截渗墙渗漏对黄水河下游地区地下水水质的影响研究

黄水河流域自20世纪70年代后期发生海水入侵,地下水库截渗墙的修建有效阻止了截渗墙两侧的水力联系,同时使截渗墙以南地区残留了一定区域的咸水体,由于地下水库截渗墙建造年数已久,存在出现渗漏的可能性,仍会影响黄水河地区地下水资源的开发利用。本文利用Visual MODFLOW中的SEAWAT模块建立变密度地下水流模型与溶质运移三维耦合数值模型,基于校准好的模型,预测了不同截渗墙渗漏位置对黄水河下游地区地下水水质的影响程度。结果表明：(1)截渗墙东部渗漏对研究区地下水氯离子浓度的影响最大,海水入侵面积与现状年相比增加17.58%,中部渗漏和西部渗漏时海水入侵程度相近。(2)当截渗墙出现渗漏时,距离墙体越近的地下水井受其渗漏的影响越大,且靠近某一处渗漏位置的地下水井受其他两处渗漏的影响较小。(3)与截渗墙下部渗漏相比,上部渗漏时研究区地下水氯离子浓度更高。该预测结果可为黄水河下游地区未来地下水资源管理提供依据。     

地下截渗墙影响下的咸水入侵规律研究

修建地下截渗墙是防治海水入侵的有效方法之一。本文利用OpenGeoSys软件建立二维饱和多孔介质变密度地下水流的溶质运移模型,对地下截渗墙影响下的咸水入侵问题进行了数值模拟。数值模拟结果和实验室物理模型实验的结果吻合较好,表明所建数值模型能够准确地描述自然条件下和有截渗墙存在情况下的浓度场,并跟踪咸淡水分界面随着时间的运移情况。接着,利用验证后的数值模型,分析了咸、淡水侧水位差、截渗墙高度及截渗墙位置对咸水入侵规律的影响,得出结论:(1)淡水侧水位越小,咸水楔向前入侵的距离越大,导致横向距离同一位置咸水楔越厚,上覆淡水层越薄;安装截渗墙后,淡水侧水位越小,截渗墙右侧残留咸水体完全消散所用的时间越长。这表明要从根本上解决咸水入侵问题,必须提高滨海地区向陆一侧的地下淡水水位。(2)对于不同的截渗墙高度,残留咸水的消散特性也不同。要排净残留咸水,截渗墙有最小高度要求,且相对较低的截渗墙更有利于残留咸水被冲散。(3)在截渗墙高度大于最小高度要求的情况下,截渗墙离咸水侧距离越远,残留咸水排净所需的时间越少。本文的研究不仅揭示了地下截渗墙影响下的咸水入侵规律,而且对地下截渗墙的结构设计和规划布置、以及有效防治咸水入侵提供了理论依据。     

大沽河下游地区地下咸水的水化学特征及成因

大沽河下游地区存在大面积咸水体,为了查明咸水体盐分的来源,揭示地下水咸化机理,于2017年4、8和10月在大沽河下游地区采集地下水样品,对其进行研究。现场原位监测地下水的水位、水温、电导率和总溶解性固体等,并采集水样进行主要水化学离子测定。用数理统计法、吉布斯图解法、主要水化学离子比值法以及卤族元素比值法对地下水样进行综合分析,分析地下水化学分布特征,识别出地下咸水的盐分来源;并结合古地理、地质和水文地质资料,研究其咸水形成机理。结果表明:(1)研究区由西北向东南方向,TDS和Cl浓度均逐渐升高,水质由淡水逐渐向盐水转化,地下水的优势阴离子类型沿着HCO_3型→HCO_3·Cl型→Cl·HCO_3型→Cl型变化,大部分地区的阳离子以Na~+占主导地位。(2)研究区内地下淡水受到岩石风化-溶滤和蒸发浓缩的共同影响,地下咸水的形成主要受到与海水的混合作用控制,还受到阳离子的交换吸附和矿物溶解作用的影响。(3)综合Br/Cl和I含量,证实了研究区存在着海相沉积地层的溶解作用,这是研究区东南部地下咸水的重要盐分来源。     

大沽河地下咸淡水过渡带的水-岩作用模拟

大沽河是青岛市最大的地下水源地,过量开采导致严重的地下咸水入侵,研究地下咸-淡水的地球化学作用对于地下咸水的治理具有重要的指导作用。本文选取大沽河地下咸淡水过渡带作为研究区,在地下水动态监测的基础上,通过地下水水质和含水介质矿物分析,借助当前成熟的水文地球化学模拟软件—PHREEQC 2.0,计算地下水中主要离子和络合离子的含量,定量确定矿物的饱和指数和地下水流向上矿物相与水之间的物质交换量。研究结果表明:(1)地下水中钠、钾、镁、钙主要以单一离子形态存在,硫、碳主要以络阴离子形态存在,而硅和铝主要以络合物形态存在;(2)在地下水流动路径上,方解石、白云石、伊利石、高岭土处于过饱和状态;而石膏、CO2、氯化钠、萤石、玉髓处于不饱和状态;(3)咸淡水过渡带地下水化学类型由HCO3-Ca·Na型水向Cl-Na型水转变的趋势。     

截渗墙作用下滨海地下水渗流与排泄特征

截渗墙的修建是防治滨海含水层中海水入侵的有效手段,然而它对地下水渗流和排泄的影响是被忽略的.本文通过建立场地尺度的数值模型,模拟了海水入侵的动力学过程,以地下水流速和流量为指标定量评价了截渗墙结构对地下水渗流和排泄的影响.研究结果表明,截渗墙条件下的地下水排泄量呈现先上升后下降的趋势,并在墙体下方形成高流速区域,但地下...     

滨海地区咸淡水界面上含水介质水敏感性的实验

根据野外水文地质调查和研制的实验装置,在大沽河下游采集砂土样品,采用有机玻璃土柱进行咸水和淡水驱替试验,并通过盐浓度的突变和渐变来研究咸水-淡水界面的水敏感性。研究结果表明,当淡水驱替咸水时,含水介质的渗透性降低64%;但是,随着含盐量逐渐降低,渗透性降低缓慢,其降低幅度为50%;盐度降低越快,其渗透性降低的的速率越大。此外,观测到渗透性随着时间明显降低,而且这种降低是不可逆的。由于流入液含盐量的迅速降低,从含水介质释放的黏土颗粒(伊利石、高岭土和绿泥石)产生运移和截获,最后导致渗透性的变化。     

青岛大沽河水源地地下水水质的数值模型预测

大沽河是胶东半岛最大的河流,近几年随着城市发展,用水量增加,其水环境问题也日益突出,利用已有资料,结合本次水文地质及环境地质调查、野外弥散试验等工作成果,建立青岛市大沽河水源地地下水质数值模型并进行验证,模拟预测地下水污染并分析治理对策,通过预测,在进入地下水的污染物质浓度每年平均递减3%的情况下,今后10年内,大沽河水源地地下水质大部分地段有变好的趋势,下游李哥庄镇附近有变差的趋势。     

山东北部泥质海岸带白浪河地区地下水水化学演化过程

莱州湾沿岸是中国海(咸)水入侵典型区域之一,受多次海侵海退事件影响,形成了复杂的地下含水系统。为探究其地下水系统水化学特征及演化规律,对比分析白浪河地区内地下水的水化学特征及主要离子的变化规律,研究了不同分区的水化学演化过程。结果表明,内陆的咸水主要由淡水/卤水混合形成,滨海的咸水主要由淡水/海水混合形成。现存卤水在形成过程中发生了淡水的混入,水岩相互作用和阳离子交换在一定程度上改变了卤水的水化学组成。矿物饱和指数结果表明,不同分区的地下水体中,方解石和白云石基本处于饱和状态,岩盐均未达到饱和状态,石膏仅在卤水中达到饱和状态。从陆到海,地下水系统中发生的阳离子交换过程不同,淡水区和微咸水区浅层的地下水主要是水中的Ca²⁺与含水介质吸附的Na⁺交换,而其他分区的阳离子交换过程与之相反。     

潍北平原卤水入侵层位识别及垂向分布时空特征

通过在年内枯、丰水期对咸水入侵锋线处的地下水进行分层监测和取样,利用水化学和稳定同位素测试结果,分析惰性示踪剂和反应示踪剂的空间和时间变化特征。结果表明：从卤水入侵的空间分布特征上,浅表层地下水与卤水入侵的相关性较差,卤水入侵主要发生在浅层和中层地下水含水层中、深层地下水入侵程度相对较弱;不同地区入侵层位存在差异,弥河冲洪积扇入侵层位为浅表层及浅层,白浪河冲洪积扇入侵不明显,潍河冲洪积扇入侵层位为中深层。在平面上呈现南部偏淡、中部为卤水分布区、北部为海水的分布形态。淡水样品呈现中深层咸水入侵为主导的现象。咸水入侵呈现顺层楔形入侵,局部发生一定程度的越流入侵,即下部地下咸水入侵上部地下淡水。从卤水入侵的时间分布特征上,枯水期时咸水入侵在垂向上呈现楔形态势,丰水期时20～50 m的主要入侵层位的淡水向滨海推进,浅部和深部的入侵仍然在持续进行,深层水咸水入侵程度更高。本研究加深了对潍北平原咸水入侵的认识。为了进一步探明咸水入侵的周期性规律,进行水文地球化学长期分层监测十分具有必要性。     

江苏盐城滨海地区浅层地下咸水的水盐来源及咸化成因

江苏盐城滨海地区浅层地下咸水对区域水资源利用和生态环境保护具有重要影响,为了查明浅层地下咸水的水盐来源及咸化成因,于2018—2019年采集了研究区河水、雨水、海水、地下淡水、微咸水及咸水等不同类型水样,对水样的水化学组成、离子比、Piper三线图、氢氧同位素组成及14C测年结果进行了分析,结果表明:(1)潜水与第Ⅰ承压含水层地下水均以咸水为主,潜水含水层上部存在埋深小于10 m的淡化层,向海方向分布有淡水、微咸水、咸水水质类型。(2)潜水与第Ⅰ承压含水层地下水主要来源于全新世暖期降水补给,盐分来源于强烈蒸发浓缩后的古残留海水。(3)潜水淡化层地下水主要来源于现代时期降水补给,盐分来源于岩盐和铝硅酸盐矿物的溶解,废黄河口部分地区地下水咸化主要受海水入侵影响。     

大沽河流域地下水水化学及同位素特征

大沽河是青岛市重要的供水源之一,了解大沽河流域水循环的过程和机理有助于合理地利用大沽河流域水资源。为了研究大沽河流域地下水循环的规律,在大沽河李哥庄镇至胶东镇段研究区内采集了26个地下水样本和4个地表水样本,测定其氢、氧同位素及水化学成分,通过分析其变化特征初步判定地下水补给来源以及影响因素。对降水和地下水中的稳定同位素组成(δD,δ~(18)O)进行分析,结果表明大气降水是该区域地下水的主要来源。地下水及地表水的水化学结果表明研究区地下水类型多样,主要为HCO_3-Cl-SO_4-Ca-Na,Cl-SO_4-Na,Cl-HCO_3-SO_4-Na,HCO_3-Cl-SO_4-Na-Ca-Mg,Cl-Na五类;地表水受到强烈的蒸发浓缩作用,并在一定程度上补给了地下水。同时,地下水中的氢、氧同位素含量与Cl~-和TDS区域分布特征相互佐证,证明地下水化学成分主要受到海水入侵的影响,其次为围岩矿物的溶解。     

沿海地下咸水资源利用与海洋产业持续发展战略

1 滨海地下咸水分布、类型及成因 矿化度(即总含盐量)大于1g/l(CI~-含量大于250mg/I)的地下水,称为地下咸水。由于地下咸水来源于海水,其水化学类型属CI—Na型(氯化物型),基本化学组成与海水相同。 地下咸水形成:①深层(如埋藏几米深),是由现代海水与陆源淡水混融而成。②高浓度地下卤水(埋藏几米至几十米)是由古海水     

地下水库运行效果评价体系构建与应用研究

滨海地下水库是重要的地下水源地,建立科学的地下水库运行效果评价体系对于地下水资源的开发利用与保护具有重要的科学意义和应用价值。本文考虑了地下水库的水资源、水环境属性和经济社会效益,选取水量、水质、脆弱性、经济社会效益为评价指标,建立了一套新的地下水库运行效果评价指标体系。基于改进的模糊综合法,构建了适于地下水库运行效果评价的模型,且以大沽河地下水库为例综合评价了该地下水库的运行效果。结果表明,大沽河地下水库运行效果评价结果为Ⅲ类,整体运行效果临界安全。但是地下水库的脆弱性综合指数较高,抗污染能力较差,地下水容易被污染。     

直流电阻率法在洋戴河平原海水入侵识别中的应用

海水和淡水之间的显著电性差异使得直流电阻率法可用于识别和监测海水入侵。洋戴河平原不同海水入侵程度含水层,其电阻率呈现出显著分异,一般规律为:严重入侵(5Ω·m),轻度入侵(5～13Ω·m),未入侵(13～150Ω·m)。结合水文地质钻孔资料,依靠含水层电阻率分布识别海水入侵。结果表明,洋戴河平原部分地区海水入侵进程具有明显的季节效应,由于农灌开采地下水导致6月海水入侵程度较为严重,3、11月海水入侵程度相对较弱。研究区滨海浅层地下咸水(微咸水)区主要分布在河道两侧,并向周围抽水灌溉区发展,其主要来源是海水沿河床入侵后形成的混合咸水以及灌溉回归水。现有的措施已经对海水入侵发展起到了一定的减缓作用,但仍需加强典型地段的防治。     

大沽河流域地下水中稀土元素的地球化学特征

近岸地下水排泄是近海稀土元素的重要来源,目前对地下水中稀土元素的地球化学行为的认识还十分有限。本文通过现场调查和模拟计算对山东大沽河流域地下水中溶解态稀土元素的分布、影响因素及络合形态进行了研究。结果表明：稀土元素在地下水中的分布具有较大的空间差异,pH和铁锰氧化物/氢氧化物的还原性溶解是影响稀土元素含量的重要因素。稀土元素的络合形态以LnCO+3和Ln(CO3)-2为主,但是在硫酸根含量较高的情况下,轻稀土较中稀土和重稀土更易于形成LnSO+4。大沽河流域地下水表现为重稀土富集,含水层中负电荷颗粒物对LnCO+3的优先吸附可能是富集的原因。受周边炼油厂影响,所有样品中的La均表现为正异常,人为源La在地下淡水和再循环海水中所占比例分别为34%~75%和42%~57%。     

咸淡水驱替过程中的水文地球化学作用

在现场水文地质调查的基础上,分别采集大沽河下游地下淡水、海水和含水介质样品,并测定它们的性质和组成,然后用渗流装置模拟海水驱替淡水的过程,测定驱替过程中含水介质渗透性(渗透系数、孔隙度、弥散系数等)和主要离子(Na 、K 、Ca2 、Mg2 )的变化规律,最后,采用数值模拟方法定量研究驱替过程中的水文地球化学作用。研究结果表明,驱替过程中发生了多组分的离子交换作用,Ca2 和Mg2 最大值高于海水和淡水中的离子浓度值,Na —Ca2 、Na —Mg2 发生离子交换;Mg2 达到最大值后有一个降低的"台阶"阶段,此时Mg2 —Ca2 发生离子交换;K 在驱替过程中主要表现为化学吸附。离子交换过程中伴随着矿物溶解-沉淀,海水比例40%后,方解石处于过饱和状态;在驱替过程开始阶段,石膏饱和指数逐渐升高,达到峰值后又开始下降,最后饱和指数又有所升高,但始终处于非饱和状态。     

莱州湾东岸海底地下水的水文地球化学特征及其地球化学演化模式

莱州湾东岸的海底地下水主要分布在浅海区的第四纪松散沉积物中,明显有别于海水,目前已被大量开采利用。从内陆向海区分别取地下水样化验分析,其pH值、密度、钠吸附比(SAR)、rCl/rBr等化学特征值呈现出从陆向海逐渐变化的规律,内陆含水层地下水中较高的硝酸盐类污染物,在海底地下水中也有明显的反映,地下水的水化学类型也由ClCa·Na·Mg型转变为ClNa·Mg型和ClNa型。另一方面,海底地下水的主要组分、浓度和矿物相组成也有自己的特点。研究发现,从内陆向海区,地下水的离子强度和矿物质的饱和指数均呈现出一定的变化规律。地下水中的这些离子以及矿物相在空间上的水岩交换变化,使地下水逐渐从淡水演化为微咸水和咸水,构成了海岸带地下水地球化学演化的一般模式。鉴于海底地下水与内陆地下水的紧密联系,今后陆地含水层一旦被污染,地下水向海区的化学输移将带来一定的环境效应。这应当引起我们足够的重视。     

福建诏安湾咸水层下松散岩类的淡水体

在咸淡水互相影响的河口海湾地带,地下淡水比较缺乏,储存条件也较复杂。而沿海地区又是人口密集、工农业生产较发达,对淡水需求量较多的地区。因此,研究海岸带地下淡水体,具有重要的经济意义。诏安湾位于福建南部,气候暖热湿润,多年平均降雨量1274mm。东溪河水自西北向东南注入诏安湾,多年平均年径流量9.13×10~8m~3,多年最小月平均径流量32.9×10~4m~3/d。高潮可达诏安城关大桥,低潮抵澳仔头。     

南黄海盆地南五凹阜宁组“广湖咸水”烃源岩及其油气勘探意义

通过对南五凹钻井所揭示的阜宁组进行岩性、地球化学、古生物及地震相等综合分析证实,南五凹阜宁组发育中深湖相泥质烃源岩,且该套烃源岩形成于"广湖咸水"沉积环境。"广湖"即湖盆分布广泛,中深湖相泥质烃源岩在凹陷深洼处和缓坡带均有发育,平面上面积大,纵向上厚度大,具备生成油气的物质基础。"咸水"即烃源岩形成时期湖盆受到了海侵影响,致使水体性质偏咸。南五凹与中国东部古新世—始新世期间曾遭受海侵影响的其他湖盆类似,其形成的咸化烃源岩具有"排烃早"的特征。南五凹阜宁组湖相烃源岩"广湖咸水"沉积特征对于油气勘探具有重要意义。     

基于改进模糊综合-指数平滑法的地下水水质评价和预测

地下水水质评价是进行地下水资源开发、管理的基础,地下水水质预测是对未来的地下水水质变化趋势进行预报,可为地下水污染防治提供科学的依据。在模糊综合评价中,分别采用聚类权法、加权平均算子和级别特征值法,对传统方法的权重确定、算子选择和结果向量分析等关键环节进行改进;在指数平滑预测中,根据拟合结果确定指数平滑的类型,采用试算法选取权系数,并应用于大沽河地下水源地水质评价和预测。评价结果表明,改进的模糊综合评价可解决传统方法的不适性问题,可根据级别特征值比较评价等级相等的水质,更具实用性和合理性;预测结果表明,李戈庄采区和仁兆-朴木采区未来十年水质将持续恶化,且通过卡方检验分析2016-2017年预测的误差,验证了预测方法的有效性。