咸水含水層的人工修復(fù)試驗(yàn)研究與工程示范.pdf

1、濱海地帶作為主要的人口分布區(qū),工農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速,淡水資源需求量高。人為超量開采地下水,咸淡水之間的水動(dòng)力平衡狀態(tài)被破壞,導(dǎo)致咸水入侵。目前,咸水入侵已經(jīng)嚴(yán)重危害到全世界幾十個(gè)國(guó)家和地區(qū),帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失,影響當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活。因此,面對(duì)愈演愈重的咸水入侵現(xiàn)象,深入研究地下咸水含水層分布特征與修復(fù)過(guò)程,能夠?yàn)橄趟肭值念A(yù)測(cè)、防治與修復(fù)提供理論依據(jù),同時(shí)將理論研究應(yīng)用于實(shí)踐,對(duì)合理開發(fā)、利用和保護(hù)地下水資源具有明顯的實(shí)用價(jià)值。
　

2、　本文在充分掌握研究區(qū)水文地質(zhì)條件的基礎(chǔ)上,利用現(xiàn)場(chǎng)采集的代表性砂樣,建立室內(nèi)砂槽模型,體現(xiàn)研究區(qū)特點(diǎn)。首先,對(duì)天然補(bǔ)給狀態(tài)下的咸水體動(dòng)態(tài)分布特征進(jìn)行研究,分析河流補(bǔ)給和降雨補(bǔ)給對(duì)咸水體分布的影響。然后,針對(duì)存在河流補(bǔ)給條件下的咸水體進(jìn)行人工修復(fù)模擬,分析單井抽水修復(fù)過(guò)程中各因素對(duì)修復(fù)效果的影響,并通過(guò)增加注水井對(duì)咸水體的修復(fù)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化。最后,利用抽水－注水結(jié)合的方式在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行咸水修復(fù)示范。通過(guò)以上研究,得到以下主要結(jié)論:
　　

3、(1)河流滲漏補(bǔ)給能夠部分修復(fù)咸水體,距離河流越近,修復(fù)效果越好。河流與地下水的水位差從2cm增加至4cm時(shí),河流補(bǔ)給量增加21％,砂體的修復(fù)范圍擴(kuò)大,修復(fù)程度增加,距離河流35cm的D點(diǎn)鹽度降低程度是之前的4.18倍。
　　(2)降雨入滲補(bǔ)給對(duì)地下咸水體鹽度的影響深度為10cm,淺層滲流液鹽度對(duì)補(bǔ)給的響應(yīng)是即時(shí)的,鹽度不同程度地降低,深層的響應(yīng)具有延時(shí)性,鹽度緩慢升高。連續(xù)降雨過(guò)程中及降雨結(jié)束后的鹽度變化比較平穩(wěn),淺層滲流液鹽度

4、降低程度小,咸水體界面上的A點(diǎn)最低降至3.93‰；間歇降雨時(shí)鹽度變化劇烈,但降低程度增大,A點(diǎn)可降至2.73‰。
　　(3)存在河流補(bǔ)給條件下的抽水修復(fù)過(guò)程中,河流依靠水位差對(duì)咸水體進(jìn)行鋒面形式的驅(qū)替。井的運(yùn)行方式和布置將影響修復(fù)速率與效果,抽水量從80mL/min增大至160、240mL/min時(shí),修復(fù)時(shí)間從315min縮短為原來(lái)的52.4％和34.9％:抽水持續(xù)時(shí)間為115min時(shí)(出水鹽度為2.74‰),經(jīng)過(guò)自然修復(fù)能夠達(dá)到

5、飲用水標(biāo)準(zhǔn),比出水鹽度為1‰時(shí)的持續(xù)時(shí)間縮短30.3％；抽水井距離隔水邊界越近,整體修復(fù)效果越好,遠(yuǎn)離隔水邊界的抽水井在抽水過(guò)程中無(wú)法滿足井與隔水邊界之間的修復(fù)目標(biāo)；非完整井抽水所需的時(shí)間比完整井僅增加9.1％,可以考慮用非完整井取代完整井。
　　(4)增加人工回灌后,抽水井鹽度波動(dòng)性增加,明顯提高抽、注水井之間的咸水運(yùn)動(dòng)速度。但是,雙井抽水－注水修復(fù)速率受注水強(qiáng)度的影響較為明顯,低注水強(qiáng)度時(shí)的修復(fù)速率并不優(yōu)于單井抽水修復(fù),增加注

6、水強(qiáng)度后能夠提高修復(fù)效率,注水強(qiáng)度為100mL/min時(shí)的修復(fù)時(shí)間是單井抽水過(guò)程的90.9％。
　　(5)不同運(yùn)行模式下,三井抽水－注水方案的運(yùn)行結(jié)果不同。持續(xù)運(yùn)行模式下的修復(fù)時(shí)間稍短,降低修復(fù)成本不明顯,但是單井抽水量小,降低大流量抽水引發(fā)地面沉降的風(fēng)險(xiǎn)；間斷運(yùn)行模式下,通過(guò)增大抽水量提高難修復(fù)部分咸水的排除速度,修復(fù)時(shí)間僅為120min,對(duì)比持續(xù)模式、雙井抽水－注水和單井抽水方案,分別縮短17.2％,、20％和27.3％,為最