数值模拟方法在隐伏岩溶水源地保护区划分及污染治理中的应用

文章以北京市东南郊大兴迭隆起隐伏岩溶水子系统内的两个水源地（大兴念坛水源地与通州龙旺庄水源地）为例,研究数值模拟方法在隐伏岩溶地下水水源地保护区划分中的应用。研究基础为基于GMS建立的包括第四系与岩溶含水层在内的三维非稳定流地下水数值模拟模型,采用的主要技术手段为质点追踪技术,结合溶质质点迁移100 d与1 000 d的距离划分水源地的一级与二级保护区,并提出相应的污染防控措施。研究得出,对于隐伏岩溶水大部分来自上覆第四系松散孔隙水越流补给的情况,岩溶水源地保护区即是上覆松散含水层的保护区范围,应加强第四系孔隙含水层地下水污染的防治,以保护岩溶水不受污染。      

应用数值模拟法划分滕州岩溶水水源保护区

根据2007年2月1日实施的《饮用水水源保护区划分技术规范》（HJ/T338-2007）,以滕州荆泉岩溶水系统为研究对象,采用Visual Modflow中的MT3DMS模块建立地下水溶质运移模型,进行了水源地规划开采状况下的数值模拟研究。依据模拟结果和有关技术要求分别将污染物运移100d和1000d恰好到达水源地中心的捕获区划分为一级保护区、二级保护区,二级保护区以外的地下水补给区划分为准保护区。水源保护区的划分为保护地下水水质、保障城市供水安全提供了决策依据。     

潍坊南部山区地下水赋存规律及地电特征研究

通过对潍坊南部山区水文地质条件进行详细研究,根据研究区地下水赋存特征,将地下水类型划分为第四系孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和基岩裂隙水三类。根据研究区地貌类型,孔隙水划分为山前坡洪积扇和近山前冲洪积平原两种类型;根据研究区岩溶发育类型,岩溶水划分为岩性接触溶蚀带型、层状岩溶裂隙带型及岩溶溶蚀破碎带型;根据研究区含水裂隙成因,裂隙水划分为风化裂隙水、构造裂隙水和成岩裂隙水三类。本文对研究区内各类地下水的赋存规律进行研究,初步总结了各类地下水的地电特征,为区内地下水资源的合理开发利用提供科学依据。     

基于水文地质条件分析的岩溶水源地保护区划分

以邢台百泉岩溶水系统为例,分析了邢台百泉岩溶水系统的地下水流场受人类活动影响的演变特征,并采用数值模拟法预测了超采条件下水源地未来十年流场的变化。首次发现了泉域矿山疏排水形成了“沙河人工分水岭”并迅速北移的现象,标志百泉泉域地下水资源恶化严重,提出了在复杂岩溶水文地质条件下,采用以计算流程的方法划分保护区造成保护区浪费和碳酸盐岩裸露补给区没有保护的问题。在兼顾水质保护和水资源量可持续利用的前提下,分析了水源地上覆地层的防护能力和碳酸盐岩裸露补给区矿山疏排水对水源地的影响,将碳酸盐岩裸露补给区划分为二级保护区,突破了传统的“二级保护区包裹一级保护区”的模式,以较小的保护区面积有效地保证水源地的水质安全和可持续利用。      

临汾市岩溶大泉保护研究

岩溶水是临汾市工农业与城市的主要供水水源,对临汾市经济社会的发展起着举足轻重的作用。近年来,由于人类活动和大规模开发岩溶水,使得岩溶泉域水环境发生了很大变化,岩溶泉水流量趋势性衰减、区域岩溶水位持续下降、水质遭受污染等岩溶水文地质环境问题日趋严重,给当地工农业生产和人民生活带来了巨大影响,对当地生态环境造成了严重的破坏。本文通过科学划分岩溶泉保护区,合理开采岩溶水,避免水质受到污染、为保障居民饮水安全及身体健康提供技术支持。     

鄂尔多斯盆地南缘岩溶水系统探析

对鄂尔多斯盆地南缘岩溶体空间结构、地下水循环条件、赋存特征进行了分析,简要介绍了渭北地区岩溶水系统的划分及岩溶水系统的特征.     

山西潞安煤矿区兼及辛安村泉域岩溶水同位素研究

根据同位素水文地质研究，对潞安煤矿供水勘探区中奥陶统岩溶水划分为４个水动力条件分区，对其所在辛安村泉域划分了３个岩溶水系统。论述了各区岩溶水的补、径、排特征，计算了岩溶水的年龄及流速、天然补给量等水文地质参数。     

黔西北地区岩溶水系统划分及找水方向

黔西北地区水文地质条件复杂,岩溶水系统小型多样,传统的岩划分方法难以较准确地刻画溶水系统特征,本文根据区内地质构造、地形地貌以及地表水文网对地下水补、径、排条件的控制,提出一种将岩溶水系统划分成封闭型和开放型系统的新方法。以新的划分方法为基础,重点阐述了开放型岩溶水系统中有利地下水富集、适宜成井的微观条件,指出了不同岩溶水系统地下水开发利用方向。     

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。     

基于遥感技术的北京西山岩溶水系统划分

岩溶水是北京地下水重要组成部分,对岩溶水系统进行划分有利于针对各岩溶水系统的特征,采用相应的评价方法、开发方式和保护措施。以2011年SPOT5遥感图像为基础数据,经过前期图像预处理,对地质构造、地形地貌、地表沟系等对岩溶含水层起约束作用的因子进行遥感图像解译和信息提取:结合野外调查修正,和已有工作基础,得到各解译信息的空间分布特征,通过分析各因子与岩溶发育的关系,对北京西山地区岩溶水系统进行二级划分,共划分一级系统4个,二级系统5个。同时,与以往划分结果进行了对比分析,以期对西山地区的岩溶水开发利用、研究提供技术支撑。     

辛安泉岩溶水系统研究分析

辛安泉是山西省第二岩溶大泉,该岩溶泉水是长治市除漳泽水库外的主要供水水源。泉域为一完整的岩溶地下水系统,具有独立的补给、径流、排泄关系,为全排型岩溶大泉。通过对泉域岩溶地下水水文地质特征、岩溶水天然资源量、可开采资源量及开发利用现状的分析研究,为区域水资源的优化配置提供了科学依据。     

山西省寿阳县超深水位岩溶矿泉水田的开发与利用

山西寿阳县矿泉水田位于娘子关泉群岩溶水系统西北部补给径流区。受多期构造影响,使该处奥灰岩溶深埋,而其深部地下水交替却较为积极,使补给区游离CO2随大气降水进入岩石裂隙,溶解奥灰岩中的菱锶矿,形成了超深水位岩溶矿泉水田。该处矿泉水具有高锶、低钠特征和优势,且含有锶、锌、钼、偏硅酸等有益于人体健康的元素或组分,有较好的开发前景。     

霍西煤田汾西矿区奥灰水资源赋存特征及分布规律

汾西矿区奥灰岩溶水属郭庄泉域岩溶水系统，它和整个系统既有密切的水力联系，又有其独特的赋存特征。根据多年勘探资料和郭庄泉的研究成果，探讨了矿区内奥灰岩溶水的赋存特征，并结合构造分布和水文地质规律，分析了岩溶水的富集和运移特性，初步总结了奥灰水在本矿区的分布规律。     

重庆喀斯特山地典型表层岩溶泉水化学分析

表层岩溶泉是储存于表层岩溶带的地下水,为近地面的表层地下水系统,它的普遍分布是西南岩溶峰丛区居民聚集和繁衍的重要条件。本文选取重庆市南川区典型的岩溶峰丛区6个较有代表性的表层岩溶常流泉点,分析表层岩溶泉水化学特征。研究发现：①6个泉点泉水化学类型以HCO3.SO4-Ca型为主,其次为HCO3.SO4-Ca.Mg型,个别为HCO3-Ca型;②常规水化学指标中,受人类活动的影响,各泉点泉水HCO3-含量较高,SO42-和NO3-含量偏高。③各泉点微量金属元素除As和Ba未达地下水质量标准GB/T 14848-1993Ⅰ类水体标准,其余测试指标均符合Ⅰ类水体标准。     

Karst groundwater management by defining protection zones based on regional geological structures and groundwater flow fields

In a semiarid region, the karst aquifer generally forms a large groundwater reservoir that can play an important role in regional water supply. But because of the specific physical properties of karst aquifers, they are vulnerable to pollution and anthropogenic impacts. Karst groundwater management strategies are vital. As representative of karst springs in a semiarid area, Niangziguan Springs is located in the east of Shanxi Province, China with an annual average rate of discharge of 10.34 m³/s (1956–2003) (Y. Liang, unpublished data). The Niangziguan Spring Basin covers an area of 7,394 km² with an annual average precipitation of 535 mm (1958–2003) (Hao et al. in Carsologica Sinica 23(1):43–47, 2004). Over the past three decades, accelerated groundwater exploitation has caused water-table decline in the aquifer, reduction of the spring discharge, and deterioration of water quality. In this study, three protection zones were defined to ensure the quality and capacity of this resource. The confluence of the 11 spring systems and the discharge areas were defined as I protection zone, the recharge basin was II protection zone, and the slack water area where there is little surface recharge was the III protection zone. Management strategies for each zone were suggested and evaluated to provide a scientific foundation for sustainable utilization.     

兰村泉域岩溶水位动态遗传回归模型与岩溶地下水保护

近年来对兰村泉域岩溶地下水的大规模开采导致了兰村泉断流、泉域地下水位大幅下降等一系列问题。本次研究在分析兰村泉域1960年到2003年间岩溶地下水动态特征的基础上,建立该区地下水位动态遗传回归模型,定量分析了各种影响因素对系统岩溶地下水位动态的作用强度。最后,提出了包括削减人工开采、增加入渗补给等保护兰村泉域岩溶水的对策和方案。     

关于山西岩溶泉水资源保护问题的探讨

本文在分析山西高原岩溶泉特征基础上,论述了岩溶泉的保护问题:合理扩泉岩溶水开采的统一规划;溶泉水利用的统一管理。根据岩溶泉形成和“三水”转化的观点提出了人为改变天然水文地质条件,增加补给量,减少排泄量,是增大泉水流量的根本途径。具体措施:植树造林;修建水利工程;引水回灌。     

岩溶水源地安全供水的风险评价指标筛选——以娘子关泉水源地为例

以山西省阳泉市娘子关泉水源地为例,探索岩溶水源地评价指标体系的建立。在充分考虑娘子关泉水资源特点的基础上,结合DPSIR(驱动力-压力-状态-影响-响应)评价模型和针对岩溶含水层脆弱性的欧洲模式指标框架,建立评价指标备选集。首先选择专家咨询与实际情况相结合的综合分析方法,收集2011—2015年相关指标数据,对所有备选指标进行第一次筛选;然后运用主成分分析法对定量指标进行第二次指标筛选,并用主成分分析法对筛选结果的合理性进行验证;最终确定了涵盖社会、经济、环境、政策4个方面,包含5个准则层19个指标的娘子关泉岩溶水水源地安全供水风险评价指标体系。经过验证,筛选的指标具有合理性和适用性,根据该指标可有效识别水源地风险来源。     

晋祠泉断流与地下水资源保护关系

通过对晋祠泉域岩溶地下水水文地质条件的分析,阐述了晋泉形成机理和断流原因,认为晋泉断流是多种因素的综合效应。说明地下水资源保护是一项系统工程,应采取统一的、科学的、多层次的全面管理,才能有效地保护有限的地下水资源,唤醒人们在进行经济建设的同时,要注意保护我们赖以生存的地球环境。     

娘子关泉域岩溶水SO42-、δ34S特征及其环境意义

在分析区域地质、水文地质条件及水化学同位素的基础上,研究了山西娘子关泉域岩溶水的SO42-、硫同位素分布特征。研究表明:（1）泉域西北、西南地区岩溶水的SO42-主要来源于石膏的溶解;（2）泉域中部汇流区岩溶水的SO42-含量高而δ34S值低,其中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,这是因为温河、桃河及南川河沿岸的岩溶水接受了被矿坑水污染的河水的渗漏补给以及部分地区受到钻孔串层污染;（3）娘子关泉群中城西泉水中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,而五龙泉和集泉站水中的SO42-主要来源于石膏的溶解;（4）泉域东北部及东部河流沿岸以外的地区,岩溶水中的SO42-主要来源于大气降水、石膏溶解,并受到所处地层岩性的影响。