有咸水区深层淡水可持续利用研究

天津市东丽区第四系Ⅱ组深层淡水在长期较强开采状态下未发生水位持续下降及大面积深层淡水成化污染,十余年来地层沉降基本消失.该地多年来中更新统淡水及上更新统、全新统咸水水位具有同步不等幅的动态,证明它们之间联系密切,地层中渗透系数小于10-3m/d的历次海侵沉积层及压实的粘土层具有半透膜特性,咸水越流补给第Ⅱ承压含水组的是淡水.适量加大Ⅱ组淡水开采强度,使其产生越流系统,稳定后不会再加大地面沉降.最终使全新统地下水下入渗水位降低,夺取潜水蒸发的水量.在有咸水分布区,地表入渗水是尚没有引起足够重视的可持续利用地下淡水的补给来源.     

江苏省南通市深层含水系统地下水水质咸化特征及成因分析

深层含水系统地下水水质咸化是南通市主要环境地质问题之一,文章从第四纪含水系统自身特有的水文地球化学环境以及地下水开采两方面,对南通市深层含水系统地下水水质咸化特征及形成原因进行分析研究.区内除长江沿岸局部地带出露泥盆系外,大部地区为第四系松散层覆盖,厚度一般200～360m,垂向上多层含水砂层相互叠置,赋存有丰富的地下水.自上而下可划分为浅层、中层以及深层含水系统,其中浅层、中层含水系统埋藏于180m以浅,多为咸水,开发利用程度较低;深层含水系统埋藏于180m以深,地下水具有水质优、水量丰富的特点,因而被广泛开发利用.深层地下水的大量开发利用,改变了地下水的天然动态,水位连年持续下降,并形成了规模较大的区域水位降落漏斗.1997年,南通市最低水位埋深45.0m,下降速率高达1.5m/a,水位埋深大于20.0m的范围达5100km2.此后,区域水位降落漏斗仍在继续扩大、加深,2000年水位埋深已降至56m.随着区域水位降落漏斗的形成和发展,该市深层地下水水质发生了相应的变化,水质动态总体呈咸化趋势,咸化速率由小于4mg/l*a到大于20mg/l\5a不等.在水位漏斗中心区、上部隔水层发育较差地段以及东部沿海地带咸化最为严重,并呈现自西向东咸化程度加重的变化规律.研究结果表明,引起本区深层地下水水质咸化的原因主要有四个方面(1)中层含水系统内咸水越流补给,导致深层含水系统水质咸化.在天然条件下,由于地下水运动缓慢,交替周期长,区内各含水系统地下水水质动态相对稳定.但是,人为强烈开采深层地下水,使其水位大幅度下降,造成中层含水系统与深层含水系统之间出现较大的渗透压,大大激化了中层含水系统的越流补给,致使高矿化水入侵深层含水系统,导致地下水水质咸化;(2)深层含水系统相对隔水顶板粘性土压缩释水补给导致深层含水系统水质咸化.地下水水头降低,打破了地下水原始平衡状态,深层含水系统上部相对隔水顶板粘性土层中的水,在水头差驱使下流向含水层,结果也降低了粘性土中孔隙水对上覆地层的支撑力,导致粘性土层压缩并向含水层排水,即粘性土压缩水;(3)深层含水系统中微咸水、半咸水的迳流补给导致深层含水系统水质咸化.地下水位大幅度下降,地下水水力坡度变陡,迳流速度加快,周边同一含水层高矿化度地下水迅速向漏斗中心流动,导致水质咸化;(4)成井工艺不合格造成深层含水系统水质咸化.因打井市场的开放,一些没有资质打井队伍也进入市场承担工程,由于设备、技术手段不足,采用通天回填现象较普遍,止水质量较差,如果上覆有咸水或微咸水,往往使井边附近地带的地下淡水明显咸化而很快不能使用.     

黔北务正道地区铝土矿形成环境的古盐度识别

通过对黔北务川—正安—道真铝土矿中的B、Sr、Ba、V、Zr及其生物标志化合物的分析,对务正道地区铝土矿沉积环境的古盐度进行了研究。结果表明,铝土矿的沉积受到海洋环境的影响,主要形成于半咸水-淡水环境中。沉积环境为半封闭海湾,海侵使成矿区低盐度水体变为半咸水或咸水,随后陆地淡水输入等淡化作用将半咸水或咸水淡化,淡化的程度与范围取决于淡化时间的长短,经淡化后的水体在下一轮海侵中再次被咸化,水体的古盐度随海平面升降在淡水-咸水之间循环。     

鄂尔多斯白垩系盆地地下水矿化度和主要离子浓度的分布规律

文章在对鄂尔多斯白垩系地下水盆地1124件地下水化学样品进行分析的基础上,总结出了研究区浅、中、深三个不同循环深度地下水中矿化度和主要离子浓度的分布规律。总体上,白垩系盆地地下水具有盆地北区矿化度和主要离子浓度较低、淡水发育,盆地南区矿化度和主要离子浓度较高、微咸水和咸水发育的分布特点。盆地北区地下淡水主要分布在地表分水岭两侧的浅、中层地下水中和安边—东胜梁—四十里梁地表分水岭以东的无定河—乌兰木伦河地下水系统中。盆地南区除罗汉洞含水岩组地下水以淡水为主外,环河和洛河含水岩组中主要分布大面积的微咸水和咸水。     

桂林岩溶试验场钻孔水化学暴雨动态和垂向变化解译

用多参数自动记录仪对桂林岩溶试验场的CF1钻孔(代表裂隙含水介质)和CF5钻孔(代表管道含水介质)水化学进行了暴雨动态和垂向变化的监测,通过数据的分析及对比,发现: 暴雨时至少有两个重要的作用在控制着水化学的动态变化,一是雨水的稀释作用,另一个是碳酸盐岩— 水— CO2 气相互作用。然而,这两个作用在管道含水介质和裂隙含水介质中的表现是不同的: 对于裂隙含水介质,碳酸盐岩— 水— CO2 气相互作用占主导,而对于管道含水介质,雨水的稀释作用则成为主控因素。因此,鉴于岩溶水化学是在碳酸盐岩- 水- CO2 气三相相互作用的开放系统中形成的,所以水化学的研究不能仅考虑水- 岩相互作用,而必须重视CO2 时空变化对水化学的控制,只有从三相系统全面考虑,才能正确把握岩溶水化学的时空演变规律。此外,试验场相距不到5m的CF1和CF5钻孔水化学时空变化的显著差异,进一步证明了岩溶含水介质的非均质性特征。      

河北平原东部地下碘水资源形成机理及其开发意义

河北平原东部平原第四系含水系统广泛赋存着地下碘水，碘含量一般２００－８００μｇ／Ｌ，最高可达１２５０μｇ／Ｌ，本文通过对地下碘水含水介质沉积环境及其地球化学特征、地下水中碘的水文地球化学特征等综合研究，认为本区地下碘水资源的民第 以来所发生的６次海侵密切相关。     

地下水人工回灌含水介质微生物堵塞试验研究

地下水人工回灌过程中,含水介质的堵塞除机械颗粒沉积和化学沉淀外,微生物起重要的作用。然而,目前探究回灌堵塞过程中以生物量为主要研究内容反映生物堵塞的发生,对其堵塞发生过程中微生物菌群组成结构的研究较少。采用室内一维渗流试验,开展含水介质微生物堵塞过程研究。分析含水介质渗透性、营养盐指标及胞外聚合物含量时空动态变化,利用16SrRNA高通量测序技术,深入分析微生物群落多样性和结构特征,从分子水平上揭示含水介质回灌堵塞过程中微生物群落特征及其演替规律。研究结果表明,随着回灌持续,含水介质渗透性呈现非线性降低趋势;空间上,堵塞主要发生在介质表层;时间上,各层介质渗透性依次经历稳定波动—快速下降—缓慢下降—趋于稳定4个阶段。含水介质附着细菌主要分布于26个门,65个纲,162个目,258个科,425个属,767个种。随着回灌的进行,细菌群落丰度、多样性及均匀度均呈现降低趋势。含水介质上附着细菌群落结构发生明显演替。菌群以变形菌门为优势菌门,拟杆菌门为次优势菌门;假单胞菌属(Pseudomonas)为主要优势菌属。     

同期采灌储能模式浅层咸水介质渗透性演化过程研究

针对地下浅层储能咸水介质复杂的水文地质条件与矿物构成的特殊性,开展可控三维物理模拟试验,基于表面化学与胶体稳定性理论,从介观尺度分析回灌溶液宏观参数变化与含水介质中微纳米颗粒重新分布过程的内在关联;探索复杂时空条件下咸水层孔隙结构变化规律;确定不同储能模式下低渗透帷幕带的形成区域。研究结果表明,回灌溶液温度、盐度变化是打破颗粒间受力平衡,造成含水介质渗透性能下降的诱导机制。在抽-注井固定与调换模式下,经历完整储能周期,含水层整体相对渗透率k/k0分别下降至63%、57%,表明由微纳米颗粒物质重组,导致含水介质空间结构变化具有不可逆性。两组储能试验中,由于形成机制不同,低渗透帷幕带分别形成于700～900 mm与500～700 mm的渗流单元。     

潍河下游地区海咸水入侵动态三维数值模拟分析

文中以潍河下游的莱洲湾南岸地区为研究区 ,阐述了海咸水分布规律。针对海咸水运移过程中的水动力学特征和化学动力学特征 ,推导了水动力化学动力耦合的盐分运移对流弥散方程 ,水动力过程考虑了浓度变化对水流运动的影响 ,化学动力学过程考虑了含水介质表面吸附 (解吸 )作用对盐分运移的影响。采用改进的非线性特征有限元法 ,求解高浓度溶质运移三维模型。计算结果表明 ,该模型更真实地刻画了海咸水入侵系统。通过对海咸水入侵规律进行模拟 ,指出海咸水入侵的根本原因是过量开采地下淡水资源 ,要防止海咸水入侵 ,必须科学开采地下淡水资源。     

咸淡水驱替过程中含水介质渗透性变化的试验研究

在野外水文地质调查的基础上,采集青岛市大沽河下游咸水入侵区砂样,首先对含水介质的粒度和矿物组成进行了分析,然后通过室内砂槽模拟试验,对咸淡水驱替过程中含水介质的渗透性变化规律进行了研究。结果表明,当咸淡水相互驱替时,含水介质的渗透性会发生显著变化,这种变化主要是由于驱替液盐浓度的变化,使得伊利石、高岭石和绿泥石等非膨胀性粘土矿物经释放、迁移、絮凝和沉积,从而重新分布所引起的。含水介质渗透性的变化具有明显的非均质性,即位于距入水处不同水平距离以及不同高度处的含水介质,其渗透性变化规律有所不同。     

莱州湾南岸地下咸水污染物示踪运移规律研究

晚更新世以来莱州湾南岸发生了三次海侵,长期的蒸发浓缩作用形成了大范围的地下卤水。受地下淡水过量开采、卤水资源利用及围填海工程等综合因素影响,地下咸水区的地下水流场、水质及周边地质环境产生了改变。选择地下咸水区进行地下水流示踪试验,对地下咸水渗透流速及影响范围等进行探索性试验研究。以粉砂、粘土质粉砂为主的咸水入侵区具有相对统一的地下水流场,示踪剂浓度变化基本符合正态曲线分布。在地下咸水区,示踪剂在随着地下水流运动时,示踪试验相对抽水试验具有速度放大效应。本次试验中,地下水流速0.25~0.38m/d,示踪剂流速0.36~1.09m/d,示踪剂流速是达西流速的2.1倍。     

泰山北翼岩溶含水介质分布及地下水循环规律研究

为了深入认识济南岩溶泉水及地热水循环过程,本文以泰山北翼碳酸盐岩含水介质空间分布特征为研究出发点,分析其埋藏条件和连续性特征,并利用数理统计、空间插值、Piper三线图、概念模型等方法,结合水动力场、水化学场、水温度场和水年龄场“四场”分析,揭示区域地下水循环规律。结果表明：地表分水岭与齐广断裂、禹王山断裂、聊考断裂等深大断裂控制了泰山北翼地区岩溶含水介质空间展布,大致呈现由南向北埋藏深度逐渐增大的变化趋势,受马山断裂、东坞断裂、文祖断裂等次级断裂影响岩溶含水介质上下盘有不同错动,但东西展布仍具有较好连续性;区域地下水循环过程极其复杂,泰山岩群、寒武纪及奥陶纪各类含水岩组通过排泄 渗漏、断裂垂向径流、水平地下径流等形式发生水流交汇,并在山前局部地区与第四纪松散孔隙水产生水量交换,最终通过泉或人工开采形式排泄。区域地下水流具有统一的“四场”,并且呈现明显的水平与垂向分带特征,大致沿东阿断裂及其延长线—吴家堡—华山—章丘区—淄博磁村一线划分冷泉与地热水的分界线,以600 m、1000 m划分出浅、中、深循环深度分界线;冷泉以浅循环为主,中、深循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏低,而地热水以中、深循环为主,浅循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏大。不同含水介质水流具有一定内在关联,构成一个完整的岩溶水系统。     

三亚市原生环境水文地质问题与防治对策

根据研究区的环境地质综合调查工作,查明了三亚市存在的原生环境水文地质问题有地下水酸化与地下水咸化。区内pH值介于5.5～6.5的弱酸性水主要分布于河流冲积层孔隙水及花岗岩风化裂隙水。地下水酸化主要受表层土壤酸化、含水介质上部覆盖层和碳酸的水解等影响。地下咸水区范围分布面积约为21.76 km~2,地下水类型属松散-半固结岩类孔隙承压水,地下水矿化度为1.289～5.368 g/L,属于微咸水-咸水。3条高密度电法测线测量成果揭示咸淡水界面深入陆地50 m以上和钻孔揭示地下咸水水头压力普遍在4 m标高以上,认为地下水咸化与现代海水入侵无关。同时,咸水区内的钠氯系数(γNa~+/γCl~-)介于0.4～0.78,平均值为0.58,推测该咸水属于古封存型咸水。最后探讨了上述环境地质问题的防治措施,为三亚市地下水资源保护与开发利用提供地学支撑。     

阳离子交换系数及其在地下水Pb污染研究中的应用

本文首先计算了地下水中常见阳离子与被吸附Pb^2＋的交换系数，在此基础上利用实际地下水水质资料计算了天津市浅层地下水含水介质吸附最离子的当量分数，并利用吸附Pb^2 的当量分数估算了含水介质吸附Pb^2＋的量及地下咸水中Pb^2 的浓度的增大量。     

我国东部晚白垩世和早第三纪海侵与油气关系

本文综合我国有关沉积和古生物资料，尤其对有孔虫的研究和对各门类化石资料的综合分析，认为我国东部晚白垩世和早第三纪各受过两期海侵，晚白垩世海侵主要发生在松辽盆地，，与早期海侵相应的半咸水沉积为青山口组一段，晚期相应的半咸水沉积如嫩江组一，二段，早第三纪古新世到始新世早期，与其相应的半咸水沉积，如：苏北－南黄海盆地泰州组二段和阜宁组，三水盆地布心组，江汉盆地洞庭坳隐沅江组。始新世晚期到渐新世，与其相应     

山东黄县断陷盆地油页岩特征及生成机制

古近纪的黄县断陷盆地中,煤与油页岩交互发育,呈旋回式出现。其中油页岩主要呈褐黑色、棕黑色,层理构造不发育,表现为致密坚硬块状。油页岩中有机质质量分数高达45%,并以I型干酪根为主。古生态学显示,古近纪黄县盆地中周期性发生海侵作用,油页岩生成于海水（咸水）与大陆淡水混合的微咸水-半咸水环境中。咸水与淡水混合时发生的凝胶作用是生成该块状油页岩的主要因素。当盆地基底沉降速率较快、发生海侵时,主要为油页岩沉积时期;盆地基底沉降速率较慢、无海侵作用时,盆地为泥炭沼泽环境,主要发育煤层。这种基底沉降速率变化及周期性海水进退,是造成煤与油页岩呈旋回式沉积的主要原因。     

海岸带城市地下水分布特征

我国城市海岸带地下水类型和分布主要受控于陆地地质作用,尤以大地构造作用和河流地质作用为主导。松散沉积物类海岸带地下水为孔隙水,含水介质单一,空间变化大,地下水的赋存和分布规律亦相应复杂。以距今78万年晚更新世为界线,可将第四纪松散沉积物含水层组划分为上（浅）下（深）两层（部）。下部的全新统（Q4）和上更新统（Q3）含水岩组以微咸水、咸水多见;上部的中更新统（Q2）和下更新统（Q1）分布有淡水,部分地下淡水资源有一定的供水意义。基岩类海岸带地下水主要为裂隙水和岩溶水,多为淡水,其水资源量与当地的降水量和基岩入渗系数的大小有直接关系。除砂砾石台地的基岩类海岸带、少数溺谷型泥质海岸带的河谷内和碳酸盐岩分布区外,一般无集中供水意义。     

珠江三角洲地下咸水形成的水化学证据

珠江三角洲地下咸水分布广泛。迄今仅在珠江三角洲局部地段进行了地下咸水有关的研究,因而对区域性地下咸水成因的认识缺乏。利用近10年来有关水工环地质调查项目获得的67个水文地质钻孔的水化学分析资料,进行了珠江三角洲平原地下咸水水化学的总体特征、水文地球化学参数及特征指标关系研究,探讨了区域性地下咸水成因与影响因素。研究结果表明,地下咸水水化学特征总体上与海水较为一致;地下咸水起源于古海水,主要形成于中全新世海侵期,与退积作用关系密切;地下咸水形成过程中,水循环交替慢,水动力条件不良;地下咸水中的盐分主要来源于古海水及海相沉积物,沉积压实、矿物溶解与离子交换等作用可能造成盐分的富集。     

冀东地区咸淡水界线变化的机理及阶段性分析

对冀东地区咸水体的野外调查发现,当前该地区咸淡水界线和1980年相比发生了不同程度的偏移,最大变化量达6.35 km;同时发现咸淡水界线附近咸水、微咸水的开发利用是影响咸淡水界线变化的外界因素,含水介质条件是影响咸淡水界线变化的内在因素。通过对区域水文地质条件的综合分析,笔者把咸淡水界线的改变划分成初始、中间和最终三个阶段。     

长江三角洲北翼ZKA02孔第四纪多重地层划分研究

本文通过对长江三角洲北翼东台地区ZKA02孔岩石地层、磁性地层、生物地层和年代学数据的分析研究,结合区内其他钻孔的对比,确定了该孔第四纪年代地层序列。结果表明:该孔第四系底界埋深297.36 m,地质年龄为2.58 Ma,置于松山/高斯极性时(M/G)分界处;中、下更新统界线埋深168.97 m,与布容/松山极性时界线(B/M)吻合,时代为0.78 Ma;中、上更新统界线埋深98.90 m,上更新统底部与本钻孔MIS5底部大致相当,时代为120 ka BP;上更新统与全新统界线埋深11.08m,年龄约为12kaBP,深海氧同位素I阶段(MIS1)与末次盛冰期(LGM)界面为全新统底界。本孔的微体古生物分析进一步揭示了3层海相沉积层,分别对应MIS5 (74—128 ka)、MIS3 (24—60 ka)、MIS1(现在—12ka)。该结果较好地印证了中国东部沿海地区晚更新世以来发育的3次大规模海侵事件,同时也为本地区晚更新世以来的地层划分提供了必要的数据支撑。