济南泉域岩溶水系统水化学演化及成因分析

济南泉域岩溶水是济南市工农业生产和城乡生活的重要供水水源。随着经济社会发展和城市化进程加速,济南泉域水环境发生了较大变化,水质逐年变差,查明其水质演化特征和影响因素,对泉域岩溶水资源开发利用和保护具有十分重要的意义。本研究在分析泉域地下水和地表水主要离子化学特征和时空变化的基础上,综合采用相关分析、Piper三线图、Gibbs模型、离子比例关系等水化学方法和15N(NO_(3)^(−))、18O(NO_(3)^(−))双同位素方法,识别水体中主要离子成因。结果表明,研究区内主要阴、阳离子浓度从大到小依次为HCO_(3)^(−)>SO_(4)^(2−)>Cl^(−)>NO_(3)-N(硝酸盐含量以N计)、Ca^(2+)>Na^(+)>Mg^(2+)>K^(+)。受碳酸盐岩控制,丰水期和枯水期水化学类型具有高度一致性,均以HCO_(3)·SO_(4)-Ca为主,占比达60%。除Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_(3)^(−)外,其他离子的变异系数在丰水期和枯水期均大于0.5。地下水主要受NO_(3)^(−)和SO_(4)^(2−)污染,并且均出现严重污染样点。地下水化学组分主要受水岩作用控制,Ca^(2+)和HCO_(3)^(−)主要来源于碳酸盐岩溶解,K^(+)、Na^(+)、SO_(4)^(2−)、NO_(3)^(−)和Cl^(−)部分来源于大气降水,Na^(+)和Cl^(−)部分来源于居民生活,NO_(3)^(−)主要来源于粪便和污水。

贵州省凯里市鱼洞岩溶大泉成因与水质污染研究

为推进凯里市鱼洞河流域酸性矿井水治理,进而改善鱼洞河流域水环境现状,采用资料收集、地质及水文地质测绘、物探、钻探、水质分析、地下水动态长观等工作方法,深入研究了鱼洞河岩溶大泉形成及水质污染成因。研究结果表明鱼洞岩溶大泉出露于平路河断层破碎带中,由泥盆系尧梭组承压水与栖霞茅口组潜水混合而成,受地形切割,在平路河(鱼洞河支流)右岸出露。水质污染主要是因为原高家庄煤矿、州煤矿采矿破坏了顶板二叠系栖霞茅口组岩层中地下水径流管道,顶板含水层中地下水充入采空区中与黄铁矿(FeS_(2))发生水解反应,致使铁(Fe)、锰(Mn)、硫酸盐(SO_(4)^(2-))、pH等指标严重超标,煤矿关闭后老空区水位上升,老空水再次通过斜井、导水裂缝带等进入岩溶管道,进而污染了鱼洞泉。通过该项研究,夯实了鱼洞河流域煤矿酸性矿井水地学治理的理论基础,进一步完善了鱼洞河流域酸性矿井水治理路径,对类似流域酸性矿井水治理研究更是一个不可或缺的经验参考。

山西岩溶泉域水污染现状、趋势与防治对策研究

山西岩溶泉域环境脆弱,水煤资源共存,加上工业和生活"三废"的不合理排放,造成了岩溶泉域局部地段出现点状和面状污染,主要表现为岩溶水的总硬度、硫酸盐、溶解性总固体、铁和COD等污染物含量普遍增高,而且污染还有逐年加重的趋势。为了有效遏制泉域岩溶水的污染,提出了严格控制地表污染源、提高资源再生利用水平、减少污染物排放量,以及建立岩溶水水源地环境保护区等综合治理措施。

典型岩溶泉水文地质条件的调查与分析——以香溪河流域白龙泉为例

以1∶5万水文地质调查兴山县幅内的白龙泉为例,介绍了如何在水文地质调查工作基础上,综合利用地球物理勘探、示踪试验、同位素测试等手段,查明岩溶泉的成因,并对其水文地质特点进行分析。在此基础上,对多手段查明岩溶泉成因的应用进行了探究。裂隙测量等基础地质调查测得了研究区代表性含水岩组的裂隙发育程度,为岩溶发育规律的研究提供了重要的参考;地球物理勘探确认了白龙泉的补给径流区中存在岩溶径流管道;示踪试验数据可分析岩溶径流管道的管道结构;而同位素测试则从水化学角度佐证了上述方法所得的结论。技术方法可以为南方岩溶大泉或地下河的水文地质调查提供一些有价值的经验。

两种典型边界条件下的趵突泉泉域水均衡分析

以趵突泉泉域为例,采用水量均衡法和数值法两种方法,对两种典型边界条件下的水均衡进行计算,结果表明:在对断裂-分水岭边界确定的趵突泉泉域进行数值模拟时,需要充分考虑地表水与地下水之间密切的水力联系以及两者之间的转化关系,对降水入渗补给量进行合理折算,提高水均衡计算的准确性。水量均衡法结果表明断裂边界泉域与断裂-分水岭边界泉域的均衡差分别为3626.0万m^(3)/a和3061.4万m^(3)/a;而利用数值法,均衡差分别为4467.1万m^(3)/a和3699.6万m^(3)/a。研究结果为趵突泉泉域水资源评价工作提供了科学依据。

天桥泉域岩溶水系统水动力场、水化学场特征分析

通过对天桥泉域岩溶水系统水动态和降雨量资料、万家寨水库水位与岸边岩溶水水位动态关系以及岩溶水化学成分进行研究分析,确定了研究区岩溶地下水的流动方向和强径流带的分布位置;总结出了动荡型、滞后型和消耗型三种类型的岩溶水动态变化特征,得出黄河岸边岩溶钻孔水位与水库水位变化同步等结论。在此基础上,对黄河进行了分段渗漏量计算,渗漏量可达6.926m3/s;绘制出了反映天桥泉域岩溶水化学成分变化的水化学三线图。

济南泉域岩溶水质演变及其对人类活动的响应

地下水是岩溶地区水资源的重要赋存形式,也是岩溶地区经济发展的重要支撑点。由于岩溶含水层的本质脆弱性,岩溶水资源在人类活动胁迫下极易蜕变。以20世纪50年代末的地下水化学状况为背景值,结合近20年的水质监测资料,分析了济南泉域岩溶水质演化与人类活动的关系。结果显示：近20年来,地下水质总体呈恶化趋势,水质的区域性、阶段性变化与人类活动强度密切相关,东郊岩溶水质最差,且无污染物增长幅度明显高于市区和西郊。伴随土地利用方式的改变和人类活动强度的空间变化,地下水质从间接补给区、直接补给区到泉水排泄区,单项污染指数和综合污染指数依次升高;具有典型代表性的泉域东部大辛河流域,从上游、中游到下游,地下水污染物的浓度也渐次升高,且愈往下游污染物浓度增幅愈大,显示出与土地利用方式和人类活动的密切相关性。因此优化调整土地利用结构,减少人类活动对下水的污染,对岩溶水资源的可持续利用和济南“泉城”景观的保护有重要意义。

优化技术在娘子关泉域岩溶地下水开采资源量评价与管理中的应用

我国北方岩溶地下水,多数是以泉域水资源系统为单元进行循环的,各岩溶地下水系统以规模大、系统结构复杂为典型特征。在岩溶地下水开发利用过程中,如何兼顾各开采水源地的开采量、井采与泉水流量间等关系,以避免出现水文地质环境问题,是多年来水文地质界一直关注的问题。本文将水资源系统与供水系统相结合,采用优化技术建立了娘子关泉域岩溶地下水评价管理模型,以此为基础提出了多种开发方案,为类似地区的地下水评价与开发管理提供范例。

煤炭开采条件下三姑泉域岩溶含水层保护评价

三姑泉域是我国典型的北方岩溶区,同时位于国家规划的晋东大型煤炭基地,煤炭开采与水资源保护之间的问题较为突出。多年来区内煤炭资源的大规模开采造成了区域地下水位下降、水质恶化等现象。因此开展北方岩溶区煤炭基地含水层保护评价对水资源保护及经济可持续发展具有十分重要的意义。本文从含水层脆弱性、含水层功能和煤炭开采影响力三方面建立综合评价指标体系,采用APH法进行三姑泉域岩溶含水层综合保护评价。针对煤炭基地特征,采用增加了煤炭采空区指标的COP修正模型评价了含水层的脆弱性。含水层功能评价分别从供水能力与生态、大泉维持能力开展;煤炭开采影响力评价从开采活动及煤炭地质结构两方面开展。综合评价结果显示需要重点保护的区段为岩溶大泉、水源地及地表渗漏段,其次为岩溶强径流带及煤炭剧烈开采区,与实际情况相符。

延河泉域岩溶地下水数值模拟研究

在分析晋城市延河泉域地质、水文地质条件的基础上,建立了泉域岩溶地下水的概念模型和数学模型,采用基于迦辽金(Galerkin)有限单元法的AQUA3D软件对泉域岩溶地下水资源进行数值模拟研究。通过模型识别与检验,将岩溶地下水位数值模拟计算值与实测值较好地拟合,表明所建模型是合理和有效的,可以用于实际。据此用所建模型计算了两个降水方案条件下的泉域岩溶地下水可开采资源量,最终确定可开采资源量为6.26 m3/s.研究结果可为泉域岩溶地下水开发利用和保护提供科学依据。

延河泉域岩溶水资源保护规划研究

为确保延河泉域岩溶水资源的可持续开发利用,进行岩溶水资源保护规划研究具有重要的现实意义。按照岩溶水资源保护规划的依据和目标,将延河泉域岩溶水资源重点保护区划分为泉源重点保护区、水量限控保护区、水质重点保护区及煤矿带压保护区,确定了延河泉域各规划水平年的岩溶水资源控制开采量,提出了泉源、水量、水质及监测方面的保护措施。研究成果为合理开发利用和保护延河泉域岩溶水资源提供科学依据。

数值模拟方法在岩溶大泉泉口集中供水评价中的应用研究

在地下水流数值模拟中，一般将泉水概化为已知的汇项来处理，而预测水源地的开采对泉水的干扰影响时，泉流量是待求的。利用数学模型的调节反馈功能，通过将延河、下河泉区水位近似恒定作为约束条件，逐时段反复调试泉水流量进行水位拟合，较好地解决了延河泉域人工开采干扰泉水溢流量预报这一难题。

龙子祠泉域岩溶水水化学-同位素特征

通过对2013年龙子祠泉域岩溶水进行调查及35组样品测试分析,利用舒卡列夫分类法进行分类,龙子祠泉域岩溶地下水以SO_4·HCO_3-Ca·Mg型水为主,其中SO_4^(2-)在岩溶水水化学类型以及地下水质量类别确定中具有重要作用。SO_4^(2-)主要有两种来源,分别由中奥陶统碳酸盐岩石膏溶解和煤系地层中黄铁矿的氧化产生。氢、氧同位素分析结果表明,龙子祠岩溶地下接受古水和现代水的混合补给。硫同位素研究分析得出龙子祠泉水中源于煤系地层的SO_4^(2-)的比例为22.22%,说明泉域地球化学背景对岩溶地下水造成的污染是重要因素,但与2004年的硫同位素结果计算比例(14.37%)相比较,目前泉水中源于煤系地层的SO_4^(2-)的比例增高7.85%。

山东淄博沣水泉域岩溶水系统模拟及水源地优化开采预测

沣水泉域岩溶水系统是淄博市及周边地区最主要的供水水源,因原有大武水源地水质严重污染,急需开辟新的水源地,故须重新开展泉域岩溶水资源评价和开采规划工作。文章在充分概化研究区水文地质概念模型的基础上,借助FeFlow软件,建立了基于等效连续介质的三维非均质各向异性岩溶水模型,并利用2016年水位动态数据对模型进行识别和验证。经模型计算可知,在2000-2015年,研究区岩溶地下水日均补给量为104.47万m^3/d,排泄量为80.27万m^3/d,正均衡24.20万m^3/d。对原大武水源地与新增刘征水源地优化开采方案预测的结果表明,最优开采方案为:(1)保持大武水源地现状35.91万m^3/d开采条件下,刘征水源地最大开采量为5.5万m^3/d,刘征!大武富水地段最大可开采量为41.41万m^3/d;(2)满足刘征!大武富水地段最大开采条件,大武水源地最大可减采至33.41万m^3/d,刘征最大开采量为8万m^3/d。

贵州洪家渡盆地泉水水化学和碳同位素特征及成因

泉水是洪家渡盆地居民的重要饮用水源,近些年随着人类活动的增强,泉水水质呈恶化趋势。为查明泉水中污染物来源及其地球化学过程,采集15组具有代表性的水样分析水化学、溶解无机碳(dissolved inorganic carbon,DIC)碳同位素(δ^(13)C_(DIC))特征。结果显示泉水组分以Ca^(2+)、Mg^(2+)和HCO_3^-为主,富集SO_4^(2-),硫酸、硝酸与碳酸共同参与了研究区碳酸盐岩风化。泉水Na^+、Cl^-、K^+和NO_3^-主要来源于肥料(如化肥、粪肥)和污水,SO_4^(2-)主要来源于煤层中硫化物氧化、雨水和污水。S01和S09泉因NO_3^-超标已不可直接饮用。泉水δ^(13)C_(DIC)值主要受碳酸盐岩溶解和土壤CO_2的控制,但硫酸、硝酸参与碳酸盐岩风化使泉水δ^(13)C_(DIC)值偏正,且SO_4^(2-)、NO_3^-浓度上升;而硫酸盐细菌还原作用和反硝化作用及人为输入污染物中有机质的降解导致泉水δ^(13)C_(DIC)值偏负。诸多因素导致泉水δ^(13)C_(DIC)值在-17. 72‰～-8. 74‰之间,平均值为-11. 58‰。研究证实δ^(13)C_(DIC)与水化学相结合是探讨碳的生物地球化学过程及示踪岩溶区地下水污染物来源行之有效的方法。

贵州盘县乐民河流域三股水岩溶泉水文地质条件分析

三股水岩溶泉为贵州碳酸盐岩山区典型的岩溶大泉,周边煤企广布,排污现象普遍,岩溶地下水系统较为脆弱,分析岩溶泉形成的水文地质条件是地下水污染防治的基础。在环境水文地质调查的基础上,对岩溶地下水系统边界及补给、径流、排泄特征进行了分析。地表岩溶形态调查及物探成果显示,盘关向斜东西两翼各发育1条岩溶管道,并在三股水一带相互贯通。示踪试验成果表明,平关及小果郎河一带的降雨及地表水与三股水岩溶泉存在水力联系,三股水岩溶地下水系统中的岩溶含水介质以裂隙-管道型为主,裂隙的大量发育使该岩溶地下水系统具备较强的调蓄能力。

汾河流域岩溶大泉的亘古亘今

汾河流域内发育有8个规模不同的岩溶大泉,泉水的流量动态稳定,且水质良好,是当地重要的生活供水水源和农业灌溉水源,同时,许多著名的名胜古迹也依泉水而建。但随着经济的发展,各泉域内大规模的开发岩溶地下水,导致泉水流量不同程度的衰减,部分大泉甚至已经断流,这对当地的经济发展、居民生活都造成了一定程度的影响和制约。在国家大力倡导生态文明建设的推动下,汾河流域的生态修复规划已经实施,流域内岩溶大泉的生态环境已经好转,已断流岩溶大泉的复流将指日可待。

广西武鸣盆地岩溶泉口浮游生物群落对水环境变化的响应

近年来我国西南岩溶地区一些岩溶泉出现水生生态系统由草型向藻型转变的问题,但水化学监测却显示泉水水质依旧良好.岩溶泉的水质变化与水生生态系统退化不同步,故探寻岩溶泉水环境的变化以及浮游生物群落的响应,对全面掌握和客观评价泉水的健康状况具有重要意义.于2016年7月、2020年7月两个时期对广西武鸣盆地内4个岩溶泉进行了浮游生物调查和水环境监测.结果显示,4年后浮游生物检出种类和数量增加.浮游植物快速繁殖,总丰度由1.71×10^(5) cells/L上升至79.92×10^(5) cells/L,蓝藻门或绿藻门比例上升;浮游动物总丰度由264.28 ind./L降至137.25 ind./L,大型甲壳类浮游动物密度减少,部分泉口轮虫类密度增加.同时,优势种转变为更适应于富营养化环境的耐污种,或耐污种种类和数量上升.浮游生物的多样性与水体营养水平并未完全吻合.理化指标的水质评价结果显示,4个泉的水质仍属于Ⅰ类或Ⅱ类,但综合营养状态指数显示营养状态均向富营养化方向发展,大部分泉基本已处于中富营养水平.冗余分析结果显示,水温、pH、亚硝态氮、总磷、硝态氮浓度是影响岩溶泉浮游植物群落结构的主要环境因子.浮游动物群落结构与水温、亚硝态氮、氨氮和叶绿素a浓度显著相关.两个时期浮游生物对主要水环境因子的变化有了一定的响应.建议岩溶泉的水质评价依据理化指标的同时还应关注生物指标,多个指标的相互验证才能更全面的反映水体健康状况.同时,为使泉口以及区域地下水资源的可持续开发利用,建议对重要泉口划分泉域保护区,控制泉口污染物的输入,合理开发和管理地下水资源,对已转变的水生生态系统可考虑尽快进行生态修复.

辛安泉岩溶水系统特征的环境同位素研究

为了探究泉域内的岩溶水系统的更新转化特征,选用具有可以快速、准确地了解地下水资源的各种属性的环境同位素示踪方法对辛安泉域内的岩溶水系统的更新转化特征进行了研究。本文以辛安泉域内的岩溶水系统的更新转化为例,通过对辛安泉域岩溶水、孔隙水、地表水中锶同位素所占比重及其空间分布特征的计算与分析,探索了泉域岩溶水系统的转化关系。同时,通过对各个泉域排泄区处的氚含量值的分析,估算出岩溶地下水的平均年龄,进而进一步研究了其更新交替的能力。研究表明：研究域岩溶水具有多样性的补给来源,平均地下水年龄为107a,整个泉域水资源的更新交替也相对频繁。由以上可以证明环境同位素示踪法是探究地下水资源属性行之有效的方法。

后沟煤矿岩溶水取水条件研究

为确保后沟煤矿煤炭资源的可持续开发利用,进行岩溶水取水条件研究是非常必要的。在分析后沟煤矿地质、水文地质等资料的基础上,对矿区岩溶水取水条件进行了分析。结果表明,后沟煤矿岩溶水能满足煤矿生产和生活取水要求,取水条件是可行的。最后提出了煤矿区水资源保护措施。研究成果为后沟煤矿岩溶水资源开发利用及管理提供科学依据。