济南明水泉域岩溶地下水数值模拟及泉水水位动态预测

应用地下水模拟软件GMS建立山东济南明水泉域的三维地下水流数值模拟模型,对泉域内岩溶地下水进行数值模拟和水平衡分析,评价了泉域岩溶地下水资源总量和在保持泉水常年喷涌条件下的岩溶地下水可采资源量。在此基础上,应用时间序列分析法对泉水水位动态进行了预测。结果表明:明水泉域多年（2003-2014年）地下水补给量为1.23×108 m3·a-1,排泄量为1.36×108 m3·a-1,均衡差为-1.30×108 m3·a-1;模型预测未来20年泉水最低水位为55.65 m,最高水位为68.72 m,平均泉流量为34.6×104 m3·d-1。      

娘子关泉域岩溶水SO42-、δ34S特征及其环境意义

在分析区域地质、水文地质条件及水化学同位素的基础上,研究了山西娘子关泉域岩溶水的SO42-、硫同位素分布特征。研究表明:（1）泉域西北、西南地区岩溶水的SO42-主要来源于石膏的溶解;（2）泉域中部汇流区岩溶水的SO42-含量高而δ34S值低,其中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,这是因为温河、桃河及南川河沿岸的岩溶水接受了被矿坑水污染的河水的渗漏补给以及部分地区受到钻孔串层污染;（3）娘子关泉群中城西泉水中的SO42-主要来源于煤系矿坑水,而五龙泉和集泉站水中的SO42-主要来源于石膏的溶解;（4）泉域东北部及东部河流沿岸以外的地区,岩溶水中的SO42-主要来源于大气降水、石膏溶解,并受到所处地层岩性的影响。      

Numerical simulation of karst groundwater system for discharge prediction and protection design of spring in Fangshan District,Beijing

As the rapid growth of population and social economy, the situation of water resources shortage in Beijing city becomes more and more serious. Karst groundwater in Beijing has great potential for development. The reasonable exploitation of karst groundwater can enhance the water-supply stability of Beijing city. Firstly, the distribution of springs has been investigated in Fangshan, Beijing, and the characteristics of these springs have also been analyzed. Secondly, the hydrogeological conceptual model has been built, based on this, the groundwater flow numerical simulation model was established, and the parameter identification and validation of the model were performed under groundwater level and spring discharge. The results shows that the simulated values of groundwater level and spring discharge are very close to measured values, and the model can be used for groundwater resources evaluation and spring discharge prediction. Finally, a reasonable exploitation design has been developed with three exploitation scenarios considering the spring discharge protection; meanwhile, the quantity of groundwater resources was evaluated in the karst aquifer. The simulation results indicate that different exploitation yields have a significant impact on spring discharge; and the effective measures should be taken to protect the spring discharge     

采煤对峰峰矿区黑龙洞泉岩溶水系统影响程度评价

在分析峰峰矿区采煤与黑龙洞泉岩溶水系统关系和矿床水文地质资料基础上,确定开采规模、构造复杂程度和岩溶水水压等9个因素为采煤对黑龙洞泉岩溶水系统水量、水质和环境影响的主要因素,运用基于MAPGIS的层次分析法。就采煤对黑龙洞泉岩溶水系统影响程度进行了评价．将峰峰矿区采煤对黑龙洞泉岩溶水系统影响程度分为强、较强、中等、较小、小五个等级,为矿区煤炭资源科学开采和区域水资源保护提供了依据。     

浅析河南省渑池县水泉洼铝土矿床地质特征

通过大量的地质勘查工作,探明本区为大型铝土矿床,具有埋藏浅、规模大、易开采、易加工、中等品位的特征,属一水硬铝石型沉积铝土矿.     

煤矿(床)水文地质学的研究现状及展望

煤矿(床)水文地质学是研究煤炭资源开发过程中地下水活动规律以及为防止其对采煤工程的不利影响,保护矿区生态环境的一门应用性地质学科,对煤矿安全生产工作具有重要的推动作用。近年来,在保水采煤技术、华北型煤田防治水技术体系、陷落柱发育规律及其治理技术、煤层底板含水层注浆改造保障技术等方面取得了重要进展。随着煤炭开采强度和开采规模的进一步扩大,学科发展面临着诸如老空水及陷落柱探测、矿坑充水条件变化、矿井水患实时评价及治理等重大问题。提出了在学科发展中应优先解决诸如“三高”(高地压、高地温、高水压)地质条件下煤矿突水机理、西部地区煤炭资源开发过程中突水溃砂机理、水资源承载力及其调蓄技术、矿井水资源化及其合理利用研究以及综放开采条件下冒裂带发育规律研究等科学问题。      

我国北方岩溶泉域生态修复策略研究

我国北方岩溶分布面积广,岩溶泉水资源丰富,是岩溶区工农业及居民生活的优质供水水源。但在全球气候变化和采煤等强烈人类活动的叠加作用下,我国北方岩溶泉水流量衰减,水质恶化,岩溶泉域生态环境功能下降。通过合理、适度的人工干预,强化岩溶大泉的自然恢复机能,并最终实现泉域生态环境修复,是当前我国生态文明建设的先行区和重点领域。论文在分析研究晋祠泉断流原因的基础上,针对性地提出并科学地评估了汾河二库强化渗漏补给、泉域岩溶水关井压采、煤矿区保水限采、近源生态补水和远源河道渗漏补给等一系列措施及预期效果,以期推进晋祠泉域岩溶地下水生态环境得到根本性改善。该研究工作有望对我国北方岩溶大泉的生态修复形成示范效应,为遏制我国岩溶区生态恶化现象提供科学依据。      

人类活动影响下娘子关岩溶水系统地球化学演化

娘子关泉是我国北方最大的岩溶泉之一,也是阳泉市工农业生产和人民生活的重要供水水源。地下水地球化学演化分析表明,在地下水由补给区向排泄区运移过程中,除固有的水岩相互作用外,由于受采矿活动和地表水入渗补给的影响,岩溶水由低离子含量的HCO3-SO4或HCO3型水逐渐成为SO4型、SO4-HCO3型和SO4-HCO3-Cl型水。在泉群集中排泄区,区域流动系统与局部流动系统的地下水发生混合作用,最终形成了水质相对良好的HCO3-SO4型或SO4-HCO3型岩溶泉水。在此过程中,地下水对方解石和白云石也由最初的溶解作用演变为沉淀再结晶。尽管石膏呈持续溶解现象,但在采煤活动严重影响区域,石膏的沉淀也可能出现。地球化学模拟表明,在岩溶含水层中,地下水首先以方解石（白云石）的溶解为主;随着石膏溶解数量的增加,方解石（白云石）的溶解开始受到抑制,进而发生沉淀,石膏的溶解成为控制地下水水化学的主导过程。当矿坑水混入时,地下水相对石膏过饱和,地下水对碳酸盐岩含水介质的溶蚀能力得到增强。随着水岩反应的演进,铁氢氧化物大量沉淀,通过共沉淀和吸附作用去除了地下水中的重金属类污染物。      

北方断流岩溶大泉复流的生态修复模式与复流措施效果的定量评价——以山西太原晋祠泉为例

岩溶大泉是中国北方岩溶地下水的主要天然排泄形式,它们集供水、旅游、生态等功能于一体,是重要的自然资源。自20世纪后期,受自然、特别是人类大规模开发、采煤等活动的影响,有近30%的岩溶大泉断流,其中不乏中外闻名的大泉。十七大以来,各地政府积极响应党中央国务院加强生态文明建设的号召,启动了一些重要断流岩溶大泉复流的生态修复工程。本文根据北方断流岩溶大泉的结构模式与成因,提出了包括利用上游水库蓄水、调节渗漏段河水流量、在河流渗漏段实施人工增补工程、在岩溶地下水强径流带和排泄区采取关井压采、封堵泉口下游自流井、对煤矿带压区进行监控、补给区分区植树造林措施的复流模式;以山西太原晋祠泉为实例,在对各项复流措施效果进行定量优化评价的基础上,得出抬高汾河二库水位至设计标高、关闭岩溶地下水强径流带内白家庄煤矿降压排水井、封堵处置泉口下游自流井是近期经济可行的有效措施的结论;最后利用建立的泉域地下水渗流数值模型,预测实施三项近期措施后,晋祠泉水可望在2年左右的时间实现复流,该结论以期为晋祠泉及北方岩溶区其他同类型岩溶泉水生态复流工作提供示范与参考。     

基于时间序列分形的济南岩溶大泉动态研究

为研究岩溶大泉动态变化的影响机制,以济南泉域为例,根据2003年关闭地下水供水水源地以来趵突泉及黑虎泉的泉水位、泉域内降水量、地下水开采及人工补源资料,采用分形理论中时间序列分形维数法,计算各要素数据序列分维值及稳定性指数,结果表明:旬尺度下泉水位分维值大于月尺度下泉水位分维值;奥陶系灰岩分布区雨量站降水量分维值较小,但奥陶系灰岩降水入渗补给条件好,因此与泉群的水位波动关系更为密切。各泉水位影响因素中,人工补源因素的稳定性最差,极易受外界因素干扰发生改变。利用灰色关联度验证分析表明降水量、人工开采量、人工补源量与趵突泉泉水位的关联度分别为0. 858、0. 647、0. 667,与黑虎泉泉水位的关联度分别为0. 859、0. 646、0. 668;关联度总体排序为:降水量>人工补源量>人工开采量,说明2003年以来影响泉水位动态的首要因素是大气降水并非人工开采,即泉水动态主控因素发生转变。在分析了泉域资源量的演化基础上,对各影响因素的分维值与泉水位动态分维值进行回归分析认为,为保持泉水持续喷涌奥陶系灰岩分布区更适宜作为泉水人工补源地带。研究结果为济南岩溶大泉的保护提供科学依据。     

龙涧泉岩溶水系统特征

文章以地下水系统理论为指导,对龙涧泉岩溶水系统的边界条件、人工干预条件下地下水动力场演化特征等方面进行了系统的研究。根据区域地质、构造、地形地貌和水文地质条件,探究了龙涧泉岩溶水系统,圈定了系统的范围、边界性质、流动系统内部及其与外部系统之间的关系,确定龙涧泉为系统的唯一天然排泄口,龙涧泉岩溶水系统与白浪岩溶水系统无直接水力联系。龙涧泉岩溶水系统岩溶水补给来源主要是大气降水、河流入渗及侧向径流补给,现状条件下总补给量为864.42万m3/a,多年平均补给量为836.81万m3/a;排泄主要是水源地开采和矿山排水,现状开采量为4 117.2万m3/a。由于开采量大于允许开采量,并超过了总补给量,区内岩溶水一直处于超采状态。2004—2008年矿区岩溶水实测年均下降1.61 m/a,多年（1984—2008）水位平均降幅为5.68 m/a,最大降幅17.42 m/a。此外还讨论了岩溶水系统的补给、排泄条件,提出了龙涧泉岩溶水开发、保护、复泉与管理龙涧泉岩溶水系统的建议。      

山东淄博沣水泉域岩溶水系统模拟及水源地优化开采预测

沣水泉域岩溶水系统是淄博市及周边地区最主要的供水水源,因原有大武水源地水质严重污染,急需开辟新的水源地,故须重新开展泉域岩溶水资源评价和开采规划工作。文章在充分概化研究区水文地质概念模型的基础上,借助FeFlow软件,建立了基于等效连续介质的三维非均质各向异性岩溶水模型,并利用2016年水位动态数据对模型进行识别和验证。经模型计算可知,在2000-2015年,研究区岩溶地下水日均补给量为104.47万m3/d,排泄量为80.27万m3/d,正均衡24.20万m3/d。对原大武水源地与新增刘征水源地优化开采方案预测的结果表明,最优开采方案为:（1）保持大武水源地现状35.91万m3/d开采条件下,刘征水源地最大开采量为5.5万m3/d,刘征 -大武富水地段最大可开采量为41.41万m3/d;（2）满足刘征 -大武富水地段最大开采条件,大武水源地最大可减采至33.41万m3/d,刘征最大开采量为8万m3/d。      

煤矿开采环境影响评价中地下水问题探析

煤矿的开采与地下水资源紧密相连,煤层往往与地下含水层相邻,采煤时会疏干地下水,这不仅影响了地下水资源的数量和质量,而且破坏了水的动态平衡和生态环境,造成一系列不良后果.根据煤炭开采工程的环境影响特点及环境保护的最新发展趋势,概略提出了煤矿区地下水环境影响评价的相关问题、煤矿开采引起的地下水环境问题、以及由煤矿地下水疏干引发的地面沉陷及其植被景观的影响.     

南方岩溶区地下水资源特征与水资源保障对策

【研究目的】中国南方岩溶地区干旱缺水等问题异常突出,岩溶地下水赋存和分布的复杂,开发利用率低,基于多年调查研究工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特征,研讨水资源保障对策。【研究方法】基于南方岩溶区地下水资源特点、地下水系统类型、地下水系统空间结构的叠置性和时空分布不均性分析,提出南方岩溶区水资源保障对策。【研究结果】南方岩溶区可从以下三方面充分发挥地下水资源安全保障作用,一是掌握地下水赋存分布规律,发挥分散供水和应急供水作用;二是加强调蓄工程建设,解决水资源时空分布不均问题;三是建立与生态重建和经济发展相结合的地下水资源可持续利用模式。【结论】南方岩溶区地下水赋存条件复杂,具有表层带岩溶水系统、岩溶地下河与管道流系统、岩溶大泉系统以及分散排泄地下水系统多种类型,规模大小不一,开发利用形式多样;在垂向上具有叠置性,水空分布严重不均;开发利用潜力较大。在地球科学系统论的指导下,查明岩溶水资源赋存分布规律,科学评价地下水资源量,因地制宜制定水资源开发利用和保护方案,为脱贫攻坚、生态文明建设和乡村振兴提供技术支撑。创新点：以系统水文地质环境地质综合调查和地下水开发利用示范工作为基础,系统总结南方岩溶区地下水资源特点;针对岩溶区水资源安全保障问题,分析其主要原因,提出了水资源保障对策。     

疏干开采条件下晋祠岩溶水系统的水箱模型

根据晋祠岩溶水系统的水均衡要素,建立晋祠岩溶水系统水箱模型及水均衡方程。使用晋祠岩溶水系统的补给量、排泄量和岩溶水位等数据建立晋祠岩溶水贮量的亏缺量与岩溶水位间的关系,采用非线性回归分析建立泉流量与岩溶水位的关系,并利用这两个关系替换水均衡方程中的未知量,从而求解所建水箱模型。通过1981至2006年的岩溶水位、亏缺量、泉流量数据检验所建模型,并以绝对误差的绝对值及线性相关系数评价模型的模拟效果。结果表明岩溶水位、亏缺量、泉流量模拟结果的误差均小于0.5,多数误差值小于0.01,线性相关系数均大于0.7,说明所建模型能够较准确地在以年为单位的时间尺度上模拟泉流量、岩溶水位和亏缺量的变化。该模型考虑了人工补给量、管井开采量及煤矿排水量等人为因素,可用于宏观的地下水资源保护及管理。      

焦作矿区岩溶水Cl-污染原因初探

焦作裂隙岩溶水系统是我国北方岩溶区发育比较典型的系统之一，岩溶水资源丰富，水质优良，是城市供水的主要水源，据近几年水质监测，岩溶水Cl^-逐年增加，水质变咸，在对焦作矿区地质，水文地质条件，岩溶水补给来源，地表污染源和污染途径分析的基础上，建立了二维非稳定溶质运移数值模拟模型，模拟了岩溶水Cl^-时空分布，证实岩溶水Cl^- 升高是人为污染所致，不同区域岩溶水有不同的污染源和污染途径。     

煤炭开采条件下三姑泉域岩溶含水层保护评价

三姑泉域是我国典型的北方岩溶区,同时位于国家规划的晋东大型煤炭基地,煤炭开采与水资源保护之间的问题较为突出。多年来区内煤炭资源的大规模开采造成了区域地下水位下降、水质恶化等现象。因此开展北方岩溶区煤炭基地含水层保护评价对水资源保护及经济可持续发展具有十分重要的意义。本文从含水层脆弱性、含水层功能和煤炭开采影响力三方面建立综合评价指标体系,采用APH法进行三姑泉域岩溶含水层综合保护评价。针对煤炭基地特征,采用增加了煤炭采空区指标的COP修正模型评价了含水层的脆弱性。含水层功能评价分别从供水能力与生态、大泉维持能力开展;煤炭开采影响力评价从开采活动及煤炭地质结构两方面开展。综合评价结果显示需要重点保护的区段为岩溶大泉、水源地及地表渗漏段,其次为岩溶强径流带及煤炭剧烈开采区,与实际情况相符。      

云南威信李子埂煤矿突水治理方案分析

煤矿掘进过程中揭露了小断裂,断裂活化后,煤层下覆岩溶水涌入;矿井突水导致了龙洞坝泉暂时性断流.介绍了突水治理方案：采用物探方法寻找突水井巷,用“地表钻孔注砼法”封堵突水段井巷.该方案能彻底封堵本次突水的导水断裂和龙洞坝泉的水力联系,使龙洞坝泉涌水不会再受本次突水影响,同时,也能解除煤矿受本次突水的危害,为煤矿下一步的恢复工作奠定基础.     

The influences of coal mining on the large karst springs in North China

Environmental damage, to a greater or lesser degree, is caused by coal mining. On the basis of analyzing the hydrogeological conditions of the mining areas, this paper provides a sum-up of the characteristics of water disasters in North China-type Coalfield. Researching into the Baimai Spring group, this paper explores the relation between karst water and groundwater of coal-measure strata, using the methods of pumping test, dynamic observation, and tracer test. After working over the impact of mine water-inrush on spring dynamics, this paper estimates the contributory level of karst water to mining drainage. This paper holds that the mine water-inrush mainly results from karst water, with the fault structures acting as channels; the keys of mine water-inrush are faulty density, intersection and endpoint fault. Finally, this paper suggests that mining below Mine-9 be forbidden, and that below Mine-7 be properly mined, which provides the scientific basis for preserving springs and preventing water disasters in the mining areas.     

娘子关泉流量衰减原因的初步定量化分析

以娘子关泉为例,从水资源系统观点出发,通过系统水资源要素间转换关系的分析,对引起娘子关泉流量的衰减原因进行了初步量化计算。结果表明,在娘子关泉1956- 1979年和1980- 2000年前后两个系列平均流量所减少的4. 07m3 /s中,由于降雨减少、气温升高引起的泉流量减少量为1. 28m3 /s; 泉域西部采煤等导致的水环境变化引起的泉流量减少量为0. 84m3 /s;岩溶地下水直接开采引起的泉流量减少量为1. 48m3 /s。