山东省沿黄地带浅层地下水资源开发利用研究

发布时间：2020-03-24 09:51

【摘要】： 黄河，是我国第二大河流，以泥沙含量高而闻名世界。由于泥沙含量高，现行河道已行水140余年，山东段河床上宽下窄，坡度上陡下缓，排洪能力上大下小，在泥沙淤积作用下，河床逐年抬高，，成为世界上著名的地上“悬河”。而山东沿黄地带是山东省主要粮棉产区之一，黄河纵贯全区，构成区内地上、地下天然分水岭，水资源丰富。区内浅层地下水由于黄河水的常年补给，水量充沛，且具有埋藏浅，补给快，水质好，水温适宜等特点，但因其含水层颗粒细，成井取水困难，井易淤、易堵：局部地区有咸、碱水存在，严重阻碍了浅层地下水的开发利用，导致区内农灌用水主要是引黄，致使地下水位升高，次生盐碱化加重，泥沙淤积、湖泊萎缩，湿地沼泽扩大，旱涝盐碱等自然灾害频繁发生。本文对山东沿黄地带地质、水文地质条件进行了全面系统的分析，并重点分析了区内含水层的水文地质特征及地下水运动特征，进一步查明了浅层地下水资源的形成条件和分布规律，根据水文地质条件及地下水运动特征，划分出三个水文地质区，划分并论证了粘土裂隙含水层的形成及供水意义；确定了科学的水文、水文地质参数，为准确地计算浅层地下水资源奠定了可靠的基础；根据浅层地下水资源形成特点，建立了地下水均衡方程式，据此，计算了区内浅层地下水资源及浅层地下水可采资源。通过对水文、水文地质条件及布设在垂直黄河河道的九条断面的试验、观测资料的比较详细的系统分析和研究，建立了“二元结构”一维流数学模型。黄河水侧渗补给浅层地下水系统，是水文循环中一个局部性的浅层地下水系统，是属华北黄河冲积平原地下水系统的一个子系统，包括黄河水系统和由它演化形成的地下水系统两个部分。渗透演化的地质环境称黄河水侧渗补给浅层地下水的渗流场，渗流场中，从源到汇的水的循环称为黄河水侧渗补给浅层地下水系统。黄河水文系统是黄河水侧渗补给的源流，多孔介质地层结构提供了渗透演化的地质环境，渗流的理论基础是流体动力学。在重力作用下，只要有水头差，水体就要由高水头向低水头产生渗流运动，使地表河水渗入多孔介质地层中而转化为地下水，形成水动力系统。受水文地质条件控制，地下水以黄河水为补给源，在多孔介质含水层中赋存、运移、汇源为地下水系统，随时空而变化，然后蒸发、迳流消亡于输出系统。黄河水侧渗补给浅层地下水系统，从源到汇的发生、发展和消亡，反应了地表水转化为地下水的全过程，研究和掌握这一过程的水位、水量和水质信息，将为沿黄地区地下水资源评价提供依据，对黄河水资源合理利用、黄河下游治理开发、黄河下游生态环境保护产生着积极而现实的意义。经多种方法分析与计算，得出黄河水对地下水的侧渗补给宽度、补给强度具有从上游到下游逐渐变小、北岸大南岸小的变化规律，并运用多种方法求得黄河侧渗补给宽度上游为7一gkm，下游为3一skm;补给强度上游为3.75m3/(d·m)，下游为0.63m3/(d·m)。早涝盐碱灾害实质是水的问题，治理旱涝盐碱的关键是治水，特别是地下水的合理开发和调蓄，因此，开展山东沿黄地带浅层地下水资源开发利用研究与探讨，查明水资源条件，研究其最佳开发利用模式，对区内自然环境的综合利用，促进区内工农业生产的更大发展，提高防灾抗灾能力等都具有很大的理论价值和现实意义。山东黄泛平原区，第四系上部松散岩类孔隙含水层，以粉砂、粉细砂为主。它具有分布广、埋藏浅、厚度大、水质好、水量丰富等特点。是浅井开采的主要目的层。但因含水介质颗粒细;又间夹粉土、亚砂土簿层。使得井出水量小，泥沙含量高，井易淤易堵，使用寿命短，成井困难。严重影响着此层水的开发利用。因此，研究粉细砂层的取水方法，已成为解决黄泛平原区工农业供水的关键问题。通过对井径与井出水量关系、井型结构与井出水量关系、填砾厚度与单井出水量及井水泥沙含量关系、填含比与单井出水量及井水泥沙含量关系试验研究资料的分析与研究，建立了相关的方程式，并得出适宜细颗粒地层地下水开发利用的成井参数:选择井管直径200一400Inln，填含比15一20，填砾厚度150一20OInln，梅花井型主副孔距1.2一1.5m，副孔个数6一7个;这样既能增大单井出水量，又能使井水清，井的使用寿命长。如若采用梅花井型结构，单井出水量可增大2一3倍，尤其当含水层簿，井出水量很小，达不到农灌或供水取水设备起码要求时，特别在土地比较紧张的情况下，采用梅花井型成井，经济效益更为显著。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：P641.8

【引证文献】