山西长治辛安泉域岩溶水硫酸盐污染来源分析

辛安泉域核心区域工农业相对发达,人类活动强烈,逐渐出现岩溶地下水位下降、泉流量减小和水质污染等水环境问题。硫酸盐污染是泉域岩溶水的主要污染物之一,通过科学手段进行污染来源分析和识别,可为泉域保护提供决策依据。硫氧同位素是地下水领域应用较广的一种环境同位素方法,不仅技术成熟且识别精度高。本次研究将硫氧同位素方法与水化学方法结合,在辛安泉域采取岩溶泉水、岩溶地下水、孔隙水、裂隙水和河水五类水样,测试硫同位素δ^(34)S、氧同位素δ^(18)O和硫酸根离子SO_(4)^(2-)含量,以分析辛安泉域岩溶水硫酸盐污染来源。结果显示,辛安泉域岩溶水水质的硫酸盐大部分符合地下水III类标准,硫酸盐含量较高的区域主要集中在西部滞流缓流区与襄垣和长治子系统的分界处、长治子系统和平顺-壶关子系统南部等地区。西部滞流缓流区硫酸盐主要来源于石膏、硬石膏的溶蚀,人类活动影响较小。泉域南部岩溶水中硫酸盐主要来源是煤矿开采的影响,大气沉降也是重要来源之一。

煤层气开采对辛安泉域地下水影响研究

煤层气是一种新兴清洁能源,近十几年来煤层气产业快速发展,但也带来诸多泉域地下水环境问题。为研究煤层气开采对泉域地下水的影响,以山西省沁南区块东部煤层气开采区和辛安泉域为研究对象,结合泉域水文地质条件和煤层气开采工艺,分析煤层气开采对辛安泉域地下含水层、地下水水量、地下水水质和岩溶水系统的影响,提出具体对策。研究结果认为:(1)沁南区块东部煤层气开发项目位于沁水煤层气田中东部,与辛安泉域保护区相互重叠,煤层气的生产是通过排水、降压、脱附实现的,开采过程包括钻井、压裂及排采。(2)煤层气开采对地下含水层的影响主要体现在钻井和压裂环节,其开采将对浅层孔隙水含水层造成轻微影响,对深层的二叠系石千峰组、上石盒子组及山西组3号煤层含水层结构造成永久破坏。(3)煤层气开采对地下水水量的影响主要体现在钻井和排采环节,开采钻井时若操作不当可能导致区域浅层孔隙水水量减少,运行期会造成井区及周边山西组裂隙含水层水量减少、水位下降。(4)煤层气开采对地下水水质的影响主要来源于钻井废水、压裂废水及采出水。钻井废水可能会下渗影响井场周边浅层孔隙水水质;压裂废水会对山西组3号煤层中的裂隙水水质产生短期影响;在项目开发整个开采期内都会有采出水的排出,采出水主要存在下渗影响区域浅层孔隙水水质的现象,并随时间推移会沿导水构造向深层流动,污染泉域深层裂隙水及岩溶水。(5)项目开采目标煤层底板标高-320~-580 m,岩溶水水位标高-630~-645 m,属全区带压开采,煤层底板至奥陶系岩溶水含水层之间有石炭系太原组和本溪组相隔,开采过程不会导通到岩溶水含水层。煤层气开采不会直接影响辛安泉域岩溶地下水。针对影响有问题,从优化施工工艺、构建采出水处理系统及完善防渗系统等方面提出具体防治对策。研究结果为促进沁南区块东部煤层气产业绿色发展及泉域地下水保护提供参考。

山西省辛安泉泉域大型藻类的研究

1995～2003年间,对山西省辛安泉域的藻类植物进行了4次采集,共采得藻类植物标本71号,已鉴定出的大型藻类植物36种,隶属6门,11科,18属.其中,以绿藻门的种类最多,有4科8属19种;其次是蓝藻门,有2科5属11种;再次为黄藻门,有2科2属3种;排在最后的是红藻门,硅藻门和轮藻门,分别仅有1科1属1种.群落主要包括4类,即刚毛藻群落(Cladophora community),无隔藻群落(Vaucheria community),水绵-双星藻群落(Spirogyra-Zygnema community)和轮藻群落(Chara community).

采煤驱动下晋东大型煤炭基地地下水循环演变特征——以辛安泉域为例

晋东煤炭基地水资源相对短缺,生态环境脆弱,随着煤炭资源的大规模开采和人类活动加剧,区域地下水循环特征演变剧烈。以晋东煤炭基地辛安泉域为典型研究区,系统研究了采煤驱动下地下水循环演变特征。通过建立泉流量与矿井涌水量、岩溶地下水开采量和大气降水间的多元相关性分析,揭示了岩溶大泉衰减机制及主控因子;通过地表径流切割和氢氧稳定同位素组成混合比例计算,识别了不同水体间的相互转化关系和矿井水的水源组成;结合区域水文地质条件、水化学和稳定同位素特征,构建了采煤影响下的地下水循环模式。研究结果表明:①辛安泉域岩溶大泉流量和岩溶地下水位总体呈下降趋势,1956—2017年泉流量衰减幅度达75%,1972—2017年岩溶地下水位下降最大达29.8 m;且均呈阶段性变化特征,表现为1956—1976年、1977—2002年和2003—2017年3个阶段分别为波动稳定期、快速下降期和缓慢下降期。②矿区东部煤炭开采对岩溶水影响强烈,主要影响途径是采煤活动造成岩溶水补给径流区的上覆含水层结构严重破坏和地表径流量衰减,导致岩溶水补给量减小。随着煤炭开采向西扩展,煤层埋深加大,岩溶水为深埋滞缓区,煤炭开采对其影响减弱。③岩溶大泉流量衰减和地下水位下降的主控因子为矿井涌水量,在快速下降阶段,岩溶水开采也是泉流量衰减和水位下降的重要影响因素。④同位素计算表明,矿井水水源构成主要为裂隙水,其次为孔隙水。地表水渗漏和孔隙水越流是岩溶水的重要补给来源,采煤直接影响地表径流量和孔隙水含水层,进而间接影响岩溶地下水位和岩溶大泉流量。⑤泉域采煤条件下的地下水循环模式可划分为浅部、深部和局部地下水流系统。局部地下水流系统主要受采煤影响,表现为地下水向采空区集中排泄。

以RISKE改进模型对辛安泉域岩溶地下水脆弱性评价

辛安泉域岩溶水作为长治城市生活及工业用水的重要供水水源,有力地支撑了区域的社会经济发展,对其进行脆弱性评价,对社会发展及岩溶水资源的保护具有重要意义。文章以辛安泉域为例,在RISKE模型的基础上,引入煤矿影响因子C,构建RISKEC模型对辛安泉域岩溶地下水进行脆弱性评价。结果表明:辛安泉域范围内,3%为高脆弱区,25%为中等脆弱区,14%为低脆弱区,58%为极低脆弱区。脆弱性高的区域主要分布在泉源区和河道渗漏段。该结果可为辛安泉域保护规划的制定提供一定依据。

基于时间序列分析的辛安泉流量变化研究

本文利用时间序列分析方法建立了辛安泉流量模型。根据泉流量模型计算出1981～2006年的资源量并与天然资源量进行了对比分析。结果显示:辛安泉系统的功能在逐渐退化,导致系统退化的原因是人类的开采和泉域系统内降雨量的减少。目前系统仍具有维持其水资源稳定的能力。

山西省辛安泉泉域弧形串珠藻物候期的研究(英文)

对山西省辛安泉泉域弧形串珠藻的物候期进行了研究。2005年1月至10月对标本进行了4次采集(每个季节1次),同时对每个采样点的环境因子如气温,水温,流速,pH,溶氧,电导进行了监测和记录。在显微镜下对弧形串珠藻的10个主要形态特征进行了观察和测量。研究结果表明,所有的环境因子都有不同程度的季节变化,而且弧形串珠藻的某些形态特征也表现出了明显的季节变化,在春季生长良好,夏季生长相对较差。同时将环境因子对其的影响也作了相关性分析,结果表明,尽管弧形串珠藻的生长发育在一定程度上受环境的影响,但最主要的影响因素还是其自身的生物发育规律。

辛安泉流量衰减成因分析

利用Kendall秩相关法判别辛安泉泉流量的变化趋势,建立1981—2006年的泉流量衰减方程,分析泉域内的降水规律和地下水开采量变化规律,并研究降水量变化和地下水开采对泉流量衰减的影响。结果表明:辛安泉泉流量在1980年以后有明显的衰减趋势,并服从负指数方程衰减;降水量变化和地下水开采是导致泉流量衰减的主要成因,地下水开采所导致的泉流衰减量占泉流衰减总量的83%。

辛安泉流量衰减成因分析及泉流量预测

通过对辛安泉的泉水动态分析,获得了泉流量衰减变化的趋势。在岩溶水系统分析的基础上,采用数学相关模型对辛安泉的流量与大气降雨和人工开采进行了分析,研究了泉流量与大气降雨的延迟、滞后效应,分析认为20世纪70年代以来大气降雨的持续减少和80年代中后期人类的强烈活动,是造成泉流量衰减的主要原因。同时采用数学相关模型对辛安泉流量进行适时预测。

辛安泉流量变化的时间序列分析

利用时间序列分析方法建立了描述辛安泉流量变化过程的混合回归模型。该模型表明辛安泉当年流量与前1年流量、前11年降水量及前1年岩溶水开采量有关。通过模型对泉流量变化的影响因素做进一步分析,结果显示:1980年是辛安泉流量变化的转折点,大气降水对1980年前的泉流量变化具有控制作用,而岩溶水开采量迅速上升则是1980年后泉流量不断衰减的重要原因。

山西辛安泉域旅游开发分析

山西省岩溶水资源分布很广,辛安泉是山西省第二大岩溶泉,有良好的天然生态环境和泉水资源优势,泉域内有多种自然和人文旅游资源,但是也存在地下水位下降等问题。优化旅游发展环境,树立人水和谐发展的观念,形成开发和保护良性循环,从而促进辛安泉域旅游的可持续发展。

山西岩溶泉流量衰减成因分析——以辛安泉为例

近年来,我省各岩溶大泉流量在不同程度上均有所下降,文中以辛安泉为例,分析研究其流量衰减原因,采用数学相关模型对辛安泉的流量与大气降雨和人工开采进行了分析,找到了它们与泉流量衰减之间的内在关系,为日后合理开发利用泉水资源提供了指导。

辛安泉岩溶水系统研究分析

辛安泉是山西省第二岩溶大泉,该岩溶泉水是长治市除漳泽水库外的主要供水水源。泉域为一完整的岩溶地下水系统,具有独立的补给、径流、排泄关系,为全排型岩溶大泉。通过对泉域岩溶地下水水文地质特征、岩溶水天然资源量、可开采资源量及开发利用现状的分析研究,为区域水资源的优化配置提供了科学依据。

山西省辛安泉氮污染预测实验拟合数学模型的研究

本文在环境水文地质地球化学调查的基础上，以相似论为依据，采用模拟实验方法，获取ＮＨ＋４在水岩土体系中的运移规律，进而建立实验拟合模型，经检验修正，可初步用于污染预测，这种把ＮＨ＋４的力学迁移与地球化学融为一体的建模方法，具有合理、直观。

山西省辛安泉浮游藻类时空分布格局的研究

对山西辛安泉的浮游藻类进行了研究,共发现86种及14变种,隶属于5门40属。其中绿藻门种类最多,达16属42种,裸藻门5属22种6变种,蓝藻门6属11种2变种,硅藻门11属9种6变种,金藻门2属2种。辛安泉浮游藻类的季节变化显著,秋季种类最多,冬季最少。浮游藻类的空间变化极显著,上游种类数多于下游。浮游藻类种类数与环境因子的相关性结果表明,只有水体最大宽度对浮游藻类种类数影响明显且为负相关。通过对浮游藻类植物时空分布格局的研究,为辛安泉环境保护和生物资源保护提供基础资料。

辛安泉岩溶水系统特征的环境同位素研究

为了探究泉域内的岩溶水系统的更新转化特征,选用具有可以快速、准确地了解地下水资源的各种属性的环境同位素示踪方法对辛安泉域内的岩溶水系统的更新转化特征进行了研究。本文以辛安泉域内的岩溶水系统的更新转化为例,通过对辛安泉域岩溶水、孔隙水、地表水中锶同位素所占比重及其空间分布特征的计算与分析,探索了泉域岩溶水系统的转化关系。同时,通过对各个泉域排泄区处的氚含量值的分析,估算出岩溶地下水的平均年龄,进而进一步研究了其更新交替的能力。研究表明：研究域岩溶水具有多样性的补给来源,平均地下水年龄为107a,整个泉域水资源的更新交替也相对频繁。由以上可以证明环境同位素示踪法是探究地下水资源属性行之有效的方法。

基于ArcGIS的辛安泉地下水水质评价研究

针对山西省第二大岩溶泉——辛安泉地下水水质的污染程度及空间分布问题,实地采集到辛安泉水源地24个采样点的水样,首次利用ArcGIS的地质统计分析功能,选择反距离加权插值方法,并对其结果进行分析。得出了辛安泉水质单项指标评价图和综合指标预测图,从时间、空间上对该泉域的水质作出综合评价:时间上,水质均出现从优良到较差再到优良的过程;空间上,污染区域大体呈现向东扩散的趋势。研究成果可为泉域今后的规划治理和实行具体的水资源管理措施提供一定的理论依据。

辛安泉泉水出露区生态植被恢复工程设计

辛安泉是山西省的第二大岩溶泉,其西流河段泉水出露区是长治市居民生活和工业用水的重要水源地。目前,由于长期过量开采,加之天然降水减少,现已造成地下水位持续下降,泉水流量持续减少,且存在泉水遭受两岸废水点源污染和农业面源污染问题,加强泉水出露区周边的水生态环境治理必要而紧迫。选择沿西流山脊及山脚起坡线之间的6.0 km2山坡地,通过圈定禁牧保护区,设置防护网,进行封禁治理,以达到保持水土、涵养水源的目的。介绍了生态植被恢复工程设计。

辛安泉供水工程取水方案设计比选

为满足工程供水区工农业生产用水需要,改善引水水质,辛安泉供水改扩建工程采用集潜流的取水方式,对三个取水方案从取水量、工程布置、施工条件、工程量及估算投资等方面进行了对比分析,选用了较优的无砂混凝土集渗管取水方案,可供类似取水工程设计参考。

谷歌地球在辛安泉供水工程测绘中的应用

谷歌地球是一款Google公司开发的虚拟地球仪软件。介绍了辛安泉供水工程概况,阐述了谷歌地球在辛安泉供水工程中线路工程、控制网布设、地形图测绘检查等的应用过程,分析了控制网布设原则,指出利用谷歌地球提供的卫图资源,创新测绘技术,可大大节约测绘成本、提高测绘效率。