华北平原典型区不同砂层井灌中水位水量变化差异特征—以滹沱河冲洪积扇藁城段为例

井灌作为地下水超采区治理中应用的一种重要回灌方式,具有占地面积小回灌效率高的优势,但不同砂层中回灌水入渗特征不同。基于华北平原典型区砂层特征,通过研发井灌仿真扇体砂箱模型,开展粗中细3种砂层中不同定水位、定流量条件下的室内井灌实验,综合对比分析井灌过程中水量与水位的时空变化数据。结果表明：定水位稳定井灌条件下,沿水流方向粗中细砂介质中的水位均呈降低趋势,粗砂中降幅最小,细砂中最大;粗中细砂介质中的水位降低过程均可分为快速和慢速两段,分界点距井壁越来越近。定流量井灌条件下,随井内水位增长,粗中砂介质中回灌流量呈二次方增长,细砂介质中呈线性增长,粗砂中回灌流量大小对水位变化的响应最明显。井灌过程包含井周边储水、向远处扩散然后趋于稳定的过程,粗中砂介质中储水和扩散过程较快,达到稳定回灌用时约600 s;细砂介质中储水和扩散过程较慢,达到稳定回灌用时约9 500 s。研究对开展地下水人工回灌工程选址、回灌砂层优选及回灌井布局优化具有一定的指导意义。     

厚包气带中渗井建井工艺研究及回灌试验--以滹沱河冲洪积扇藁城段渗井为例

渗井作为一种重要的地下水人工回灌方式,在厚包气带地区有着重要的应用优势,但井内无水,如何解决建井过程中泥浆堵塞及冲洗问题是其推广应用的瓶颈。以滹沱河冲洪积扇藁城段实施的渗井为例,从钻进工艺、泥浆、砾料和滤水管的选择,洗井工艺,堵塞处理方法等方面进行了探究。通过开展回灌试验表明,洗井效果良好,植物胶在地层内随时间延长逐步降解,渗井回灌能力也逐步增大,最大可达到50 m~3/h。渗井的成功建设丰富了我国北方水资源综合开发利用的技术与方法。     

关于地下水水位分布形态的若干问题

实践和理论研究都表明地下水水位的大幅度下降是导致上海市地面沉降的主要原因.过量开采地下水会大幅度地降低地下水水位,导致地面沉降;大量地回灌地下水能提高地下水水位,从而使地面有一定程度的回弹.就上海地区而言,在一个灌用年度内,冬季主要是回灌期,夏季主要是开采期.在冬灌期,不同水位分布形态的回灌方式所     

某河流冲洪积扇地下水水质特征及演变趋势研究

某河流流域灌区地下水水质变化规律和分布特征的研究对指导当地生产及提高地下水利用水平有重要的实践意义.通过对该流域洪积扇地下水水样进行阴阳离子测试,利用Piper三线图对地下水进行分类,并运用Phreeqc程序对洪积扇区地下水水-岩作用进行模拟计算.结果表明:冲洪积扇扇顶戈壁砾石平原区和扇中砾石平原区地下水以重碳酸-硫酸-氯化物-钙、镁型水为主,扇缘细土平原绿洲区地下水以硫酸-氯化物-重碳酸-钙、镁型水为主,局部地段为重碳酸-硫酸-氯化物-钙、镁型水和氯化物-硫酸-重碳酸-钠、钾型水;洪积扇区地下水水-岩作用较为活跃,水化学组分离子主要来自石膏、硬石膏、岩盐、Ca(OH)_2和MgCO_3等矿物的溶解.     

基于岩石物性和地下水矿化度约束的三维电性模型地下水分布特征研究

研究柴达木盆地研究区地下水空间分布特征。本文首先通过岩石物性分析,获得了研究区典型岩石电性特征,为后续三维电性模型分析提供了可靠的电性依据。然后采用三维非线性共轭梯度反演算法获得了研究区音频大地电磁三维电性结构模型,并依据经验公式计算了研究区地下水矿化度。最后结合三维电性模型和地下水矿化度综合分析了研究区地下水空间分布特征。成果表明,研究区有利的富水区域为绿梁山以东,大头羊洪积扇以南区域的第四系卵、砾石层,位于现代河床及冲洪积扇中缘区域为淡水区域的主要富集区,受绿梁山阻挡,在山前平原一带以及绿梁山南侧泄出带附近为咸水区域。     

地下水位波动法在干旱区地下水补给资源量评价中的应用——以柴达木盆地那陵郭勒河冲洪积扇重点开采区为例

地下水补给资源量评价是干旱地区地下水资源评价的最重要部分,但许多地区因为缺乏地下水的源汇项监测数据、或者水文地质研究程度较低,导致地下水补给资源量评价的可靠性较低。以柴达木盆地那陵郭勒河冲洪积扇区为例,采用地下水位波动方法(water-table fluctuation,WTF)对地下水补给资源量进行计算,该方法仅需要一段时间内含水层参数及地下水位变化值,应用简单,适用性强。通过计算表明,那陵郭勒冲洪积扇地区地下水资源2011年补给量约为5.21×108m3/年,2012年补给量约为6.16×108m3/年。该方法避免了直接计算地下水补给量的难题,对水文地质研究程度较低的干旱区地下水资源评价具有一定的参考意义和推广价值。     

数值模拟在小灶火水源地开发中的应用研究

为探究柴达木南缘小灶火冲洪积扇在特有的水文地质条件下地下水资源的开发利用,在分析大量水文地质勘探资料的基础上,选取极富水地段布置探采结合井,建立地下水数学模型,应用Visual MODFLOW软件,采用数值模拟的方法对水源地地下水开采量进行研究。结果表明:(1)所建模型与评价区水文地质条件较为吻合;(2)预测评价小灶火水源地2. 0×104m3/d的地下水开采量有保证;(3)最佳开采井布设方案为7口开采井,单井开采量2 857. 14 m3/d。研究结果可作为小灶火水源地地下水资源开采的依据,对同类型洪积扇地下水可开采资源量评价及数学模型的建立提供借鉴。     

德阳市平原区地下水资源禀赋特征与可持续开发利用评价

在分析德阳市平原区地下水资源禀赋特征的基础上,构建了地下水资源可持续开发利用评价指标体系,提出了相应的指标处理和综合评价等级划分方法。根据当前德阳市平原区地下水开发利用的主要问题和特点选取10个指标,采用GIS的空间叠加分析功能进行了综合评价及区划。结果表明,地下水资源可持续开发利用水平低-较低的区域主要分布在冲洪积扇扇顶的乡镇和各县市的中心城区附近,冲洪积扇扇顶地下水资源禀赋条件是主要制约因素,各县中心城区人类开采是关键的因素。论文建立的评价指标体系及评价过程可为成都平原地下水资源可持续开发及管理提供借鉴与参考。     

双层地基基坑降水-防渗-回灌耦合模型沉降控制研究

针对双层复合地基基坑降水过程中极易引发地基渗透破坏和基坑周边建筑物沉降等问题,为真实模拟现场双层地基三维渗流条件,自行研制了室内大型渗流试验装置,开展了双层地基基坑降水-防渗墙防渗-回灌井回灌的耦合模型试验.试验表明,相对于降水-防渗条件,增设回灌后,基坑外上排测压管水头抬升近10.7%,下排测压管水位抬升约3.1%;各测压管外侧水头比内侧平均高出约2.75%,说明在基坑降水-防渗的同时进行坑外回灌可以有效地提高基坑外回灌井底端土层以上区域的水头高度,减小基坑外建筑物的沉降.运用FLAC3D软件对坑外沉降进行数值计算,进一步印证了模型试验中降水-防渗-回灌耦合模型对沉降控制的效果.相关研究成果对复合地基降水过程中的渗透变形及地基沉降控制有一定的参考价值.     

基于野外试验的上海市地下水人工回灌可行性分析

地下水人工回灌是提升地下水水位,增加地下水储量的有效方法,因其便于实施而被国内外广泛应用,可行性分析是进行地下水人工回灌的前提。在野外试验的基础上对上海市地下水人工回灌的可行性进行分析,野外试验的监测结果表明,在上海市进行人工回灌后,各监测井中地下水水位得到了明显的提升,同时,回灌水注入地下水后,除与地下水发生混合作用外,还发生了水岩作用、矿物溶解反应等,使地下水环境和水质组分含量发生变化,对地下水水质造成影响,由此可见,优质的回灌水源的选取也是至关重要的,并且在上海地区实行人工回灌是可行的。     

絮凝沉淀-人工湿地-地下水回灌系统水质处理试验研究

为探讨德阳市絮凝沉淀-人工湿地-地下水回灌系统运行各阶段的水质处理效果与开采供水的可行性,开展了水质分析、絮凝沉淀试验、人工湿地水处理试验、入渗试验、抽水试验、数值模拟等多项前期试验与分析。试验结果显示,绵远河水的浊度、氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、总大肠杆菌、细菌总数指标是系统重点处理的水质指标,研究场地内地下水质量总体良好;絮凝剂聚合氯化铝(PAC)的最佳投加量为5. 3 mg/L[以三氧化二铝(Al2O3)计],沉淀时间不小于1. 5 h;单个入渗池运行时理论入渗量可达13 574. 4 m3/d;三口开采井的开采量可达3 960 m3/d;数值模拟结果显示入渗水从入渗补给池到开采井含水层有充足的时间杀灭病菌和病毒,开采井地下水的主要补给来源是入渗池的垂向入渗补给量。综合研究表明,系统运行水质主要控制指标理论上均可达到设计回灌水质要求,供水量可满足设计要求,对地下水环境造成影响较小,系统运行在技术上是可行的,但需要持续开采地下水;试验结果为校正地下水数值模型、系统的改进、系统全面运行提供了重要的参考。     

土壤基质对回灌水的净化效果

在水资源管理体系中,人工地下水回灌是实现水资源再生的有效途径。介绍了城市污水人工地下水回灌技术的基础理论与发展现状。利用在北京市高碑店污水处理厂内的建立的人工地下水回灌示范工程,初步研究了城市污水处理厂二级出水经深度处理后进行地下水回灌对地下水水质的影响。引入钠吸附比表征回灌水在渗滤过程对土壤结构的影响。研究结果表明:土壤非饱和带对可溶解性有机碳(DOC)、氨氮(NH_4~ -N)、UV-254表征的有机物有良好的去除效果,对回灌水中可吸附有机卤化物(AOX)的去除率很低。     

基于对应分析法的北京密怀顺地区地表水回补地下水环境影响评价

为探究地表水回补地下水对地下水水资源和水环境的影响，本文以北京密怀顺地区南水北调水回补地下水工程为例，利用对应分析法分析了回补后11个监测井的地下水水位和水质的变化特征. 研究结果表明:1）2015—2016年间在北京潮白河密怀顺段，南水北调累计向潮白河补水4 413万 m3，河道补水后入渗量为4 362.2万 m3，占总调水量的94%；2）地下水水位抬升明显，近河道监测井最大升幅达到13.98 m；3）由于回补水质较好，以及包气带和含水层的过滤作用，地下水回补后地下水水质得到改善. 本研究结果可为北京市密怀顺地区地表水地下水联合调度提供参考.      

Groundwater recharge and climatic change during the last 1000 years from unsaturated zone of SE Badain Jaran Desert

The history of groundwater recharge and cli-matic changes during the last 1000 years has been estimated and reconstructed using environmental chloride from un-saturated zone profde in the southeast Badain Jaran Desert,NW China. By using a steady-state model for duplicate un-saturated zone chloride profiles, the long-term recharge at the site was estimated to be 1.3 mm yr^-1. From one profde,which reached the water table, the climatic change events of 10-20 years duration were well preserved. There were 3 wet phases and 4 dry episodes during the recent 800 years ac-cording to the peaks and troughs of recharge rate calculated via chloride concentration and moisture content. There was a dry episode before 1290 AD. At ca. 1500-1530 AD, which is an important date, there was an abrupt change from drought to wet conditions. At the beginning of the 1800s, local climate changed from wet to dry occurred and subsequently dete-riorated over the past 200 years,The unsaturated profile was compared with the Guliya ice core records.The agreement of wet and dry phases from 1200 to 1900 AD is quite good,whilst trends diverged during the last 100 years.It seems that the large-scale climate difference took place between mountain regions and the desert basin in NW China during the 20th century,which closely correspond to the water table reduction of some l metre.     

中国东部温泉水和井水的氢氧同位素初步研究

对安徽、山东、辽宁的几处温泉水和井水的氧和氢同位素进行了对比研究,发现温泉水的氧和氢同位素值都低于井水的氧和氢同位素值。温泉水和井水的氧和氢同位素值都落在大气降水线附近,与Craig所作的大气降水线较为吻合。这一结果说明该地区温泉水和井水的补给源都来自大气降水。温泉水的δ~(18)O值变化范围很小,说明δ~(18)O值可能受该地区地质构造控制。温泉水和井水氧和氢同位素值具有明显的纬度效应,它们的氧和氢同位素值随纬度的增大而增加。     

克拉玛依油田六中区克上组流动单元研究

克拉玛依油田六中区克上组为一断块油藏,砂砾岩储层非均质性严重, 针对该区冲积扇～扇三角洲相砂体的组合特点及分层对比方案,通过应用孔隙几何学方法及流动带指标,对克上组储层进行了流动单元分类与评价,解决了储层评价的难题。该区流动单元分布特征明显有别于河流相和三角洲相流动单元分布的一般特征,工区发育Ⅰ类、Ⅱ类、Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类流动单元,各类流动单元呈现渐变拼接关系,各类流动单元依次出现。高级别流动单元主要分布在工区中部,工区西南部和工区南部的流动单元级别相对较低。流动单元研究成果对油藏滚动勘探开发有较强的指导意义。     

膨胀岩饱和与非饱和渗透特性试验研究

膨胀岩边坡的破坏往往与水的入渗密切相关.而膨胀岩的渗透特性又是进行边坡渗流场以及稳定性分析的依据.基于此,以南水北调中线河南安阳段的膨胀岩为研究对象,进行了饱和与非饱和渗透特性试验.试验结果显示:在同一时刻,所有膨胀岩试样的下渗速度随着初始含水量的增大而减小;在0~400kPa的吸力范围内,膨胀岩体积含水量随着吸力的增加降低幅度较小.利用V-G模型将试验结果进行拟合,得出了该膨胀岩试样的土水特征曲线.同时,预测了膨胀岩试样的非饱和渗透系数计算公式.阐明了膨胀岩的持水性能,并为计算膨胀岩边坡在水分入渗情况下的稳定性提供了依据.     

滹沱河地下水超采区人工回灌的水岩相互作用模拟

人工回灌条件下回灌水与地下水混合带的水岩相互作用是决定地下水水质演化和含水层发生化学堵塞的关键过程。为研究人工回灌对滹沱河地下水超采区水质演化的影响,以石家庄市人工回灌场地为例,利用石津灌渠水作为回灌水源,通过室内实验结合反向水文地球化学模拟揭示回灌层位地表水与地下水混合带的水-岩相互作用机理。结果显示：混合带水的TDS（total dissolved solids）变化特征表现为先增大后缓慢降低,且地表水占比越大、含水介质粒径越细,则其变幅越大;混合带水中主要离子质量浓度变化特征受混合、碳酸平衡、溶解-沉淀、阳离子交换及硝化作用控制,其中K⁺、Ca²⁺、SO₄^2-质量浓度主要受溶解-沉淀作用控制,Na⁺、Cl^-、HCO₃^-、NO₃^-质量浓度主要受混合NO₃^-作用控制,Mg²⁺质量浓度主要受阳离子交换作用...     

利用ArcGIS研究密怀顺回补区地下水位时空变化

密怀顺地区是北京市重要的水源涵养区,直接影响着主城区的供水安全。2014年南水北调盈余水量通过潮白河河道回补地下水,地下水位持续抬升,地下水升幅带不断变厚,包气带厚度变薄。基于ArcGIS软件,通过对区域地下水位2014~2022年进行研究,结果表明：（1）研究区地下水位持续快速升高,升幅为26.38m,其中密云区升幅19.01m,怀柔区升幅28.26m,顺义区升幅31.67m;（2）地下水位低升幅带面积为144.47平方千米,占研究区面积的29.67%,地下水位中升幅带面积约为128.85平方千米,占研究区面积的26.47%,地下水位高升幅带面积约为213.52平方千米,占研究区面积的43.86%;（3）研究区包气带厚度由43.07米减小至16.69米,减少了26.38米,其中密云区由43.42米减小至24.41米,减少了19.01米,怀柔区由39.38米减小至11.13米,减少了28.26米,顺义区由45.83米减小至14.11米,减少了31.72米。结果基本反映了该地区地下水时空变化特征,分区结果可进一步支撑地下水管理、地下水政策制定及地下水型水源地的精细化管理。