广安市华蓥山—铜锣山地区岩溶地下水富集模式研究

岩溶地下水是广安市华蓥山—铜锣山农村地区的主要水源之一,研究区内地下水富集模式对于地下水资源勘察和开发利用具有重要的现实意义。针对广安市华蓥山—铜锣山地区,基于水文地质调查,对水样进行采样和测试分析,通过分析地层岩性、地形地貌、地质构造、地下水形成条件、径流特征等因素.

基于用高斯分布生成管道的岩溶地下水流数值模拟

为更精确地模拟岩溶区地下水运动,以贵州省黔西南普安县某岩溶水文地质单元为研究区,用基于有限单元法的FEFLOW软件建立研究区岩溶管道等效多孔介质耦合地下水流数值模拟模型。模拟中,在地质条件控制下应用高斯随机分布生成地下暗河的管道,用非稳定三维地下水运动的偏微分方程描述等效多孔介质水流运动,用Manning-Strickler方程描述管道水流运动,将导水断层处理为强渗透条块,将落水洞汇水范围的降水入渗系数设置为1,将泉水处理为定水头的抽水井。流场模拟结果显示,25个观测点计算水位与实测水位关系的决定系数可达到0.9985,纳西效率系数达0.9982,极接近于1;表明基于这些处理建立的地下水模拟模型反映了岩溶地下水运动特征,具有较强的仿真能力,可用于提高岩溶区地下水资源评价精度。

典型西南岩溶地下水抗生素污染指示因子识别

我国南方岩溶地区是全球三大岩溶集中分布区之一,由于岩溶地区独特的含水层结构,其地下水极易受到地表污染。为了探明岩溶地下水中抗生素污染空间分布的主控因素,厘清抗生素浓度与水化学参数的相关关系,进而识别岩溶地区水环境中抗生素污染的指示因子,以西南典型岩溶地下河系统为研究对象,利用超高效液相色谱串联质谱联用仪(UPLC-MS/MS)分析了35种抗生素浓度。结果表明:研究区共检出了30种抗生素,包括3种四环素类(<检出限(MDL)~421 ng/L)、5种大环内酯类(28.3~884 ng/L)、9种磺胺类(2.50~30 ng/L)和13种喹诺酮类(19.5~1807 ng/L)。其中,大环内酯类和喹诺酮类抗生素是研究区检出的主要抗生素,其空间分布特征主要受污染源和稀释作用控制。研究区水化学类型包括HCO_(3)-Ca·Mg型和HCO_(3)-Ca·Na·Mg型,抗生素浓度在不同的水化学类型中存在显著差异,HCO_(3)-Ca·Na·Mg型水样中抗生素浓度显著高于HCO_(3)-Ca·Mg型(2~10倍)(Mann-Whitney检验,p<0.05)。同时,Pearson相关性分析结果表明,三氮(硝氮、亚硝氮与氨氮浓度之和)、总有机碳(TOC)、Na^(+)、Cl^(-)浓度与单一抗生素浓度、不同种类抗生素浓度、抗生素总浓度均呈显著正相关(r=0.81~0.99,p<0.05,N=7~8)。相比三氮、TOC和Na^(+),Cl^(-)在环境中性质更稳定,是岩溶地区地下水系统中更可靠的抗生素污染指示因子。本研究为受县级污水处理厂和农村生活废水排放影响的岩溶地区抗生素污染识别与污染预测提供了理论依据。

放射性同位素^(14)C测年在岩溶地下水中的应用及研究进展

放射性同位素^(14)C测年是获取岩溶地下水水文地质参数,探索岩溶地下水运移状态,评价其可持续利用的重要手段。搜集已公开发表的放射性同位素^(14)C文献资料和相关研究实例,对其主要来源、循环过程、测年原理、分析方法以及在岩溶地下水研究中的应用等内容进行系统论述。研究表明,目前放射性同位素^(14)C主要用于测定岩溶地下水年龄,通过地下水年龄分布和不同来源的同位素占比,科学识别地下水补给源、估算地下水补给速率、合理评估地下水的更新能力等,再现岩溶地下水运动过程,进而计算运移过程中同位素交换率,判断发生的岩溶作用程度,可示踪地下污染来源,揭示地下水污染质的迁移规律,可为水资源利用和环境评价提供关键性的依据。然而,在使用放射性同位素^(14)C测年的过程中,仍存在样品采集、处理流程不规范,仪器精度有限、测试价格昂贵、检测结果波动性大等问题。^(14)C测年范围有限,作为示踪剂指示作用单一,无法测定出过于“年轻”或者“古老”的岩溶地下水年龄。此外,地下水的运动过程中自然成因的“死碳”混入和人为因素的干扰也会造成测年结果的偏差,现有的校正模型暂时无法解决该问题,相关理论也缺乏研究,这给实际应用和进一步发展造成一定的困扰。该文指出放射性同位素^(14)C测年在未来仍需加强理论的研究,规范样品采集、处理流程,注重测试技术的开发,以解决“死碳”混入和人为因素的干扰造成的测年结果的偏差,多种示踪剂联合使用,提高测年精度和广度。

岩溶地下水气压力监测在地铁隧道中的应用

为了对地铁隧道穿越岩溶发育区地质环境进行监测预警,文章分析了广州凤凰南路凤马盾构井所处岩溶水文地质条件,采用基于岩溶地下水气压力监测技术,对凤马盾构井周边岩溶地质环境敏感触发因子-岩溶地下水的实时高精度监测,实现了对地铁隧道及周边工程导致岩溶地下水气压力异常的监测预警,提出了岩溶发育区地铁隧道安全运营管理监测预警响应机制。监测数据表明,监测点能够对凤马盾构井施工导致的岩溶地下水气压力异常进行有效的实时高精度监测,实现了地铁隧道安全运营管理响应。

基于PLEIK模型的岩溶地下水防污性能评价——以贵阳市汪家大井泉域为例

岩溶地下水资源是中国西南地区经济发展的重要基础。对岩溶地下水进行防污性能评价是合理开发及保护当地地下水资源的有效方法。汪家大井现为贵阳市东郊水厂取水地,是区域内重要的供水水源,对其进行地下水防污性能评价有助于保障居民饮用水水源安全。通过构建研究区PLEIK模型,在考虑保护性盖层(P)、土地利用类型(L)、表层岩溶带发育程度(E)、补给类型(I)及岩溶网络发育程度(K)5个评价因子的基础上,对汪家大井泉域岩溶地下水防污性能进行定量评价。结果表明,研究区内地下水防污性能以较好和中等的区域为主,分别占总面积的23.69%和42.11%;防污性能较差和好的区域次之,分别占总面积的18.54%和15.53%;防污性能差的区域最少,约占总面积的0.13%;表层岩溶带、含水层岩溶网络及土地利用类型是影响该区域岩溶地下水防污性能的主要因素。其研究结果可为该地区地下水环境保护及污染防治提供一定的参考。

贵州岩溶地下水水文地球化学特征

贵州碳酸盐岩广布,岩溶地下水资源丰富,是本地区生产生活用水的主要来源。本文以贵州岩溶地下水为研究对象,选取2012-2021 a期间具有代表性的2170件岩溶水点水质分析成果作为统计分析基础,分析总结区内岩溶地下水水文地球化学特征。研究结果表明,区内岩溶地下水水化学类型以HCO_(3)-Ca·Mg、HCO_(3)-Ca及HCO_(3)·SO_(4)-Ca型水为主,地下水离子组分主要受岩石风化作用控制,主要阴离子HCO_(3)-、SO_(4)^(2-)和阳离子Ca^(2+)、Mg^(2+)及其含量均表现出与含水岩组地球化学性质相对应的关系,地下水径流过程中以方解石和白云石的共同溶解为主,同时部分地下水化学性质受自然地理及人为因素影响较大。

顾北煤矿岩溶地下水动态特征及放水试验设计

随着煤层向深部开采,煤层底板岩溶水害成为威胁矿井安全生产的主要因素。本文以顾北煤矿中央A组煤采区C3I组煤层底板灰岩水为对象,通过井下放水试验,结合矿井水文地质条件,分析各含水层地下水动态变化特征,结果表明:A组煤层底板岩溶水为高矿化度Cl-Na型水;岩溶水温低于地温,推测无深部灰岩水补给;寒武系和奥陶系灰岩含水层通过露头区风化带与太灰含水层产生一定水力联系;中央采区与周围采区之间水力联系较弱,为一相对独立水文地质单元。在以上基础上,设计了中央采区放水试验,为A组煤层安全开采提供依据。

隧洞施工和持续干旱对岩溶地下水影响的定量评价

隧洞施工和持续干旱导致岩溶地区地下水位大幅下降会造成严重的生态和环境问题。因此,定量评估两种因素共同影响下的岩溶地下水系统响应有助于施工单位和居民采取有效应对措施。研究采用离散管道-连续介质耦合模型方法,建立了考虑动态施工条件下的九龙岭长隧洞工程区岩溶地下水三维数值模型,并通过工程区水文地质资料和监测钻孔水位数据对模型进行校准,用控制单一影响因素方法分别评价了在2022年8月至2022年10月隧洞施工和极端干旱两种因素对区域岩溶地下水系统的影响。结果表明,研究区域均衡期内地下水位受干旱影响范围占研究区域面积的55.43%(约649.72 km2),是隧洞施工影响的35.1倍,持续干旱是造成研究区域大面积地下水下降的主要原因;随着干旱持续,隧洞沿线整体地下水位下降受干旱影响较大,但在少量局部洞段隧洞轴线上方(如距隧洞入口14~15 km、18~19 km段)水位下降是受隧洞突涌水不同程度的影响;通过对研究区域地下水水量平衡分析发现,在均衡期内干旱影响的补给减量约为824.5万m^(3),明显多于隧洞涌水造成的地下水流失量,持续干旱对研究区域地下水的影响最大。本文阐明了在隧洞施工和干旱共同影响下岩溶地下水系统扰动的时空演变特征,研究成果可为岩溶区地下工程影响评价提供参考依据。

滇东富源地区岩溶地下水水化学特征及控制因素

岩溶地下水是滇东富源地区工农业生产及居民生活饮用水的重要供水水源,为支撑区内岩溶地下水资源的合理开发利用及保护,系统采集了区内68组岩溶地下水样品,综合运用水化学分析、氢氧同位素分析以及多元统计分析等方法,对岩溶地下水水化学特征、氢氧同位素特征及影响因素进行了研究。结果表明:研究区岩溶地下水pH平均值为7.69,总体上呈弱碱性。水化学类型主要为HCO_(3)-Ca和HCO_(3)-Ca·Mg型,少部分为HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg型。主要离子中除Ca^(2+)和HCO_(3)^(-)以外,其余各离子均表现出很强的空间变异性。区内岩溶地下水微量组分Sr质量浓度为30.00~3150.00μg/L,平均值为522.38μg/L,其中有40件岩溶地下水样品中Sr质量浓度达到了锶矿泉水的界限标准。此外,部分样品中Fe、Mn和Al含量较高,超过了Ⅲ类水质标准。区内岩溶地下水主要为当地大气降水补给,溶质组分主要受到碳酸盐岩溶解、人类活动以及阳离子交换作用的影响,但是阳离子交换作用总体上较弱。水化学组分中Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_(3)^(-)以及Sr主要来源于碳酸盐岩矿物的溶解,Cl^(-),K^(+), Na^(+)主要来源于生活污水,而Fe、Mn、Al以及SO_(4)^(2-)主要来源于采煤活动产生的酸性废水,NO_(3)^(-)主要来源于农业施肥活动。因子分析表明,碳酸盐岩溶解、生活污水排放、采煤活动和农业施肥这4个因素对岩溶地下水水化学的贡献率分别为45.85%、22.24%、21.51%和10.40%,说明了人类活动对岩溶地下水水质有着不容忽视的影响,需要有针对性地采取防治措施。

基于突变理论的乌江干流思南段岩溶地下水开发利用风险评价

水资源的储备和利用程度极大地影响着人类社会的发展.乌江干流思南段岩溶地下水资源丰富,但地下水埋藏较深,利用率较低.突发的极端干旱天气及长期的“三废”排放量增加,使得区域内可利用的岩溶地下水资源面临严峻挑战.本研究围绕地下水开发利用风险问题,基于突变理论,建立地下水开发利用风险评价指标体系,综合考虑区域自然背景条件、地下水开发现状和社会经济发展3个方面因素,将研究区划分为8个水资源子评价区,并设置了包括目标层、准则层(7项指标)和指标层(13项指标)三级指标评价体系,运用综合风险值5级评价方法进行地下水开发利用风险评价.评价结果表明,研究区地下水资源开发利用的综合风险值为0.8345~0.9271,处于中险—重险范围,地下水开发风险较大,各评价区域风险排序为:Ⅳ<Ⅰ1<Ⅶ<Ⅱ<Ⅵ<Ⅰ2<Ⅴ<Ⅲ.评价结果可为区域地下水可持续开发利用提供理论依据.

典型非均质岩溶地下水污染治理新思路及关键技术

地下河系统具有“快补快排”、流量动态变化剧烈等特征,岩溶发育的不均匀性和地下水径流的集中性,给传统地下水污染治理造成极大困难和风险。本文以贵州典型岩溶地下水系统为研究单元,在分析类似非均质条件下岩溶地下水污染治理工程思路、措施和成效的基础上,从原生的岩溶水文地质条件出发,以经典地下水动力学为基础,遵循地下水补给、径流和排泄特征,研究典型非均质岩溶地下水污染治理新思路及关键技术。提出:通过改变地下河系统补给、径流和排泄条件,可达到减少地下河出口流量的目标,治理工程主要是小规模的地下和地表“线性”工程,不占用基本农田、不破坏植被,对研究区内的生态环境影响极小。可采取上游“引排”、中游“排水隧洞+地下水导流钻孔”、下游“集中收集-处理”的治理新思路。该治理新思路的成效能够达到经济、生态环境的“双赢”。

广西西林县岩溶地下水分布特征及开发利用分析

本文首先通过了解西林县区域地质构造和岩溶区地貌,并全面阐述西林县岩溶地区各含水岩组富水性特征、地下水补、迳、排和动态变化以及富集规律等分布特征,其次分析岩溶区地下水开发利用现状,地下水开发利用存在开发利用难度较大、利用率低和管理不善等问题及原因。地下水开发利用可采用堵、围、提、引等途径,可解决岩溶地下水资源时空分布不均及干旱季节缺水问题。最后提出几点解决开发利用问题的对策和建议。要解决西林县岩溶区干旱问题,开采潜力较大及丰富岩溶地下水资源能得到合理有效的开发利用,关键是充分发挥政府主导作用,切实加强农村饮水工程建设工作,多渠道保障建设及维护资金投入,切实解决西林县岩溶地区干旱枯水季节缺水及农村饮水安全问题。

盘溪大龙潭岩溶地下河系统防污性能研究

盘溪大龙潭是一地下河出口,它作为一个集中式岩溶水供水水源,承载着盘溪当地、华宁县城、江川县城、通海县城、玉溪市中心城区及抚仙湖西岸、南岸、东岸供水重任.其补给、径流区基岩大面积裸露,岩溶发育强烈,从而导致大龙潭地下水系统的天然防污性能较差.在研究区水文地质条件、地下水水质和包气带调查基础上,采用了在欧洲模型基础了改进的PLEIK模型对大龙潭岩溶水系统的防污性进行了评价,并利用Mapgis对五大评价指标进行空间叠加计算,得出研究区的地下水防污性能评价图.研究结果表明:研究区地下水防污性能总体以中等为主,防污性能差的区域占7.79%,防污性能较差的区域占23.39%,防污性能中等的区域占39.93%,防污性能较高的区域占12.20%,防污性能高的区域占16.70%.防污性能较差的区域为岩溶发育强烈的东北部,防污性较好的区域为覆盖层厚的北部.

山东省泰安市岩溶地下水系统划分及循环模式分析

为细化岩溶水系统划分,以更加精细地进行岩溶水资源开发与利用,对山东省泰安市岩溶地下水系统进行厘定,分析了其岩溶水循环模式。结果表明:泰安市岩溶地下水资源丰富但分布不均,依据划分原则与方法,可划分为2个一级岩溶水地下水系统,6个二级岩溶地下水系统;岩溶水循环模式分为单斜盆地循环模式和岩溶断块循环模式两类,不同循环模式具有相对不同的循环特征与规律。依据水文地质条件不同,岩溶水循环可分为浅、中、深三种循环机理。

基于SSA-RBF神经网络模型在岩溶地下水位预测中的研究

以武汉地区岩溶地下水位精准预测为研究对象,建立了基于奇异谱分析方法(SSA)改进的RBF神经网络时间序列预测模型:首先利用SSA对地下水位实时监测数据进行去噪处理提取水位变化趋势,再利用径向基(RBF)神经网络时间序列模型对去噪后的数据进行预测。选取2020-2021年武汉地区的岩溶水位数据进行处理分析,结果表明:①基于SSA改进的RBF神经网络模型较单独使用RBF神经网络模型预测精度提高了50%;②SSA-RBF神经网络预测模型在岩溶地下水位的预测方面表现良好,对未来24小时岩溶地下水位的预测误差最大不大于0.2 m,预测精度达到99%以上。

基于高密度电法的城市岩溶地下水通道三维电性成像

岩溶地下水通道是隐伏岩溶区常见的地质现象,开展城市隐伏岩溶通道探测对城市地下空间开发和地质灾害防治具有重要意义。岩溶通道常具有高度的空间变异性,常规二维探测难以对其进行较好的表征。基于此,文章采用三维高密度电法对城市隐伏岩溶地下通道进行了精细探测,结合地球物理数值模拟和应用实例,分析三维高密度电法对不同充填类型岩溶地下通道的成像效果。结果表明:三维高密度电法较二维探测在数据量和分辨率上均有较大提升,可更直观地表征目标体三维电性结构特征,该探测方法对岩溶地下水通道成像具有优势;通过对武汉市源泉村岩溶地下水通道三维电性成像,揭示了该低温热泉的地下水运移特征,可为城市地热勘探开发提供参考。

乌蒙山以礼河流域岩溶地下水富集特征及供水意义研究

岩溶地下水是乌蒙山集中连片贫困区内居民生产生活的主要水源,归纳区内地下水富集特征并探讨岩溶地下水的供水意义对于当地地下水资源勘察和开发利用具有重要的现实意义。文章针对乌蒙山以礼河中上游区域,基于现场水文地质调查,对水样进行采样和测试,并结合地下水天然资源量的计算方法,归纳总结了研究区内岩溶地下水的富集特征,并结合富水程度、供水条件和水质特征三个方面探讨了岩溶水的供水意义。研究得到以下结论:(1)研究区内岩溶地下水的富集特征可归纳为五种类型:断裂导水带、断裂溶蚀谷、条带溶蚀谷、褶皱溶蚀谷、阻水接触带;(2)富水块段内地下水化学类型以Na-HCO_(3)型和Ca·Mg-HCO_(3)型为主,水质整体较好,Ⅰ~Ⅲ类水占比为79%,超标指标主要为硝酸盐和耗氧量;(3)各富水块段地下水的天然补给量和排泄量分别为329.7~14512.4万m^(3)·a^(−1)和4.6~1308.4万m^(3)·a^(−1),排泄量占补给量比值为0.3%~15.5%,区内地下水资源剩余开发潜力较大;(4)断裂溶蚀谷、条带溶蚀谷和阻水接触带供水意义显著,其余富水块段在不同程度上受限于水资源时空分配不均、不具备供水条件、水质较差等情况,其供水受到影响。

旅游活动输入岩溶地下河系统的水化学指纹记录

地下河系统是岩溶地质景观的重要组成部分,利用特殊岩溶地形地貌建立的国家重大科技基础设施成为科研和旅游的胜地。为了解旅游活动对岩溶地下河系统水化学的影响,文章分析了大小井地下河系统入口和出口在不同旅游时段的水化学特征。结果表明:受旅游人数影响,污水水化学变化较大;大小井水化学类型为Ca-HCO_(3)型,水岩相互作用产生的Ca^(2+)、Mg^(2+)和HCO_(3)^(-)从入口到出口逐渐增加,而人类活动输入的K^(+)、Na^(+)、Cl^(-)、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)则表现出差异性特征。小井地下河系统因受沿途城镇生活排放污水和农业活动影响,水化学波动较大,出口K^(+)、Na^(+)、Cl^(-)和NO_(3)^(-)升高;大井地下河虽受旅游活动输入影响,但K^(+)、Na^(+)、Cl^(-)、NO_(3)^(-)和SO_(4)^(2-)随着地下径流长度增加而降低。HFE-D和Gibbs模型以及离子比例系数分析显示,地下河系统受到了城镇生活排放、旅游和农业等人类活动输入的影响,这一现象应引起足够的重视。

石油类污染的岩溶地下水环境特征:以淄博市大武水源地为例

岩溶裂隙水资源是北方重要的供水水源,文中选取山东省淄博市大武岩溶裂隙水源地为例,开展石油类污染的岩溶地下水环境特征研究,不仅为岩溶地下水资源的可持续开发利用提供指导,也为岩溶裂隙水环境演化研究奠定基础。文中选取地下水水位、t、pH值、Eh、DO、NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)、HCO_(3)^(-)、Cl^(-)、三氯甲烷、1,2-二氯丙烷、1,2,3-三氯丙烷、四氯乙烯、三氯乙烯和ΣVOCs作为石油类有机物污染的岩溶地下水环境指标,利用同位素技术、多元统计法和图解法等分析各指标间的相互作用机制来揭示石油类污染地下水的过程及影响程度。区内地下水水动力场和环境条件有利于有机物生物降解作用的发生,有氧和厌氧呼吸同时存在,且无产甲烷过程的发生;ΣVOCs占DOC的比例较小,但仍是影响地下水环境的主要因素之一;地下水体中DIC来源于有机物生物降解的平均百分率为33.93%;综合考虑石油类污染的地下水水化学特征可更有效地解译地下水环境的影响机制。