咸水含水層的人工修復試驗研究與工程示范.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,咸淡水之間的水動力平衡狀態(tài)被破壞,導致咸水入侵。目前,咸水入侵已經嚴重危害到全世界幾十個國家和地區(qū),帶來巨大的經濟損失,影響當地居民的生產和生活。因此,面對愈演愈重的咸水入侵現象,深入研究地下咸水含水層分布特征與修復過程,能夠為咸水入侵的預測、防治與修復提供理論依據,同時將理論研究應用于實踐,對合理開發(fā)、利用和保護地下水資源具有明顯的實用價值。
　

2、　本文在充分掌握研究區(qū)水文地質條件的基礎上,利用現場采集的代表性砂樣,建立室內砂槽模型,體現研究區(qū)特點。首先,對天然補給狀態(tài)下的咸水體動態(tài)分布特征進行研究,分析河流補給和降雨補給對咸水體分布的影響。然后,針對存在河流補給條件下的咸水體進行人工修復模擬,分析單井抽水修復過程中各因素對修復效果的影響,并通過增加注水井對咸水體的修復過程進行優(yōu)化。最后,利用抽水－注水結合的方式在現場進行咸水修復示范。通過以上研究,得到以下主要結論:
　　

3、(1)河流滲漏補給能夠部分修復咸水體,距離河流越近,修復效果越好。河流與地下水的水位差從2cm增加至4cm時,河流補給量增加21％,砂體的修復范圍擴大,修復程度增加,距離河流35cm的D點鹽度降低程度是之前的4.18倍。
　　(2)降雨入滲補給對地下咸水體鹽度的影響深度為10cm,淺層滲流液鹽度對補給的響應是即時的,鹽度不同程度地降低,深層的響應具有延時性,鹽度緩慢升高。連續(xù)降雨過程中及降雨結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點最低降至3.93‰；間歇降雨時鹽度變化劇烈,但降低程度增大,A點可降至2.73‰。
　　(3)存在河流補給條件下的抽水修復過程中,河流依靠水位差對咸水體進行鋒面形式的驅替。井的運行方式和布置將影響修復速率與效果,抽水量從80mL/min增大至160、240mL/min時,修復時間從315min縮短為原來的52.4％和34.9％:抽水持續(xù)時間為115min時(出水鹽度為2.74‰),經過自然修復能夠達到

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

6、水強度后能夠提高修復效率,注水強度為100mL/min時的修復時間是單井抽水過程的90.9％。
　　(5)不同運行模式下,三井抽水－注水方案的運行結果不同。持續(xù)運行模式下的修復時間稍短,降低修復成本不明顯,但是單井抽水量小,降低大流量抽水引發(fā)地面沉降的風險；間斷運行模式下,通過增大抽水量提高難修復部分咸水的排除速度,修復時間僅為120min,對比持續(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