背景地下水作用下铀在砂岩铀矿微界面上的扩散模式

上游背景地下水流入酸法地浸采铀退役采区地下水中时产生了稀释和冲洗作用。为探究背景地下水作用下酸法地浸退役采区地下水中铀在水岩微界面上的扩散模式和控制机理,开展了静态稀释实验和动态冲洗实验。静态稀释实验结果显示,背景地下水与污染地下水比例为50∶1时,1440 min内铀浓度降到背景值60μg/L以下;初期阶段(0~20 min),反应速率主要受膜扩散控制;中期阶段(20~150 min),反应速率受膜扩散和颗粒内扩散共同控制;后期阶段(150~600 min),反应速率主要受颗粒内扩散控制。动态冲洗实验结果表明,用25个孔隙体积的背景地下水,10 d内铀浓度降至50μg/L;初期阶段(0~4 d),反应速率主要受膜扩散控制;中期阶段(4~7 d),反应速率同时受膜扩散与颗粒内扩散控制;后期阶段(7~10 d),反应速率主要受颗粒内扩散控制。这些研究结果揭示了上游背景地下水流入酸法地浸采铀退役采区地下水中后铀的扩散和迁移规律,为酸法地浸采铀退役采区地下水自然净化的可行性评估提供了理论依据。

电阻率测深法在咸淡水界面探测中的应用

通过电阻率测深法探测沧州献县的地下咸淡水界面,首先结合水文地质条件的综合研究,通过小四极测试法对工作区内不同岩性地层做了物性测试;根据地下咸淡水界面两侧存在着明显的电阻率差异这一地球物理前提条件,布置了7条测线,并进行反演和解释,查明了研究区地下0~250 m深度咸淡水分布情况。结果表明,区域内咸淡水分界线近NE走向,其西北区面积约1/3范围为淡水区,分界线东南大片面积略超2/3范围为咸水区;咸水区内有3个面积较小的淡水区,咸水与淡水分界面深度总体呈现西浅、逐渐向东变深的趋势,并存在4个下凹幅度不等、影响面积及特征不同的漏斗区。研究证明电测深方法在地下水勘查、咸淡水界面勘查中具有良好的有效性。

PFASs在地下水中的界面吸附行为研究进展

全氟及多氟烷基化合物(PFASs)是全球关注的一类新污染物,理解PFASs在环境中的迁移、分配、转化过程是预测其环境归趋和风险的重要任务.近年来,越来越多的研究开始关注地下水中PFASs的运移和分配行为.本文系统总结了新近的研究成果和文献,重点总结、归纳了PFASs在地下水中的界面吸附行为,包括固-水界面、空气-水界面和非水相液体(non-aqueous phase liquid,NAPL)-水界面.针对PFASs在3种界面吸附过程以及主控要素进行了详细论述,并得出了相关结论.虽然固-水界面吸附最为重要,但其他两个界面过程也不容忽视.对于不同种类PFASs及不同碳链长度的同类PFASs在界面分配行为各异,直接影响其在地下水中的迁移和分布.影响PFASs多界面过程的要素主要包括吸附介质的性质、PFASs自身的物理化学性质及水化学要素等.最后,立足现有研究成果和盲点,对未来相关研究进行了展望.

全氟及多氟烷基化合物在土壤-地下水系统多介质界面行为研究进展

近年来,全氟和多氟烷基化合物(PFASs)在全球范围内受到广泛关注,其在多种环境介质中均有不同程度检出。其中,土壤既是PFASs污染的重要受体,也会在吸附-解吸、淋溶等作用影响下成为释放PFASs的污染源,从而对受纳水体造成持续污染,尤其是对土壤下覆地下水系统的影响持久而深远。因此,理解PFASs在土壤-地下水系统中的迁移转化过程是预测其环境归趋和风险控制的重要任务。文中总结了近年来国内外的相关研究,对土壤-地下水系统中PFASs的污染来源和界面行为进行了综述,并对现存问题和未来需求进行了展望,以期为PFASs在土壤-地下水系统的监测与控制提供参考和支撑。

开采条件下河北平原中部咸淡水界面下移

河北平原中部上层咸水入侵下层淡水已造成局部地下水污染,本文调查统计了地下水质监测资料和2700多眼深井孔的测井物探资料。以水化学方法和数理统计方法,从水文地质条件和地下水开采利用状况入手,对研究区咸淡水界面下移的机理进行了分析。结果认为,咸淡水界面从20世纪70年代以来年均下移约0.4m,开采地下水造成上下层水头压力变化,加大上部浅层水向下越流是其主要原因之一。

华北平原地下咸水垂向变化及机理探讨

为探讨华北平原地下水开采对供水安全的影响和地下水水质的变化趋势,采用地下水水质动态监测、地面物探现场试验和成井物探等大量的实测资料验证地下水咸水下移的事实,并从水文地质条件、地下水位下降和地下水开采利用状况等方面,对咸淡水界面下移的机理进行分析。结果表明：咸淡水界面从20世纪70年代以来下移约10-20 m,开采地下水造成上下层水头压力变化是其主要原因之一。

电法探查海岸带含水层咸淡水界面的调查研究

本文在理论上对电法探查多层土层组成的海岸带含水层的咸淡水界面的可能性进行探讨的基础上,对太平洋沿岸某地区进行了实地调查研究。在测量设置在海岸附近及分布于海岸纵深方向的调查井垂直方向电导率的同时,在调查井附近进行了电法探查。结果表明,电法探查的咸淡水界面的深度与依据井水电导率区分的混合区域上端几乎一致,即对于不同类别土质构成的岩土层,电法不但能探查确定咸淡水界面的深度,而且与以往的手法比较也是一种简单、快速、可靠、成本低廉的确定咸淡水界面深度的方法。

场地土壤-地下水污染物多介质界面过程与调控研究进展与展望

近年来,中国重点行业场地土壤-地下水重金属和有机污染物污染十分突出,已成为土壤环境治理修复亟待解决的重要问题之一。多介质界面是控制场地系统复合污染物环境行为的关键。因此,开展场地土壤与地下水污染物多介质界面过程与调控机制研究,对于认知场地污染成因与治理修复具有重要的科学意义。系统分析了国内外场地土壤-地下水污染物多介质界面过程与调控研究进展与发展趋势,指出了目前该研究领域中存在的科学与技术问题,提出了我国场地土壤-地下水污染物多介质界面过程与调控原理的研究思路与重点方向,以推动我国场地土壤和地下水环境科学理论与技术的发展。

长江河口地区第四纪地下水咸、淡水界面的动态变化

本文对长江河口地区 196 0～ 1985年间 78口钻井中的各层承压水的 2 4 5个水化学样品进行了测试 ,分析内容包括K+ 、Na+ 、Ca2 + 、Mg2 + 、NH4 + 、Al3 + 、Cl-、HCO3-、CO32 -、SO42 -离子含量以及酸碱性、温度等项目。测试时采用平行双样进行精度控制 ,水质分析的结果 ,按阴阳离子毫克当量总和的平衡关系进行检查 ,超出允许误差及时进行复检。为了研究各承压含水层咸、淡水界面分布的变化 ,将矿化度作为水质指标 ,并利用人工神经网络技术进行了计算机模拟。结果表明 ,本区第四纪地层中各含水层水质的时空分布格局主要受第四纪海平面波动控制 ,第Ⅳ、Ⅴ含水层中的微咸水、咸水的分布可能受上层咸水通过越流污染下层淡水所致。对第Ⅱ、Ⅲ含水层在 2 0世纪6 0和 80年代两阶段水质分布的分析发现 ,含水层内淡水区在上海市区有向东南和西北方向明显扩展的趋势。造成这种现象的主要原因在于 2 0世纪 70和 80年代 ,上海市区地下水开采量逐年压缩 ,并开展了人工回灌 (均为淡水 ) ,从而阻止了由于 2 0世纪 6

直接推进钻探技术在污染场地调查中的应用进展

在污染场地调查中,快速、准确地确定污染物的分布特征是调查工作的重点。作为新兴的污染场地调查技术,直接推进钻探技术可以用来进行包气带和含水层土壤样品采集、地层渗透系数探测,以及直接测定地层中污染物组成,具有快速、准确、不引起交叉污染的优点。该文对直接推进钻探当前研究进展进行介绍,并对技术改进方向进行叙述。

湿地水文学研究进展

水文过程在湿地形成、发育、演替直至消亡全过程中起重要作用。降水截流、径流和蒸散作用是湿地 大气界面水文过程研究的热点和重点,开发的模型较多但尚需进一步检验和完善。片流和明渠流是湿地主要地表径流,其中片流受地形坡度等因素影响而难以精确计算。湿地的地下水文系统对季节性积水湿地尤为重要,但是关于泥炭沼泽的垂向水力联系尚需进一步研究。可持续的湿地水文管理必须将人类活动和气候变化这两个因素纳入湿地综合水文模型,然而目前除少数几个综合模型外,大多数的湿地水文模型并非如此。加强湿地水文观测、多手段多技术相结合和开发综合湿地水文模型应是今后湿地水文学研究的主流。

地下水-土壤水-大气水界面水分转化研究综述

地下水－土壤水－大气水界面水分转化的研究有着重要意义。根据各种研究的出发点和侧重点，从三个方面论述了界面水分转化近年来的研究进展和各种研究方法的原理、优缺点和今后的研究方向。分析指出，界面水分转化的确定在小尺度范围内已取得很大进展，但是多数方法偏重于均匀下垫面均一介质条件下的水分交换研究，对于不均匀下垫面非均一条件下的水分交换问题和区域尺度问题未能很好的解决。在各种研究方法中值得注意的是遥感法、数值法和综合方法。

基于MPI的地下水数值模拟并行算法研究

地下水数值模拟是研究分析各种地下水问题的重要手段。针对传统地下水数值模拟串行算法在处理海量数据模型时计算时间长、运行效率低的特点,在分布式存储系统上利用消息传递标准MPI,设计了一种采用Cholesky预条件子,粗粒度、低通信开销的PCG并行算法。通过在具有4个处理核心的Linux集群环境中的测试可知,该程序运行所获得的加速比会随着处理核心数的增加而不断增大,并在4个处理核心数的时候获得最大加速比2.21,说明所设计的PCG并行算法具有较好的加速效果和可扩展性。

基于Feflow界面管理器的地下水流速场构造插件

基于Feflow插件与界面管理器系统,在Visual Studio 2008环境下,开发基于CK算法的地下水流速场构造模块,以插件的形式在Feflow中实现。利用高度非均质模型对新开发插件及Feflow自带地下水流速场构造功能进行对比。结果表明,新开发插件可以提供比Feflow自带功能更高精度的地下水流速场。

运用地下水流动系统理论研究水质问题

文章运用地下水流动系统理论,探讨了时空变化复杂地区水质运移的定量模拟方法。提出时间演变复杂的地下水流动可以用分段模拟法来把握区域渗流轮廓;对复杂的介质场进行逐级等效复原的方法来处理。这种模拟方式既克服了资料不足和剖分数有限的困难,也能提高计算精度。文章以衡水地区咸水运移为例对该方法作了详细说明。

移动界面流速的求解

提出了基于Ｓｈｗａｒｚ－Ｃｈｒｉｓｔｏｆｆｅｌ变换求解含水层咸淡水移动界面流速的方法，其基本步骤为：（１）将流动平面ｚ的淡水区和咸水区分别映射为辅助平面ｔｆ和ｔｓ的上半部分；（２）利用ｔｆ和ｔｓ平面与复势平面ｗｆ和ｗｓ的映射关系并引入某些几何参数，建立关于复势多边形边长比方程，则问题归结为这些参数的求解；（３）建立关于边界条件的方程，其中包括淡水入流条件和物质面条件；（４）联立求解这些方程并求解界面流速。这一方法与一般数值方法的区别主要是直接求解流速，不需要将流动区域离散化，因而误差较小。算例表明这种方法是可行的。

核磁共振地下水探测技术在水源勘察及确定地下咸淡水界面中的应用与研究

地面核磁共振找水技术是目前世界上唯一的直接找水方法。笔者通过该技术在内蒙古五原县乡镇安全饮水工程水源勘察中的应用,对如何确定地下咸淡水界面开展了研究工作。通过所获得的解译成果与钻孔资料的对比,认为在依据区域水文地质资料的基础上,用该技术确定地下咸淡水界面位置较为准确;在无区域水文地质资料的情况下,单以核磁共振解译成果能否准确确定此界面有待进一步研究。

含感潮河流的海岸带海水入侵特性的调查研究

以太平洋附近3.2 km2的区域为调查对象。首先,通过区域内的19口地质调查井,确认了含水层由透水性不同的多层土质构成,含水层以下的不透水层总体上从海岸开始呈逐渐隆起的山丘状。其次,通过测量距海岸不同距离的10口井水铅直方向电导率,确认了咸淡水混合区域特征点和地下水面伴随着潮汐的波动而变化的规律。即,在同一位置不同季节,其变化的特征不同;同一季节不同位置的调查井,因所处位置的地质构造及与海岸、感潮河流距离的不同,其变化特征也不同,这与迄今为止的众多研究结果不同。此外,通过分布于区域内的36个电法探测点的探查和井水铅直方向电导率的调查认为,海水入侵虽然受到感潮河流的一定影响,但从整个调查区域来看海水仍以"楔状"向着内陆入侵。同时,针对调查区域的不透水层的特征建立的数理模型对以上的部分调查结果给出了定性解释。

华北平原咸-淡含水层间粘性土层的化学渗透效应研究

通过硬壁式渗透仪对取自华北平原典型咸淡水区域的原状土与以此制作的重塑土进行了渗透率以及化学渗透率系数σ的测定.在浓度差为0.152 M的浓度梯度下,测得原状土的σ=0.013;重塑土的σ=0.089.对两种土样来说,虽然具有同样的成分及孔隙度,但原状土的膜性能要小于重塑土.可以表明当粘土颗粒排列更加规则时,粘土会表现出更高的膜性能.在位于华北平原咸淡水典型区的衡水市桃城区,将本文确定的咸淡水界面下移情况与前人的研究进行了对比,发现下移速度较缓,考虑到该区的粘性土层具有一定的膜性能,认为该区的地下含水层系统形成了一个典型的化学渗透系统,产生的化学渗透压力一定程度的抵消了由于过采深层淡水导致的向下的水头差,使咸淡水界面的下移速率减弱.研究结果对华北平原咸水下移机理提供了科学依据.

湖底地下水排泄与湖泊水质演化

湖泊富营养化是当前全球范围内最为典型且严重的水环境问题之一,但过去偏重营养盐向湖泊的点源和面源输入评价,常常忽视地表水-地下水相互作用在湖泊水质形成与演化中的作用。总结了地下水-湖水相互作用模式,重点评述了地下水排泄过程对湖泊水文与水质影响的研究进展,对比了渗流仪测量、水量平衡、氡质量平衡、温度示踪、数值模拟等量化方法的优劣性与适用性,探讨了地下水向湖泊排泄的时空变异性、地下水-湖水界面氮磷的迁移转化等难点问题的研究现状,提出该领域未来研究方向主要包括:综合运用多种技术方法,表征湖底地下水排泄的时空变异性;揭示界面水文生物地球化学过程,量化地下水向湖泊排泄氮磷负荷;评估强烈人类活动改造对地下水-湖水相互作用的影响。