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.      

城市屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层的国内外案例介绍——兼对济南市屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层问题的思考

通过监测和分析济南市市区降水、屋面雨水水质和水量过程,屋顶雨水属微污染类水,经前期雨水弃流和预处理达到一定质量标准,通过管井回灌到裂隙岩溶含水层,可用于饮用水供水和保护地下水环境。已做的示踪试验表明,北方岩溶含水介质多属多重裂隙岩溶通道,因此在人工开采条件下,回灌应关注快、慢速流带来的不同水质变化问题,包括屋面雨水与裂隙岩溶介质的水岩作用。澳大利亚的案例说明,裂隙岩溶含水层对不同污染物有着不同的衰变效果。100多年来Mount Gambier市城区雨洪水经非承压石灰岩含水层径流一直排放到作为城市供水的蓝湖,到目前它对蓝湖水质没有表现出任何可量度的损害。但对于济南市的屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层,仍有许多问题需要研究。      

人工回灌井微生物生长与水质恶化

上海市人工回灌地下水措施,在缓和地面沉降、含水层储能等方面取得了预期效果。但某些人工回灌井水质恶化和深井腐蚀的加剧及出水堵塞等环境地质问题也随之而来。它们是化学的、物理的、生物的,多方面综合作用的结果。其中微生物的水文地球化学作用是一个重要的方面。这里重点就微生物生长与水质恶化作一探讨。     

济南市玉符河多水源回灌岩溶水水质风险评价

济南以泉城而闻名,保泉和供水安全问题是其面临的巨大挑战,利用多水源进行岩溶水回灌是解决问题的有效措施之一,但是补给水源水质相对岩溶水而言较差,回灌到地下可能存在一定健康和环境风险,需要对回灌系统的水质进行风险评价。本文对比地下水质量标准和地下水水质背景值,重点选择地表源水超标和劣于背景值的风险源监测指标,借鉴澳大利亚含水层补给管理指南,对玉符河多水源回灌岩溶含水层工程运行期的水质风险进行评价。2015年对黄河水、卧虎山水库两种水源多次回灌期间的源水、孔隙水和岩溶水的22项指标进行水质监测和指标分析,风险残余评价结果表明黄河水回灌补源期间,平均浊度的标准指数源水是1.4,孔隙水1.7,岩溶水0.93,硫酸盐平均含量的标准指数源水是0.93,孔隙水0.9,岩溶水0.73,氯离子虽没有超过地下水III类标准,但是在源水中含量是地下水含量的2倍多;卧虎山水库水回灌补源期间,平均浊度的标准指数源水是2.4,孔隙水1.1,岩溶水0.43,硫酸盐平均含量的标准指数在源水0.75,孔隙水0.84,岩溶水0.66,氨氮的平均含量的标准指数源水1.14,孔隙水1.47,岩溶水1.35。因此,浊度、硫酸盐和溶质在裂隙岩溶含水层迁移较快为两种水源玉符河回灌补源工程的共同高风险项和关键控制点。此外,黄河水补源还需注意盐度,卧虎山水库水补源还需控制营养物的污染风险。基于以上评价,还提出了限制回灌量占区域岩溶水资源量比例等建议。      

井周堵塞对承压含水层定流量回灌渗流场影响的半解析研究

为分析定流量条件下回灌堵塞对井周含水层渗流响应的影响,采用指数形式的渗透系数衰减方程反映堵塞作用下井周含水层渗透特性的时变效应,建立了考虑堵塞效应的定流量非完整回灌井流力学模型,采用变量代换、Laplace变换和有限余弦Fourier变换得到了井周含水层中水位抬升在Laplace空间的解,应用Stehfest数值逆变换方法获得了实时空间内的水头抬升和回灌压力。参数分析结果表明,较小的渐近渗透系数Kr,∞会增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,并加剧含水层达到拟稳态时的渗流响应;较大的渗透系数衰减指数λ仅增加回灌过程中水头抬升和回灌压力,但不影响含水层达到拟稳态时的渗流响应;因Kr,∞和λ不同而引起的水头差在井筒处达到最大值并沿径向距离逐渐减小。研究结果可以为定流量回灌中井周含水层堵塞的识别与预测提供理论依据。     

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。     

浅层地下水人工回灌应用于上海市工程性地面沉降防治的试验研究

上海地面沉降主要由过量开采地下水资源和大规模工程建设等因素共同影响,工程性地面沉降引起的地面沉降漏斗严重影响了周边地区生命线工程的建设及运营安全。通过开展试验研究,将深部承压含水层中应用成熟的地下水人工回灌技术引入浅部含水层中,但由于浅部含水层砂层结构及水动力条件与深部含水层差异较大,回灌工艺及方法也存在差异。本次试验工作中,改进了地下水人工回灌工艺流程,并通过同步地面形变监测分析了浅层地下水人工回灌对控制地面沉降的作用效果。结合上海地区实际地层特征以及各种回灌工艺的实际效果,评价了浅层地下水人工回灌技术在防治工程型地面沉降中推广应用的可行性及适用性。     

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.     

利用城市雨水回灌地下水防治地面沉降技术方法探讨

阐述城市化快速发展日益突显的城市雨水问题与地下水超采引起地面沉降危害,在对城市雨水收集处理进行水质分析基础上,探讨城市雨水直接回灌浅层含水层在地面沉降防治中的利用潜力和意义.     

海河流域地下水资源保护

地下水资源在海河流域至关重要的资源。海河平原的浅层和深层含水层大面积处于严重超采状态。地下水资源的的过量开采造成了严重环境问题。为了保护地下水资源，评价了可行的技术。利用洪水和废水进行人工回灌已进行了试验。在很多地区可以应用地表回灌系统，城市地区实施深层含水层的回灌。更好地策略是减少地下水的抽取量，特别是为了减缓地面沉降和海水入侵。应该联合运用减少地下水抽水量和人工回灌，以解决地下水位持续下降和含水层恢复的问题。     

关于水资源量与质相结合评价若干问题的探讨

以山西省为例，阐述了我国水文水资源工作中水量、水质监测及其评价工作的现状。指出虽然我国的水量监测与评价工作具有良好的理论基础和丰富的实践经验，但在水质监测与评价中还有很大不足，在水质采样频次、评价方法等方面存在着许多值得探讨的问题。同时对水质采样频次、污染物输移量的计算方法、水质与水量相结合的水质评价方法及可利用水量的分析方法等提出了一些看法。     

汉江流域硫铁矿区厚子河支流水质评价研究

为查明厚子河不同区域河水受硫铁矿污染的程度,在厚子河支流4个典型河流断面采集水样,开展水质全分析测试,并采用单因子评价法和综合水质标识指数法进行评价分析。研究结果表明: (1)运用单因子评价法对硫铁矿区厚子河水质评价的结果无差异,均为劣Ⅴ类水; 而运用综合水质标识指数法的评价结果显示,距离硫铁矿开采区由近及远的4个断面HZ001、HZ002、HZ003、HZ004的综合水质标识指数逐渐下降,水质类别分别为劣Ⅴ类且黑臭、劣Ⅴ类但不黑臭、Ⅳ类、Ⅲ类,符合现场调查的实际情况,能够反映距离污染源越远时河水水质趋好的总体态势; (2)综合水质标识指数法不仅可以客观反映同一河流各个断面所处的综合水质类别、同一水质类别中受污染的不同程度以及与水环境功能区类别的比较结果,而且能够实现对劣V类水质污染程度的精细划分,相较于单因子评价法更加客观、科学、全面,适用于矿山开采等重污染区域河流断面水质污染情况的研判。     

汉江流域硫铁矿区厚子河支流水质评价研究

为查明厚子河不同区域河水受硫铁矿污染的程度,在厚子河支流4个典型河流断面采集水样,开展水质全分析测试,并采用单因子评价法和综合水质标识指数法进行评价分析。研究结果表明: (1)运用单因子评价法对硫铁矿区厚子河水质评价的结果无差异,均为劣Ⅴ类水; 而运用综合水质标识指数法的评价结果显示,距离硫铁矿开采区由近及远的4个断面HZ001、HZ002、HZ003、HZ004的综合水质标识指数逐渐下降,水质类别分别为劣Ⅴ类且黑臭、劣Ⅴ类但不黑臭、Ⅳ类、Ⅲ类,符合现场调查的实际情况,能够反映距离污染源越远时河水水质趋好的总体态势; (2)综合水质标识指数法不仅可以客观反映同一河流各个断面所处的综合水质类别、同一水质类别中受污染的不同程度以及与水环境功能区类别的比较结果,而且能够实现对劣V类水质污染程度的精细划分,相较于单因子评价法更加客观、科学、全面,适用于矿山开采等重污染区域河流断面水质污染情况的研判。     

基于模糊逻辑T算子和协T算子的地下水水质评价

本文运用地下水水质的模糊综合评判分析方法，选取地下水水质的主要影响因子，借助模糊逻辑T算子和协T算子，编制了有效的MATLAB计算机程序，绘制了隶属度函数的数学图形，对北方某水源地地下水水化学资料进行了模糊数学综合评价。评价结果表明，研究区采样点水质为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级的占96．63％，大部分地下水水质较好，符合饮用水的要求。借助T和协T逻辑算子的模糊综合评判法评价地下水水质效果较好。     

即墨温泉地热水水质的动态变化特征

即墨温泉是一种含多种化学元素的高矿化度热水资源,在深部地下热水沿断裂带上涌的过程中可能与浅部冷水发生不同程度的混合,使开采获得的地热水水质也发生了相应的变化。对即墨温泉地热资源核心开采区2口开采深度不同的地热井进行了为期1个水文年的水质变化监测,地热水水质参数上半年比下半年高,水质参数发生急剧变化的时间相对于气候的季节性变化有2～3个月的滞后,且氯度、矿化度和电导率的季节性变化幅度在开采深度较浅的水井中较大,表明开采条件和区域性气候条件的变化共同控制了地热水水质变化。     

资料缺失河道水质风险分析

资料缺失是进行水质风险分析的薄弱环节。结合水质指标浓度分布的先验信息及已有水质资料,在分析水质指标相关关系基础上建立其随时间变化的浓度分布模型,应用Bayes理论及Gibbs抽样方法对模型涉及的大量参数和超参数的统计特征进行了同步估计。在假定缺失数据为随机变量的基础上,应用该方法得到的大量样本较好实现了对缺失数据的估计,并结合风险分析理论进一步量化了水质超标风险。通过实例验证了模型的合理性,为资料缺失地区的水质风险分析提供了新的思路和方法。     

水质监测中激光诱导荧光遥测技术的应用

激光诱导荧光(LIF)遥测是针对大面积水域富营养化状况进行原位、实时、快速测量的一种先进的监测技术。利用自行研制的水体污染LIF遥测系统对太湖水域进行了一次较为全面的测量,以测得的溶解有机物(DOM)荧光因子、瑞利散射因子和叶绿素a荧光因子分别代表各测量点的DOM浓度、浊度和叶绿素a浓度。同时以Skalar三维荧光成像仪测量各点DOM浓度,多参数水质分析仪测量浊度和叶绿素a浓度。对比分析了LIF遥测系统测量DOM荧光因子、瑞利散射因子和叶绿素a荧光因子与DOM浓度、浊度和叶绿素a浓度关系。结果表明LIF系统测得的DOM因子与三维荧光成像仪测量的DOM浓度值一致性较好(R=0.88733),而瑞利散射因子和叶绿素a荧光因子与多参数水质测量仪测得浊度值和叶绿素a浓度值线性相关性较差,相关系数分别为-0.39185和0.4552。对上述差异产生的可能原因进行了讨论,并阐述了LIF遥测技术在水质监测中的应用前景和潜在的应用限制。     

湖泊水质遥感研究进展

详述了湖泊遥感水质最新发展动态,如遥感水质模型的数学方法、与水质指标最敏感的波段以及TM、SPOT、MODIS、MERIS、AVHRR、CASI等传感器的适用情况,并分析了可能导致湖泊水质遥感模型误差的原因和解决办法。湖泊各项水质组分与光谱之间相互影响可认为是一种非常复杂的非线性关系,最适合用神经网络这样的黑箱模型来模拟。应当研究和选取敏感波段,用高光谱逐段分析与各种水质指标相关最密切的波段。湖泊水质遥感最终走向实用化必将其与水生态问题结合起来,作为一种监测手段,在水中藻类的时空分布、流域营养物质输送模型和湖泊水域水质模型等问题中得到广泛应用。我国学者使用超光谱数据源获得更为精确的监测成果还比较少,由于我国卫星可以用来进行水质遥感的波段比较宽,应当在新一代的资源环境卫星上加入更适合水质遥感的波段。     

从全国水环境数据库看中国水环境状况

以全国水环境数据库的监测记录为第一手资料,以各大流域片为单位,从宏观上介绍了各大流域片的水质总体概况,包括各类水质所占比例、污染水质的超标物类型等,基本反映了我国各大流域在20世纪90年代的水质状况以及水环境的时空变化特征.总的来说,我国的水环境状况不容乐观,水质污染比较严重,尤其是我国北方的流域片.     

基于组合权重法的河流水质综合评价

以盐城市河流为研究对象构建组合准则权重(Weight of Combination Criteria)与次序权重(Ordered Weighted Averaging)相结合的水质风险评价模型,通过控制决策风险水平得到不同条件下的次序权重,最终获取多种情况下的水质评价结果,为水质治理与保护提供参考。评价结果表明:当控制决策风险水平a=1时,该方法划分对监测点的水质类别划分结果与国标法基本一致,表明该方法在水质评价方面满足可行性和实用性两个基本要求;其次对研究区域主要水质指标的提取显示,研究区域水质受总有机碳(TOC)、总磷(TP)、氨氮和石油类影响较大;水环境受地理位置的影响入海口水质较差(IV类和V类),总体来说研究区域污染来源主要是农业污水、工业废水及城市污水。