率为43.2%,田间持水率为37.2%,因此所测土样(亚砂土)的给水度为6.0%

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§6.2渗透系数和导水系数


图6-2
土壤含水率变化曲线


渗透系数又称水力传导系数,是描述介质渗透能力的重要水文地质参数。根据达西公式,渗透系数代表当水力坡度为1时,水在介质中的渗流速度,单位是m/dcm/s。渗透系数大小与介质的结构(颗粒大小、排列、空隙充填等)和水的物理性质(液体的粘滞性、容重等)有关。
导水系数即含水层的渗透系数与其厚度的乘积。其理论意义为水力梯度为1时,通过含水层的单宽流量,常用单位是m2/d。导水系数只适用于平面二维流和一维流,而在三维流及剖面二维流中无意义。
利用抽水试验资料求取含水层的渗透系数及导水系数方法视具体的抽水试验情况而定,下面就各种情况下的计算公式加以简述,其原理及具体计算步骤可参考地下水动力学相关教材。
一、单孔稳定流抽水试验抽水孔水位下降资料求渗透系数
1. Qs(或 )关系曲线呈直线时,
1)承压水完整孔:
(6-9)

2)承压水非完整孔:
M150rl/M0.1时,
(6-10)

当过滤器位于含水层的顶部或底部时, (6-11)
3)潜水完整孔:
(6-12)

4)潜水非完整孔:
150rl/ 0.1时,
(6-13)

当过滤器位于含水层的顶部或底部时,
(6-14)

式中
K
—渗透系数(m/d);


Q
—出水量(m3/d);


s
—水位下降值(m);


M
—承压水含水层的厚度(m);


H
—自然情况下潜水含水层的厚度(m);

      —潜水含水层在自然情况下和抽水试验时的厚度的平均值(m);


h
—潜水含水层在抽水试验时的厚度(m);



l
—过滤器的长度(m);


r
—抽水孔过滤器的半径(m);


R
—影响半径(m)。

2. Qs )关系曲线呈曲线时,采用插值法得出Qs代数多项式,即:
        
(6-15)

式中
a1
a2……an—待定系数。a1宜按均差表求得,可相应地将公式中的Q/s和公式中的
1/ a1代换,分别进行计算。
3. (或 )~Q关系曲线呈直线时,可采用作图截距法求出a1后,按上述方法计算。
二、单孔稳定流抽水试验观测孔水位下降资料求渗透系数
当利用观测孔中的水位下降资料计算渗透系数时,若观测孔中的值s(或 )在s(或 )~ 关系曲线上连成直线,可采用下列公式:
1.承压水完整孔:
(6-16)

2.潜水完整孔:
(6-17)

式中
s1
s2
—在s
关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值(m);
—在 关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值(m2);
r1s2
—在s(或
)~ 关系曲线上纵坐标为s1s2(或 )的两点至抽水孔的距离(m);
三、在没有补给条件下单孔非稳定流抽水水位下降资料求渗透系数
单孔非稳定流抽水试验,在没有补给条件下,利用抽水孔或观测孔的水位下降资料计算渗透系数时,可采用下列公式:
1. 配线法
1)承压水完整孔:
(6-18)



2)潜水完整孔:
(6-19)

                   
                        
式中
W(u)
—井函数;


S
—承压水含水层的释水系数;

      μ—潜水含水层的给水度。
2. 直线法
(或 <0.01时,可采用公式或下列公式:
1)承压水完整孔:
(6-20)

2)潜水完整孔:

(6-21)

式中
s1
s2
—观测孔或抽水孔在s
关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值(m);
—观测孔或抽水孔在 关系曲线的直线段上任意两点的纵坐标值(m2);
r1s2
—在s(或
)~ 关系曲线上纵坐标为s1s2(或 )两点相应的时间(min)。
四、有越流补给条件下单孔非稳定流抽水水位下降资料求渗透系数
单孔非稳定流抽水试验中,在有越流补给(不考虑弱透水层水的释放)条件下,利用s 关系曲线上拐点处的斜率计算渗透系数时,可采用下式:


(6-22)

式中
r
—观测孔至抽水孔的距离(m);

B—越流参数;
mis 关系曲线上拐点处的斜率。
注:1. 拐点处的斜率,应根据抽水孔或观测孔中的稳定最大下降值的1/2确定曲线的拐点位置及拐点处的水位下降值,再通过拐点作切线计算得出。
2. 越流参数,应根据 ,从函数表中查出相应的r/B,然后确定越流参数B
五、利用抽水试验水位恢复资料求渗透系数
1. 停止抽水前,若动水位已稳定,可采用公式    计算,式中的mi值应采用恢复水位的s 曲线上拐点的斜率。
2. 停止抽水前,若动水位没有稳定,仍呈直线下降时,可采用下列公式计算:
(1)承压水完整孔:            
(6-23)

(2)潜水完整孔:            
(6-24)

式中
tk
—抽水孔从开始到停止的时间(min);

tT—抽水停止时算起的恢复时间(min);
s—水位恢复时的剩余下降值(m);
h—水位恢复时的潜水含水层的厚度(m)。

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§6.3水动力弥散系数

一、基本概念
在研究地下水溶质运移问题中,水动力弥散系数是一个很重要的参数。水动力弥散系数是表征在一定流速下,多孔介质对某种污染物质弥散能力的参数,它在宏观上反映了多孔介质中地下水流动过程和空隙结构特征对溶质运移过程的影响。水动力弥散系数是一个与流速及多孔介质有关的张量,即使几何上均质,且有均匀的水力传导系数的多孔介质,就弥散而论,仍然是有方向性的,即使在各向同性介质中,沿水流方向的纵向弥散和与水流方向垂直的横向弥散不同。一般地说,水动力弥散系数包括机械弥散系数与分子扩散系数。当地下水流速较大以致于可以忽略分子扩散系数,同时假设弥散系数与孔隙平均流速呈线性关系,这样可先求出弥散系数再除以孔隙平均流速便可获取弥散度。
分子扩散系数 与介质的性质有关。经验证明:

                     
(6-25)

式中    ——溶质在静水中的分子扩散系数,它主要取决于溶质分子的特性和温度;
——多孔介质的弯曲度。
机械弥散系数 是一个与地下水流速有关的量。在各向同性介质中,经试验证明为:

               
(6-26)

式中     ——Kronecker记号,当 时, ,当 时,
——纵向弥散度;
——横向弥散度;
——地下水实际速度, 为实际速度的分量;
二、水动力弥散系数确定的试验方法
水动力弥散系数可通过室内或现场弥散试验确定。弥散系数的计算方法一般分两类:一是利用解析公式直接或间接求解;二是采用标准曲线对比法。

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§6.4其它水文地质参数

一、贮水率和贮水系数
贮水率和贮水系数是含水层中的重要水文地质参数,它们表明含水层中弹性贮存水量的变化和承压水头(潜水含水层中为潜水水头)相应变化之间的关系。
贮水率表示当含水层水头变化一个单位时,从单位体积含水层中,应水体积膨胀(或压缩)以及介质骨架的压缩(或伸长)而释放(或贮存)的弹性水量,用 表示,它是描述地下水三维非稳定流或剖面二维流中的水文地质参数。
贮水系数表示当含水层水头变化一个单位时,从底面积为一个单位、高等于含水层厚度的柱体中所释放(或贮存)的水量,用S表示。潜水层水层的贮水系数等于贮水率与含水层的厚度之积再加上给水度,潜水贮水系数所释放(贮存)的水量包括两部分,一部分是含水层由于压力变化所释放(贮存)的弹性水量,二是水头变化一个单位时所疏干(贮存)含水层的重力水量,这一部分水量正好等于含水层的给水度,由于潜水含水层的弹性变形很小,近似可用给水度代替贮水系数。承压含水层的贮水系数等于其贮水率与含水层厚度之积,它所释放(或贮存)的水量完全是弹性水量,承压含水层的贮水系数也称为弹性贮水系数。
贮水系数是没有量纲的参数,其确定方法是通过野外非稳定流抽水试验,用配线法、直线图解法及水位恢复等方法进行推求,具体步骤详见地下水动力学相关书籍。
二、越流系数和越流因素
表示越流特性的水文地质参数是越流系数和越流因素。越流补给量的大小与弱透水层的渗透系数 及厚度 有关,即 愈大 愈小,则越流补给的能力就愈大。当地下水的主要开采含水层底顶板均为弱透水层时,开采层和相邻的其他含水层有水力联系时,越流是开采层地下水的重要补给来源。
越流系数 表示当抽水含水层和供给越流的非抽水含水层之间的水头差为一个单位时,单位时间内通过两含水层之间弱透水层的单位面积的水量。显然,当其它条件相同时,越流系数越大,通过的水量就愈多。

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第七章 地下水水质评价

地下水水质是指水和其中所含的物质组分所共同表现的物理、化学和生物学的综合特征。各项水质指标则表示水中的种类、成分和数量,是判断水质的具体衡量标准。地下水中物质成分来源主要是由赋存于岩石圈中的地下水不断与岩土发生化学反应,并在大气圈、水圈和生物圈进行水量交换而形成的,人类活动对地下水所含物质组分的改变与影响呈日益加剧的趋势。
地下水水质评价是地下水资源评价的重要组成部分,只有水质符合要求的地下水才是可以利用的地下水资源。不同目的的用水对水质的要求不同,各种不同目的用水对水质要求的标准,是地下水水质评价的准则。这些标准是在实践中不断地总结、修改,逐渐完善的。因此,在进行水质评价时,应以最新标准为依据,不仅考虑水质的现状是否符合标准,还应考虑是否有改善的可能,即经过处理后能否达到用水标准;还应预测地下水开采后水质可能发生的变化,并提出卫生防护和管理的措施。

§7.1饮用水水质评价

随着人类生活水平和质量的提高,生活用水作为饮用水增长幅度愈大,对用水水质的要求愈加严格。当前,我国由于污染造成的供水水质与生活用水质量之间的矛盾十分突出。显然,了解和认识生活用水质量标准与评价方法,对保证水源利用安全性具有重要的实际意义。生活用水主要包括生活饮用水和生活杂用水两部分组成,由于使用的目的不同,对水质的要求有一定的差别。由于我国目前在供水系统中较少将其分开,一般只进行生活饮用水评价。对生活用水必须满足人们生理感觉良好,并对人体健康无害的要求。因此,评价时,应考虑水的物理性质,溶解的普通盐类,特别应注意地下水是否受到细菌和毒物的污染。
一、对饮用水物理性质的要求(感观评价)
饮用水的物理性质应当是无色、无味、无臭、不含可见物,清凉可口(水温7-110C)。水的物理性质不良,会使人产生厌恶的感觉,说明它含有一定的化学成分。例如,含腐殖质的水呈黄色,含低价铁的水呈淡蓝色,含高价铁或锰的水呈黄色至棕黄色;水中悬浮物多时呈混浊的浅灰色,硬水呈浅蓝色;含硫化氢的水有臭鸡蛋味,含有机物及原生动物的水,可能有腐味、甜味、霉味、土腥味等;含高价铁有发涩的锈味,含硫酸铁或硫酸钠的水呈苦涩味,含氯化钠过多的水则有咸味等。
二、对饮用水中普通溶解盐的评价
水中溶解的普通盐类,主要指常见的离子成分,如Cl-、SO42-、HCO3-、Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Fe、Mn、I、Sr、Be等。这些成分大都来源于天然矿物,在水中的含量变化很大。它们的含量过高时,会损及水的物理性质,使水过咸或过苦,不能饮用。它们含量过低时,会对人体健康产生不良影响。饮用水标准中规定,水的总矿化度不应超过1g/L。由于人体对饮用水中普通盐类的含量多少具有很快的适应能力,所以在一些淡水十分缺乏的地区,总矿化度为12g/L的水,也可用于饮用。
在饮用水水质评价中,以下情况值得重视。
水的硬度:按GB5749-85标准,饮用水的总矿化度(以碳酸钙计)不应超过450mg/L
的限量。以德国度计时,一般不得在于25度。硬度太小的水,对人体了不宜,规定不得小于8度,最好是10-15度。钙是人体必须的矿物质,主要从饮用水中摄取,饮水中缺钙,易患牙病,并影响心血管系统及骨骼的生长等,可出现许多不适应的症状。当水中含过量的锶或铍时,可能易患大骨节病、佝偻病和克山病。人体对镁的需求量远比钙少得多,水中含镁过多时,易使水发涩、发苦,特别是硫酸镁含量大于300-500mg/L时,能引起肚泻。
硫酸盐(SO42-):水中硫酸盐含量过高时,会使水味变坏,甚至引起腹泻,使肠道机能失调。水中硫酸盐的含量应在250mg/L以下。在水中缺钙的地区,当硫酸盐含量低于10mg/L时,易患大骨节病。
碘(I-):人体需要适量的碘,以制造甲状腺激素,维持碘代谢。碘在淡水中的含量一般很低(0.002-0.01mg/L),易为植物吸收(特别是柳树)。人体如果缺碘,会发生甲状腺肿大病和克汀病。
锶(Sr)和铍(Be):天然水中锶和铍含量一般甚微。当其含量增高时,可引起大骨节病、锶佝偻病和铍佝偻病。饮用水标准对锶的含量限定为0.003mg/L
铜(Cu)和锌(Zn):铜和锌是人体必需的元素,其限定量均为1.0mg/L;若摄取过量,也有毒性。硫酸铜的毒性较大,会引起肠胃炎、肝炎、黄疸病等。锌的毒性较弱,但食得过多,也可引起肠胃炎及消化道粘膜被腐蚀等疾病。
氧化亚铁和锰:这两种物质影响水的味道。当氧化亚铁含量达到0.3mg/L时,水具有墨水味;若水中锰的含量达到0.1mg/L,水有不良味道。
三、对饮用水中有毒物质的限制
水中的有毒物质主要有砷、硒、镉、铬、汞、铅、氟、氰化物、酚类,有时还有洗涤剂及农药。这些物质在地下水中出现,主要是地下水受到污染所致,少数也有天然形成的。
砷(As):砷的毒性较大;饮用水中砷的含量大于0.01 mg/L时,能麻痹细胞的氧化还原过程,使人容易患血性贫血,并有致癌作用。饮用水中砷的允许含量一般为0.010.02 mg/L;超过0.05 mg/L时不能饮用。
硒(Se):硒对人体也有较大强毒性。它在人体中蓄积作用明显,易引起慢性中毒,损害肝脏和骨骼的功能。1975年后,人们认识到硒在生物功能方面具有双重性,它既是有毒元素,又是生命所必需的微量元素,如对癌症,则有致癌和抗癌的两重性。近期研究表明,人体摄入硒应适量。虽饮用水标准中对硒的限量为0.01mg/L,但有的学者认为,应在0.10×10-60.15×10-6之间;低于或高于此数,都将会导致硒的中毒性或低毒性地方病。现已证实,硒可预防和治疗多种疾病。
镉(Cd):镉有很强的毒性,能在细胞中蓄积,是一种不易被人体排出的有毒元素。它可使肠、胃、肝、肾受损,还能使骨骼软化变脆;产生骨痛病。有人认为,贫血及高血压也与镉在机体内蓄积有关。饮用水标准对镉的限定含量0.01mg/L。
铬(Cr):铬,特别是六价铬对人体有害,当饮水中铬量大于0.1 mg/L时,会刺激和腐蚀人体的消化系统,能破坏鼻内软骨,甚至可致肺癌。饮用水标准对铬的限定含量0.05 mg/L。
汞(Hg):汞为蓄积性毒物。它进入人体后,可使人的中枢神经、消化道及肾脏受损害,使细胞的蛋的质沉淀,形成细胞 原浆毒。妇女、儿童及肾病患者对汞敏感。汞还能从妇女乳腺排出,影响婴儿健康。饮用水标准对贡的限定含0.01mg/L
铅(Pb):铅为蓄积性毒物。当人体内蓄积铅较多时,会使高级神经活动发生障碍,产生中毒症状,甚至侵入骨髓内,使人瘫痪。它也能从妇女乳腺中排出,影响婴儿健康。饮用水标准对铅的限定含量0.05 mg/L
氟(F):氟与人的牙齿和骨骼健康有关。饮用水中含量过低或过高,都对人体表害。当含氟过低(小于0.3mg/L)时,会失去防止龋齿的能力;含氟量过高(大于1. 5mg/L)时,可使牙齿釉质腐蚀,出现氟斑齿,甚至造成牙齿损坏。长期饮用高氟水,还能引起骨骼变形
等慢性疾病(氟骨症),甚至残废。饮用水标准中含氟最高限量1.0 mg/L
氰化物:毒性大。它进入人体后,会使人中毒;当达到一定浓度时,可使人急性死亡。饮用水中的氰化物限量为0.05 mg/L.
酚类:各种酚类是强毒性有机化合物。当水中含酚量达到0.005 mg/L时,如用氯消毒处理饮用水,会产生使人难忍的氢酚味,不能饮用。饮用水中酚类的限量为0.002 mg/L
四、对饮用水细菌及有机污染物的限量
当地下水被生活污水污染时,水中常含各种细菌、病原菌、病毒和寄生虫等,这种水不能作为饮用水。然而,水中的细菌,特别是病原菌不是随时都能要检出和查清的。因此,为了保障人体健康和预防疾病,便于随时判断致病的可能性和水受污染的程度,一般是取水样检验细菌总数,并测定能说明被粪便污染又易被发现的大肠杆菌的指标及与细菌活动有关的有机物指标。
(一)细菌指标
细菌族的总数:指水样在相当于人体温度(37℃)下经24h培养后,每毫升水中所含各种细菌族的总个数,规定此数不应超过100个。
大肠杆菌族指标:大肠杆菌本身并非致病菌,一般对人体无害,但若在水中发现很多大肠杆菌,则说明水已被污染,存在有病原菌的可能性。饮用水标准规定,每升水中大肠杆菌数不得超过