泰山北翼岩溶含水介质分布及地下水循环规律研究

为了深入认识济南岩溶泉水及地热水循环过程,本文以泰山北翼碳酸盐岩含水介质空间分布特征为研究出发点,分析其埋藏条件和连续性特征,并利用数理统计、空间插值、Piper三线图、概念模型等方法,结合水动力场、水化学场、水温度场和水年龄场“四场”分析,揭示区域地下水循环规律。结果表明:地表分水岭与齐广断裂、禹王山断裂、聊考断裂等深大断裂控制了泰山北翼地区岩溶含水介质空间展布,大致呈现由南向北埋藏深度逐渐增大的变化趋势,受马山断裂、东坞断裂、文祖断裂等次级断裂影响岩溶含水介质上下盘有不同错动,但东西展布仍具有较好连续性;区域地下水循环过程极其复杂,泰山岩群、寒武纪及奥陶纪各类含水岩组通过排泄-渗漏、断裂垂向径流、水平地下径流等形式发生水流交汇,并在山前局部地区与第四纪松散孔隙水产生水量交换,最终通过泉或人工开采形式排泄。区域地下水流具有统一的“四场”,并且呈现明显的水平与垂向分带特征,大致沿东阿断裂及其延长线—吴家堡—华山—章丘区—淄博磁村一线划分冷泉与地热水的分界线,以600 m、1000 m划分出浅、中、深循环深度分界线;冷泉以浅循环为主,中、深循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏低,而地热水以中、深循环为主,浅循环为辅,地下水矿化度、温度、年龄偏大。不同含水介质水流具有一定内在关联,构成一个完整的岩溶水系统。

济南泉域岩溶含水介质发育特征研究

为了表征和刻画岩溶介质空隙结构的复杂性和非均质性,以济南泉域为例,基于岩心的计算机断层扫描图像、压汞实验结果和节理裂隙测量等数据,采用图像二值化处理、分形维数理论和数理统计方法,识别济南泉域岩溶含水介质结构特征,分析含水介质岩溶发育程度及其影响因素。结果表明:研究区内炒米店组、北庵庄组和三山子组a段为岩溶发育程度相对更好的含水层组;炒米店组优势节理集中,岩溶发育优于马家沟群的;炒米店组与三山子组a段的岩溶连通性更优,储水性更好;北庵庄组、三山子组a段的分形维数均明显大于其他层组的,岩溶发育程度分形指数评价均为非常发育;北庵庄组和炒米店组岩石相对溶解度较高,三山子组a段可溶性矿物含量较多,受水流侵蚀更易发育溶蚀裂隙、溶孔或溶洞。

不同酸碱条件下胶体迁移对含水介质渗透性的影响

文章通过室内土柱实验,研究胶体在迁移过程中对含水介质渗透性的影响以及不同酸碱条件下含水介质渗透性变化的特征,并从胶体的动电性质、粒径分布以及胶体与含水介质的空间排斥效应等方面对含水介质渗透性变化的微观机理进行探讨。研究结果表明,胶体溶液的酸碱度对含水介质的渗透性影响很大,中性和碱性条件下,胶体容易迁移,含水介质渗透性变化小。不同酸碱度条件下胶体粒度、表面动电性质不同:在酸性环境下出水胶体表面zeta电势和淌度为正,由于胶体带正电荷与含水介质表面所带负电荷的电性相反,电荷之间的吸引作用使胶体沉积作用加大,随着胶体聚沉在含水介质表面上渗透性急剧降低;在碱性环境中出水胶体表面zeta电势和淌度为负,电荷间的排斥作用将极大地促进胶体在含水介质中的迁移。

含水介质各向异性对渗透系数空间变异性统计的影响

针对目前渗透系数实测样本假定满足各向同性的局限,以Borden含水层试验场实测数据为例,通过反证法进行相关数据分析,总结了含水介质各向异性对渗透系数空间变异性统计的影响,并指明渗透系数各向同性假设的适用条件以及不合理之处。同时相应地给出了研究尺度下渗透系数场能否采用平稳随机场描述的判定依据。最后为今后进一步开展渗透系数空间变异性研究提出几点建议。

定量预测岩溶含水介质渗透性空间分布的克立格法

本文结合实例，首次运用克立格法进行岩溶含水介质渗透性空间分布的定量预测；初步探讨了岩溶含水介质渗透性空间变异性分析的方法、原理和步骤；通过与其它传统方法计算结果的对比，分析了克立格法应用于岩溶含水介质渗透性空间分布定量预测的优越性。

滨海含水介质胶体对垃圾渗滤液氨氮的吸附特征

根据天津含水介质的结构和组成，选择代表性的2种含水介质，分析了土样和胶体的主要物理和化学性质，系统测定不同胶体对氨氮吸附的动力学曲线和吸附等温线，并分析了胶体粒径、ξ电位、电泳淌度对吸附作用的影响。结果表明，含水介质胶体对氨氮的吸附动力学过程为对数曲线，其平衡时间约为20-24h；不同胶体的吸附等温线均为直线型理想吸附，并且当水相中氨氮浓度低于一定浓度时，不但不产生吸附，反而使胶体中的残留氨氮释放出来；胶体颗粒细，比表面积大，表面能大，吸附能力就越大；胶体的ξ电位和淌度愈高，胶体的稳定性愈大，与铵离子接触的机会多，容易吸附铵离子。

天然胶体对含水介质中氨氮迁移的影响

为了研究天然胶体对氨氮在滨海含水介质中迁移的影响,文章采用室内土柱实验,分析了0、70、160、265和630mg/L五种不同浓度胶体影响下氨氮的迁移-转化规律。研究结果表明:氨氮在胶体影响下的穿透曲线表现为"未穿透"、"开始穿透"和"完全穿透"三个阶段,但是不同胶体浓度下三个阶段出现的孔隙体积数不同。胶体对氨氮迁移的影响与胶体浓度有关,当胶体浓度为70mg/L和160mg/L时,氨氮完全穿透时的孔隙体积数小于无胶体情况,胶体对氨氮的迁移具有促进作用;当胶体浓度为265mg/L和630mg/L时,氨氮完全穿透时的孔隙体积数大于无胶体情况,胶体对氨氮的迁移具有阻滞作用。这说明在160mg/L和265mg/L之间存在一个临界浓度;当胶体浓度达到临界浓度之前,胶体对氨氮的迁移起促进作用;当浓度超过临界浓度后,胶体对氨氮的迁移起阻滞作用。

含水介质中N-苯甲酰胺基-N′-苯基硫脲衍生物识别阴离子研究

设计合成了三种N 取代苯甲酰胺基 N′ 苯基硫脲 ,应用吸收光谱考察了CH3 CN以及 1%～ 10 %H2 O CH3 CN溶液中其与CH3 CO-2 ,H2 PO-4,HSO-4,ClO-4,Cl-和Br-等阴离子的相互作用 .结果表明 ,该类主体分子与阴离子形成氢键配合物 ,溶液由无色转变为黄色 .通过改变苯甲酰基上的取代基可有效调控识别结合作用的选择性 ,在含水介质中苯甲酰基上对乙氧基取代的主体分子可高选择性识别CH3 CO-2 .探讨了主客体之间的作用机理 ,并用于水相中无机醋酸盐的直接显色测定 .

滨海地区咸淡水界面上含水介质水敏感性的实验

根据野外水文地质调查和研制的实验装置,在大沽河下游采集砂土样品,采用有机玻璃土柱进行咸水和淡水驱替试验,并通过盐浓度的突变和渐变来研究咸水-淡水界面的水敏感性。研究结果表明,当淡水驱替咸水时,含水介质的渗透性降低64%;但是,随着含盐量逐渐降低,渗透性降低缓慢,其降低幅度为50%;盐度降低越快,其渗透性降低的的速率越大。此外,观测到渗透性随着时间明显降低,而且这种降低是不可逆的。由于流入液含盐量的迅速降低,从含水介质释放的黏土颗粒(伊利石、高岭土和绿泥石)产生运移和截获,最后导致渗透性的变化。

川东平行岭谷典型岩溶含水介质特征的识别方法探讨——以重庆青木关地下水系统为例

采用流量指数衰减法、示踪试验法、地球化学法等3种方法,探讨重庆青木关岩溶含水介质的组合情况.通过流量指数衰减法计算发现,研究区地下水系统管道水和裂隙水分别占含水层水资源量的16.7%和83.3%,裂隙介质在地下水资源的调蓄中发挥着重要的作用;示踪试验表明,研究区发育有一条规模较大的岩溶管道,管道直径为数米级;水化学和δD,δ18 O值表明,研究区地下水系统的含水介质为裂隙和管道介质并存.研究认为,可用流量指数衰减法查清不同含水介质的构成,辅助以示踪试验法计算管道直径及相关的水文地质参数,并圈定流域范围,地球化学法作为以上2种方法的补充.

岩溶含水介质渗透性参数空间最优估计的原理与方法

本文着重阐述区域化变量理论和克立格法在岩溶含水介质渗透性分析中的应用，并对岩溶含水分质渗透性参数空间最优估计的方法进行了探讨．

岩溶含水介质渗透性空间结构分析的模型及其应用

岩溶含水介质渗透性的空间分布具有随机性与结构性的双重性质，本文探讨了运用区域化变量理论研究岩溶含水介质渗透性空间结构特征的数学模型及多数的物理意义，并阐述了具体的应用方法。为了综合表征岩溶含水介质渗透性的空间变异特点，给出了方向综合变异指标Ｄｖ。

不同钠吸附比含水介质渗透性损失的胶体效应

该文采用室内土柱试验研究不同钠吸附比条件下天然胶体在滨海含水介质中迁移-沉积特征,分析胶体迁移过程中含水介质渗透性变化特征,并通过表征胶体的粒度、ζ电位和电泳淌度来探讨含水介质渗透性变异的机理。研究结果表明,胶体在含水介质迁移过程中发生了沉积,当水溶液钠吸附比(SAR)=0、2.85和∞时,总沉积率分别为50.96%、87.95%和54.24%。随着钠吸附比的增加,出水胶体平均粒径变小,当进水溶液SAR=0、2.85和∞时,出水胶体平均粒径分别在166.1～1595.9、578.6～2082.7和436.4～751.8nm;胶体的ζ电位、电泳淌度均为负,出水胶体ζ电位和淌度绝对值随钠吸附比增大而增大。进水SAR值越大,含水介质渗透性损失越小;当进水溶液SAR=0、2.85和∞时,含水介质渗透性损失分别为99.0%、97.3%和38.0%,胶体在迁移过程中发生的沉积作用导致含水介质渗透性降低。

咸淡水驱替过程中含水介质渗透性变化的试验研究

在野外水文地质调查的基础上,采集青岛市大沽河下游咸水入侵区砂样,首先对含水介质的粒度和矿物组成进行了分析,然后通过室内砂槽模拟试验,对咸淡水驱替过程中含水介质的渗透性变化规律进行了研究。结果表明,当咸淡水相互驱替时,含水介质的渗透性会发生显著变化,这种变化主要是由于驱替液盐浓度的变化,使得伊利石、高岭石和绿泥石等非膨胀性粘土矿物经释放、迁移、絮凝和沉积,从而重新分布所引起的。含水介质渗透性的变化具有明显的非均质性,即位于距入水处不同水平距离以及不同高度处的含水介质,其渗透性变化规律有所不同。

岩溶含水介质充填水和泥识别的地球物理勘查技术探讨

岩溶含水介质中充填物性质(水或泥)的正确识别是目前制约岩溶水有效勘查与开发利用的主要"瓶颈"之一。充填物为泥或水时,均反映为低电阻率特性,无法区分充填物到底是水还是泥,从而往往造成打井的失败。作者在近几年岩溶区地下水地球物理勘查工作初步发现,利用水和泥的极化差异识别含水介质充填物性质具有较大的可行性。本文分别讨论了具有与水和泥极化特性相关的核磁共振找水法、激发极化法、频谱激电法三种物探方法识别含水介质充填水或泥的基本原理、野外试验效果。当岩溶含水介质充填水时,核磁共振找水法就会有核磁共振(NMR)信号反映,激发极化法中的极化率参数、频谱激电法中的时间常数均具有高值特征;当岩溶含水介质充填泥时,NMR信号无反应,激发极化法中的极化率参数、频谱激电法中的时间常数均具有低值特征。上述结论经几个不同类型的含水介质实例得到验证,效果明显。

岩溶含水介质渗透性空间变异规律的地质统计分析

本文首次运用地质统计学的理论与方法定量研究隐伏岩溶含水介质渗透性的空间变异规律，初步探讨了应用地质统计学分析岩溶含水介质渗透性的具体方法、原理和步骤。

含水介质中渗透性突变的机理研究

通过盐度突变砂柱试验，对大沽河海咸水入侵区砂质含水层的渗透性突变进行了初步研究，并且探讨了咸淡水相互作用过程中渗透性降低的主要机制及对引起渗透性降低的主要影响因素进行分析。试验结果表明：盐浓度的突然降低会直接导致含水层渗透性发生急剧下降，同时在流出液中出现大量以粘土矿物为主的微粒物质；粘土矿物的含量和种类对含水介质渗透性降低幅度的影响非常大，盐度突变过程中，反应性粘土矿物对砂柱渗透性的影响要远远大于非反应性的微粒，且重量比为3％～4％时便可使砂柱的渗透系数降低到零。

含水介质非均质概化对地下水数值模拟的影响分析

实际地下水系统的复杂程度远远超出目前人们可以用数学方法准确刻画的程度,地下水模型建立通常依赖于一系列对野外真实情况的假设和近似。由于观测资料的稀疏性以及观测误差等人为因素,导致含水介质非均质性参数分区不能准确地反映实际情况,存在不同程度的概化,便会引起数值模拟结果的不确定性。本文着重探讨了不同程度的含水介质非均质概化对地下水数值模拟中参数识别、降深预报以及风险评估等问题的影响。通过将贝叶斯理论耦合地下水流数值模拟软件MODFLOW,结合单分量自适应Meteropolis采样的马尔可夫链蒙特卡罗方法(SCAM-MCMC),可以用来获取模型参数和降深的贝叶斯后验分布。算例研究的结果表明,该方法对于含水介质非均质概化引起的不确定性能进行系统的量化分析。且借助贝叶斯后验分布对模型预报量能给出全面有效的风险分析,结果可为地下水资源利用和管理提供科学决策依据。

岩溶含水介质渗透性参数的空间最优估计模型

用离散的钻孔数据对岩溶含水介质渗透性参数进行空间估计是岩溶水研究及勘察中常见的问题。本文着重阐述地质统计学的理论和方法在解决这一问题中的实际应用，并对岩溶含水介质渗透性参数空间最优估计的模型进行了分析。

含水介质中苯甲醛缩氨基硫脲对H_2PO_4^-的识别作用研究

利用紫外-可见吸收光谱研究了苯甲醛缩氨基硫脲受体分子对H2PO4-和Cl O3-的选择性识别作用。结果表明,该受体分子对H2PO4-有较好的识别作用,而对Cl O3-没有作用。随着溶液中含水量的增加,受体对H2PO4-的识别作用减弱,证明了受体分子与阴离子之间形成了氢键加合物。可用于无机盐磷酸二氢根的检测。