西安市的地下水人工回灌

面对西安市城市甩水供需矛盾日益突出的严重局面,本文提出在注重修建引水工程的同时,应大力开展人工回灌,以保证现有的供水能力和缓解地下水严重超采而引起的环境问题。     

太原市地下水人工回灌的初步分析

针对太原市地下水开发利用所引起的严重问题,文中提出用人工回灌解决这一问题的设想.并指出汾河泾流和汾河水库汛期弃水有1.77亿m~3,另有兰村以下的各支流洪水、及城市污水和雨水,都可作为回灌水源;作为回灌库址,西山古交区、兰村至三给地垒、三给地垒至小店约有9.12亿m~3的库容。通过拦河闸坝和打回灌孔,便可解决地下水的回灌问题.文中还对回灌涉及到的煤矿突水、水质、下游供水、河道堵塞,含水层泥沙淤积等问题,提出了见解和措施.     

地下水人工回灌堵塞问题研究进展

地下水人工回灌堵塞问题的产生与回灌水质、入渗介质的矿物成分及颗粒组成特征等多种因素有关,通常根据成因将堵塞分为物理堵塞、化学堵塞和生物堵塞3种类型。大颗粒悬浮物的物理堵塞效应与机理的研究比较成熟,但对于中间颗粒,尤其是胶体颗粒物的堵塞作用机制的研究还相对比较薄弱;化学堵塞的机理复杂,影响因素众多,水文地球化学模拟技术在化学堵塞机理的研究中显示了良好的应用前景;生物堵塞主要由回灌水中细菌和藻类等微生物的繁殖和代谢导致,大量的研究集中在细菌方面,对藻类引起的堵塞问题研究尚不深入;多种堵塞的相互作用过程和作用机理是目前研究的难点问题。堵塞预测的方法主要包括3种:①指标法(如MFI、悬浮物浓度、浊度、AOC、BFR等),简单实用,但不能对堵塞演化过程进行描述或对堵塞程度进行定量表达;②经验公式法,受特定场地的条件限制,难以直接推广和利用;③解析公式法,对堵塞机理的表达更加科学、合理,但模型的建立与求解难度较大。通过合理的水质预处理技术和合理的回灌工艺,可以有效延迟堵塞发生的时间、减缓堵塞累积的程度。开发快速、高效、简单的堵塞处理技术对于延长工程使用寿命和降低经济成本具有重要的现实意义。     

人工回灌过程中地下水微生物群落变化

人工回灌过程中,回灌水的注入使目的含水层地下水环境发生变化,微生物条件也会随之改变,从而影响地下水环境质量及水文地球化学作用。以上海市某人工回灌试验场为例,在分析人工回灌过程中水化学演化特点的基础上,应用DGGE技术对场地回灌过程中地下水中的微生物群落结构变化进行研究,为评价人工回灌对地下水水质安全的影响提供科学的理论依据。结果表明:人工回灌作用使目的含水层地下水中的Eh值及DO质量浓度升高,分别由64.0 mV、1.12 mg/L升至534.4 mV、1.44 mg/L;同一位置处微生物群落结构与原始地下水状态的相似性随时间降低;同一时刻距离回灌井越远的监测井的微生物群落结构越接近于原始地下水状态。随着回灌的进行,目的含水层地下水中优势菌属(种)共有7种,其中Rubrivivax gelatinosus和Candidatus Accumulibacter phosphatis clade IIA str.的反硝化能力以及Rhodoferax ferrireducens对Fe³⁺的还原能力,对地下水水化学组分产生影响。     

人工回灌对地下水年龄分布规律的影响

地下水可更新能力是评价地下水开发可持续性的关键指标,可更新能力可以用地下水年龄来定量表达。在人类活动影响下,地下水的实际更新状况已与自然条件下截然不同。基于台兰河流域地下水库建设和人工回灌工作现状,通过物理试验和数值模拟相结合的方法分别研究了入渗池位置,回灌强度和包气带厚度对地下水年龄分布规律的影响。结果表明:人工回灌使地下水年龄整体变年轻;入渗池位置和回灌强度的改变对地下水年龄分布的影响显著;包气带厚度的增大使回灌水滞留时间延长,导致地下水年龄增大,该研究可为合理评价区域地下水可更新能力提供技术指导。     

人工回灌对地下水水质影响的室内模拟实验

人工回灌过程中的水岩相互作用机制较为复杂,目前有关评价人工回灌过程对地下水化学场影响范围和影响程度的研究还十分缺乏。以上海市某人工回灌试验场为例,采用室内模拟实验手段,对人工回灌过程中地下水主要溶质组分的变化趋势及其相关水岩反应进行分析。实验结果表明:回灌过程中,地下水的主要离子成分主要受混合作用、阳离子交换吸附作用及含水层矿物相(方解石、白云石、钾长石)溶解作用的影响;受回灌过程中地下厌氧环境向好氧环境发展的影响,含水介质中的As、Cr、Fe等元素存在溶出趋势,回灌后As-Fe元素的变化量表现出较好的相关性;随着回灌时间的增加,地下水水质的影响范围逐渐扩大,其水化学类型由初始的Cl-HCO3-Na型逐步向Cl-HCO3-Na-Ca型转变。     

地下水人工回灌气相堵塞特征的试验研究

地下水人工回灌可以高效地利用雨季丰沛的水量来缓解地下水过量开采造成的海水入侵、泉水断流等环境水文地质问题,但回灌堵塞一直是制约人工回灌效率的关键问题。针对雨洪水回灌携带的大量气泡问题,设计室内砂柱试验模拟装置,利用曝气水进行人工回灌,定时记录试验过程中测压管读数及出流流量,利用达西定律计算各层渗透系数,研究气相堵塞的发展过程和规律。结果表明:回灌过程中由于气相堵塞导致含水层渗透系数随时间呈指数衰减,气相堵塞主要发生在介质浅表层（0~30 cm）,且随时间有向下发展的趋势,堵塞速率随深度的增加逐渐减小,在回灌过程中适时停灌进行排气有利于减小气相堵塞对回灌效率的影响。     

地下水人工回灌过程中多孔介质悬浮物堵塞实验

地下水人工回灌技术的发展与推广常因其回灌过程中物理、化学及生物作用产生的入渗介质堵塞现象而受到严重制约。针对堵塞现象中最常见且最主要的悬浮物堵塞问题,采用室内模拟实验方法,通过将悬浊水连续注入均质的石英砂柱中,来刻画多孔介质中悬浮物堵塞的现象及发生的过程,并分析其发展规律,同时量化计算了堵塞速率。实验结果表明：回灌15 h左右表层介质渗透系数开始降低,即堵塞在表层开始发生,并随时间增加不断向深部发展;连续回灌100 h后表层渗透系数趋于稳定,进入介质内部悬浮物的量减少,内部堵塞发展也趋于稳定,此时堵塞主要在入渗深度10 cm左右的范围内。计算不同堵塞层的堵塞速率λ:表层0～1 cm的λ最大,为0.038 3 h^-1,λ随入渗深度增加而减小。对于介质整体的渗透性而言,其降低明显滞后于表层介质,但随时间发展主要受堵塞层的控制。     

迁安盆地地下水开采前景与人工回灌

迁安盆地是迁安县富水区,也是全县地下水的集中采区。由于地下水超量开采,引起了地下水水位的下降,本文提出利用滦河水人工回灌补给地下水的措施。     

人工补给对含水层水质的影响

为了研究人工补给对含水层水质的影响问题,通过反向地球化学模拟方法对大庆西部地下水水质演化规律进行了分析。结果表明,地下水化学成分主要受含水层矿物相的溶解-沉淀作用、阳离子交换吸附作用以及氧化还原作用的影响,并确定方解石、白云石、盐岩、萤石、石膏、赤铁矿、菱铁矿、软锰矿、二氧化碳、阳离子交换剂等为影响地下水化学成分的控制性（矿）物相。在此基础上,采用正向地球化学模拟方法,以大庆市西水源地下水人工补给为例,模拟了地表水进入到地下后与含水层中原有的地下水以及含水层介质发生的水-岩相互作用。模拟结果表明,注入水与含水层中的水混合后,使地下水的矿化度有所降低,且混合水中地表水所占比例越大,地下水的矿化度越低;注入水与含水层中的地下水混合后,不会导致地下水水质的突变和水质级别的降低,还可在一定程度上改善含水层水质。     

降水入渗补给量随地下水埋深变化的实验研究

利用冉庄8m定埋深地中蒸渗仪的观测资料，根据蓄满产流理论，采用分层计算还原的方法，研究降水入渗补给量随地下水埋深的变化规律。揭示了最佳埋深和稳定点的形成机理。在试验条件下，最佳埋深出现在3m左右，降水入渗补给量随地下水埋深的增大而减小，6m以后趋于稳定。     

地下水人工补给研究现状与前瞻

论述了国内外有关地下水人工补给研究工作的发展历程、理论研究、方法技术及工程应用,在此基础上,指出地下水人工补给研究领域存在的问题,从理论和实践两方面提出了地下水人工补给今后需要进一步研究的课题.     

深层地下水人工补给研究分析

随着社会经济的飞速发展和城市规模的不断扩大,西安市需水量迅猛增长,导致了地下水严重超采,地下水位持续下降,引发了一系列的环境地质问题.本文对西安市的水文地质条件,设计出对深层承压含水层进行人工补给的方案,并通过实验室模拟,进行了可行性论证,提出了对地下水资源进行调节和防止含水层枯竭的的技术措施.     

潜水人工补给新方法

为了有效增加地下水资源可利用量,对潜水人工补给方法进行了创新。在分析地下滴灌技术、地下水人工补给方法的基础上,提出建设地下暗管式人工补给系统的具体思路,给出了稳定下渗状态下系统补给量的估算方法;并基于台兰河地下水库实际水文地质条件,计算了修建10 km入渗暗管时系统的补给量。对建设地下暗管式人工补给系统的优缺点、适用条件及其各构筑物的结构设计原理进行了初步探讨。结果表明:地下暗管式人工补给系统可以最大程度地减少表层土壤的含水量及陆面蒸发损失;同时,10 km入渗暗管仅从当年11月至翌年2月入渗水量便可达约220万m³,这可为地下水库人工补给提供有力保障。总之,地下暗管式人工补给系统是水资源高效利用的一种创新模式,对实现水资源合理配置,保障地区用水安全具有重要意义。     

人工回灌物理堵塞特征试验及渗滤经验公式推导

人工回灌是提高水资源利用水平的重要工程措施,然而回灌过程中的堵塞问题会影响入渗效率和入渗工程的使用寿命。为了深入研究堵塞的机理,以控制堵塞问题,通过砂柱试验模拟了地下水人工回灌物理堵塞过程,通过测定含水率的变化分析了由堵塞引起的砂柱饱和-非饱和状态的转化。试验中出流速率经过了迅速增大到一峰值后快速减小,然后又缓慢变小的过程,即：仅经过72 h的回灌,砂柱的出流速率减小为2.18 m/d;72 h后砂样出流速率的减小明显放缓;192 h时,砂样出流速率为0.81 m/d,约为出流速率最大值的1/10。试验结果表明：回灌水悬浮物颗粒进入砂样空隙中引起渗透性减弱,和逐渐沉积在砂柱顶部形成的淤泥层是造成堵塞的直接原因,而淤泥层的形成是造成渗滤速率迅速下降的关键因素;淤泥层的弱透水性使砂样由上至下含水率发生了变化,导致了砂样导水率和水力梯度都降低,促使回灌渗滤速率迅速减小;回灌时间越长,淤泥层厚度越大,出流速率越小。由10组对比试验的结果,综合考虑引起雨洪渗滤系统堵塞的各种因素,建立了无砾石滤料雨洪水回灌过程计算渗滤速率变化的经验模型,拟合结果决定性系数为0.932。     

中国北方岩溶地下水补给研究进展

地下水补给研究是进行地下水资源评价、制定水资源可持续利用方案、开展水资源管理的基础,也是建立地下水模型、进行环评的关键。从地下水补给量的评价方法、地下水补给的时空分布规律以及地下水补给的过程和机理等方面入手,综述了国内外有关地下水补给研究方面进展及发展趋势。同时,针对中国北方岩溶地区的岩溶发育特征和岩溶地下水赋存规律,对岩溶地下水的补给研究现状及存在的问题进行了阐述,分析了当前研究不足,并提出了如下建议:开展北方典型岩溶区入渗补给过程和机理研究,揭示不同地质条件和气候条件下的入渗补给机制;研究降水入渗补给系数的时空变化规律,探讨降水入渗补给系数的变值问题;开展碳酸盐岩裸露区巨厚层包气带的水文功能研究,加强入渗补给滞后性和有效入渗补给量确定方面的研究;探讨岩溶地区植树造林的水文效应。为中国北方岩溶区地下水补给定量化研究提供新的思路,为揭示岩溶区地下水补给机制和岩溶地下水可持续利用提供科学依据。