济南岩溶区大气降水入渗系数评价研究——以趵突泉泉域直接补给区为例

趵突泉泉域直接补给区大气降水入渗补给是济南市区泉群的主要补给来源,从地质条件、工程地质条件、地形、重点渗漏带分布等多层次多因子评价指标体系,采用专家经验打分和加权综合评价方法得出趵突泉泉域直接补给区大气降水入渗系数。结果表明:灰岩裸露区石灰岩岩性和断裂构造、灰岩隐伏区第四系厚度、岩性、重点渗漏带分布区等是影响气降水入渗的主要因素。研究区大气降水入渗系数分为>0.5、0.5~0.4、0.4~0.3、0.3~0.2、<0.2等5个等级。基于分级结果提出直接补给区内建设密度管控、地下开挖深度的建议,为直接补给区的城市建设和泉水保护提供参考。

济南泉域岩溶地下水有机污染特征研究

对济南泉域岩溶地下水系统水质进行了系统的采样分析。结果表明,泉域岩溶水已普遍受有机物污染,有机污染物检出率高达93%。检出有机物多于5项的样品多分布于大中型企业附近。在所有检出的有机物中,有机氯农药类、卤代烃类检出率最高,分别达到60%、57.8%。尽管岩溶水有机污染较普遍,但有机物含量较低,仅局部地段存在有机物超标现象。泉域岩溶水有机污染特征受控于工业企业分布及地下水流场,在济南侵入岩体南缘附近形成了近长方形的岩溶水有机污染区,面积达156 km2。污染区南部地带是济南市工业集中区,灰岩浅埋,防污性能差,另外由于地下水径流方向与侵入岩体南缘线近垂直,进入灰岩含水层的有机污染物随地下水径流向北运移,造成埋藏于火成岩体之下的埋藏型岩溶水也受到污染。

济南市岩溶泉域地下水化学特征与水环境演化

分析山东省济南市趵突泉泉域的岩溶地下水水化学特征与水环境,揭示各化学指标的区域分布特征、时间变化特征以及相互转化关系,总结出济南地区地下水环境现状与演化规律。结果表明:济南市岩溶地下水水化学类型自东南向西北沿流场方向为:HCO3·SO4-Ca→HCO3·SO4-Ca·Mg→HCO3^-Ca→HCO3^-Ca·Mg;地下水NO3^--N浓度总体呈增高趋势,总硬度和TDS浓度较高,农业种植区大量使用化肥农药和企业污染物的排放,是引起济南市岩溶地下水水环境问题的主要原因。

济南趵突泉泉域岩溶水化学特征时空差异性研究

水文地球化学一直是水文地质领域的研究重点,而地下水化学组分的时空变化特征受多种因素的影响。为了掌握济南趵突泉泉域岩溶地下水水化学特征时空差异性,本文分别于枯、丰水期在泉域内采集并分析了岩溶地下水样品,并采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图解法及离子比例系数法等分析手段,对研究区岩溶地下水水化学特征及时空差异性进行了研究。结果显示,研究区地下水优势阳离子为Ca,优势阴离子为HCO3,丰水期除HCO3外,其他离子的变异系数较枯水期普遍升高,且大于0.5,表现出丰水期空间差异性增大的特点。地下水水化学类型具有以HCO3·SO4-Ca为主,多种类型并存的特点。Ca、Mg、HCO3含量在枯、丰水期比值要小于1,且比其他离子要相对稳定,呈现出全局性特点。而Na、K含量在枯、丰水期比值波动较大,大部分比值大于1,Cl、SO4、NO3含量在枯、丰水期比值具有波动剧烈的特点,呈现出区域性特征,同时表明人类活动大大改变了研究区地下水水化学场的分布特征。

济南泉域岩溶地区多源多尺度数据三维耦合模型及应用

为解决济南城市轨道交通建设与地质环境、保泉供水及建构筑物之间的矛盾,实现泉水保护与轨道交通建设双赢,研发了三维城市地质信息管理与应用系统。根据济南泉域富水岩溶的特点,采用现场工作、室内实验、理论研究、数值分析、成果集成应用等综合研究方法,设计了基于MapGIS 10的三维地质环境信息系统,建立了济南城区标高-350 m的三维可视化地质模型、岩溶模型和水位动态模型,形成了岩溶区三维地质建模的系统方法。为济南轨道交通建设及保泉供水提供了重要管理和应用平台,为济南城市轨道交通的规划、建设、管理提供决策依据,作出更科学的分析和预测。

济南岩溶区地下水水质模型及其数值解法研究

本文建立了济南岩溶区地下水SO_4^(2-)及总硬度的双重介质地下水水质运移模型,并提出了一种Galerkin有限元法与广义迎风格式及多单元均衡格式相结合的数值方法。该法克服了数值弥散与数值解的振动现象,结果很好。

济南泉域岩溶裂隙介质的多重指示克里格法研究

本文选择研究程度较高,具有代表性的山东济南泉域的含水岩溶裂隙介质,运用多重指示克里格方法研究岩溶裂隙介质的空隙连通性能,并预测岩溶裂隙密集带和强径流带的位置。研究表明,多重指示克里格方法能够通过不同边界域值的设定,有效地克服由于非平稳区域化变量产生的参数"漂移",取得较理想的模拟预测效果。

瞬变电磁与跨孔CT成像探测岩溶分布及形态特征的应用——以山东省济南地区为例

文章以山东省济南西南裸露—覆盖型岩溶山区为研究对象,根据钻探资料,将区内岩溶发育形态分为小型溶洞与溶孔,并利用瞬变电磁法、电磁波CT成像两种物探方法,探讨岩溶分布、形态特征与地球物理场的关系。对比瞬变电磁剖面与钻探揭露的岩溶发育段,确定出120Ω·m作为解译岩溶发育区的分界值,以此圈定岩溶分布区域,之后实施钻孔进行验证,符合性较好;在验证孔及附近钻孔进行电磁波CT成像探测,进一步验证并刻画两孔间的岩溶发育特征。两种物探方法中,电磁波CT的探测数据离散程度较高;两种岩溶发育形态中,小型溶洞的地球物理参数离散程度较大,同时小型溶洞发育区视电阻率平均值较小,视吸收系数平均值较大。

济南岩溶水系统Sr元素分布特征及其指示意义

济南岩溶区水化学的主控地层为富锶的古生代海相碳酸盐岩。在地下水营力的作用下锶进行迁移转化,其分布特征具有重要的水文地质意义。笔者利用岩溶水中的微量元素Sr的含量大小及其分布特征,从水文地球化学的角度出发,揭示了其水文地质意义:通过分析Sr元素含量的分布特征及迁移规律,验证了济南泉水补给的多源性及"一碗水"观点;通过刻画Sr/Ca比值的分布特征,探索了济南泉域岩溶水的径流规律,并结合TDS浓度梯度特征对其可信度进行了验证。为济南泉水及其他地区岩溶水的研究提供了一些有益的启示。

不同地质背景下北方岩溶作用强度研究

岩溶作用过程可形成碳汇是不争的事实,为进一步探索不同地质背景对岩溶作用的影响机制,选取典型北方岩溶泉域-济南趵突泉泉域补给区为研究区,采用标准溶蚀试片法进行野外现场试验。结果表明,下伏岩性为花岗岩、碳酸盐岩、黄土、页岩的各试点平均溶蚀速率分别为:3.49、0.26、0.11、0.09 mg·cm^(-2)·a^(-1);碳酸盐岩、黄土、页岩分布区溶蚀速率大气>地表>壤中,且壤中部分呈随深度增加而降低的趋势,而在花岗岩分布区则呈完全相反。分析发现,土壤水与溶蚀速率相关性远高于CO_(2),是北方岩溶区岩溶作用进行的限制因子。本研究结果有助于认识半湿润气候条件下岩溶碳汇机制,为北方其他岩溶区乃至整个同类型岩溶区相关研究的开展积累了经验。