苏南地区地下水化学特征及演化分析

苏南地区深层地下水禁采距今已20年,水动力场和地下水环境发生了较大变化,结合2009年和2019年两期地下水采样测试数据,综合统计分析、Piper图、Gibbs模型、氯碱指数和离子相关关系等方法分析了不同层位地下水水文地球化学及其演化特征,探讨了水化学组分的来源及形成演化。结果表明：潜水水化学类型以HCO-3—Na+·Ca2+型为主,孔隙I承压水水化学类型以HCO-3—Ca2+·Mg2+型为主,深层承压水以HCO-3—Na+·Ca2+型为主,不同时期各层位优势阳离子和阴离子未发生变化,水化学类型向复杂趋势演变,地下水化学组分主要受岩石风化、阳离子交换吸附作用和人类活动的影响,其中潜水和I承压水—岩作用以硅酸盐岩和碳酸盐岩作用为主,深层承压水以硅酸盐岩和蒸发盐岩为主。研究结果可为苏南地区地下水资源开发和管理提供科学依据。     

连云港北部地区高氟地下水分布特征及成因

为研究连云港北部地区地下水氟水文地球化学特征,采集测试了63件地下水样品,分析了高氟地下水的空间分布特征及其形成的水文地球化学过程。结果表明,地下水中氟的质量浓度呈现出随着地下水流动而逐渐升高的变化规律,高氟地下水分布于海湾低平原及平原洼地。HCO_3~-质量浓度高的弱碱性水化学环境是促进氟富集、并增强其从沉积物向地下水中转化的主要因素。高氟地下水的形成是长期地质作用和地球化学演化的结果,矿物溶解-沉淀作用、蒸发浓缩作用、阳离子交替吸附作用是控制地下水中氟富集的主要水文地球化学过程。     

基于氡同位素的平原湖荡枯水期湖水地下水补排通量

水是人类生存之源,而湖荡被称为地球之“肾”,是河湖水系连接的关键缓冲节点,与人类生存和发展息息相关。长三角平原水系众多,河流纵横,天然湖泊与人工沟渠遍布,平原湖荡湖水与周边地下水的水力联系较为频繁,而地下水对湖泊水均衡贡献尚不明确,对平原湖荡地下水赋存和运移规律的认识不足。本研究以苏州吴江区元荡湖为研究对象,选取氡同位素作为湖水和地下水水力交换过程的示踪剂,建立氡箱模型,揭示元荡湖不同区段与地下水的水力联系过程和补给关系,并通过水位动态验证分析湖水—地下水交互关系。枯水期元荡湖水位和氡浓度空间分布特征指示研究区内地下水向湖水排泄,其中以湖泊西侧较为明显,地下水入流补给的氡为7.137×10⁶ Bq/d,输入量源项占比为90%,地下水流入量为4540.801 m³/d,地下水每日流入量对元荡湖水量的贡献率为2.551%。参数敏感性分析结果表明,风速与地下水²²²Rn活度为特别敏感参数,取值差异较大时会导致计算误差急剧增大,改善测点布置和提高模型参数精度能有效提高模型计算结果的准确性和可靠程度。借助氡同位素示踪方法,建立湖泊...     

黏土失水干缩裂缝发育动态试验研究

饱和黏土中水分的丧失会引起土体基质吸力和表面收缩率的变化,并导致其表面开裂。在室内对黏土干裂过程中土体的失水率、裂缝面积率等开裂特征参数随时间变化的关系进行研究。结果表明:(1)根据表面开裂率、裂缝节点和开裂块数特征随失水率和时间变化,可划分为开裂前、快速开裂、开裂停滞三个阶段,在快速开裂阶段,土体的失水率和表面裂隙发育率呈现为显著的正相关关系;(2)开裂后土体裂缝呈现为多个期次性,1、2期次裂缝之间夹角大都大于90°,第3期次(或更高期次)裂缝大都近似垂直于器壁(或第2期次裂缝)平行发育,且有等间隔发育倾向。第1、2期次裂缝的长度和宽度都远大于第3期次裂缝。     

长江河口地区全新世以来的弱透水层孔隙水地球化学特征及成因分析

弱透水层孔隙水反映了土体沉积时的原始溶液, 对于古气候重建具有重大作用。为了解析长江河口地区全新世以来弱透水层孔隙水的补给及其盐分来源, 采集易溶盐、土工、潜水、近岸海水等样品。采用易溶盐指标结合土工指标(含水率、湿密度、比重)获取了研究区弱透水层孔隙水的水化学特征。采用二端元法、Piper三线图、Gibbs图、离子比值法等解析了孔隙水的补给及其盐分来源。结果表明: 孔隙水矿化度介于1.16~32.79 g/L, 平均值为10.68 g/L, 盐水占比最高, 其次为咸水和微咸水。孔隙水类型以Cl-Na型(85.6%)为主, 其次从高到低依次为Cl-Ca·Mg、HCO3-Ca·Na、HCO3-Ca、Cl-Ca型。当地潜水类型为HCO3-Ca型, 深层孔隙类型为Cl-Na型, 说明深层孔隙水保留了土体沉积时的环境信息。中层与浅层孔隙水受到了大气降水补给、人类活动、蒸发作用等表层作用影响, 孔隙水水化学数据较为离散。孔隙水的δ18O与δD数据说明孔隙水样点受到了海水混合作用与蒸发作用的叠加影响, 蒸发作用较为强烈。孔隙水海水补给比例介于30.2%~87.0%, 大气降水补给比例介于13.0%~69.8%。土体中的盐分主要来自全新世海侵(海源)与蒸发盐岩溶解、长石风化溶解(地壳源)。海水补给深层孔隙水盐分的比例约为37%, 其余盐分主要来自地壳源。     

苏南地区地下水化学特征及演化分析

苏南地区深层地下水禁采距今已20年,水动力场和地下水环境发生了较大变化,结合2009年和2019年两期地下水采样测试数据,综合统计分析、Piper图、Gibbs模型、氯碱指数和离子相关关系等方法分析了不同层位地下水水文地球化学及其演化特征,探讨了水化学组分的来源及形成演化。结果表明：潜水水化学类型以HCO-3—Na+·Ca2+型为主,孔隙I承压水水化学类型以HCO-3—Ca2+·Mg2+型为主,深层承压水以HCO-3—Na+·Ca2+型为主,不同时期各层位优势阳离子和阴离子未发生变化,水化学类型向复杂趋势演变,地下水化学组分主要受岩石风化、阳离子交换吸附作用和人类活动的影响,其中潜水和I承压水—岩作用以硅酸盐岩和碳酸盐岩作用为主,深层承压水以硅酸盐岩和蒸发盐岩为主。研究结果可为苏南地区地下水资源开发和管理提供科学依据。     

苏州市区多种地下地质资源协同开发利用研究

地下空间、地下水、浅层地热能和地质材料是重要的地下地质资源,协同开发利用是大势所趋。苏州既是历史文化名城又是现代国际化大都市,城市发展至今对地下地质资源的需求相当迫切。通过对苏州各类地下地质资源的的识别分析,表明其具备分别开发地下空间、地下水、浅层地热能和地质材料资源的能力。若多种资源协同开发,平面上开发利用条件较好,竖向尺度地下浅层到次深层适宜地下空间和地质材料的协同开发,而深层适宜以浅层地热能为主的协同开发。结合苏州国土空间发展格局和地下资源的优势分布特征,城镇空间建议采取“地下空间+浅层地热能”的协同利用模式;农业空间建议采取以“浅层地热能”为主的协同利用模式;生态空间予以生态环境保护。     

中全新世以来海相沉积物的化学特征及其对古环境变化的响应机制

海相沉积物的化学特征是分析古环境变化的重要指标。本研究以连云港滨海地区浅部海相沉积物为研究对象,开展易溶盐、粒度、AMS ¹⁴C年龄及微体古生物测试,分析海相沉积物的化学特征及沉积环境。结果表明,连云港滨海地区浅部海相沉积物Cl^-含量最高,Na⁺含量次之;5 m以浅土体含盐量变化较大,绝大数土体含盐量为0.3%～3.0%;至埋深20 m时,土体含盐量稳定在1.0%。沉积物中Cl^-含量与含盐量相关性最高,以直线型和多项式型拟合效果最佳;与Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、SO₄^2-含量拟合效果好,以多项式型拟合效果最佳;与Na⁺含量以幂型拟合效果最佳。沉积物含盐量与pH值呈负相关关系,说明碱性环境不利于土体盐分的增加。沉积物交换性钠(ESR)值高,说明研究土体含盐特征保留了海水特征。推测连云港滨海地区海相沉积物受到了海平面变化、东亚冬季风及黄河夺淮事件的影响。以ZK1孔为例,中全...     

基于多因素叠加计算权重法的苏锡常地裂缝危险性预测

由于长期过量开采地下水,苏州、无锡和常州（苏锡常）的局部地区地裂缝发育,在深层地下水禁采十多年后的今天有些地裂缝还在发展。地裂缝的发育及发展受到诸多因素的影响,其具体力学机制尚不明确。为了查明影响地裂缝发育的因素、确定各因素对地裂缝的影响程度,本文在苏锡常地裂缝发育现状的基础上,利用基于确定性系数计算权重法对苏锡常地裂缝发育危险性进行预测分区。模型考虑了基岩埋深、基岩坡度、累计地面沉降量、沉降坡度、第二含水层厚度、第二含水层厚度变化梯度、第二含水层水位降深、第四纪沉积相等8个主要影响因素,分析结果显示苏锡常地区北部地裂缝易发,东南部发生地裂缝的危险性较小。计算结果与苏锡常地裂缝的分布及发育情况基本一致,验证了该方法在地裂缝预测方面的有效性。本研究对苏锡常地区地下水开采及城市建设规划具有一定的指导意义。     

基于光纤传感技术的地裂缝物理模型试验

苏南地区地裂缝成因机制较为复杂,且灾害活跃。以光纤光栅传感器为监测手段,建立基岩潜山条件下物理地质模型,模拟抽水差异性沉降过程,揭示地裂缝发育演化规律。试验结果表明:（1）地下水过量抽采导致的不均匀沉降是地裂缝发育的最直接因素,地下水水位降深越大、抽采速率越快,地面沉降越明显。（2）基岩潜山形态位置对地表沉降起控制作用;同时地面沉降最严重区域与地裂缝分布区域基本一致;基岩潜山的发育位置形态、地表的沉降曲线以及地裂缝分布情况基本一致。（3）模型试验结果与研究区地裂缝灾害发育规律基本一致。此次基于光纤技术的物理模型试验研究为地裂缝研究提供新的方法与手段。