梯度法在水文地质参数估值中的应用

根据地下水的抽水试验求含水层的导水系数和储水系数时,传统的计算方法是配线法和直线图解法。这两种方法比较繁琐,且人为误差较大。本文运用数学模型的最优化方法即梯度法,并借助于计算机编程,实现了水文地质参数的数值求解。计算结果能消除人为误差,准确反映含水层的参数特征。     

塔河油田奥陶系岩溶储层垂向带发育特征及其识别标准

岩溶储层在垂向上的分带性是岩溶在垂向上发育不均匀的客观表现。根据现代岩溶理论,通过对大量测井资料的统计分析,按照岩溶缝洞系统发育强弱及地下水运动方式、岩溶作用方式,将岩溶储层垂向上划分为表层岩溶带、垂向渗滤溶蚀带、径流溶蚀带、潜流溶蚀带等四个岩溶发育带,并建立了塔河油田奥陶系岩溶储层垂向带划分的测井响应与岩溶成因组合指标体系。测井响应指标包括自然伽玛、电阻率、井径等;岩溶成因指标包括地下水径流方式、岩溶作用类型、充填特征和岩溶个体形态等。根据岩溶储层垂向带划分标准,对塔河油田奥陶系岩溶储层垂向带发育特征进行了统计分析,并对不同地貌区岩溶储层的垂向带发育特征进行分析。分析认为:表层岩溶带以大中型溶蚀孔洞为主,测井显示为高伽玛,低电阻;半充填(或未充填)时测井表现为低伽玛,低电阻;垂向渗滤溶蚀带以高角度溶缝和小型溶蚀孔洞为特征,测井显示为低伽玛,高电阻;径流溶蚀带多发育大型溶洞,测井显示为高伽玛,低电阻;潜流溶蚀带岩溶弱发育,测井显示为低伽玛,高电阻。     

西南表层岩溶带土壤中砷的迁移规律实验与模拟

岩溶地下河是我国西南地区的重要水源,工业生产过程中产生的砷污染物,除通过落水洞等直接进入并污染地下水外,还会在表层岩溶带溶缝、溶隙内吸附、滞留及富集,并在特定条件下再次迁移,成为"稳定次生污染源".以广西某砷污染事件为例,采用窄缝槽物理模型装置进行砷的动态吸附、解吸实验,并结合地球化学模拟研究砷污染物在表层岩溶带土壤中的迁移规律.实验结果显示表层岩溶带对砷的吸附以物理吸附（扩散过程）为主,相比吸附过程而言解吸速率则显得缓慢,而酸溶液相比去离子水可促进砷的解吸过程.地球化学模拟结果表明土壤矿物中以针铁矿对砷的吸附贡献最大,而酸溶液通过溶蚀针铁矿等矿物削弱对砷的吸附能力.因此在西南岩溶地区,表层岩溶带系统一旦纳入砷污染物,则解吸过程缓慢,易形成砷污染物的滞留、富集;而酸雨作用下砷的解吸、迁移过程加快,则会提高地下水系统的污染风险.      

表层岩溶带调蓄系数定量计算--以湘西洛塔赵家湾为例

本文以湖南洛塔赵家湾表层岩溶系统为例,综合利用水位、降雨量、蒸发量及泉流量等长观资料,分别对不同降雨特征下的表层岩溶带调蓄系数进行了定量计算,并对影响表层岩溶带调蓄能力的因素进行了分析。计算得到丰水期赵家湾表层岩溶带调蓄系数为0 14～0 2 8,明显小于枯水期调蓄系数0 44 ;但丰水期久旱后表层岩溶带的调蓄能力接近于枯水期;在丰水期,场雨和连续降雨时的调蓄能力比间歇降雨时的小近1倍。实例计算表明:赵家湾表层岩溶带具有一定的调蓄能力,其地下迳流滞后于降雨至少3d ,调蓄系数确实可以用来定量评价表层岩溶带的调蓄能力。     

山东泰安岩溶水系统地下水化学环境演化

随着地表环境质量的降低以及岩溶地下水的过量开采 ,泰安市岩溶水化学环境在总体上呈现出显著退化的演化规律。自 6 0年代初以来 ,泰安市城区及旧县岩溶水的常规组分、NO-3 浓度、硬度及TDS的浓度呈现不断升高的变化趋势 ,并检出有Cr6+ 、CN-、酚等人为环境物质。水位降落漏斗区与非漏斗区、岩溶塌陷区与非岩溶塌陷区的岩溶水化学组分浓度的对比结果表明 :由于岩溶水的超量开采引起地下水动力场的改变和岩溶塌陷是控制和影响岩溶水化学环境演化的主要因素。人类活动在时间及空间尺度上与岩溶水化学环境的快速退化亦有密切的关系。     

北京城市规划区水源热泵系统应用适宜性分区

鉴于北京市水源热泵系统应用过程中存在地下水水资源因不能完全回灌造成浪费及运行效率未能充分发挥等问题,本文针对水源热泵系统运行过程中地下水的抽灌模式,根据北京规划市区的水文地质条件,对水源热泵系统应用的适宜性进行了分区,为水源热泵技术因地制宜、合理有序应用提供了科学的思路。     

地下水源热泵的水文地质设计

地下水源热泵是一种国内外正在迅速推广的新型节能环保型空调技术,但如果设计和运行管理不合理,会造成水资源的耗损和地质环境的破坏,因此需要加强其水文地质设计。地下水源热泵的水文地质设计包括水力学设计、热力学设计和地质环境保护设计。水力学设计的重点是维持地下水回灌能力,热力学设计的重点是防止回灌井导致的地下水过热和过冷,地质环境保护设计重点是防止水资源浪费和地下水污染。算例分析表明,抽灌井距的确定需要把水力学设计与热力学设计结合起来进行。     

北京平原区水源热泵应用适宜区划分

北京市水源热泵的应用,宏观上未充分考虑地下水水源地的分布,微观上未注重应用场地的水文地质条件,地下水回灌率低造成了水资源浪费。本文针对北京平原区的水文地质条件,以浅层含水层导水系数、有效导水系数、地下水中的铁和总硬度为评价因子,以水源地保护区及补给区、地面沉降中心区为约束因子,利用叠加分析技术,将平原区分为适宜发展区、较适宜发展区、限制发展区和禁止发展区,为水源热泵的理性推广提供了技术参考。     

岩溶区典型工业型城市地下水水化学特征及成因机制

文章以广西柳州市岩溶地下水为研究对象,在岩溶水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用数理统计法、水化学方法（Piper图、Gibbs图、离子比值系数,矿物饱和指数计算）、因子分析法和模糊综合评价法,分析工业型城市岩溶地下水水化学特征及形成机制,开展岩溶地下水质量评价。结果表明,研究区岩溶地下水为中-弱碱性水,Ca2+、Mg2+、HCO₃?、SO₄2?是主要的阴阳离子,水化学类型以HCO₃-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主,且城区的SO₄2?型水的比例远高于非城区。区内岩溶地下水水化学组分及演化主要受水－岩作用、工业污染、城镇生活污染和农业活动等主控因素的影响,贡献率分别为31.52%、25.15%、18.12%和10.74%。其中,城区的水化学组分受人类活动的影响程度大于非城区的。矿物饱和指数表明,区内方解石和绝大多数白云石为饱和状态,而石膏和盐岩均为溶解状态。不同功能区的水化学敏感指标有差异,工业区以重金属为主,农业区以三氮为主,生活区以K+、Na+、Cl?、SO₄2?为主。研究区整体水质较好,Ⅰ－Ⅲ类水的比例高达约87.39%;但不同区域的水质差异较大,其中城区的水质较差,超标因子主要为Al、Mn、Pb、Fe、Hg;非城区的水质较好,超标因子主要为三氮。研究成果可以为工业型城市岩溶地下水污染防治提供科学依据。      

岩溶关键带水文地球化学研究进展

岩溶关键带处于岩石、水、土壤、大气、生物五圈交汇地带。正确认识岩溶关键带的结构、特点及其水文地球化学过程是当前地球关键带与岩溶水科学研究的重点问题。本文基于对国内外相关研究成果的归纳整理,剖析了岩溶关键带水文地球化学内涵、岩溶关键带水动力垂向分带、岩溶关键带框架下的水文地球化学过程与机制, 探寻变化环境下岩溶关键带水文地球化学过程演变的规律与驱动机制。指出了当前研究中存在的薄弱环节:目前工作仅停留在传统岩溶地下水科学工作范畴,未从岩溶关键带框架体系的角度考虑植物冠层至岩溶含水层之间水文地球化学过程及其耦合关系,未考虑新污染物持续输入、地球大数据科学工程深入实施、全球碳排放路径逐渐改变等时代因素对岩溶水文地球化学研究的潜在影响。进一步的研究可以从以下方面开展:基于岩溶关键带框架体系的新污染物水文地球化学研究,基于大数据框架体系的岩溶水文地球化学研究,“双碳战略”下的岩溶水文地球化学研究,岩溶关键带水文地球化学驱动的物质转化与能量迁移过程及其耦合以及高分辨率监测、评估与模拟手段的综合应用。