屋面雨水回灌裂隙岩溶水工程风险评价

济南城市雨洪水回灌岩溶含水层是维护自然水循环,增加地下水补给量,维持济南泉群喷涌以及城市防洪的有效途径。但由于裂隙岩溶含水层具有渗透系数大、水流速度快,地下水一旦污染很难短时间恢复等特点,需要对回灌工程开展风险评价。本文以济南大学西校区的屋面雨水深井回灌裂隙岩溶水工程为例,利用澳大利亚MAR指南对工程进行风险评价。主要由初级风险评估、试运行调查、试运行风险评价及风险控制与管理4部分组成。初级风险评估结果显示屋面雨水回灌裂隙岩溶含水层工程的总体难度水平较低,项目可行。试运行调查期间监测的屋面雨水和回灌前后地下水水质可知屋面雨水经初期弃流、沉淀和过滤后,除浊度外基本达到地下水Ⅲ类标准,且处理后达标的雨水可迅速补充地下水。试运行风险评价结果显示屋面雨水中浊度经预处理后仍较高,使其成为该系统的最大风险项和关键控制点,故本项目的风险控制措施为改进预处理设施,降低雨水中的浊度。为保证工程能够高效持续运行,加强后期管理也尤为重要。      

济南四大泉群泉水补给来源混合比探讨

济南泉水众多闻名于世,人类活动造成泉水断流。为恢复名泉,多年来一直实施地下水自备井限采、集中开采的水源地禁采、回灌补源等措施,但保泉效果并不明显。根据泉水位观测、示踪试验、水质指标测试、岩溶发育程度分析、数理统计等方法,研究泉水补给来源的混合比例。研究结果表明：泉水位及泉水电导率动态变化特征揭示泉水补给来源存在季节性差异,丰水期泉水以东南方向管道流补给为主,枯水期泉水以西南方向裂隙流补给为主;岩溶水系统排泄区的水位动态与泉水位具有明显的相关性,奥陶系灰岩补给区地下水位与泉水位的相关性高于张夏组岩溶水水位与泉水位的相关性,枯水期在张夏组灰岩含水层进行回灌补源并不能遏制泉水位下降的势态;根据42组水质资料计算,泉水的Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、总硬度等常规离子组分含量介于寒武系张夏组岩溶水和奥陶系岩溶水之间,四大泉群流量中,来自于张夏组含水层的补给比例占11%~32%,凤山组-奥陶系含水层的补给比例占24%~60%,历阳湖占5%~10%,兴济河占0~6%,玉符河占1%~8%,市区回灌对五龙潭的流量有重要影响。可见,北方岩溶发育极其不均,泉水动态变化反映出北方岩溶的管道流与裂隙流并存,济南保泉回灌补源地点宜选择在奥陶系灰岩分布区。     

再生水地表回灌补给地下水的水质安全保障体系

把城市污水净化处理为符合回灌标准的再生水并安全回灌补给地下水, 对于实现污水资源化、含水层恢复、缓解我国水资源供需矛盾和环境污染态势具有重要意义.针对再生水回灌地下水存在的水质安全问题, 通过理论分析、系列实验和技术集成形成了再生水地表回灌补给地下水的水质安全保障体系及关键技术.该安全保障体系包括场地选择与勘查、高效低成本的再生水处理技术、土壤—含水层系统数学模型和回灌方案设计技术、水质监控系统、安全评价技术以及回灌管理法规等.这些要素相互依赖、相互作用, 构成一个完整的体系.郑州郊区示范工程证实了该水质安全保障体系的可行性.2年示范工程表明, 处理的再生水水质达到《城市污水再生利用地下水回灌水质》(GB/T 19772-2005)标准, 优于场地背景地下水水质, 补给含水层后的地下水基本达到《地下水质量标准》(GB/T 14818-1993)Ⅲ类水标准.建议有关政府部门把再生水利用及回灌补给地下水, 纳入水资源开发利用及环境保护规划的整体框架中, 尽快制定或完善再生水回灌补给地下水的相关法律、法规和标准体系, 建立再生水回灌许可证制度, 有序推进再生水回灌工程.      

济南四大泉群补给来源差异性研究

济南泉水是中国北方岩溶泉水的典型代表。20世纪70年代以来,快速的城市化进程及过量开采造成济南泉水断流,尽管近几年采取补源措施,但效果并不理想,其根本原因是人工补源地点的选择缺乏科学依据。为确定济南泉域不同含水层对泉水的补给比例,根据泉水水位与水温监测、水化学指标测试、泉水电导率频率分析等方法,结合泉群出露区地质结构条件,研究泉水补给来源的差异性,确定济南泉域不同含水层对泉水的补给比例,为高效、精准补源及阐明泉水水化学成分形成与演化提供科学依据。研究表明:(1)岩溶含水层对趵突泉和黑虎泉的补给比例存在差异,其中张夏组含水层对趵突泉和黑虎泉的补给比例分别为31%～54%、24%～31%,奥陶系灰岩—寒武系凤山组灰岩含水层对趵突泉和黑虎泉的补给比例分别为45%～68%、68%～75%;(2)珍珠泉和潭西泉补给来源类同,潭西泉、珍珠泉张夏组含水层补给比例分别为60%～70%、60%,奥陶系灰岩—寒武系凤山组灰岩含水层补给比例分别为15%～17%、22%～25%,人工补源水补给比例分别为8%～21%、13%,孔隙水、裂隙水补给比例分别为6%、5%～6%;(3)泉水水温特征表明补给珍珠泉、潭西泉的地下水以深循环为主,并且受孔隙水、裂隙水补给,补源水对珍珠泉、潭西泉影响明显;(4)泉水位动态表明枯、丰水期黑虎泉与趵突泉的补给来源与方向存在一定差异,且黑虎泉地区奥陶系—寒武系凤山组灰岩岩溶发育更强烈。从宏观上,泉水补给来源于广泛分布的寒武—奥陶系灰岩区。微观上,不同岩溶含水层对四大泉群的补给强度存在明显差异,奥陶系含水层是泉水重要的补给来源,济南保泉人工回灌补源地点应选在奥陶系灰岩地区。     

济南岩溶泉域地下水水质监测

基于GIS手段,利用欧洲方法编制的济南泉域岩溶含水层易污性评价图显示,济南泉域岩溶含水层总体易污性强,地下水容易受到污染。结合泉域污染源调查结果以及地下水补给、径流、排泄系统与水质监测网的现状,设计了51个监测点组成的地下水水质监测网,其中地表水监测点6个,第四系孔隙水监测点8个,变质岩裂隙水监测点1个,泉水监测点4个,岩溶水水源地监测点6个,岩溶地下水监测点26个,并对其监测频率及监测内容进行了分析。     

环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明：研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO-3-Ca2+?Mg2+ 型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57：43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87：13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。     

北京西山岩溶水应急水源地水文地质特征及开采潜力分析

应急水源地位于北京西山四季青地区,取水层位为奥陶系含水层,属覆盖型水源地。奥陶系岩溶地下水水量大、水质优良,是保障北京供水安全的后备水源。本文在综合分析奥陶系岩溶地下水水文地质特征基础上,以群孔抽水试验为基础,采用相关分析法预测水位,从岩溶地下水的富水性、地下水流场、地下水资源方面分析岩溶水的开采潜力,确保在出现水源危机时,岩溶地下水能够作为后备水源地为城市供水。结果表明,岩溶地下水应急水源地岩溶裂隙发育,补给条件好,地下水径流强度大,水质优良,具有6万m3/d的开采潜力,即当水源地增加每日6万m3应急开采时,水位埋深预测值为52.94m,能够满足现有取水设备条件,且不会影响其它水源井的运行。      

北京市玉泉山泉恢复条件研究

西山地区岩溶水是北京重要的供水水源,年均开采量达到1.5×108m3。多年持续过量开采地下水导致了玉泉山泉断流近42年。南水北调来水进京后,有必要考虑调蓄区域含水层系统,恢复玉泉山泉景观。在深入分析区域水文地质条件基础上,结合数值分析方法,研究玉泉山泉恢复条件,取得认识:玉泉山泉的主要补给源为河道入渗补给,占总补给量的74.7%,其次是大气降水补给,其比例为25.3%;为实现玉泉山泉复涌,需要将区域岩溶水开采量从11 290×104m3/a压减至4 282×104m3/a,停采第四系地下水,同时在永定河河道进行人工回灌,回灌量为2×108m3/a;研究发现相对于压采措施,泉的恢复对回灌比较敏感,未来调蓄方案应优先考虑回灌措施。     

华北型煤田煤层开采对含水层的破坏模式研究

华北地区岩溶水系统分布广泛、水质好、水量丰富,是城镇工矿企业的重要水源,也是维护生态稳定的重要因素。华北型煤田大部分位于岩溶水系统之中,煤炭开采时水患与缺水并存,煤水矛盾突出。在总结了华北型煤田中煤炭基地的煤层及含水层发育情况的基础上,根据岩溶水系统的补径排条件、煤层分布区与岩溶水补给区的位置关系、地形地貌等因素,将采煤对岩溶含水层破坏类型分为三种类型:直接破坏、间接破坏型和无影响型;按地下水类型划分;将煤层开采对含水层的破坏模式划分为破坏顶板孔隙水、破坏底板岩溶水及破坏岩溶水、裂隙水、孔隙水3类,近而根据含水层性质及埋藏条件,含水层与煤层的位置关系,对煤矿开采对区域含水层破坏的模式划分了亚类。在进行含水层破坏类型和破坏模式划分的同时,也对各类型的特征进行较为详细的说明,为该区的煤炭开采和水资源的保护指明了方向。     

地下水化学特征在岱河矿涌水水源判别中的应用

岱河矿区地下水系统包含三个主要子系统:第四系全新统孔隙含水层、煤系砂岩裂隙含水层组及煤系下伏灰岩岩溶裂隙含水层组。通过对矿区三个子系统地下水化学特征分析,确定各子系统涌出水来源判别依据的水溶组分并建立各子系统所特有的水质模型,进而提出矿井涌水水源判别模式。实际应用表明,该判别模式具有快速准确的特点,可以为了解矿井涌水来源,预测矿井涌水量,防治矿井突水提供理论依据。     

姚桥矿地下水化学特征及在矿井水源判别中的意义

姚桥矿地下水系统包含四个子系统：新生界孔隙含水层组，煤系砂岩裂隙含水层组，太原群石灰岩溶隙含水层组及奥陶系灰岩岩溶含水层组。通过对这四个子系统水文地球化学特征的系统研究，提出了各子系统所特有的水质模型，并确定出能作为矿井水源判别依据的水溶组分，为矿井防治水提供水化学特征依据。     

环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明：研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO₃^-—Ca²⁺·Mg²⁺型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57∶43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87∶13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。     

济南泉域岩溶水数值预报与供水保泉对策

基于保持泉水长期连续壮观喷涌和泉域岩溶生态地质环境良性循环发展等约束条件,根据济南泉域岩溶地下水系统特征,采用MODFLOW模拟裂隙岩溶介质地下水运动规律,进行了回灌补源条件下的地下水、地表水联合调蓄模拟,结果表明趵突泉枯水期水位控制在27.6m以上,四大泉群能够保证长年喷涌,同时在西郊增大开采量,提出济南泉域允许开采量不超过39万m^3/d是泉域生态地质环境功能修复的前提。提出了回灌补源、水质供水、控制城市向直接补给区扩展和优化水资源配置等泉水保护建议。     

江苏沿淮地区淮河水与地下水补排关系研究

从淮河江苏段与地下水含水层关系出发,认为淮河河床切割了地下水承压含水层。地下水的水动力特征表明地下水接受了淮河水的补给。从水质研究的角度印证了地表水与地下水的补排关系。将淮河水与潜水、微承压、承压水之间进行聚类分析,印证了微承压、承压水与淮河水同源。     

廊坊地区浅层地热能开发前景及地下水回灌试验研究

本文在对廊坊市万庄镇的浅层地热资源量进行概算的基础上,对水源热泵在该区的推广可行性做了评价;并且通过野外场地试验,对该区地下水供给能力及回灌能力进行了研究。得出如下主要结论:(1)该区域浅层地热能储量丰富,总储量约为18 075.0×1010KJ,相当于标准煤616.8×104t,具备推广水源热泵的基础条件。(2)研究区浅层含水层富水性较好,水质较好、供水能力较强,满足水源热泵的运行,也利于地下水回灌,不引起水资源的浪费。(3)在不引起次生环境地质问题前提下,建议在水源热泵系统运行时单井抽水量控制在80 m3/h左右,单井回灌量不超过40 m3/h,采用一抽两灌的原则配置抽、灌井数量,抽水井和回灌井的井间距控制在70~80 m,这样能够使得被抽取的地下水基本得到回灌补给,也可合理的利用浅层地热资源。     

云贵高原斜坡地带典型地下水富硫酸盐地区“越层找水”模式及其机理研究

地下水是中国西南云贵高原斜坡地带重要的饮用水源,其中黔中镇宁县北部存在大面积地下水中硫酸盐超标地区,导致了当地出现水质性缺水问题。本次研究通过岩相古地理分析、水化学分析、D、18O、34S同位素测试、岩样测试、岩心观察等技术手段,查明了研究区内地下水的补给源主要为大气降水,地下水中硫酸盐(SO_4~(2-))浓度在30～1100 mg/L,平均值为221.78 mg/L,呈现高度富集SO_4~(2-)的特点;在区域相对隔水层以上,不同类型地下水中SO_4~(2-)浓度大体具有机井上升泉下降泉溶潭地下河出口基岩裂隙泉表层岩溶泉的规律;探讨了地表水、地下水中SO_4~(2-)的来源,表层岩溶泉中硫酸根的来源主要为大气降水,高硫酸盐样品中硫酸根的来源主要为石膏溶解。在此基础上,结合钻井资料,掌握了研究区膏岩层分布及含水层结构特征,通过建立"越层找水"模式,采取下层低硫酸盐含水层,获取合格饮用水源,可有效解决当地水质性缺水问题。     

地下水资源开发模式和降落漏斗问题

地下水资源不仅有巨大的资源意义而且有巨大的环境意义，理想的水资源开发模式的建立就应当同时兼顾这两个方面。过量开采地下水，不注意含水层的回灌．自然会形成降落漏斗。结合辽宁地区情况，总结出三种理想开发模式。1)首山水源模式：引水(通过河道输送的水库水)或开采地下水一灌溉稻田(第一次利用)一回渗地下补给地下水抽取地下水供工业和城市利用(第二次利用)；2)龙河水源模式：在河谷地段的中上游(山区或丘陵)植树造林建设“绿色水库”．涵养水源；在中游合适地段建设“地表水库”，拦蓄河水；在下游或河口地段通过修建地下帷幕坝建设“地下水库”，拦蓄地下水；使所谓的“三水”甚至“四水”资源得到比较充分的补给和利用。3)铁西水源模式：这种模式的成功之处是孔隙水(杨柳河冲洪积扇)和隐伏岩溶水的联合调度和联合开发，由于两种含水层的迭置且有一定的水力联系，形成了所谓的含水层耦合结构。     

西龙河水源地水文地质特征初步研究

为了合理利用岩溶水,根据物探及水源井资料,对西龙河水源地岩溶水水文地质特征进行了初步研究。结果表明：西龙河水源地奥陶系碳酸盐岩岩溶发育程度主要受岩性、构造及埋藏条件等因素的控制,随方解石含量的增高而增强,随水动力条件的减弱而减弱,随深度的增加而减弱;主要接受大气降水以及区外岩溶地下水的侧向径流补给,向人工开采区排泄;岩溶水水位动态变化具明显的平盘上升、平盘下降和缓降陡升的特点,岩溶含水层具较强的导水性能和恢复功能;岩溶水水质良好。     

屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层连通示踪试验

雨水回灌后对岩溶水的影响分析和效果需要对回灌井和下游的观测井监测数据说明。由于岩溶含水层中岩溶发育极不均匀,在测定地下水位并判定出地下水流向的基础上,连通示踪试验是选择与回灌井相对应的观测井的有效办法。用氯化钠作为示踪剂,监测不同测井不同埋深地下水电导率随时间变化的方法确定了岩溶水观测井选址、岩溶含水层的结构及水文地质条件。示踪试验结果表明,3#观测井(西院井)可用来监测雨水回灌效果,并计算出该地区的地下水势流速在9 m/h～20 m/h之间。该成果对北方地区岩溶含水层回灌和环境评价具有重要的参考价值。     

煤炭开采后峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐演化过程研究

文章运用水化学和同位素水文学等手段,寻求奥陶系岩溶水硫酸盐演化过程的“指纹”,通过不同含水层间水化学、稳定同位素差异的比对,分析其与上覆含水层间的水力联系和硫动力分馏过程,阐述采矿活动影响下峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐的演化过程。研究结果表明:煤矿开采后,峰峰矿区奥陶系岩溶水硫酸盐含量普遍增高,演化特征呈现多样性,存在多种硫动力分馏过程。分馏动力主要来自矿坑水和孔隙水通过导水裂隙的渗漏（越流）补给,以及脱白云石化过程中自身蒸发岩矿物（石膏）的溶解。