滨海平原含水层顶板埋深对水质的影响研究——以盐城第Ⅲ承压含水层为例

基于盐城滨海平原水文地质分区内部水文地质钻孔数据及2005~2014年水质因子监测数据,综合运用GIS及ANOVA等方法,研究了实验样区第Ⅲ承压含水层孔隙地下水的水质在时空维度上对含水层顶板埋深变化的响应特征,分析了地下水质动态演变规律,并对研究区地下水管理与保护提出了建议.研究结果表明:该区第Ⅲ承压含水层顶板埋深大多位于-118.9m~-85.45m之间;由于不同埋深的地下水所处的水文地质条件及开采利用状态差异,地下水典型水质因子含量与含水层顶板埋深因素之间呈现出一定相关性:矿化度、总碱度和细菌总数3种因子与埋深的关联强度最高(相关度分别为69.67%、75.76%和58.09%),总硬度因子的关联强度处于中等水平(49.18%);高锰酸钾指数受埋深影响较小(35.27%);同时还发现,在不同埋深分级区间各因子与埋深的关联强度差异明显,表现出不同的动态演变特征.     

基于井口涌水量变化类型判断岩溶含水层厚度

针对含水相对均匀的溶洞-裂隙水含水岩组,为判断岩溶含水层厚度,通过对空气潜孔锤钻进工艺施工钻孔井口涌水量变化进行分析,结果发现:利用该工艺施工的钻孔井口涌水量一般会出现稳定型、降低型和增长型三种变化类型;井口涌水量变化类型反映了岩溶含水层是空间尺度上发育的垂向地下水系统,具有分层特征,其厚度与碳酸盐岩岩溶化程度的不均一性耦合,体现了碳酸盐岩岩体内不同空隙的发育规模、密度及其相互间的联系程度;明确了地下水埋深状况以及含水层的构成条件。故采用空气潜孔锤钻进工艺施工的钻孔,在非干孔情形下,可以利用井口涌水量的变化类型判断岩溶含水层厚度。     

云应盆地北部浅层地下水氢氧同位素特征分析

区域氢氧同位素特征对于区域地下水来源具有非常重要的指示意义,可为正确评价与合理开发利用地下水资源地下水提供科学依据。以云应盆地北部的澴河河谷阶地为研究对象,分析了流域内不同含水层地下水中氢氧同位素特征,探讨了流域内浅层含水层之间的水力联系及其水循环特征。结果表明:研究区各含水层地下水样点主要分布在当地大气降水线的右侧,构成斜率明显小于大气降水线的蒸发线;不同含水层地下水中δD、δ18 O值的不同体现了研究区不同水体的水循环条件存在差异性;不同含水层蒸发线的斜率不同说明各含水层的蒸发强度不同,其蒸发强度与含水层的埋藏深度表现出一致性。     

基于稳健回归-去趋势波动分析法的山前平原地下水转换关系研究

以大别山-云应盆地北部山前平原为研究区,以区内浅层含水层中地下水为研究对象,在查明研究区双层含水层结构条件的基础上,利用降雨量和地下水水位动态数据,采用稳健回归-去趋势波动分析(r-DFA)方法,对降雨和地下水水位动态的全局标度指数α进行量化,分析研究区各类型含水层中地下水之间的转换关系。结果表明:研究区地下水水位波动为分形布朗运动,且分形行为具有场地特异性;QbW风化裂隙水受到侧向径流的影响,含水层渗透性差,地下水水位标度指数最大;在双层含水层中,垂向上从上到下地下水水位标度指数增大,指明Qh~(al)和Qp■孔隙水均可转化为Ey孔隙-裂隙水;沿澴水东侧径流方向上,地下水水位标度指数增大,指明QbW风化裂隙水可转换为Qp■孔隙水和Ey孔隙-裂隙水,Qp■孔隙水也可转化为(排泄至)Qh~(al)孔隙水。该研究结果可为山前平原区地下水资源的合理开发利用和科学管理提供依据。     

城镇化进程中珠江三角洲高锰地下水赋存特征及成因

地下水中高浓度的锰对人体健康存在危害,快速城镇化地区锰来源复杂.基于不同历史时期的2500余组水化学数据,运用数理统计和主成分分析等技术方法,研究了珠江三角洲地区不同含水层和不同城镇化水平地区地下水中锰的空间分布特征、来源及其成因.结果表明,孔隙含水层地下水中锰含量明显高于裂隙和岩溶含水层.孔隙高锰地下水比例是裂隙和岩溶含水层的2倍.高锰地下水在城镇化和城郊地区比例明显高于非城镇化地区.在区域尺度上,还原条件下沉积地层中有机质的分解和铁锰（氧）氢氧化物的还原溶解可能是控制孔隙含水层锰浓度升高的主要因素.裂隙含水层中高锰地下水可能受城镇化伴随的低氧生活污水渗漏和工业化伴随的工业废水入渗影响.地下水pH值和氧化还原条件是控制研究区地下水中锰浓度的重要因素.孔隙高锰地下水受控于还原条件,而裂隙和岩溶高锰地下水弱酸性环境是其重要影响因素.近10年来,研究区地下水环境稳中向好,地下水氧化还原电位和pH不同程度地升高不利于高锰地下水的形成,这也是城镇化进程中不同类型含水层地下水中Mn²⁺浓度总体降低的主要成因.     

变异系数法评价人类活动对地下水环境的影响

北京市平原区地下水系统可以分为6个子系统.由于各子系统的水文地质条件不同,人类活动对其影响程度也不同.为评价人类活动对各子系统的影响,以2011年9月地下水样品数据做基础,选取水质相对较差的第一和第二含水层组为评价层位,考虑总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氨氮等13项人为活动影响指标,采用变异系数法确定各指标的权重,以及参考国标确定各指标评价分值的方法,叠加计算各水样的综合分值,评价平原区地下水水质状况.以地下水子系统为评价单元,以各类型水质分区为评价要素,对比分析各子系统受人类活动影响程度.评价结果表明,人类活动对第一含水层组的影响大于第二含水层组,永定河地下水子系统和潮白河地下水子系统受影响大于其他地下水子系统.     

泥河铁矿充水岩层水文地质特征分析

泥河铁矿主要矿体埋藏深度达700m以上,其围岩次生石英岩构成的含水层为泥河铁矿的间接充水水源,其地下水的补给来源和补给途径对矿区开采有着不可忽视的关键意义。本文从水文地质条件出发,对泥河铁矿深层含水层的补径排条件、形成过程及水化学组分特征进行了研究。结果表明:深部次生石英岩含水层位于泥河铁矿主矿体之上,其水位动态与大气降雨动态不相关,抽水试验揭示其与上部双庙组熔岩裂隙含水层之间水力联系不密切,该含水层只能通过熔岩裂隙接受微弱的侧向补给;推测在庐枞火山岩盆地演化的大环境下次生石英岩含水层的形成环境属半封闭-封闭状态,泥河矿区内该含水层地下水的水化学组分和附近成矿原因相似的罗河铁矿区相同含水层地下水的水化学组分均呈现硫酸根浓度、矿化度含量异常高的特征也证明了这一结论,从而可定性判断该含水层的地下水属于静存储量,有利于矿区的疏干排水,对矿区防治水有一定的指导意义。     

新疆再生水补给地下含水层的可行性探讨——以乌鲁木齐市为例

利用再生水补给地下含水层是再生水利用的前沿领域,在干旱缺水的新疆开展再生水补给地下含水层,是缓解水资源紧缺、地下水超采、水重复利用率低及水污染严重等问题的有效途径。以乌鲁木齐市为例,通过分析城市水资源供需、再生水利用及水环境现状,考虑地下含水层空间条件及工程场地条件,对干旱区城市再生水补给地下含水层的优势和可行性进行探讨,并针对干旱区特殊的自然地理条件,提出了开展该项工作需要研究的重点问题。建议在新疆干旱区尽早开展再生水补给地下水的研究与实践工作,以促进城市再生水的安全利用,提早获得环境、经济和社会效益。     

微生物降解污染地下水中三氯乙烯的微宇宙试验研究

三氯乙烯(TCT)是我国地下水中一类检出率极高的挥发性氯代烃有机物,为丰富国内氯代烃污染地下水生物修复的理论支持,从北京市某氯代烃实际污染场地采集含水层沉积物及地下水,利用微宇宙试验体系,在厌氧条件下分别研究了添加不同浓度的醋酸钠、乳酸钠、乳酸对地下水中TCE去除效果的影响,结合各厌氧体系内中间产物的分析和微生物多样性...     

华南地区典型花岗岩海岛地下水资源综合评价

海岛水资源供需矛盾日益显著。综合运用地球物理勘探、水文地质钻探及同位素示踪分析对广东省珠海市万山岛的推船湾库区开展地下水资源可调蓄性和可再生性评价工作。通过高密度电阻率法和水文地质钻探法揭示库区地层结构,发现松散沉积物含水层在空间上分布不连续,与裂隙含水层共同构成该区地下水主要含水层,基岩层构成隔水底板;松散沉积含水层的渗透系数为8.30×10-3 cm/s,给水度为0.32;裂隙含水层的渗透系数为2.52×10-5 cm/s,给水度为0.10;推船湾库区含水层的地下水储存量约为14873 m3,储水空间较大。利用同位素示踪确定降水是地下水的主要来源,通过径流分割确定地下水补给量为145065 m3/a,地下水更新周期约为37 d,表明库区地下水补给条件较好,具有可再生性。研究结果为解决花岗岩海岛地下水资源勘探和管理提供了技术参考。     

反硝化条件下微生物降解地下水中的苯和甲苯

利用实验室含水层物质微环境实验,对地下水中常见有机污染物苯和甲苯在厌氧反硝化条件下的微生物降解进行了研究．通过10种方案实验结果的分析对比表明,在强化反硝化条件下,微生物利用NO₃^-作为电子受体降解苯和甲苯;降解苯和甲苯的反硝化细菌来自于含水层物质;微生物所需要的宏量营养由苯、甲苯和硝酸盐提供,而微生物所需要的其他痕量元素来自于含水层物质;环境的酸碱条件对微生物降解具有重要影响pH值过高（pH＞10）或过低（pH＜4）均抑制微生物降解过程的进行这些结论对研究地下水有机污染及其生物治理具有一定的理论和实际指导意义     

深层灰岩裂隙含水层的微生物种群特征及多样性分析

淄博深层灰岩裂隙含水层遭受石油污染已有30年,含水层中微生物降解对污染物的去除起到重要的作用,目前有关深层灰岩裂隙含水层中微生物群落结构和多样性的相关研究较少。本文采用高通量测序技术对研究区灰岩岩溶裂隙介质表面及地下水中的微生物种群结构进行了研究,对石油降解菌的种群特征及多样性进行了探讨,并利用RDA对典型石油降解菌与理化因子的相关性进行了分析。结果表明,含水层中的菌群主要属于变形菌门(Proteobacteria)和子囊菌门(Ascomycota),且地下水比灰岩岩溶裂隙介质表面呈现出更高的生物多样性;含水层中石油降解细菌主要属于脱硫弧菌属(Desulfovibrio)、类诺卡氏菌属(Nocardioides)、假黄色单胞菌属(Pseudoxanthomonas)等,石油降解真菌主要来自煤炱目(Capnodiales)、座囊菌目(Dothideales)、银耳目(Tremellales)中的菌种;地下水中的石油降解细菌、真菌与总石油烃(TPH)、全磷(TP)和全氮(TN)的相关性比灰岩岩溶裂隙介质更高。     

矿山开发对地下水的影响研究

矿山开采中的环境地质问题目前引起了足够重视,含水层破坏问题就是其中之一,将会影响到地下水资源.文章以个旧矿区为例,探讨了矿山开采引起的含水层结构破坏、地下水水位变化、地下水补径排条件改变和水质污染等现象,对矿山地下水综合利用及矿山地质环境保护提出参考建议,为矿山环境恢复治理提供科学依据.     

基于野外原位抽注试验和同位素技术的含水层反硝化速率研究

反硝化作用是地下水硝酸盐污染去除最重要的过程.由于水文地质条件和水文地球化学环境的复杂性和不确定性,精准测定含水层反硝化速率是反硝化过程的研究难点.选取潮白河冲洪积扇中部中国环境科学研究院地下水创新野外基地作为研究区,基于野外原位试验和15N同位素示踪法提出一种含水层反硝化速率的测定方法.该方法综合体现了研究区实际水文地质条件和水文地球化学环境对反硝化作用的影响,并充分考虑了硝酸盐在含水层中稀释弥散作用对计算结果的影响.结果表明:①潮白河冲洪积扇中部某地地下26~28 m处于还原环境,含水介质以粉细砂为主,ρ（NO₃-N）平均值为2.77 mg/L.②地下26~28 m反硝化速率在349.52~562.99 μg/（kg·d）（以N计,下同）之间,平均值为450.31 μg/（kg·d）.通过与研究区含水介质、采样深度和硝酸盐背景值相似的国内外案例对比研究,初步评估结果处于合理区间.③测试结果具有一定不确定性,主要来自忽略中间产物NO₂-和NO的计算方法、扰动采样方法、N₂O的操作规范程度及采样频率等方面.研究方法为测定含水层硝酸盐速率研究提供了新的思路,研究结果可为地下水中硝酸盐转化过程机理研究、地下水硝酸盐污染修复及风险管控提供关键的理论支撑数据.      

鹤壁市岩溶地下水发育特征研究

鹤壁市岩溶属于中国北方型。西部碳酸盐岩裸露,东部为埋藏型碳酸盐岩。含水层岩性以奥陶系中统灰岩、白云质灰岩为主。区内岩溶地层发育,地质构造复杂,地下水循环交替强烈,为岩溶的发育、岩溶地下水的富集提供了良好的条件。在大量勘查研究成果的基础上,查明岩溶发育特征及分布规律,可为地下水资源合理开发与地质环境保护提供科学依据。     

单井抽出-回渗同步循环地下水水力控制模型研究

为研究单井抽出-回渗同步循环地下水水力控制技术中主要参数之间的关系以及参数对该技术的影响,搭建实验室尺度孔隙含水层物理砂柱模型并基于该物理模型构建MODFLOW地下水流数值模型,研究了通过单井抽出-回渗同步循环过程来实现人工控制地下水流场和水力梯度的可行性以及水文地质条件和水动力条件的影响.结果表明：(1)物理装置运行一段时间后,抽出-回渗达到平衡.(2)基于物理装置不同位置实测水位校准后的数值模型精度较为理想(纳什效率系数为0.88),可以较好地刻画实现水力控制时物理模型中的实际地下水流场.(3)抽出-回渗量的变化对水位降落漏斗的范围(28.0～28.5 cm)几乎无影响,而对其降深影响较大,当抽出-回渗量分别为1、2.5、5、10 cm³/s时,最大降深分别达到1.76、4.55、9.75、18.65 cm,分别为含水层厚度的2.5%、6.5%、13.9%、26.6%.(4)基于裘布依公式,实现水力控制时含水层不同位置处水位高低与抽出-回渗量大小(水动力条件)和含水层渗透性强弱(水文地质条件)有关,根据16种抽出-回渗和含水层渗透性的不同情景的数值模拟结果拟合...     

垃圾渗滤液层状砂箱参数拟合试验及模拟

基于相似模拟条件,研究了垃圾渗滤液污染物在层状含水层中运移规律,通过数值模拟方法拟合了层状含水层的渗透性及弥散度,利用拟合参数分析了阜新垃圾填埋场有机污染物在地下环境中的迁移和时空分布规律,该实验和数值模型较好地反映了层状土中污染物渗漏的基本特征,对预测、控制渗滤液污染地下水提供了一种有效的方法。