基于小波分析与Mann-Kendall法的岩溶大泉动态研究

研究地下水动态是认识地下水资源的有效手段。根据1956-2013年济南岩溶泉域大气降水及地下水水位动态监测资料,采用小波分析法、Mann-Kendall趋势检验、突变检验法研究了58个水文年泉水位对大气降水的响应,可以看出:(1)大气降水和泉水位呈现出多尺度的变化特征,长时间尺度上两者的变化周期基本相同,变化周期为16年和12年,说明大气降水对泉水位有直接影响;(2)在1956—2013年,济南泉域地下水水位具有0.65m·(10a)^(-1)的年际显著下降趋势,但降水具有12.65mm·(10a)^(-1)的不显著上升趋势,说明在人为因素影响下泉水动态的影响因素的权重发生了变化;(3)大气降水在1999年发生突变,1999年之后年降水为增加趋势;而地下水水位突变年份为1967年,1967年以后水位持续降低,2004年以后水位快速上升,泉水位未来趋势应与降水保持一致,呈上升趋势,说明大气降水并非泉水动态的唯一影响因素;(4)通过建立不同时段的多元回归模型,表明近58年来地下水水位的主要影响因素由大气降水到人工开采之间的转换,同时验证了小波分析和Mann-Kendall法研究地下水动态的适宜性和可靠性,也为济南市的保泉提供了参考依据。

内陆平原区浅层地下水系统中黏土的阻滞作用

内陆平原区咸淡水交替分布,目前对于咸水成因、咸淡水水质演化过程的水文地球化学作用缺乏认识。因此,在研究内陆平原区水化学特征基础上,采用地质钻探、抽水试验、水质分析等方法,采取研究区深度42~48.2 m的黏土样品和地下水水样,并测试水化学指标,对咸水中Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)与黏土进行吸附等温实验。结果表明:(1)黏土吸附地下水中的常规离子能在3 h内达到吸附平衡,吸附速率是一个由快到缓的变化过程;(2)黏土对地下水中Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)的最大吸附量分别为1 302 mg/kg、733.1 mg/kg、528.49 mg/kg,等温吸附曲线较符合Langmuir方程;(3)黏土对地下水中Na^+、Mg^(2+)的吸附、阻滞作用大于对地下水中Ca^(2+)的吸附、阻滞作用。研究表明,黏土对地下水系统中的水化学分带及浅层地下水系统中Na、Mg型微咸水的形成有一定控制作用。

大气降水与济南泉水动态变化的定量关系研究

济南保泉历经40多年历史,历年枯水期泉水一直受到断流威胁。针对济南泉水动态变化现状,采用相关分析法,研究不同时间尺度下大气降水与泉水动态的关系。研究表明:济南泉域岩溶地下水的主要的补给来源是大气降水,泉水位高低主要受降雨大小的影响;大气降水对泉水位的影响具有滞后性特点;不同时间尺度下累计降水量回归分析得出兴隆雨量站、燕子山雨量站对泉水位影响滞后时间较短;在现状开采条件下,当旬降雨量累计值大于17.58 mm时对泉水位回升有积极的影响。综合济南泉域岩溶水流向、各雨量站距泉的距离、降雨对泉水位影响的滞后时间、各雨量站降水大小与泉水位变幅的关系程度等方面,得出兴隆雨量站所在区域降雨对泉水位的影响较大,是适宜的保泉补源地,能达到科学补源保泉的目的。

示踪试验在济南泉群优势补给径流通道研究中的应用

为查明济南泉群优势补给径流通道分布情况,提高补源保泉工作效率,本研究以寒武系张夏组含水层、凤山组含水层以及奥陶系马家沟组含水层为主要研究对象,以钼酸铵为示踪剂在济南南部山区不同含水层进行两次示踪试验,并在趵突泉、五龙潭等泉群中检出示踪剂。试验结果表明:地下水流速、示踪剂平均流速、示踪剂扩散速度等时线及检出点示踪剂历时曲线可作为优势补给径流通道识别特征,地下水优势径流补给通道受透水断裂控制。