咸水含水層的人工修復(fù)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(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國家和地區(qū),帶來巨大的經(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)過程,能夠為咸水入侵的預(yù)測、防治與修復(fù)提供理論依據(jù),同時將理論研究應(yīng)用于實踐,對合理開發(fā)、利用和保護(hù)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(zhì)條件的基礎(chǔ)上,利用現(xiàn)場采集的代表性砂樣,建立室內(nèi)砂槽模型,體現(xiàn)研究區(qū)特點。首先,對天然補(bǔ)給狀態(tài)下的咸水體動態(tài)分布特征進(jìn)行研究,分析河流補(bǔ)給和降雨補(bǔ)給對咸水體分布的影響。然后,針對存在河流補(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)過程中各因素對修復(fù)效果的影響,并通過增加注水井對咸水體的修復(fù)過程進(jìn)行優(yōu)化。最后,利用抽水－注水結(jié)合的方式在現(xiàn)場進(jìn)行咸水修復(fù)示范。通過以上研究,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,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點鹽度降低程度是之前的4.18倍。
　　(2)降雨入滲補(bǔ)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(bǔ)給的響應(yīng)是即時的,鹽度不同程度地降低,深層的響應(yīng)具有延時性,鹽度緩慢升高。連續(xù)降雨過程中及降雨結(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(bǔ)給條件下的抽水修復(fù)過程中,河流依靠水位差對咸水體進(jìn)行鋒面形式的驅(qū)替。井的運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,修復(fù)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(jīng)過自然修復(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(fù)效果越好,遠(yuǎn)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(fù)目標(biāo)；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(fù)速率受注水強(qiáng)度的影響較為明顯,低注水強(qiáng)度時的修復(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時的修復(fù)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(jié)果不同。持續(xù)運行模式下的修復(fù)時間稍短,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；間斷運行模式下,通過增大抽水量提高難修復(fù)部分咸水的排除速度,修復(fù)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