含水层储存和回采技术的研究与应用

ASR技术的研究侧重于储水的水质变化、井的堵塞以及工程风险等问题,该技术除应用于水资源地下调蓄外,还广泛用于保护和修复生态环境、改善水质以及管理废水等。对我国地面开发程度较高的城市来说,ASR技术对于提供稳定的供水以及解决中深层含水层的可持续利用问题具有重要的意义。

矿井水地下储存过程中典型污染组分去除规律——以内蒙古敏东一矿为例

为了查清敏东一矿矿井水水质特征和地下储存过程中典型污染组分去除规律,设计了一种“地表处理+含水层储存”的实验装置,结合现场取样检测、污染组分分析、室内模拟实验等手段开展了相关研究,结果表明,敏东一矿井下矿井水中污染组分来源于天然地下水和煤炭生产,其中来自地下水的Fe,F,Mn等离子超标1.0~3.0倍;煤炭开采造成的污染包括COD、浊度、氨氮、总大肠菌群,分别超标69.67~192.33倍、24.16~55.17倍、0.52~1.10倍和4.33~7.67倍;石油类组分超标则表明矿井水中出现了一定程度的有机污染。混凝沉淀实验中,20.0 mg/L PAC条件下,浊度和COD分别降至13.60 NTU和4.73 mg/L;在常规处理(混凝沉淀)去除悬浮物和COD的基础上,采用“地表处理和含水层储存”的实验模拟工艺,利用地表包气带孔隙介质过滤、氧化反应等作用,使浊度<1.0 NTU,TOC含量=1.097~1.128 mg/L,UV254=0.026~0.037 cm-1,NH4质量浓度0.1 mg/L,地表处理段出水已经满足当地地下水条件;含水层储存过程中,还原环境还可以进一步去除矿井水中有机组分,使TOC含量和UV254进一步降至0.48~0.54 mg/L和0.005~0.008 cm-1。另外,利用三维荧光光谱指纹可以进一步查清矿井水中有机组分种类和去除过程,实验源水中主要出现了Ⅲ区的多环芳烃类有机物(荧光强度(fluorescence intensity,FI)=4147)和Ⅴ区的腐殖质类有机物(FI=3140);地表处理后,Ⅲ区和Ⅴ区的FI分别降至2033~3140和2201~2760,结合UV254的变化特征可以看出,好氧阶段优先去除大分子/多环芳烃类有机物,再经过含水层储存,Ⅲ区的FI进一步降至1496~1779,Ⅴ区的FI则≤1638。采用“地表处理+含水层储存”的矿井水处理储存模式,可以有效去除煤炭开采产生的污染组分,保障矿井水地下储存的水质安全。

洮儿河扇形地修建地下水库可行性研究

利用大量实际资料,采用GMS软件建立了白城市洮儿河扇形地立体地质模型,系统研究了区域水文地质条件,应用Surfer软件,采用含水层体积法和水层厚度法计算了地下水库的储存空间,采用动态资料推求、野外试验和室内实验等多种方法确定了主要水文地质参数,重点分析计算了洮儿河扇形地作为地下水库的储水空间、补给水源和调蓄能力,讨论了在该区修建地下水库的可行性及其效果,提出扇形地地下水库设计与建设的有关建议。

国外岩溶地区水资源开发利用技术及其对我国的启示

北方资源型及水质型缺水、南方洪涝灾害和季节性缺水、水资源与经济发展空间不匹配等是我国岩溶地区水资源开发面临的主要问题。近几十年来,尽管我国在岩溶水资源开发利用过程中掌握很多关键技术并研发出一些成功的模式,但是仍然存在着许多急需解决的问题。本文对国外岩溶地区水资源开发利用的成功经验、典型案例和关键技术进行分析,总结出雨水及表(浅)层岩溶水资源收集-储存-利用、岩溶含水层水资源调蓄与循环利用、中小流域岩溶水资源综合开发与管理、跨流域(区域)尺度岩溶水资源协调开发,以及岩溶大流域水资源梯级调蓄与综合开发等国外岩溶水开发的成功模式。基于上述模式对我国岩溶地区水资源规划、保护、管理和开发所带来的启示,提出借鉴国外跨流域(区域)尺度岩溶水资源协调开发经验,实施水资源跨流域协调开发,有效解决岩溶地区水资源与经济发展空间不匹配的问题;按照大流域岩溶水资源梯级调蓄与综合开发利用的思路,在西南岩溶区利用梯级分布且具有密切水文联系的岩溶大洼地,实施集防洪与调蓄水资源等多目标的大岩溶流域梯级水资源开发工程,解决南方岩溶区季节性缺水的难题;重视我国北方岩溶区地下水资源普遍超采造成岩溶含水层被疏干的水环境问题,启动向岩溶含水层回灌补水计划,增强北方岩溶含水层调蓄水资源的能力,提高水资源利用效率和改善地下水环境;推进极端干旱岩溶区收集-储存-综合利用雨水、表(浅)层岩溶水或坡面流的技术创新,为我国岩溶地区水资源可持续开发利用、生态经济发展提供技术支撑。

地下水人工回灌堵塞问题研究进展

地下水人工回灌堵塞问题的产生与回灌水质、入渗介质的矿物成分及颗粒组成特征等多种因素有关,通常根据成因将堵塞分为物理堵塞、化学堵塞和生物堵塞3种类型。大颗粒悬浮物的物理堵塞效应与机理的研究比较成熟,但对于中间颗粒,尤其是胶体颗粒物的堵塞作用机制的研究还相对比较薄弱;化学堵塞的机理复杂,影响因素众多,水文地球化学模拟技术在化学堵塞机理的研究中显示了良好的应用前景;生物堵塞主要由回灌水中细菌和藻类等微生物的繁殖和代谢导致,大量的研究集中在细菌方面,对藻类引起的堵塞问题研究尚不深入;多种堵塞的相互作用过程和作用机理是目前研究的难点问题。堵塞预测的方法主要包括3种:①指标法(如MFI、悬浮物浓度、浊度、AOC、BFR等),简单实用,但不能对堵塞演化过程进行描述或对堵塞程度进行定量表达;②经验公式法,受特定场地的条件限制,难以直接推广和利用;③解析公式法,对堵塞机理的表达更加科学、合理,但模型的建立与求解难度较大。通过合理的水质预处理技术和合理的回灌工艺,可以有效延迟堵塞发生的时间、减缓堵塞累积的程度。开发快速、高效、简单的堵塞处理技术对于延长工程使用寿命和降低经济成本具有重要的现实意义。