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黄河下游影响带地下水库的基本特征(1)_工程力学专业毕业论文范文

发布时间:2014-12-09 来源:人大经济论坛
黄河下游影响带地下水库的基本特征(1)_工程力学专业毕业论文范文 摘要:本文论述了黄河下游影响带(河南段)的水文地质特征,根据含水层的结构划分为浅层和深层含水层组,并给出了研究区地下水补给资源量和可开采资源量。黄河影响带含水层具有巨大的储水空间和良好的调节能力,是一巨大的地下水库。本文将地下水库划分为滩地型、背河洼地型、冲积扇型和复合型4种类型,并分别论述了各类地下水库的分布、补给特点和调蓄能力,提出了12处地下调蓄水库的有利地段,初步计算地下水库总库容为139.54亿m3,调节库容51.23亿m3,最后论述了地下水库开发和保护措施。 关键词:黄河影响带 地下水库 库容 调节库容 黄河是中国西北、华北地区的主要水资源,是北方地区最大的供水水源。对促进该地区社会可持续发展起着重要的作用。20世纪70年代以来,黄河下游不断出现断流。直接威胁河南省的濮阳、开封、新乡、郑州等城市和黄灌区的供水安全[1]。与此同时,由于黄河中上游矿业、工业、农业和生活废污水的大量排入,使黄河干支流的水质污染日益严重,生态环境恶化,加剧了华北地区水资源的危机。20世纪70年代末,年排入黄河废污水约185亿t,到20世纪90年代初增至32.6亿t,1998年干流三门峡以上河段为ⅴ类水质,以下为ⅳ类[2]。近年来,黄河下游突发性水污染事件频频发生,使得本来就十分严重的水资源形势更是雪上加霜。黄河从郑州的桃花峪进入下游,至山东的利津入海口,主河道长768km,其中河南省段长345km。下游堆积了巨厚的松散沉积物,形成黄河冲积扇。从黄河冲积扇顶部的漂石、卵砾石与砂混杂堆积逐渐过度为中砂、细砂与粉土互层堆积,构成了巨大的地下水库。河床、滩区及两岸影响带,均为近代黄河堆积的多孔介质地层,地表水与地下水库水力联系密切,同时,黄河下游为著名的地上悬河,黄河水位高出两岸平原区地下水水位3~8m,在其影响带开发地下水有利于地表水的补给,同时避开了水质污染,水源工程处理费用将大大降低。 基于上述思考,本文系统研究了黄河影响带水文地质条件和地下水资源,对地下水库的调蓄条件、类型、各库的总库容、调节库容进行了初步探讨。 1 黄河影响带地下水系统特征及资源概况 根据地下水埋藏条件、水动力特征和开采条件,将研究区内松散岩类孔隙水分为2个含水层组;浅层含水层组(q4、q3),深层含水层(q2、q1和n2上部)。 1.1 浅层含水层特征及其富水性 浅层含水层的底板埋深从西向东,呈现浅到深再到浅的变化趋势(表1)。 武陟县浅层含水层底板埋深45~69m,原阳县100m左右,封丘县74~101m,长垣县95~110m,濮阳80~120m,郑州65~80m,开封县最深达130~140m;岩性颗粒由小到大再到小的趋势,在原阳县一带,颗粒最粗,砂层渗透系数最大。沉积物的特点:上部除地表黄河故道颗粒较粗以外,其它均为弱透水的粉土、粉土、粉质粘土互层及粉砂层等。下部砂、中粗砂、中细砂、细砂层,构成了上细下粗典型的“二元结构”和粗、细相间的“多元结构”。由于受黄河摆动时间长短的影响,使主流带和泛流带相间分布。主流带含水砂层粒度粗、厚度大,泛流带粒度稍细、厚度也较小。纵向变化,自上游至下游(自西向东)厚度逐渐变薄、层数由少逐渐变多、粒度逐渐由粗变细。横向变化,由主流带向两侧至泛流带,厚度由厚略有变薄,颗粒由粗略有变细。由于含水砂层的厚薄和粒度粗细的不同,显示出富水性也各有差异。根据研究区的具体情况,采用降深5m时的单井出水量作为富水性分区的依据,可将研究区划分为强富水、富水、中等富水3个区(图1)。(1)强富水区(单井涌水量3000~5000m3/d):分布于黄河冲积主 流带(主要为原阳县境内),含水层岩性以细砂、中砂、中细砂、粗砂为主,多夹小砾石,渗透系数20~50m/d;分布于濮阳县境内沿金堤河一带(岳新庄-东八里庄-东巴河-柳屯),为黄河古河道,渗透系数15~25m/d。(2)富水区(单井涌水量1000~3000m3/d):分布于研究区内的广大地区,含水层主要由细砂、粉砂组成,局部有中砂分布,渗透系数8~15m/d。(3)中等富水区(单井涌水量500~1000m3/d):多呈条带状分列于黄河南北两侧,黄河北为东北向排列,黄河南为东南向排列。含水层岩性主要以细砂、粉砂为主,渗透系数5~8m/d。 1.2 深层含水层特征及其富水性  深层含水层组由中更新统下段冲积、下更新统和上第三系上部湖积砂层组成,含水层岩性以细砂、粉砂为主,砂层与粉质粘土、粘土呈互层状。因其成因类型不同,砂层厚度有较大的差异,武陟县境内含水层底板埋深300m左右,砂层厚度100~170m,岩性为中细砂、粉细砂,渗透系数8~15m/d, 强富水,单井涌水量3000m3/d。原阳县境内,含水层的分布和黄河故道变迁有着密切的关系,黄河故道主流带上,砂层厚,岩性粗,富水性较好,以细砂为主,泛流带砂层薄,岩性较主流带细,变为中等富水;单井涌水量1000~3000m3/d。封丘县境内,含水层底板 埋深340~412m,岩性以细砂、粉砂为主,总厚度50~110m,渗透系数2~10m/d,区域上富水性有由西向东变差的趋势。长垣县境内底板埋深500m左右,总厚度大于60m。在濮阳境内,含水层底板埋深在260~450m,岩性为中细砂、粉细砂,厚度60m,单井涌水量1500~2500m3/d。郑州境内,深层含水层顶板埋深50~100m,底板埋深300~380m。单井涌水量1000~2000m3/d;含水层岩性主要为中砂、中细砂、中粗砂,局部为砂砾石层,厚度一般为50~100m。开封境内含水层底板埋深200~450m,中牟以北至开封一带,砂层厚度40m,单井涌水量大于2500m3/d。由中牟大孟至开封半坡店,砂层厚度25~35m,单井涌水量1500~2500m3/d,渗透系数4~7m/d。 1.3 地下水资源概况  黄河影响宽度在黄河南岸20km以内,在黄河北岸为13~26km,循环深度小于350m。黄河下游河南段天然状态下总侧渗量枯水年份约2.5亿m3,平水年3.3亿m3,丰水年4.5~5.1亿m3。浅层含水层多年平均地下水资源补给量28.35亿m3/年,平均补给模数为29.20万m3/km2·年。在75% 保证率下,浅层地下水补给资源量为26.08亿m3/年,平均补给模数为26.86万m 3/km2·年,分别比多年平均值减少了2.63亿m3/年,2.41万m3/km2年。在现状水资源开发利用条件不发生很大变化的前提下,浅层地下水可开采资源量为19.41亿m3/年,占多年平均补给资源量的62.30%,平均可开采资源模数为19.99万m3/km2。浅层水储存量为522.41亿m3,深层弹性释水量为7.07亿m3,允许开采量24.64亿m3/年,平均允许开采资源模数为25.35万m3/km2·年。
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