山东省沿黄地带浅层地下水资源开发利用研究

【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。

【关键词】：水资源 细颗粒地层 黄河侧渗 开发利用 黄河下游
【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
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