濟(jì)寧市地下水過(guò)量開(kāi)采修復(fù)措施及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法研究.pdf

1、因缺少充分的數(shù)據(jù)資料，用傳統(tǒng)的方法很難進(jìn)行地下水管理方面的研究。因此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，用兩種方案相組合的方法，運(yùn)用Visual MODFLOW、GIS、Surfer軟件，從水質(zhì)和水量的兩個(gè)方面，來(lái)評(píng)價(jià)地下水系統(tǒng)對(duì)減少地下水開(kāi)采量和開(kāi)展人工回灌措施的響應(yīng)，以及由此所降低的風(fēng)險(xiǎn)，并首次提出一種同時(shí)考慮降低地下水水質(zhì)、水量風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)方法，該評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)便，對(duì)開(kāi)展不同地下水超采情況下的風(fēng)險(xiǎn)管理和決策分析具有一定的指導(dǎo)作用，并為進(jìn)一步開(kāi)展地

2、下水庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)分析奠定了基礎(chǔ)。 本文在建立準(zhǔn)確刻畫(huà)地下水系統(tǒng)物理、化學(xué)和水文地質(zhì)特征的水文地質(zhì)概念模型的基礎(chǔ)上，借助Visual MODFLOW軟件，用試錯(cuò)法對(duì)模擬期(1999～2001)內(nèi)的模型參數(shù)進(jìn)行率定，并用驗(yàn)正證的模型對(duì)研究區(qū)的地下水流場(chǎng)、污染物濃度及水均衡要素進(jìn)行分析，從而更深刻地認(rèn)識(shí)濟(jì)寧市地下水系統(tǒng)復(fù)雜的水文地質(zhì)特性。此外，靈敏度分析結(jié)果表明，與滲透系數(shù)、儲(chǔ)水系數(shù)相比，模型對(duì)給水和度、降水入滲補(bǔ)給系數(shù)較敏感。采用GIS中

3、的指標(biāo)迭置方法，選取含水層的凈補(bǔ)給、含水層初始厚度、地下水位降深、開(kāi)采強(qiáng)度4個(gè)因子，評(píng)價(jià)了對(duì)地下水超采程度進(jìn)行了評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：占研究區(qū)面積5.53％的中部地區(qū)，超采程度最嚴(yán)重；西部和南部超采程度最輕。其分析其原因得如下：西部和南部的地下水補(bǔ)給主要為大氣降水入滲、灌溉水回滲和地表水體(京杭運(yùn)河和南四湖)的入滲補(bǔ)給，且地下水開(kāi)采強(qiáng)度只有0.1954×10<'4>m<'3>/d：而市中區(qū)的開(kāi)采強(qiáng)度高達(dá)21.096x10<'4>m<'5>/d

4、。 在進(jìn)行人工回灌分析過(guò)程中，當(dāng)將河床沉積物滲透系數(shù)增加到20 m/d，降水入滲補(bǔ)給量與回灌井的注水量分別為150 m<,3>/d和2000 m<'3>/d，而開(kāi)采量為3417.69×10<'4>m<'3>/a時(shí)，地下水位平均每年上升6．497m。而水位恢復(fù)后的含水層水質(zhì)很大程度上取決于回灌水的水質(zhì)，一般情況下，世界衛(wèi)生組織(WHO)的標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的Cl<'->濃度為200mg/1(GB/T 14848-93中規(guī)定的Ⅱ二類(lèi)水的標(biāo)準(zhǔn)

5、是<150 mg/1)，總硬度最大限度為500 mg/l，但在一些地區(qū)也有超過(guò)該值的特例。，本文對(duì)此進(jìn)行了分析與研究。 通過(guò)減少開(kāi)采量方案的實(shí)施，不但沒(méi)有增加含水層的儲(chǔ)量不但沒(méi)有增加反而減少了地下水供應(yīng)量。對(duì)僅采取減少開(kāi)采量的方案(削減幅度分別為5％、10％、15％、25％和50％)，地下水位的上升速率均小于2.36 m/a。當(dāng)采取減少開(kāi)采量與實(shí)施人工回灌相結(jié)合的方案時(shí)，水位上升速率大于2.36 m/a。但當(dāng)開(kāi)采量減少15％時(shí)，

6、在增大含水層儲(chǔ)存量上兩種方案在增大含水層儲(chǔ)存量上并沒(méi)有顯著明顯差別。在所采取的方案中，減少開(kāi)采量引起的風(fēng)險(xiǎn)大大高于減少開(kāi)采量與回灌相結(jié)合的風(fēng)險(xiǎn)，而減少開(kāi)采量與人工回灌相結(jié)合的風(fēng)險(xiǎn)又大大高于回灌優(yōu)質(zhì)水的風(fēng)險(xiǎn)。此外，當(dāng)減少開(kāi)采量22％與采用人工回灌相結(jié)合，同時(shí)考慮市中區(qū)降落漏斗區(qū)的水量和水質(zhì)時(shí)，此方案成為降低風(fēng)險(xiǎn)的最佳方案，該方案可增加水量0.46×10<'2>10<'8>m<'3>/a。在回灌水的Cl<'->濃度和總硬度分別取界限值200

7、 mg/l和最大允許值500 mg/l的基礎(chǔ)上進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果表明：減少開(kāi)采量并實(shí)施人工回灌可導(dǎo)致空間的風(fēng)險(xiǎn)在地面沉降區(qū)增大，西南地區(qū)則是因高硬度引起的。另一方面，用統(tǒng)計(jì)概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法分析總硬度時(shí)，兩種方案的評(píng)價(jià)結(jié)果差別不明顯，且超過(guò)總硬度500 mg/l的風(fēng)險(xiǎn)均為0.67，然而當(dāng)兩種方案中均值分別為546．96 meCl和545．16 mg/l，并考慮概率估計(jì)中因不確定性而產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)上，得出的風(fēng)險(xiǎn)均為50％。在減小開(kāi)采量方

8、案中，17％和5.6％的觀測(cè)井(共18眼井)表明超過(guò)總硬度500mg/L1的概率分別為0.2(即20％?)和0.3；而在第二個(gè)方案中11％和5.6％的觀測(cè)井得到的概率分別為0.2和0.5。 根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果繪制風(fēng)險(xiǎn)分區(qū)圖，實(shí)施人工回灌時(shí)，風(fēng)險(xiǎn)較小(0～4分)的地區(qū)占研究區(qū)的25％，風(fēng)險(xiǎn)中等(4～7分)的地區(qū)占18.75％，風(fēng)險(xiǎn)較大(大于7分)的地區(qū)占56.25％。采取回灌與減采相結(jié)合的措施時(shí)，相應(yīng)的百分比分別為30％(0～4分)

9、、23.08％(4～7分)、46.15％(大于7分)。通過(guò)與超過(guò)臨界值的概率方法相比，當(dāng)以主要界限值為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用人工回灌措施為最優(yōu)方案，而以超過(guò)均值和二分位法概率為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采用減少開(kāi)采量與人工回灌相結(jié)合的措施為最優(yōu)方案。但當(dāng)考慮水處理造價(jià)昂貴，保持回灌水質(zhì)不低于GB/T14848-93所規(guī)定的Ⅱ類(lèi)水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，是最經(jīng)濟(jì)且可行的方案。采取人工回灌與減采相結(jié)合的措施可減小22％的風(fēng)險(xiǎn)，且京杭運(yùn)河沿線的南水北調(diào)工程可以作為回灌水源。