含水层性质解译分析原理

为了改变传统水文地质参数识别中研究人员强制划分含水层系统的缺点,笔者查阅了相关文献并通过分析各含水层特点找出一种获取含水层信息的方法——含水层解译分析。研究表明,含水层解译分析在识别含水层信息上表现出明显的优势,可通过借助长序列的观测数据获取含水层信息。含水层解译分析曲线在各含水层中表现各异,通过含水层的解译分析可识别含水层类型、边界条件、井筒储集效应等含水层性质和抽水中反映出来的现象。     

在多隔层含水层中抽水的水力联系问题

在多隔层含水层中抽水,由于各含水层能通过隔水层,相互进行补给,形成一个相当复杂的水力联系问题。在作了相邻含水层的水头保持常数的假定下,雅各布(Jacob,1946)、汉土什(Hantush,1956)等早已推出了漏含水层、抽水的计算公式。嗣后又由纽曼(Neuman)及威瑟斯庞(Witherspoon,1969)作了更加完善的补充,但对于相邻含水层间,相互补给的问题还很少研究。但选一问题在实际生产工作中却大量存在,这里我们先不考虑隔水层的释水作用,并用一个简易的方法探讨含水层之间的相互影响的关系。     

书讯

由美国内政部垦务局出版发行的《地下水手册》,是作为国家主要资源的保护机关给从事地下水研究、开发和管理人员而撰写的一本专著.书中介绍了地下水的分布、水井与含水层的关系、含水层的试验分析与研究、含水层的产水量估算、数据收集以及地球物理勘探方面的内容;而且对含水层的渗透性试验、水井设计、排水系统、水井特性与钻进技术、水井消毒、抽水泵及有关方面的内客作了详细介     

越流区开采条件下承压含水层易污染性机理研究——以单井开采为例

地下水易污染性分析是合理开发利用地下水资源、保护地下水环境的一项重要的基础性工作.长期以来针对潜水含水层易污染性的研究进行的较为深入,而对承压含水层易污染性的研究较为少见.同时,易污染性评价方法又以经验方法为主,受人为主观因素影响较大,因此需要通过对承压含水层污染机理进行研究,以减少人为主观因素对评价结果的影响.本文以单井开采承压含水层为例,通过分析承压含水层受污染的原因,以单位面积上越流补给量占开采量的比重为承压含水层易污染性指数,在建立越流区承压水向完整井稳定运动的微分方程的基础上,得到易污染性指数的解析表达式,并分析了各参数对易污染性的影响,使承压含水层易污染性评价有了一定的理论依据,对合理开发利用承压含水层有一定的指导意义.     

淮北某矿区地下水环境质量评价

在分析淮北某矿区水文地质条件的基础上,选取S₄O2-、Cl-、矿化度、总硬度4个污染因子作为评价因子,以GB/T14848-93《地下水质量标准》为评价标准,分别运用尼梅罗指数法和模糊数学法,对该矿区各主要含水层进行了地下水环境质量评价。评价结果表明,该矿区第一含水层(组)水质较好,适合作为矿区工业用水以及生活饮用水的供水水源,而第二含水层(组)及其以下含水层地下水均需要作适当的处理才可作为饮用水源。      

跨边界含水层研究

跨边界含水层作为地下水资源系统的一部分,与国际河流同样涉及国家或地区之间的利益关系。文中分析和总结了近年来对跨边界含水层研究的进展;对亚洲东部、中部和南部地下水系统进行了分析,圈定了具有重要意义的跨国界含水层9处,对这些含水层,特别是中国边界上的黑龙江—阿穆尔河平原和伊犁河谷含水层进行了评价;对中国跨省界含水层进行了初步分析。跨边界含水层问题的提出和研究,对管理国家或地区之间共有的珍贵地下水资源,建设持久和平、共同繁荣的和谐社会具有重要的意义。     

江西城门山矿露采场疏干预测

本文在分析矿区水文地质条件并加以简化的基础上,对含水层的边界条件及非均质性作了技术处理,从而确定了矿区水文地质计算模型,然后运用泰斯非稳定流理论建立求解疏干流量的数学模型。在规定的疏干要求下,预测了各阶段的疏干流量及相应的疏干时间。文中对阶梯流量迭加计算过程,当含水层为承压—无压状态下,如何确定水力传导系数,提出了新的方法。     

用胶皮或牛皮隔离含水层方法的经验介绍

隔离含水层的方法很多,在各个不同的地区或不同的岩层中所采取的方法也各不相同。我们在宣龙式铁矿的大岭堡、麻峪口等矿区的震旦纪坚硬裂隙岩层中作分层抽水试验时,曾试用了利用膠皮或牛皮来隔离含水层,经证明不但经济、方便,而且效果良好;尤其是在具有高压水头的坚硬裂隙地层中.较其他方法均为优越;在一个钻孔中作多层含水层的长期观测,亦能收到预期的效果,现将其操作步骤和要求介     

电测井在金塔盆地划分咸淡水界面的应用效果

通过分析电测井在金塔盆地划分含水层岩性、咸淡水界面的应用实例,总结出各种岩性含水层在咸、淡水状态下的电阻率特征,论述了涌水量与含水层厚度的关系、矿化度与含水层电阻率的关系,阐明了该方法在指导封井成井的有效性及应用前景。     

抽水含水层对非抽水含水层水位影响的效应分析

利用自动水位计记录的抽水试验过程中不同层位含水组之间的动态水位,分析了在抽水试验最初阶段时抽水含水组与非抽水含水组之间的水力联系。研究结果表明:(1)抽水含水层对非抽水含水层存在水位影响效应,在抽水初期,水位影响效应较大;当抽水含水层水位达到稳定或缓慢下降时,水位影响效应随之消失。(2)单位降深水位影响效应显示,上部含水层距离抽水含水层越远,水位影响效应越大;下部含水层距离抽水含水层越远,水位影响效应越小。(3)利用三维地下水流数值模拟方法和应力应变对含水层水位动态影响的原理对水位影响效应机理进行分析,发现水位影响效应与含水层的固体骨架压缩系数(α)、水体积压缩系数(β)、孔隙度(n)和边界控制系数(Cm)等参数有关。     

不同成分盐水驱CO2的残余气饱和度

CO₂在地下深部咸水含水层地质封存的多种封存机理中,束缚气封存的潜力很大,可占封存总量的30%左右。残余气饱和度是评价束缚气封存量的一个十分重要的参数。通过测定不同成分盐水驱CO₂的残余CO₂饱和度,对不同咸水含水层的束缚气封存潜力进行定性的评价,进一步为深部咸水含水层的CO₂封存量的评估提供了参数依据。同时也对深部咸水含水层CO₂地质封存的工程选址和目标含水层的选择具有一定的指导和借鉴意义。实验使用饱和CO₂的蒸馏水、NaCl溶液、CaCl₂溶液以及NaCl和CaCl₂的混合溶液(质量比1∶1),溶液质量浓度都为10%,驱替饱和CO₂的岩心,最后计算残余CO₂饱和度。饱和CO₂的溶液驱替CO₂的过程可以分为两个阶段：活塞式驱替和携带式驱替。实验结果显示,4种液体驱替实验的残余CO₂饱和度由小到大依次为：蒸馏水、混合溶液、NaCl溶液、CaCl₂溶液。结果表明：在界面张力和流体粘性共同作用下,界面张力对岩心中CO₂驱替效果的影响起主导作用;这3种类型盐水中,Cl-Ca型水束缚气封存潜力最大,其次是Cl-Na型水,Cl-Na·Ca型水最差。     

骆驼山煤矿不同含水层水中荧光性DOM分布特征

结合骆驼山煤矿不同含水层水文地质条件,通过检测分析各含水层水中天然有机质三维荧光光谱、总有机碳TOC和无机阴离子,研究了荧光性溶解有机物(Dissolved Organic Matter,DOM)的分布特征,结果表明:TOC和有机物在254 mm波长紫外光下的吸光度UV₂₅₄整体上随着含水层层位加深而减少,奥灰水中TOC和UV₂₅₄比其他水体分别低2~3.3倍和2.4~4.7倍;有机物芳香度也逐渐降低,紫外吸光度SUVA值在地表水、第四系水、砂岩水和奥灰水中分别为3.28、2.27、2.24和1.96。地表水和第四系水的三维荧光光谱(3DEEM)图存在5个指纹区域,随着地层层位的加深,水中有机物总体上呈递减趋势,最深层的奥灰水中没有酪氨酸、疏水性有机酸和海洋性腐植酸,而色氨酸的荧光强度比其他水体都高,表明地下水中有机物会反应生成色氨酸类有机物。奥灰水中TOC随着地下水流向逐渐减少(从0.27 mg/L减少至0.22 mg/L);有机物反应生成色氨酸,导致色氨酸FI随着水流而逐渐增加;根据3DEEM光谱图,骆驼山煤矿区奥灰水中有机物比较稳定,能够明显区分出其作为突水水源的特征离子。      

内蒙古河套盆地地表水-浅层地下水化学特征及成因

地表水-地下水的相互作用不仅影响地下水化学演化,而且控制地下水化学组分的空间分布,是地下水研究领域的重要课题之一。在内蒙古河套盆地采集地下水样品58组,雨水和地表水样品32组,分析了主要离子、微量组分和氢氧稳定同位素等18个指标。结果表明,研究区地表水除了受蒸发浓缩作用影响外,还受到人为活动的影响,水中钙离子、硫酸根、硝酸根等组分明显升高。浅层地下水具有与地表水类似的主要组分和同位素特征,表明浅层地下水可能受到地表水的影响。地表水补给进入含水层的过程中,可能发生了硅酸盐矿物的非全等溶解、盐岩全等溶解、重晶石沉淀、硝酸根、铁氧化物矿物和硫酸根还原等作用。其中,铁氧化物矿物的还原是地下水砷含量高的主要原因。此外,砷浓度还受硫酸根还原的影响。因此,地下水-地表水的综合研究有助于揭示地下水的成因及水文地球化学过程。     

鄂尔多斯白垩系地下水盆地天然水体环境同位素组成及其水循环意义

鄂尔多斯白垩系地下水盆地天然水体的环境同位素组成表明,区内各种地表水体（河流和湖淖）在δ18O和δD图上主要分布在雨水线右侧,其关系线的斜率明显小于雨水线的蒸发线,集中反映蒸发作用对地表水体的影响。盆地内地下水大致集中沿雨水线分布,反映了白垩系盆地内地下水为大气降水成因。盆地南北两区地下水的环境同位素具有明显差异性特点,集中体现了盆地南北两区水循环条件的差异。盆地北区各含水岩组间地下水垂向水力联系比较密切,垂向运动特点比较明显,现代水积极循环带的深度为200 m;南区地下水分层性明显,以水平径流为主,现代水积极循环带的深度为160 m。区内浅层地下水以富氚和高¹⁴C含量为特征,反映为现代水补给;而中、深层地下水则以贫氚和低¹⁴C含量为特征,反映为地质历史时期补给。     

内蒙古托克托县潜水与承压水中氟化物的空间分布特征及形成机理

氟是维持人体健康所必需的微量元素,过多或过少的摄入都会造成相应的健康问题。本研究从氟的来源、迁移和富集等角度,揭示了内蒙古呼和浩特市托克托县高氟地下水的空间分布规律及其在潜水和承压水中富集的原因。对研究区60个水样(30个潜水和30个承压水)进行了统计分析、水化学特征研究、聚类分析以及相关性分析。结果表明：潜水中F^- 浓度为0.40~7.20(2.30±1.80) mg/L,承压水中F^- 浓度为0.29~12.70(1.67±2.48) mg/L;地下水中F-浓度与HCO^-₃、Na⁺、溶解性总固体(TDS)和电导率(EC)呈正相关,与Ca²⁺呈一定的负相关关系。高氟水的水化学类型主要为HCO₃·Cl-Na型。受地下水流场的控制,高氟潜水(>5 mg/L)主要分布在地下水的排泄区;承压水中F^- 的富集主要受含水层岩性的影响,氟高浓度(>1.5 mg/L)分布区主要集中在研究区南部的湖积台地区域。     

基于不等式约束的磁共振信号T2谱多指数分解法及算法改进

磁共振地下水探测信号的弛豫时间T₂和振幅与地下岩石孔隙大小和地下水的含水量直接相关。目前,磁共振地下水探测方法中,信号的衰减特性由平均弛豫时间T^*₂来描述。然而,对于复杂的多孔介质组成的岩石结构,仅由T^*₂无法准确描述地下孔隙情况。详细研究了基于不等式约束的多指数分解法,进行了信号T₂谱的提取,并重新计算多指数形式下的信号初始振幅。结果表明：对比信号在不同采集时间下的T₂谱提取结果,延长信号的采集时间有助于T₂谱的准确提取;通过磁共振仿真信号计算并分析不同信噪比下的T₂谱提取结果,信噪比大于30 dB时相对误差平均值小于5%;进行算法改进,得到信噪比大于10 dB时相对误差平均值小于5%的结果,且幅值和T₂的相对误差平均值降低了约1/3。由此可知:采用多指数分解法能够获得磁共振信号的T₂谱,正则化技术和加权修正能够提高T₂谱的准确度和抗干扰能力;与单指数方式相比,采用多指数拟合能够更准确地恢复信号初始振幅。     

使用水力屏障控制单一倾斜储层中CO2羽的迁移

摘要:在单一倾斜含水层中封存CO₂时,在浮力作用下,CO₂会向地层上升一侧快速运移,不利于封存安全.可在倾斜地层的上升一侧,距离CO₂注入井一定位置设置注水井,创造水力屏障,以阻止CO₂向上移动.建立了数值模型来探讨这一方法的有效性,分析注水位置、距离、速度等因素的影响.结果表明注水形成的水力屏障能有效阻挡CO₂羽的向上迁移,且能促进CO₂溶解,抽水能显著降低地层压力.为了确保能完全阻挡CO₂运移,需要注水长度大于CO₂羽的厚度,甚至是在全部储层注水.注水速度是影响水力屏障效果的关键因素.注水距离越近阻挡效果越好.可以在CO₂羽即将到达之前注水,以减少注水量和能源消耗.      

鄂尔多斯盆地山西组地下咸水CO2溶解能力

实施CO₂的地质储存是目前公认的减缓全球变暖的有效途径之一.潜在的储存场所包括衰竭的油气藏、深部不可开采煤层及深部咸水层.其中, 深部咸水层储存潜力最大.在发挥作用的诸多机理中, 溶解埋存具有埋存量大、作用时间较长以及安全性高的特点.在评价深部咸水含水层CO₂溶解储存潜力时, 溶解度是一个关键参数.提出了测定咸水含水层地层水CO₂溶解度的方法, 并将其实际应用于鄂尔多斯盆地山西组地层水.鄂尔多斯盆地是我国重要的能源基地, CO₂排放量大, 排放浓度高.采集了野外实地水样, 进行了化学成分分析, 并人工合成该水样; 测定了40~80 ℃、8~12 MPa条件下CO₂在该水样中的溶解度, 其结果可为评价鄂尔多斯盆地深部咸水含水层埋存能力提供依据.      

孟加拉国巴拉普库利亚煤矿含水层水力联系研究

为进一步查明孟加拉国巴拉普库利亚煤矿水文地质特征及含水层间水力联系,为矿井水害防治提供理论依据,以19组水质化验数据为基础,结合含水层及隔水层空间展布特征、井田构造特征、水位历时曲线、水化学类型、氢氧同位素特征等,综合分析新近系UDT含水层、Ⅵ煤顶板含水层、Ⅵ煤含水层之间的水力联系。结果表明,井田北部LDT隔水层局部缺失,为UDT含水层水向含煤地层补给提供了条件;井田北翼煤层顶板含水层与UDT含水层水位变化规律密切相关,且水位相近,初步证明两者存在水力联系;各含水层水均为HCO₃-Ca·Na·Mg型,均为低矿化度水,进一步证明各含水层间存在水力循环;聚类分析结果表明各含水层水质存在一定关联度,推演含水层间水力联系程度;氢(δD)氧(δ18O)同位素特征点分布于全球大气降水线附近,表明大气降水是各含水层共同的补给水源。研究成果可以指导孟加拉国巴拉普库利亚煤矿Ⅵ煤层开采时水害防治方向。