页岩气开发的地下水环境背景值、监测指标及污染示踪方法研究——以焦石坝区块为例

页岩气开采过程中水力压裂及废水回注可能带来的环境问题受到越来越多关注。由于水力压裂开采技术涉及的污染物种类众多,因此建立敏感性监测指标对于识别潜在的地下水污染具有重要意义。本文以中国涪陵页岩气田焦石坝区块为例,首先确定了地下水环境背景值（包括水化学、同位素及溶解气）;通过页岩水与浅层地下水的端元对比,确定了地下水环境敏感性监测指标与污染示踪方法。结果显示浅层地下水TDS在146~402 mg·L-1之间,属于HCO₃-Ca·Mg型,地下水属于年轻地下水（含3 H、14C接近100 pmC）,地下水甲烷含量均小于0.01 mg·L-1,水中溶解气的甲烷（CH₄）体积比低于0.006 4%,δ13C-CH₄总体小于-50‰,为生物成因甲烷（显著区别于热成因页岩气）。涪陵页岩气田焦石坝区块页岩水TDS约为海水两倍,为大气降水成因,显著区别于北美的（蒸发）海水起源。根据页岩水和浅层地下水水文地球化学特征的差异,建立了确定地下水敏感性监测指标的框架,识别出焦石坝区块地下水敏感性指标（7项）。页岩气开发对地下水潜在的污染主要包括气体污染和溶解固体组分污染。对于气体,建立了甲烷含量及同位素组成的端元,并且应用惰性气体进行了两个端元识别;对于溶解固体组分污染,基于浅层地下水背景值数据,可利用本文给出的敏感性指标进行判别。本项研究对于中国页岩气开发的地下水环境保护具有重要的意义,有助于完善页岩气开发过程中地下水环境监测和潜在污染示踪。     

西南岩溶山区某石化类场地地下水污染风险评价

本论文以西南岩溶山区某石化类场地为例,以污染场地风险评价导则作为指导,结合国内外地下水污染风险评价方法,在完成场地地下水污染风险识别以及源项分析的基础上,建立了符合场区实际水文地质条件的地下水水流及溶质运移数值模型,对不同情形下污染物泄露对场区浅层孔隙-溶蚀裂隙地下水的影响进行预测,结合预测结果建立了场区地下水污染风险...     

上海市浅层地下水环境地球化学背景值研究

文章就文章在简要介绍上海市浅层地下水水文地质条件的基础上,就上海市浅层地下水环境地球化学调查的方法进行了论述。针对浅层地下水环境背景值进行分析,指出本市浅层地下水环境的主要污染类型属综合性有机污染。     

某石化污染场地含水层自然降解BTEX能力评估

地下水污染问题是国家关注的重要环境问题之一,监测与评估含水层自然降解污染物能力是防治地下水污染的基本手段,也是国外地下水中修复技术研究热点课题。以华北平原某石油化工类场地为案例,通过调查场地水文地质条件、土壤及地下水污染现状,监测场地地下水中苯系物(BTEX)浓度及相关化学参数变化,运用微生物水文地球化学方法和水文地质方法,估算了该场地含水层自然降解苯系物量。这一研究成果为评估我国石油类场地地下水污染的自然修复能力提供了实证和基础数据。     

临海童矿区浅层地下污染机制及趋势浅析

通过对临海童矿区浅层地下水污染现状的调查,分析了该矿区浅层地下水污染的基本特征,并对浅层地下水污染机制及趋势进行探讨.认为该矿区浅层地下水环境的恶化,主要为人为因素所致.本次对大量实际资料的分析研究,为保护地下水环境,预防水环境质量下降,有效合理开发地下水资源和矿区环境治理提供一些科学依据.     

某岛屿GF-1-RS浅层地下水富集性评估

为解决小尺度区域、缺水地区岛屿的浅层地下水富集性评估的相关问题,以岛屿为例,提出以GF-1与DEM等数据为数据源,选取岩性,地貌,坡度,植被覆盖度,地表温度,水域密度和土壤湿度,共7个指标进行提取,构建了该地区浅层地下水富集性遥感评估模型,得出了浅层地下水富集性等级图5级,并通过实测井中或泉水的水量对结果进行了验证。结果表明,评估结果满足误差精度要求,该方法能够对小尺度岛屿地区进行浅层地下水富集性评估。     

基于遥感和GIS技术的朝阳地区浅层地下水富集性研究

利用遥感和GIS技术进行浅层地下水富集性快速评估,提取了与地下水赋存相关的断裂密度、地质类型、地形坡度和河流密度作为地下水赋存的影响因子,提取了土壤热惯量和植被覆盖度作为地下水赋存的指示因子,并利用层次分析法建立了浅层地下水富集性评估模型,对朝阳地区地下水富集性进行了评估。实地验证结果表明地下水富集性评估结果与实地调查出水量之间呈指数相关关系,说明利用该方法能够对研究区地下水富集性进行准确评估。     

淮南矿区浅层地下水水质分析与评价

在调查淮南矿区浅层地下水条件的基础上,根据浅层地下水样测试结果,分析了区域内浅层地下水水化学特征,并运用模糊数学综合评判法进行水质评价,划分了不同污染等级范围.评价结果表明研究区大部分区域浅层地下水已遭受到不同程度的污染,其中,在矿业集中开发区及城镇密集区,污染较为严重.     

杭州湾北部海底天然气的浅地层剖面测量调查

利用浅地层剖面测量,对杭州湾北部地区的海底浅层天然气进行了调查与分析。探测结果呈现空白与幕状屏蔽、柱状扰动,顶界面不规则、两侧相位下拉等特征,显示该区域存在大量浅层天然气。分析结果表明：调查区域内的海底天然气整体埋藏较浅,深度通常在15~25m之间,赋存于中全新统砂层中,为甲烷型生物气,气体压力不大,属自生自储类型。圈划出了海域浅层气分布范围。成果可为未来海洋工程建设和浅层气灾害防治提供依据。     

浅层地热能勘察和评估应用研究

对浅层地温能工程场地进行勘察和应用条件评估是地源热泵系统方案设计的重要环节。以南京板桥地产浅层地热能勘探应用为例,介绍多功能地下水能量测井仪的功能及其在浅层地热能勘探中的应用,探讨水文地质前期勘探工作对浅层地热能资源开采的作用与意义。该测井仪能够在单井中,一次性完成对浅层地热能参数:地下水的水量、温度、电导、各含水层的静水头高度、储水量、地下水的水平和垂向运动流速和方向、地层渗透系数、导水系数等的定量测量,查明地下水的层间补给关系,为热泵选型、埋深和分布密度提供平面矢量、垂向断面高程等多种高精度参数。     

基于多因素叠加计算权重法的苏锡常地裂缝危险性预测

由于长期过量开采地下水,苏州、无锡和常州（苏锡常）的局部地区地裂缝发育,在深层地下水禁采十多年后的今天有些地裂缝还在发展。地裂缝的发育及发展受到诸多因素的影响,其具体力学机制尚不明确。为了查明影响地裂缝发育的因素、确定各因素对地裂缝的影响程度,本文在苏锡常地裂缝发育现状的基础上,利用基于确定性系数计算权重法对苏锡常地裂缝发育危险性进行预测分区。模型考虑了基岩埋深、基岩坡度、累计地面沉降量、沉降坡度、第二含水层厚度、第二含水层厚度变化梯度、第二含水层水位降深、第四纪沉积相等8个主要影响因素,分析结果显示苏锡常地区北部地裂缝易发,东南部发生地裂缝的危险性较小。计算结果与苏锡常地裂缝的分布及发育情况基本一致,验证了该方法在地裂缝预测方面的有效性。本研究对苏锡常地区地下水开采及城市建设规划具有一定的指导意义。     

重庆中梁山岩溶地面塌陷特征及形成机理

通过详细调查重庆中梁山地区的岩溶地面塌陷灾害情况,分析出该区地面塌陷特征及形成机理。结果表明:岩溶地面塌陷主要分布在嘉陵江组中的地势低洼处、断层和溶槽处,多发生在降雨量大和地下水水位陡降时期,是自然因素和人类活动共同作用下的结果,数量较多,以土洞型为主;其致塌的力学机制以真空吸蚀作用和潜蚀作用为主,多种作用为辅;在具备岩溶塌陷发生的地质条件下,隧道建设过程中的强排水、降雨和村级公路修建与运营过程中会诱发岩溶地面塌陷的发生。根据岩溶地面塌陷的致塌力学机制和诱发因素,提出预防降雨形成的地表水过度聚集,隧道建设避免地下水陡降,村级公路和隧道选址避开岩溶发育区域等措施,以防止岩溶地面塌陷发生。      

An occurrence of marsh gas in deccan traps (Basalt) in central India

During the course of groundwater exploration in the upper catchment of Betwa River basin in Madhya Pradesh, Central India, marsh gas at a depth of 171.33 m below ground level (bgl) has been observed bubbling out of the flowing water. The results of gas analysis reveal the presence of 88% methane and 2.08% helium. Water is of sodium chloride type and possesses a high concentration of fluoride and low concentrations of nitrate and sulphate. Tritium analysis of deep groundwater indicates a value of 2.8 T.U., indicating pre-1953 storage with possible traces of modern contamination, which may have been introduced during well construction. It is believed that an occurrence of marsh gas in Deccan Traps has not been reported earlier.     

山区公路隧道建设对地下水环境扰动评价研究

由于长大隧道建设期间具有显著地集水廊道效应,施工过程中地下水不断向隧道轴线汇集,进而诱发一系列的水文 地质灾害,给施工人员和隧址区周边的生态环境带来不可估量的损失。为此,在构建山区公路隧道建设对地下水环境扰动 评价体系的基础上,考虑到群决策不同个体实践认知水平的差异,把基于决策人员偏好信息的区间数层次分析模型用于山 区公路隧道建设对地下水的环境影响评价领域,并与模糊综合评判法进行有机结合,对西藏米拉山特长隧道建设对地下水 环境影响进行评价,结果表明,米拉山特长公路隧道建设对地下水的扰动程度属于一般水平。依据评价结果,采取了相 应的工程措施,实现了隧道建设与隧址区环境保护的协调统一,可为类似地区隧道建设的地下水环评工作提供有益的 参考。     

山区公路隧道建设对地下水环境扰动评价研究

由于长大隧道建设期间具有显著地集水廊道效应，施工过程中地下水不断向隧道轴线汇集，进而诱发一系列的水文 地质灾害，给施工人员和隧址区周边的生态环境带来不可估量的损失。为此，在构建山区公路隧道建设对地下水环境扰动 评价体系的基础上，考虑到群决策不同个体实践认知水平的差异，把基于决策人员偏好信息的区间数层次分析模型用于山 区公路隧道建设对地下水的环境影响评价领域，并与模糊综合评判法进行有机结合，对西藏米拉山特长隧道建设对地下水 环境影响进行评价，结果表明，米拉山特长公路隧道建设对地下水的扰动程度属于一般水平。依据评价结果，采取了相 应的工程措施，实现了隧道建设与隧址区环境保护的协调统一，可为类似地区隧道建设的地下水环评工作提供有益的 参考。     

岩溶区线性工程影响下的地下水监测及数值模拟研究——以广州市金沙洲为例

以广州市金沙洲地区的水文地质条件及地下水位监测结果为基础,应用地下水数值模拟FEFLOW 软件建立了金沙洲地区的地下水系统的数值计算模拟模型。模拟结果表明:（1） 高铁金沙洲隧道施工降水是引起金沙洲地下水流场变化的主要原因,高铁隧道施工大量抽排地下水时,地下水位变化形成以抽水点为中心的降落漏斗;（2） 随着抽水量的加大,形成水位下降漏斗及地下水强径流排泄带,加速地下水对泥沙的搬运动力,增大对岩土体结构的冲刷作用,使与岩溶管道连通的土洞及覆盖层稳定性受到破坏,从而导致地面塌陷的发生;（3） 随着地下水水位的下降,金沙洲一带的软弱淤泥土容易出现排水固结沉降和失托沉降,从而产生地面沉降灾害。      

Accidents due to oxygen deficiency and methane gas blow-off in Tokyo area,Japan

The groundwater leve in the Tokyo area had declined to about 60 m below the surface because of excess withdrawal of groundwater from various aquifers. Many construction workers died due to oxygen deficiency at construction sites from 1960 to 1980, the period of decreasing groundwater level. The compressed air in pneumatic foundation construction sites passed easily through the aquifer, and the oxygen in it was consumed by ferrous ions oxidizing to ferric ions. During periods of high barometric pressure, atmospheric air penetrates into the strata and it is deoxygenated there. Suffocation occurred not only at construction sites in underground excavations, but also in residences in Tokyo. Such acidents have become less frequent with recovery of the pore-water pressure in aquifers, which has accompanied the recovery of the groundwater level since 1972.With the recovery of the pore-water pressure and the groundwater level in the aquifer, fires and explosions resulting from gushes of methane have occurred in Tokyo lowlands since 1973. These blow-off gases are classified into two types: Kameido and Asakusa.The gas of the Kameido type originates from the Kazusa Group and migrates into upper alluvial deposits or Pleistocene sediments because of the recovery of pore-water pressure in the Kazusa Group. The gas of the Asakusa type formed from the air that penetrated the aquifers during the period of low groundwater level. Methane was produced by the depletion of oxygen accumulated in alluvial deposits and Pleistocene sediments. This gas blows off through wells in alluvial deposits and Pleistocene sediments at times of low barometric pressure. Accidents of the Asakusa type will not happen when the groundwater level and pore-water pressure in alluvial and Pleistocene sediments is restored to previous levels.     

北京平原区地下空间建设地质安全监测问题探讨

北京平原区地质条件复杂,冲洪积扇及冲洪积平原相互交织、软弱土体(人工填土、软土)大面积分布,且浅表层地下水流场多变、各类地质灾害发育(活动断裂、地面沉降等),加大了地下空间建设难度,建设完成后易发生各类事故。如软弱土体地层稳定性较差,易发生较大地层形变甚至地面塌陷,破坏地下建(构)筑物结构;地下水水流场的变化,影响地下空间的抗浮稳定性及防渗性,在施工中可能遭遇突涌、施工中断甚至人员伤亡等严重后果;活动断裂产生的三维空间形变,兼具张拉、剪切和扭动的性质,使跨断裂的地下隧道变形,甚至能造成衬砌的断裂;地面沉降发生面积和沉降速率都呈上升的趋势,跨不均匀沉降区建设的地下轨道受沉降影响,出现异常位移或基础破坏等现象。同时,地下空间的建设,对其周边地质环境也会产生作用,产生一系列环境地质问题。如地下空间施工建设措施不当,改变岩土体原有的应力平衡,导致土体位移,产生地表沉降或变形,导致建筑物失稳、甚至破坏;砂质粉土黏粒含量少,饱和状态下受地铁振动易发生液化、流砂;地下管线的渗漏导致地下水受到污染;地下大型线性工程的建设阻断地下水流场,改变地下水环境等。本文拟阐述地质条件对地下空间建设的影响以及地下空间建设可能产生的地质环境问题,从这两个方面出发,提出地下空间建设监测的对象、监测体系及监测方法手段,研究地下空间建成后的地质安全保障。     

浅析某油田地下水石油类污染途径

研究区处于东北某油田区,该油田已有近50年的开发历史。随着对石油需求的不断增加,大量的石油被开采了出来。但是在开采过程中由于对落地原油及开采过程中油田废水的处置不当,致使地下水遭受了污染。因此保护地下水免受进一步污染对当地居民的身体健康和人身安全都是非常必要的。笔者基于研究区水样测试的结果石油类污染物浓度等值线图,发现地下水中石油类污染小范围内呈面状分布外,主要呈点状分布于研究区。通过结合对研究区地质环境、构造背景、地表水流和污染源的大量调查研究,分析得出石油类污染物主要是通过由过量开采地下水引起的地裂缝和新构造断裂引发的地裂缝以及事故性污染到达地下水的。研究区的ZK6号井附近由于长期的超量开采地下水从而改变了地下水流向,在地表则形成了地面沉降并引发了此处的地裂缝,致使此地下水油类的污染非常严重。另外,新构造断裂在北西向、北北东向及东西向3组壳断裂带的基础上继承性运动,致使下伏含油层油气沿裂缝上窜污染上覆含水层,同时在油田地表发育大量的地沟、地裂缝,地表洒落的原油及其他污染物通过这些地裂缝污染含水层。     

Dynamic assessment of pollution risk of groundwater source area in Northern China

Based on the dynamic analysis and research of pollution risk of groundwater sources, this paper creates the dynamic assessment method of pollution risk of groundwater source area under the theory of “source-pathway-receptor”, and applies this method to one typical fissure karst groundwater source area in northern China. Following the 30-year petroleum pollutant migration simulation and pollution risk assessment of groundwater source area, this study finds that the very high risk zone is mainly located in Q Petrochemical Company and the surrounding area and the area adjacent to River Z. Within this period of thirty years, the pollution risk of groundwater source area has showed a dynamic trend that features an inverted “V” shape. The ratio of very high risk zone to the total area will be 18.1%, 17.47% and 16.62% during the tenth year, the twentieth year and the thirtieth year separately, and will reach the highest level of 19.45% during the fifteenth year. Meanwhile, the vertical migration distance of pollutant centre concentration changed from the surface soil at the outset to the deepest point of about 250 meters underground during the tenth year. The results of this risk assessment indicate the dynamic feature of pollution risk. The dilution, degradation and migration of petroleum pollutants in groundwater system contribute to an ultimate decline in pollution risk.