峄城盆地地下水动态分析

第 2 2卷第 1期 2 0 1 1年 2月 水 资 源 与 水 工 程 学 报 Journa l o fW aterR esources& W ater Eng ineering Vo.l 22 No. 1 Feb. , 20 1 1 � 收稿日期: 2010�09�06; � 修回日期: 2010�09�19 作者简介:王延恩 ( 1965�), 男,山东腾州人, 副教授,从事水资源开发利用教学与研究工作。 峄城盆地地下水动态 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 王 延 恩 (山东水利职业学院, 山东 日照 276826) 摘 � 要: 研究区域地下水动态特征, 探索地下水的运动规律,对指导区域地下水资源合理开发利用、生态环境保护 具有重要的意义, 本文分析了峄城盆地的地下水动态特征, 为合理开发利用地下水资源提供重要依据。峄城盆地 地处鲁南, 地层主要由第四系的粘性土, 寒武系、奥陶系的石灰岩组成, 石灰岩的富水性较好, 为盆地的主要含水 层。通过分析峄城盆地地下水观测资料可知,在盆地周边岩石裸露地段, 地下水位升降与降水同步,地下水位变化 幅度大; 盆地腹部由于被第四系覆盖,地下水位升降具有滞后降水时间现象。根据地下水等水位线图分析, 1981年 峄城盆地地下水自然流场向土楼河村方向汇集, 1995年十里泉发电厂林桥开采地段建成开采后,形成地下水降落 漏斗, 使盆地腹部地下水向林桥附近汇集, 2009年林桥开采地段停采后 ,地下水位逐渐恢复, 地下水又向土楼河村 方向汇集, 因此峄城盆地地下水运动受到降水和人工开采影响较大。 关键词: 地下水; 地下水动态; 水文地质 中图分类号: P641. 74� � � 文献标识码: A� � � � 文章编号: 1672�643X ( 2011) 01�0126�04 Dynam ic analysis of groundwater in Y icheng Basin WANG Yanen ( Shandong Vocational Co llege of Wa ter Conservancy, R izhao 276826, China ) Abstract: S tudies on the dynam ic characteristic of reg ional groundw ater and explorat ion o f groundw ater rule o f mot ion have v ita l significance to guide rational development and ut ilization of groundw ater re� sources, and eco log ical environmenta l pro tection. Th is article has analyzed the g roundw ater dynam ic character istic of Y icheng Basin, provided important basis for rational deve lopment and utilization o f groundw ater resources. Y icheng Basin is located in the south o fShandong. It s' stratum ismainly composed by quaternary clay, cambrian and ordov ic ian limestone. L imestone- rich w a ter is better fo r the basin s' ma jo r aquifers. In the bare rock section of the basin surround ing, by analyzing the observed data o f un� derground w ater in Y icheng B asin, it s' know n tha t the promot ion and demot ion o f groundw ater level are synchronized w ith the precipitation, the change ex tent of groundw ater level is great . S ince basin abdo� men is covered by Qua ternary, groundw ater table has a lag tim e to precip itation. A ccording to analysis o f the groundw ater tab le contour map, Y icheng basin groundw ater flow natura lly to the d irection of loca l building river v illage and assemb les to there in 1981, afterm in ing ForestB ridge section in T en Li Spring Power Plant in 1995, the formation of groundw ater depression conemakes basin abdomen g roundw ater as� semb les to L inqiao v ic in ity . A fter L inqiao m in ing stopped in 2009, groundw ater leve l recovered gradual� ly, groundw ater assemb led to the d irection of loca l bu ild ing river v illage aga in. Therefore Y icheng basin groundw ater movement is greatly influenced by the prec ipitation and manualm ining. Key words: groundw ater; groundw ater dynam ic; hydrogeo logy 0� 前 � 言 区域地下水动态是在自然和人为因素影响下, 一定区域的地下水水位、水量等随时间的变化状况。 研究区域地下水动态,了解地下水的变化规律,补给 特征,查明地下水的补给来源,探索地下水的动力特 征, 对于指导区域水资源合理开发利用、生态环境保 护以及保障地下水资源的安全性均有重要的意义。 自 1856年达西定律建立以来, 国内外学者对地 下水运动从理论和实践进行了不断的研究, 比如托 特 ( Toth. J)的地下水流动系统理论指出, 一定条件 下地下水可以穿越 �隔水层 而形成统一的地下水 流动系统 [ 1]。英格伦 ( Enge len. G. B )进一步提出了 将区域地 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 水和地下水整合在一起的水文系统的概 念 [ 2] ,将地下水提到了系统的角度, 为研究地下水 的运动的系统性起到了较好的作用。随着人类的进 步和发展,大量开采地下水,使区域地下水的运动发 生了明显的变化,张人权等指出当代水文地质学的 研究目标,是从可持续发展理念出发,构建人和自然 协调的、良性循环的地下水 (流动 )系统 [ 3]。为此人 们不断地研究地下水运动以及演化规律, 伴随着地 下水水位的时空演化, 地下水流场也发生显著变 化 [ 4] ,地表水径流系数,地下水补给系数、损失量系 数之间的转化过程与降雨量关系密切, 人工开采以 后,降水、地表水、地下水, 寻求新的转化关系 [ 5 ]。 峄城盆地位于枣庄市南部,地下水以岩溶水为主,地 下水的运动受到水文地质条件、人工开采、大气降水 等的影响较大,研究分析地下水的动态演化特征,对 合理开采地下水具有重要意义。 1� 峄城盆地的水文地质特征 1. 1� 地层岩性 峄城盆地大地构造单元属鲁南台背斜与苏皖褶 皱束的交接部位,基底主要由新太古代和古元古代花 岗岩类组成,盖层由新元古代土门群、寒武系、奥陶系 及石炭系构成,地表大部分地区被第四系所覆盖 [ 6]。 第四系主要为坡洪积和冲洪积粘性土、砂土地 层,奥陶系大面积隐伏于第四系以下, 仅在朱村北、 和顺庄、肖桥等地零星出露, 主要有阁庄组, 马家沟 组、北庵庄组及纸房庄组,以马家沟组富水性较好。 马家沟组主要为浅灰、灰、深灰色, 中厚层、厚层灰 岩、豹皮灰岩、白云质灰岩。上部含燧石结核, 中、下 部夹薄层 -中厚层泥质灰岩、泥质白云质灰岩、角砾 状泥质灰岩及浅灰色中厚层细鲕或似鲕状灰岩,厚 度约 470 m。 1. 2� 第四系孔隙水水文地质特征 盆地中部大沙河沿岸地带及泥沟断裂以东分布 着厚度较大的第四系松散层,在大沙河沿岸及峄城 盆地东南部砂层厚度较大,一般 5~ l0m, 部分地段 砂层直接覆盖在下伏灰岩上,形成灰岩 �天窗 。大 气降水是第四系孔隙水的主要补给来源之一, 大沙 河纵贯盆地南北, 是盆地内最大的河流, 流域面积 大,大沙河两岸砂层分布区, 地势低洼, 大气降水常 形成地表积水, 有利于降水对孔隙水入渗补给。大 沙河沿岸地带第四系孔隙水接受降水补给的能力十 分强烈,而以粘性土为主的第四系分布区,接受降水 补给的能力则相对较弱。 区域地质和水文地质条件决定地下水与地表水 的补给、径流、排泄,动力场驱动水流的运动与水循环 过程 [ 7] ,在大沙河贾庄闸上游河段,河水位高于地下 水位,河水补给第四系孔隙水, 贾庄闸下游部分河段 河床底部分布着厚度较大的砂砾石层, 而砂、砾石层 又覆盖在灰岩顶板上,第四系孔隙水通过其底部的弱 透水层以及 �天窗 下渗补给岩溶水 [ 8] , 构成岩溶水 的补给来源,使岩溶水与孔隙水水力联系十分密切。 岩溶水对第四系孔隙水的顶托补给, 主要在贾 庄以下沿大沙河两岸地带, 由于岩溶水在径流过程 中, 受地层构造的作用, 径流受阻,水位抬高,顶托补 给孔隙水。第四系含水砂层在这一带直接覆盖在灰 岩之上,水力联系十分密切, 二者水位差距不大。 大沙河以西, 南、北边缘孔隙水向盆地中部汇 集, 然后由西至东向大沙河方向径流,大沙河以东孔 隙水一部分向大沙河方向汇集, 一部分向峄城盆地 东南部径流。 1. 3� 岩溶水的水文地质特征 岩溶水的补给、径流、排泄条件受气象、水文、地 形、地层岩性、地质构造等因素的影响。峄城断裂将 整个峄城盆地分割为南、北两个水文地质单元,以北 为陶 -枣向斜断陷水文地质单元的南侧;以南为峄 城盆地单斜断陷水文地质单元, 其内由于构造作用 又可分为棠荫 -贾庄及吴林 -红瓦屋两个次级水文 地质单元,两个次级单元在水文地质条件上具有明 显的差异性。 1. 3. 1� 棠荫 ! 贾庄水文地质单元水文地质特征 大气降水补给在空间上具有面状补给的特征, 补给方式有间接补给区和直接补给区。间接补给区 指峄城断裂至北部地表分水岭地带, 该地带地形坡 度大,地层透水性差、降水大部分形成表流, 进入峄 城断裂以南的直接补给区,少部分渗入地下,再通过 裂隙以下降泉的形式出露,形成地表径流,进入直接 补给区补给岩溶水,见图 1。 图 1� 大气降水补给示意图 127第 1期 � � � � � � � � � � � � � � � � 王延恩: 峄城盆地地下水动态分析 直接补给区为峄城断裂至南部地表分水岭之 间,有利于岩溶水直接接受大气降水入渗补给,水位 变化滞后时间较短, 盆地边缘与腹部之间为半裸露 区,第四系厚度一般小于 5m, 岩性为坡洪积粉质粘 土夹碎石,基岩零星出露,由于地形较缓, 接受大气 降水补给能力较强。盆地腹部第四系覆盖区, 厚度 5~ 15m,以粘性土为主, 岩溶水接受大气降水补给 的能力相对较弱。 棠荫河是盆地内主要河流,分南北两支,北支上 游河床内灰岩裸露, 岩溶、裂隙十分发育, 汛期能够 较好地补给岩溶水,棠荫河南支,河床内以粘性土为 主,河水渗漏能力较差,沿河修建的截水闸, 在枯水 期可延长渗漏时间。 该单元内岩溶水具有相对封闭的边界条件,岩 溶水在其径流过程中,受地层及边界断裂所阻挡,水 位抬高,大沙河沿岸地带当岩溶水位高于孔隙水位 时,岩溶水通过第四系向河流顶托排泄。 1. 3. 2� 吴林 ! 红瓦屋水文地质单元 � 该单元为第 四系覆盖区,第四系厚度较大,一般 15~ 20m, 以粉 质粘土、粘土为主, 局部夹姜石或姜石层, 仅在南部 有冲洪积砂砾石层分布。下伏基岩以寒武系为主, 褶皱发育,岩层倾角较大,寒武系地层重复出现,导 致含水岩层与隔水岩层相间,含水层互不连通,岩溶 水储存空间小。上覆第四系厚度较大,岩溶水接受 补给条件较差。孔隙水与岩溶裂隙水动态基本一 致, 孔隙水与岩溶裂隙水具有统一的水面形态,其径 流方向总体上是由北而南, 在西部泥沟断裂附近向 大沙河方向径流,与孔隙水径流方向基本一致。 2� 地下水动态特征 峄城盆地地下水动态受大气降水影响明显, 其 规律是地下水位的变化与降水具有同步或稍滞后的 变化关系,由于各地段所处的地形、地貌、地质构造 部位及含水层水文地质特征的不同, 以及人为开采 等因素的控制,故各水文地质单元地下水动态特征 表现出一定的差异性。 2. 1� 裂隙岩溶水动态特征 2. 1. 1� 棠荫 ! 贾庄水文地质单元 ( 1) 补给径流区。盆地西部、北部边缘基岩裸 露地段,主要岩性为寒武系中、上统石灰岩。地表岩 溶裂隙十分发育,有利于降水入渗,地下水位的升降 几乎与降水同步,峄城盆地 2006- 2008年降雨量见 表 1。如榴园镇朱村南 10 m 35#观测井, 位于盆地 北部边缘, 2006 - 2008年地下水位变幅分别为 4. 40、4. 36、4. 90 m, 水位变化大, 见图 2, 最高水位 一般出现在每年的 7~ 8月。 表 1� 2006- 2008年峄城盆地降雨量 mm 年份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 2006 10. 8 13. 6 0 71. 9 55. 5 192. 5 263. 5 203. 5 33. 0 0 37. 6 30. 7 2007 0 53. 1 46. 2 22. 3 89. 1 266. 0 189. 0 276. 5 35. 0 19. 9 3. 3 22. 0 2008 19. 7 3. 5 7. 5 84. 1 59. 7 117. 0 386. 5 256. 0 70. 1 15. 8 7. 5 5. 3 图 2� 朱村 35#观测井 2006- 2008年降雨量与地下水位关系 ( 2) 汇集排泄区。位于单元王庄乡棠荫一韩楼 一林桥一线及肖桥、杨庄附近和大沙河沿岸地带,含 水层岩溶裂隙发育,地势开阔、平坦, 有利于降水、地 表水和上游侧向径流补给, 地下水水位存在一定的 滞后现象。如林桥村 45#观测井, 2008年地下水位 最高值出现在 10月 6日,为 46. 73 m, 说明由于上 部第四系覆盖,地下水位随降水时间滞后。 2008年 地下水位变幅为 12. 89 m, 由于受到十里泉发电厂 开采地下水的影响,地下水位变化幅度大,见图 3。 图 3� 朱村 45#观测井 2008年 3月至 2009年 3月 地下水位、降雨量变化关系 2. 1. 2� 吴林 ! 红瓦屋水文地质单元 � 该区地形平 坦、地势开阔, 上覆第四系厚度较大,含水层裂隙、岩 溶不发育,受岩性、产状、构造和第四系覆盖层影响, 接受降水及沟渠水入渗补给能力差, 地下水径流不 128 � � � � � � � � � � � � � � � � � 水 资源 与 水工 程 学报 � � � � � � � � � � � � � � � � � 2011年 畅,岩溶裂隙水变化滞后降水时间明显。 2. 1. 3� 峄城断裂以北地区 � 该区主要含水层岩性 为寒武系下统灰岩夹页岩和震旦系灰岩, 以大沙河 为界分为东、西两个小区,西部地表岩溶发育, 十分 有利于降水入渗,但由于地形坡度大, 地势狭窄,岩 溶水水位随降水出现陡升陡降。最高水位一般出现 在 8月底,最低水位出现在 6月底或 7月初,地下水 位年变幅较大,一般大于 10 m。 东部由于地势开阔, 含水层具有一定的储存空 间,地下水位年变幅较西部小, 如七里店村南 50 m 8 #观测井, 2007年地下水位变幅为 2. 83 m, 2008年 地下水位变幅为 3. 84m,变化幅度较小,见图 4。 图 4� 8#观测井 2007- 2008年地下水位、降雨量变化关系 2. 2� 第四系孔隙水动态特征 大沙河沿岸地带地形平坦,沿河有河堤阻挡,接 受大气降水补给能力强,水位动态变化与降水同步, 年变幅 4 m左右。最高水位一般出现在 7、8月份, 最低水位一般出现在 5月份。 峄城盆地东南部, 第四系含水层位于盆地地下 水排泄带下游,接受大气降水及上游孔隙水侧向径 流补给,地下水位变化稍滞后降水时间,地下水位埋 深浅, 动态稳定, 年变幅一般 3m左右。 3� 峄城盆地地下水流场变化特征 地下水径流方向和径流强度受地形、地貌、岩性 和地质构造等因素控制。 在 1981年峄城盆地地下水未开采情况下, 地下 水自然流场在大沙河以西地区地下水由西向东径 流,大沙河以东地带地下水大致由东北向西南径流, 大沙河两侧地下水皆向大沙河方向土楼河方向汇 集,见图 5。 1995年十里泉发电厂林桥开采地段建成开采 地下水后,形成以林桥为中心的地下水降落漏斗,局 部改变了地下水流向,枯水期、丰水期最低水位均在 林桥西部, 最低水位分别为 30m和 35m, 自韩楼以 西,岩溶水流向基本未变,大致由西向东径流, 韩楼 以东以林桥开采地段为中心, 其四周的地下水流向 皆向漏斗中心汇集。林桥开采地段以北的棠荫河以 北地区,地下水基本流向仍由西向东向大沙河径流, 林桥开采地段东南谢山 -肖桥一线以及以东地区地 下水流向大沙河方向汇集,见图 6。 2009年林桥开采地段停采地下水后, 地下水位 不断上升,至 2009年 9月 1日, 最低地下水位在土 楼河村 ! 李庄之间, 约为 40 ~ 42 m, 地下水位比 1995年有所上升, 基本上恢复到了 1981年地下水 位状态,地下水又向土楼河村方向汇集, 见图 7, 因 此人工开采地下水对地下水的动态影响较大。 图 7� 峄城盆地 2009. 9. 1地下水等水位线图 4� 结 � 语 ( 1) 峄城盆地地下水的运动受到地形、岩性、地 质构造、人工开采等的影响, 通过分析地下水观测资 料, 在盆地边缘岩石裸露地段, 大气降水补给迅速, 地下水位升降与降雨同步,地下水位变化幅度大,盆 地腹部由于被第四系覆盖,大气降水补给较为缓慢, 地下水位升降具有滞后降水时间的现象,地下水位 变化幅度小。 (下转第 133页 ) 129第 1期 � � � � � � � � � � � � � � � � 王延恩: 峄城盆地地下水动态分析 试验结果表明: 进水的亚硝酸盐氮平均浓度为 0. 14mg /L,臭氧化后的亚硝酸盐氮浓度降为 0. 03 mg /L,生物滤池出水中的亚硝酸盐氮浓度略有升 高,可见臭氧对亚硝酸盐氮有较高的去除率。臭氧 生物滤池对氨氮的平均去除率为 76. 6% ,出水平均 浓度为 0. 04mg /L。 综上所述: 臭氧 +复合填料生物滤池对浊度、 CODM n、UV 254、NH 3�N、NO-2 - N的平均去除率分别 为 75. 1%、48%、54. 6%、83. 1%、76. 6%, 出水水质 分别降为: 0. 56 mg /L、3. 1 mg /L、0. 052 cm - 1、0. 37 mg /L、0. 04 mg /L。 3� 结 � 语 ( 1) 当原水浊度、CODM n、UV254、NH 3�N、TP分 别为 8. 92 NTU、14. 5 mg /L、 0. 187cm- 1、2. 15 mg /L、0. 38 mg /L时, 在 PAFC投加量 30 mg /L和 PAM投加量 0. 2 mg /L的情况下, 浊度、CODM n、 UV 254、TP的去除率分别为 75. 7%、59. 9%、37. 9%、 62. 8%。 ( 2)臭氧 +复合滤料生物滤池能显著去除水中 的有机物和氨氮, 改善出水水质。此工艺对 CODM n、UV 254、NH3 �N 平均去除率分别为 48%、 54. 6%、83. 1%。 ( 3)采用混凝沉淀 +臭氧 +复合滤料生物滤池 组合工艺处理后的出水水质 CODM n、NH 3�N、TP分 别为 3. 1 mg /L、、0. 37 mg /L、0. 14 mg /L, 可达到地 表水环境质量 III类标准。 参考文献: [ 1] 仲丽娟,朱明章, 李 伟,等. 复合生物活性炭滤料滤池的 性能研究 [ J]. 中国给水排水, 2001, 17( 12): 1- 5. 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(上接第 129页 ) � � ( 2 ) 地下水流场的变化与开采地下水有关, 1981年峄城盆地岩溶水未开采, 地下水自然流场向 土楼河村方向汇集, 地下水位埋深较小, 1995年十 里泉发电厂林桥开采地段建成开采后, 形成地下水 降落漏斗, 使盆地腹部地下水向在林桥附近汇集, 2009年林桥开采地段停采后, 地下水位逐渐恢复, 地下水又向土楼河村方向汇集,人工开采地下水对 地下水的动态影响较大。 参考文献: [ 1] T oth J. A theoretical ana lysis of groundwa ter in sm a ll dra in� age bas in [ J] . Journal of Geophys. Research, 1963, 67 ( 11): 4375- 4387. [ 2] Enge len G B, Jones G P. Deve lopm ents in theana ly sis o f groundwa ter flow system [ M ]. Am ste rdam: IAHS Press, 1986. [ 3]张人权,梁 杏, 靳孟贵,等. 当代水文地质学发展趋势与 对策 [ J].水文地质工程地质, 2005, 32( 1): 51- 56. [ 4] 马振民,段琪庆, 刘赠夕. 泰安岩溶水系统地下水动力 环境演化规律研究 [ J]. 济南大学学报, 2003, 17 ( 1): 5 - 7+ 82. [ 5] 岳步德,孙尚胜,韩晓琳, 等. 岩溶水水资源系统动态配 置初探 [ J].山东水利, 2004( 11): 38- 39. [ 6]赵书泉,梁凤英. 山东峄城盆地岩溶发育的基本规律及 与水源地形成的关系 [ J]. 山东地质, 2002, 18( 2): 29 - 30. [ 7]潘国营,刘永林, 甘 容.大沙河流域地表地下水化学特征 与演变规律 [ J]. 水资源与水工程学报, 2009, 20( 3): 62 - 65+ 69. 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