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大沽河咸水入侵电阻率法监测技术研究

佟雪  
【摘要】:水是人类不可或缺的资源,而地下水作为水资源的重要组成部分,是许多城市供水和农业灌溉的主要水源之一。大沽河作为青岛市最大的水源地,因超量开采地下水出现海水入侵问题。1998年,为从根本上解决此问题,在大沽河下游修建了麻湾庄截渗墙,海水入侵得到了有效阻止,但同时也使李哥庄地区残留了一定区域的咸水体。因此,迫切需要采用有效的监测手段,查明咸水入侵程度和范围,预测咸水入侵的发展趋势,为合理治理提供决策支持。本文在分析已有监测井水质监测资料的基础上,对科学可行的咸水入侵监测方法进行了深入研究,研究结论如下:对于大沽河咸水入侵区,矿化度可以从总体上反映饱水砂层电阻率的变化,试验获得的电阻率特征值23Ω·m可以作为研究区咸水入侵的判别标准;咸化程度和粘土层电阻率对其他各区域电阻率的测量均无明显影响,测量极距主要影响电阻率剖面的分辨率,极距越大,分辨率越低;电阻率剖面法可以准确的反映入侵界面的位置和形态,以及咸水入侵的程度和发展趋势。论文主要工作包括以下五个部分:(1)通过咸淡水驱替试验建立了大沽河咸水入侵区各离子浓度、矿化度与地层电阻率的特征关系,得到研究区划分咸、淡水的龟阻率特征值,为进一步利用电阻率剖面法圈定咸水入侵范围提供了相关的科学依据。(2)利用大比尺水槽开展咸水入侵物理模型试验,以咸水着色的方法研究了咸水入侵界面的动态变化情况,探索了入侵范围与电阻率剖面的对应关系,进一步验证了将所得电阻率特征值用于判断研究区咸水入侵情况的可行性。(3)采用有限差分法建立了两种不同形态的咸水入侵地电模型,经电阻率法正反演计算得到入侵界面的位置及形态;并以突变模型为例,通过数值模拟法分析了咸化程度、粘土层电阻率以及测量极距对电阻率法测量咸淡水界面的影响,为现场实测数据的分析提供了理论依据。(4)在已有的研究区地下水监测资料的基础上,沿切割盐度等值线的方向布设测线进行电阻率法现场试验,并结合相关的水文地质资料和已有的研究成果对测量数据进行分析解释,进一步验证了将电阻率法用于研究区咸水入侵监测的准确性。(5)在室内试验、数值模拟与现场实测的基础上,对普遍适用的咸水入侵电阻率法监测技术体系进行了初步探讨,这对其他区域咸(海)水入侵情况的调查研究具有较高的实际应用价值。


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