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广州南部咸水入侵区地下水演化特征的水利工程研究

时间:2018-08-02 18:34来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是一篇水利工程论文,水利工程规划要解决的问题大体有以下几个方面:根据需要和可能确定各种治理和开发目标,按照当地的自然、经济和社会条件选择合理的工程规模。
本文是一篇水利工程论文,水利工程规划要解决的问题大体有以下几个方面:根据需要和可能确定各种治理和开发目标,按照当地的自然、经济和社会条件选择合理的工程规模,制定安全、经济、运用管理方便的工程布置方案。(以上内容来自百度百科)今天为大家推荐一篇水利工程论文,供大家参考。
 
1 绪论
 
1.1 研究背景及意义
广州市位于珠江入海口,地处三角洲地带,年降雨量和地表水资源丰富。但绝大部分为过境客水,本地水资源量较为一般。由于本地水资源的时空分布不均匀的情况较为明显同时蓄水工程、供水工程的调蓄和供水能力不足,加之城区水污染问题短时间内难以彻底解决,使广州市受工程性和水质性缺水的威胁越来越大。广州市南部为三角洲河网区,大小水道纵横交错,水网密布,且位于河海交汇处,受咸潮影响明显,尤其是滥采河砂行为致使江河下游河床坡度减小,咸潮上溯的范围扩大、次数增多。南沙区由于地势低平,受地表水咸潮上溯、地下水咸水入侵的影响尤为严重。此类地区面临着地下水水质恶化、淡水资源短缺、水质性缺水、地下水入渗排污管网等严峻问题。这些问题严重危害到居民健康、工农业生产及生态环境。咸水入侵区大气降水、地表水和地下水之间的循环与转换关系十分复杂,到目前为止广州市相关研究几乎是空白,不利于制定相关水资源开发利用方案。因此,有必要对广州市咸水入侵区地下水循环及转化规律进行研究。水化学特征在一定程度上能展示水循环的规律特征,,可以为探讨不同水体的水力联系、补给方式提供依据。由于咸水入侵地区水化学组分的成因比较复杂,地表水受到污染以致与之相连的地下水含水层存在潜在污染,咸水入侵影响着临海区域地下水的补给,单纯利用这种方法来推测地下水的演化特征略显单薄。同位素技术利用不同水体同位素含量之间的差异,能有效地示踪水循环、摸清不同水体的运移和数量。通过使用两种分析方法相结合,为研究地表水和地下水系统提供了定量研究方法,为合理利用水资源奠定基础。
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1.2 国内外研究现状
水循环的研究一直是各国学者研究的热点问题,在区域水循环中,通常采用同位素技术确定地表径流及地下径流的来源与组成、示踪流域水循环例如:Bottomley等(1986)利用δ18O和氘(D)作为示踪剂,发现了降水中不同种类水的比重,展示了降雨和基流的比重;Fritz 等(1965)对降水期间的δ18O含量变化随时间的变化进行研究,估算了了河水暴涨时地下水和雨水的混合比重;Payne等(1978)对泉水中稳定同位素组成的变化进行分析,描述了Kalamos泉水的补给面积和高程,确定了泉水的补给来源。近年来,区域中同位素的空间和时间分布变化规律、区域地表水与地下水相互作用关系问题引起了人们的重视。例如,Aravena等(1990)研究了智利北部Loa和Tarapaca河流的河水同位素演化,阐明了与地下水相联系的补给区域;Katz等(1996)运用地下水和地表水之间在同位素和水化学组成上的明显区别,为研究地表水和地下水系统提供了定量研究方法;Yeh等(2011)通过运用稳定性氢氧同位素探究了台湾流域内Chih-Pen Creek 地下水交换特征;Harrington等(2002)研究了澳大利亚中部地下水补给的空间和时间分布,确定了地下水的演化过程;Ryu等(2007)对韩国汉江水化学和同位素组成进行了系统研究,表明夏季高温和持续蒸发双重作用是引起重同位素(18O、D)富集的主要原因;Weyhenmeyer等(2002)运用稳定气候条件下降水同位素组成的高程效应,确定了主要补给面积和地下水流路径并评价了不同高程处的地下水补给比例。Yuan和 Miyamoto(2008)通过分析美国西南部对Pecos河流中的δ18O 和氘(D)同位素特征性分析,揭示了河水流动过程中同位素的流逝现象,提出了同位素地球化学的在河水流向中的作用;McCarthy等(1992)利用河水与地下水同位素含量的差异性研究了俄勒冈州波特兰附近哥伦比亚河河水与地下水之间的水力补给关系; Perry等(2009)利用87Sr/86Sr同位素分析了墨西哥Yucatan Peninsula地区的水化学特征;Engelhardt等(2011)利用惰性离子氯离子和同位素的标记作用研究了莱茵河河水与地下水转化关系,并定量计算了河水与地下水的转化量;Stichler和Moser(1979)运用湖泊和地下水同位素含量的差异性研究了莱茵河流域内一人工湖对地下水的渗漏补给;Yurtsever和Payne(1979)根据δ18O和氚(T)同位素的数据,分析研究了卡塔尔西南部深部承压含水层中盐水对潜水含水层的越流补给,再加上分析δ18O和水中Cl-的关系,进一步得出潜水是来自深部承压水、海水和当地降水的三相混和补给;Cartwright, Petrides 等(2006)应用 Cl 离子及 Cl/Br、Na/Cl 研究了澳大利亚多个地区地下水化学演化和地下水循环特征,指明了蒸发浓缩作用和矿物溶解作用对水循环过程的重要指示作用,结合同位素地球化学数据的有用性,尤其是过量氘的适用性为流域的基线评估。
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2 研究区概况
 
2.1 自然地理
广州市地处中国大陆南方,广东省的中南部,珠江三角洲北缘,接近珠江流域下游的入海口,位于东经112°57′~114°3′,北纬22°26′~23°56′之间,是广东省的省会和全省的政治、文化、经济、教育中心。研究区主要包括广州市南部的南沙区、番禺区、以及天河区、海珠区、黄浦区、增城市南部的部分地区,如图2-1所示。
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2.2 气象水文
广州市属南亚热带典型的季风海洋气候,全年气温高,湿度大,年平均气温在21.4~21.7℃。区内各地多年平均降雨量1542.0~2088.0 mm,具有从东、西、北山丘和南海海域向三角洲平原中心地带递减的规律。冬夏季风的交替是广州季风气候突出的特征。广州市地处南方丰水区,境内河流水系发达,大小河流(涌)众多,水域面积广阔。南部河网区处于潮汐影响区域,径流量大,潮流作用也很强。沿海潮汐属不正规半日潮,平均潮差1.2~1.6m,实测最大潮差3.4m。
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3 样品采集与检测............9
3.1 样品采集 ........ 9
3.2 野外试验 ...... 10
3.3 实验室分析............ 12
4 研究区内咸水入侵现状、影响因素及发展趋势........13
4.1 咸水入侵现状 ....... 13
4.1.1 咸水入侵判别指标.............13
4.1.2 研究区内咸水分布特征.....15
4.2 咸水入侵影响因素......... 18
4.3 咸水入侵发展趋势......... 20
5 咸水入侵区内地下水特征 ....24
5.1 咸水入侵区地下水动态特征 ........... 24
5.2 咸水入侵区地下水水化学特征 ....... 29
 
5 咸水入侵区内地下水特征
 
5.1 咸水入侵区地下水动态特征
地下水位的变化会引起相应的地质环境问题,进而会对该地区的可持续发展造成影响(刘志国等,2007)。影响地下水位变化的因素有很多,但主要有两类因素会产生重要影响。第一类地下水位的变化是由含水层水量的变化所引起的,含水层水量主要受地下水补径排条件、气象水文因素和人工开采等因素影响(杨亮平等,2009)。第二类影响因素通常作用能于深层承压含水层,属于地下水微动态变化的过程,需要通过观测频率较高的地下水动态资料才能完全得出结论(王仕琴等,2008)研究区内地下水位的测定是在 2017年 1月和 2017年 5月对研究区内 32个井孔的水样采集前进行测量和记录的。其中地下水水头数值的选定是基于珠江的基本高程系统进行选取的。采用局部多项式法对不同方向进行空间插值,通过 sufer 软件得出了等水头线的分布(如图 5-1、5-2)。2017 年 1 月,南沙街-黄阁镇区域以及天河区以北的区域地下水水位较高,而东涌镇-沙湾镇-大石街-荔湾区-海珠区-化龙镇-夏港街这一区域地下水水位较低。地下水水位最高监测井为 Q124,其值为 6.02m,地下水水位最低监测井为 S47,其值为-0.12m(如图 5-1)。
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结论
 
本文通过对研究内的咸水入侵指标的选定、咸水入侵现状的分析、发展趋势的判定以及对区内地下水水动力、水化学特征以及同位素特征的分析,采用了野外实验与室内分析相结合的实验方法,得出以下结论:,1.咸水入侵现状是荔湾区石围塘街道-黄埔区夏港街道-增城区新塘镇-南沙区-番禺区南村镇以南地区为严重入侵区域;荔湾区东沙街道-中南街道-大石街道-南村镇-小谷围街道为轻度入侵区域;天河区-黄埔区萝岗街道及以北区域不存在咸水入侵现象。广州市南部地下水咸水的形成于全新世的两次海侵。番禺区南部地区的地下水咸水形成于第一次海侵阶段;番禺区北部-黄埔-海珠-荔湾区的地下咸水,形成于第二海侵阶段。咸水入侵未来趋势为南沙区和番禺区地下水受到咸水入侵的程度总体处于较为稳定的状态,内部区域入侵程度有上升趋势,地下淡水减少;咸水入侵无入侵分界线在天河区-黄埔区萝岗街道较为稳定,有向北移动的微弱趋势,轻度入侵分界线在番禺区南村镇-大石街附近。2. 地下水-地表水水体中氯离子含量存在明显差距,河水的电导率值与地下水数值差距明显,地下水与地表水之间的补给作用弱,地下水中的盐分来源与地表水的补给的关系不大。地下水水位受潮汐影响的作用随着距离海岸的距离而减弱,地下水受到海水的应力作用,但水力交换缓慢。研究区地下水氢氧同位素受到雨量效应的影响,1月份受到蒸发的影响比 5月要强烈,地下水 1月份和 5月份接受的降水和地表水的补给比例不同,5月份研究区地下水主要接受河水的补给,1月份地下水对于河水的补给微弱。地下水为珠江三角洲发育过程中滞留在地下水的古海水,地下水盐分的主要来源是来自珠江三角洲发育演化过程中海水入侵滞留在地层中的咸水。
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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