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。

线状排泄带对地下岩溶发育的控制及富水区形成的作用——以费县岩溶含水系统为例

为了在费县寒武-奥陶纪碳酸盐岩分布区寻找富水区,建设集中供水的水源地,通过河水流量监测、水文地质钻探、动态监测等勘查和试验手段,查明了费县岩溶含水系统的含水层主要为炒米店组至八陡组碳酸盐岩裂隙岩溶含水岩组。含水层具有相对封闭的边界条件和基本统一的水动力场和水化学场。该系统分为补给区、补给径流区和汇集排泄区,岩溶最大发育深度分别为132m、200m、300m,含水介质由溶蚀裂隙、溶孔渐变为溶穴、溶洞。研究认为:线状排泄带的形成与地形南北高沿河低、北部弱透水岩层的阻挡和河床岩溶含水层直接裸露有关。沿浚河、温凉河、祊河岩溶水的线状排泄带对岩溶发育的强度和深度有重要的控制作用。主要线状排泄带附近形成了单井涌水量5000~10000m~3/d和大于10000m~3/d的强富水区,为费县城市生活和工业集中供水的优选地段。

玉符河外源回灌对岩溶地下水影响研究

为缓解济南市的泉水保护与城市供水矛盾,玉符河先后实施了多期地表水回灌补源地下水工程,对维持泉水持续喷涌下城市正常取用地下水起到了重要作用。外源水水质与当地岩溶水差异明显,长期回灌将对岩溶水产生一定影响。针对这一问题,以2021—2022年玉符河的回灌补源为例,利用同位素试验和水化学综合分析等多种手段相结合的方式,研究玉符河流域岩溶水受外源水补给的影响,分析影响区内地下水水化学特征及其组分的变化趋势。结果表明:玉符河回灌对岩溶水有一定的补给作用,根据其补给的程度将研究区分成三个区带,在河岸东侧Ⅰ区范围内河流入渗补给占50%以上,是主要的影响区;城区泉群位于Ⅲ区内,水质受玉符河补源影响有限,但水位会有一定的抬升。自玉符河至Ⅲ区,水化学类型由SO_(4)·Cl-Na·Mg型逐渐向HCO_(3)-Ca·Mg型过渡,由于兴济河的调水补源,泉群地下水类型又转变为HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg型。影响区内岩溶水各离子含量变化主要是河水与岩溶水的物理混合引起,同时伴随着水岩平衡的改变。补源经过一个水文年后,各离子逐步接近原来含量水平。研究成果为科学实施玉符河回灌补源提供了依据,对促进保泉与供水的有机统一具有一定意义。

垃圾场填埋气泄漏过程高密度电阻率法监测效能分析

垃圾场填埋气近年来被开发为一种生物能资源,但开采过程填埋气的泄漏也会带来爆炸、加剧温室效应等环境问题。实时监测填埋气泄漏过程对合理开采填埋气资源具有重要意义。本文基于电阻率法对封场系统中填埋气的逸出过程进行监测实验,探究电阻率法对于该过程的监测能力。实验结果表明,高密度电阻率方法对填埋气泄漏均具有较好的定性监测能力。气体泄漏区域在电阻率监测剖面中表现为高电阻率变化比区域,并且泄漏量可以根据电阻率变化幅度定性表征,该方法可大致确定气体泄漏通道位置及气体泄漏范围。电阻率法易受降雨等外界条件的影响且对含气区域的边界界定不明显,应选择适宜的天气条件进行监测,为得到更精确的结果,可与土壤剖面气体采集探针相结合。

草酸强化天然铁矿石异相光助Fenton催化降解萘酚

对安徽马鞍山天然铁矿石的结构与成分进行表征分析,利用响应曲面方法箱线型设计(BBD)评估影响萘酚降解效率因素之间的交互作用,并探讨草酸强化铁矿石异相光助Fenton催化体系的机理.结果显示,马鞍山铁矿石的矿石矿物主要为磁铁矿.性能评价结果显示草酸显著提高铁矿石异相光助Fenton催化性能,萘酚去除率由40%提高至>99%.BBD设计表明影响萘酚降解的主导因素是草酸浓度,其次是H_(2)O_(2)浓度,铁矿石剂量的影响稍小,三者之间均存在交互影响.EPR结果表明草酸的引入可以显著提高体系中的CO_(2)^(•)−和O_(2)^(•)−含量.草酸强化铁矿石异相光助Fenton高效催化降解萘酚主要归因于草酸与铁矿石形成的草酸铁络合物的光分解提高体系中O_(2)•−产量,另一方面光分解产物Fe(Ⅱ)加速Fenton反应产生•OH的速率.研究结果可为绿色环保水污染物控制技术研发提供指导.

章丘百脉泉群核心出露区水文地质特征及敏感保护区划分

为了查清章丘百脉泉出露区浅部微观地质条件及其与泉水的关系,通过物探、钻探、水位观测等多种手段,查明断裂构造发育特征,刻画泉水出露区浅部地层结构,分析出露区泉水喷涌主要影响因素,划分敏感保护区范围。结果表明:出露区断裂构造极为发育,共发育5条断层、1个破碎带,为岩溶水上涌提供了通道;卵砾石层在断裂两侧普遍发育,呈现中间厚向两侧变薄并逐渐尖灭的特征,卵砾石层为泉水上涌后提供了赋存空间,在埋藏较浅处涌出成泉。出露区影响泉水喷涌的主要因素为断裂构造的控制作用和卵砾石层的连通、透水作用。综合断裂构造和卵砾石层的发育厚度划分了敏感区和较敏感区,面积分别为0.78 km^(2)和0.67 km^(2)。

北方某废弃矿区地下水污染帷幕注浆应急处置研究

随着我国煤炭资源的枯竭,大量矿山关闭,遗留了广大的地下采空区场地。不少化工企业向废弃矿井内倾倒化学废液等导致了矿区地下水污染事故,威胁地下水水源地的水源安全。针对此类复杂场地条件下污染事故的应急处置案例和经验都非常少,本文以北方某废弃矿区地下水污染注浆帷幕应急处置为例,通过对矿区地质条件的分析、地下空间结构和地下水流场的刻画,构建三维地质模型,以模型为基础设计帷幕注浆工程并实施,研究复杂场地条件下开展帷幕注浆应急处置的重要内容和决定因素,并利用场地地下水样品监测结果,分析研究帷幕内外污染物浓度分布特征及差异,找出地下水运移规律,评价注浆帷幕效果。研究表明:在事故井周边100m范围实施的帷幕注浆工程,对污染物运移的封堵效果显著,帷幕注浆内外污染物含量差距明显。一期检测结果显示帷幕注浆范围内地下水中二氯甲烷浓度最高1390μg/L,帷幕范围外最高浓度仅为8.07μg/L;二期检测结果为污染物检出浓度大于5μg/L的区域全部位于帷幕范围内,帷幕范围外均未检出。同时污染物的分布特征指示着地下水沿巷道运移成为最主要的形式,对地下空间结构的精准刻画是决定帷幕注浆工程成效的重要因素。

枣庄市台儿庄区小龚庄岩溶地下水水源地允许开采量计算评价

科学有效的地下水资源评价是可持续开发地下水资源的关键,其中地下水资源可开采量的评价是地下水资源评价的核心内容。该文在对枣庄市台儿庄区小龚庄水源地水文地质条件、岩溶塌陷发育情况等进行详细分析的基础上,采用开采试验法对小龚庄水源地岩溶地下水允许开采量进行了计算,计算结果为11354m^3/d。根据已发生岩溶塌陷情况,设定岩溶塌陷预警水位,利用非稳定流Theis公式计算了安全开采量范围在11187～13150m^3/d之间,对开采试验法计算结果进一步进行评价。根据评价结果最终确定以11354m^3/d作为小龚庄水源地的允许开采量是可靠的,可以保证水源地最大限度的开采地下水资源,同时又保证水源地运行时不易引发岩溶塌陷的环境地质问题。该方法为同类型水源地地下水允许开采量的计算评价提供了一定的借鉴。

济南东部大辛河渗漏段地下水示踪试验与分析

2013年以来,济南市为正确处理好保泉和市民饮用优质地下水的关系,组织实施了地表水转换地下水补源系列工程,旨在补源保泉的前提下开采地下水。大辛河地表水转地下水工程是其中重要的组成部分,为了查明大辛河渗漏补源后地下水的补给方向、径流速度等,在大辛河主要渗漏段开展了地下水示踪试验。结果显示:地下水渗漏补源后沿渗漏段—龙奥大厦—济南东区供水奥体加压站—贤文小区一线大体自南向北径流,视径流速度约45m/d,越往两侧流速越缓慢,表明大辛河地表水转地下水工程主要对东郊水源地进行补给,对市区四大泉群补给较弱。示踪试验得出的结论,对大辛河地表水转地下水工程运行具有重要指导作用,对后期管理部门合理规划补源、开采布局具有重要的借鉴意义,促进济南保泉和供水的有机统一。

山东省东汶河沂南地区地下水水化学特征及形成机理

地下水作为人类重要的水源之一,已经受到了人类活动的明显影响而造成污染,深入研究地下水化学特征及形成机制,对于地下水资源的合理利用具有重要意义。东汶河沂南地区分布着多种类型的含水层,并且农业、养殖业发达,是进行人类活动影响下的地下水水化学形成研究的理想地区。本文综合利用Piper三线图、离子比值法及数理统计(相关性分析、因子分析、聚类分析)等方法,对东汶河沂南地区地下水水化学特征及形成机理进行研究。研究结果表明,本区地下水水化学类型总体以HCO_(3)-Ca、HCO_(3)-Ca·Mg型为主,TDS含量在243~1473mg/L之间。地下水中HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、Ca^(2+)和Mg^(2+)等离子主要来自于碳酸盐类矿物及硫酸盐类矿物的溶解,而Na^(+)、K^(+)、Cl^(-)、NO_(3)^(-)则主要来自于岩盐溶解和人类活动污染。水岩作用对地下水水化学的影响超过了62.024%;受人类活动影响明显的水样占到了总水样数的13.6%,对地下水水化学的贡献率则达到了20.318%。河谷平原地区受到农业及养殖业等人类活动的污染明显。

柠檬酸钠-Fe^2+催化纳米过氧化钙修复污染地下水

为了修复被三氯乙烯污染的地下水,利用化学沉淀法制备纳米过氧化钙,采用柠檬酸钠强化Fe^2+催化效果,考察柠檬酸钠与Fe^2+的配比,以及纳米过氧化钙、柠檬酸钠-Fe^2+投加量等对修复效果的影响,并分析三氯乙烯的降解路径。结果表明:在中性条件下,柠檬酸钠-Fe^2+可以有效催化纳米过氧化钙降解地下水中的三氯乙烯;体系中纳米过氧化钙、柠檬酸钠-Fe^2+的浓度以及柠檬酸钠与Fe^2+的配比对三氯乙烯的降解有显著影响,降解反应符合伪一级动力学模型;在三氯乙烯浓度为0.16 mmol/L,柠檬酸钠与Fe^2+的物质的量比为1∶1,体系中纳米过氧化钙、柠檬酸钠-Fe^2+的浓度分别为2.88、0.96 mmol/L时,反应3 h后三氯乙烯去除率可达98.0%。

某废弃煤矿有机污染场地地下水修复治理中试研究

某废弃煤矿竖井经倾倒有机废液,导致环境污染事件,造成巷道及采空区内地下水污染。本文结合场地实际情况,选取倾倒竖井(事故井)及周边区域为中试区域,采用"抽出处理+原位氧化循环"两阶段联合修复技术对污染场地开展中试研究。本文介绍了场地污染概况、地下水修复中试方案设计和实施,以及对修复效果进行评价。结果表明,中试处理后地下水中COD和二氯甲烷最高去除率分别为97.88%和99.74%。中试试验表明,"抽出处理+原位氧化循环"两阶段修复技术,对处理矿区内巷道及采空区等复杂地层结构下深层地下水中有机污染物具有较好的去除效果,可以结合现场实际情形对整个污染场区进行规模应用。

地下水VOCs污染修复技术探讨

污染物事故性排放、工矿企业搬迁后遗留的污染场地修复面临各种问题,给地下水资源的使用带来严重威胁。地下水VOCs污染,具有易扩散迁移、毒性高、风险大的特点,修复难度较高。本文结合典型深层地下水修复案例,充分分析场地地质背景、水文地质条件等,根据污染物的特性、污染范围和分布特征,探讨各种修复技术的修复机理、修复对象和技术特点,针对VOCs污染修复进行性能比较及适用性分析。同时通过两个阶段的试验综合研究,原位和异位技术相结合,为开展类似地下水VOCs污染修复实践和管理提供了依据和思路。

基于GMS的济南市人工补源影响研究

【目的】探究济南市人工补源对泉水位的影响。【方法】在系统分析泉域水文地质条件的基础上,采用地下水数值模拟软件GMS10.0建立了趵突泉泉域的地下水流数值模型,通过模型对玉符河、历阳湖、兴济河的补源实施效果进行了评估。【结果】玉符河补源水首先沿着炒米店地堑由南向北流,补给西郊地下水,然后再向东、西径流。补源后第177天,补源影响范围基本抵达趵突泉,玉符河补源的最大影响范围为614.32 km^2,对趵突泉、黑虎泉的最大影响水位为0.06 m和0.04 m。历阳湖开始补源后第77天,补源影响范围基本抵达趵突泉,历阳湖补源的最大影响范围为155.52 km^2,对趵突泉、黑虎泉的最大影响水位为0.04 m和0.03 m。兴济河开始补源后第329天,补源影响范围基本抵达趵突泉,兴济河补源的最大影响范围为198.91 km^2,对趵突泉、黑虎泉的最大影响水位为0.02 m和0.01 m。【结论】玉符河、历阳湖、兴济河补源对泉水位起到很好的支撑作用。

济南市城市地下空间资源开发利用适宜性评价

随着城市建设的快速发展,土地资源紧张成为限制城市健康稳定发展的主要因素之一,地下空间资源开发成为解决这一问题的主要途径之一,而对城市地下空间资源进行因地制宜的适宜性评价是对其合理开发利用的关键。该文采用专家调查法、层次分析法(AHP)等研究手段,对城市地下空间资源开发利用适宜性评价进行了研究,以济南市地下空间资源开发利用为例,分析了济南市水文及水文地质、工程地质、环境地质等影响因素,构建了济南市城市地下空间资源多层次评价体系,重点研究了泉水保护对济南市地下空间资源开发利用的制约影响,建立了一套适用于济南市地下空间资源的综合评价模型,旨在为济南市后续地下空间资源开发利用提供理论依据。

模型嵌套技术在济南趵突泉泉域数值模型中的应用

在地下水数值模型中,经常需要对某一重点区进行详细刻画,模型嵌套技术仅需对原有模型进行较小的修改,并不需要重新进行网格剖分,就可以达到网格加密的目的。该文在系统分析济南趵突泉泉域水文地质条件的基础上,采用地下水数值模拟软件GMS10.0,建立了覆盖趵突泉泉域的地下水流数值模型,利用更加灵活、高效的共享节点的嵌套技术,对济南西郊重点区域进行加密,并与未加密、全局加密的模拟结果进行对比。结果表明:LGR在提高加密区和非加密区模拟精度的同时,大大缩减了模型的运行时间,并减小了磁盘空间的占用。随着济南市地表水转化地下水工程的建设,LGR可以应用于对断裂、补源河流、回灌井等的精确刻画,更好的为社会、工程服务。

基于GMS的玉符河人工补源影响研究

为探究济南市玉符河人工补源对趵突泉泉域的影响,在系统分析泉域水文地质条件的基础上,采用地下水数值模拟软件GMS10.0建立了2012—2014年覆盖趵突泉泉域的地下水流数值模型,通过模型对玉符河补源实施后地下水的径流方向、影响面积以及对泉水位和西郊水源地水位的提升作用进行评估。结果表明:玉符河补源在实际渗漏量为10.52×10~4m^3/d的情况下,玉符河补源水首先沿着炒米店地堑由南向北流,然后再向东、西方向径流。补源后第177 d,补源影响范围基本抵达四大泉群,玉符河补源的最大影响范围为485.79 km^2。玉符河补源对趵突泉、黑虎泉的最大影响水位为0.06 m和0.04 m;对济南西郊水源地的水位起到明显的提升作用,最大值达到0.57m。西郊水位的抬升可以缓解地下水开采对趵突泉水位的影响,减小保泉的压力,也为将来济南百姓重新喝上优质地下水奠定了基础。

矿盐地层水平定向钻进对接技术应用

以山东肥城海晶盐化有限公司100万t/a卤折盐采输卤工程钻井项目中H17/H18对接井为例,首先介绍了定向钻进对接技术在采卤井中的应用以及定向钻孔轨迹设计,在对地层详细勘探的基础上对定向钻孔进行可靠精确的轨迹设计是钻探施工的基础。其次,介绍了定向水平井的施工工艺。本项目关键技术是MWD无线测斜仪技术和旋转磁铁测距系统(RMRS),以及钻进时钻井液选取和参数调控。MWD无线测斜仪技术和旋转磁铁测距系统(RMRS)可以实时测量钻进方向,进而根据工程需要调整钻进方向,保证了中靶作业成功连通。本项目施工过程中的难点及所采取的技术对策可为同类钻井施工提供借鉴和指导依据。

章丘区百脉泉泉域水文地质条件分析及泉水保护

章丘区内群泉汇集,素有“小泉城”的美誉,其中以百脉泉较为有名。但由于各种不利因素的影响,导致百脉泉群出现停喷现象。考虑到泉水自然景观受到威胁的现状,本文在分析泉域水文地质条件后,开展了涌水试验、示踪试验等工作查清泉水的补给通道,并对泉域岩溶水系统的渗漏带进行圈定。最后提出具体保泉措施,对保泉工作具有一定的指导意义。

海水-地下水交换过程电阻率层析成像法监测效果模拟分析

近岸地下河口是海水-地下水交换的重要场所,对海岸带地下水环境产生重要影响.电阻率层析成像法作为一种实时、快速、高效的原位监测方法,能够刻画、描述潮汐过程不同阶段海水-地下水相互作用过程.为了探讨电阻率层析成像法对海水-地下水交换过程的探测效果,根据典型近岸地下河口水文地质模型和研究团队前期研究成果,构建潮汐过程不同阶段地层电阻率模型,模拟潮汐过程不同极距、不同探测装置条件下的理论探测效果.研究结果表明,使用ERT进行海水-地下水交换过程研究时,采用偶极装置取得的探测效果优于施伦贝格装置;目标异常体的尺寸与电极极距的比值越大,ERT探测效果越好.在本研究中,当目标异常体厚度-极距比大于等于0.55时,能够划分目标异常体的分布范围;当厚度-极距比大于等于1.1时,取得较好探测效果;当该比值继续增大时,探测效果变化并不明显.