抽鹹注淡過程中孔隙含水層堵塞機制與效應研究

《抽鹹注淡過程中孔隙含水層堵塞機制與效應研究》是依託中國海洋大學，由鄭西來擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：抽鹹注淡過程中孔隙含水層堵塞機制與效應研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：鄭西來
• 依託單位：中國海洋大學

中文摘要

人工回灌造成的含水層堵塞已經受到國際上的高度關注，它是資源與環境領域重要的科學與技術問題。本課題在研究區水文地質調查的基礎上，全面測定雨洪水、地下鹹水、含水介質和懸浮固體的組成和物理-化學性質；藉助不同尺度的室內和原位模擬試驗、地球化學數值模型及懸浮物的螢光標記技術，系統研究雨洪水與地下鹹水含水層的相容性、鹹淡水界面的水敏感性、鹹水含水層中懸浮物遷移-沉積規律、微生物活性及其複合堵塞效應，從而深入探討鹹水含水層堵塞的內在機制與水動力影響效應，最佳化雨洪水注入鹹水含水層的適宜物理、化學、生物等控制條件。該課題的研究可為含水層堵塞防治和地下鹹水含水層治理提供科學依據。

結題摘要

地下水人工補給是解決當前水資源短缺的有效方法之一。然而，在人工回灌過程中，含水層堵塞問題是制約人工回灌技術廣泛套用的關鍵因素。本課題在研究區水文地質調查的基礎上，全面分析和測定含水介質、雨洪水和懸浮固體的組成和物理-化學性質。藉助不同尺度的室內外試驗、數值模型和現代分子生物學分析技術，系統研究雨洪水與地下鹹水含水層的相容性、鹹淡水界面的水敏感性、人工回灌過程中懸浮物遷移-沉積規律、微生物生長代謝規律，揭示了鹹水含水層中物理、化學、生物堵塞的內在機制，並提出含水層堵塞防治措施。研究取得以下主要創新性成果：⑴ 隨著回灌水增加，碳酸鹽飽和指數逐漸減小，伊利石和高嶺石由飽和狀態變為不飽和狀態，而玉髓、長石類礦物始終處於不飽和狀態，所以本區人工回灌具有生成碳酸鹽礦物沉澱的可能性。⑵ 含水介質水敏感性的原因為粘粒釋放致使相鄰孔隙的連線通道發生阻塞、中斷，鹹淡水界面上滲透性的突變具有不可逆性。⑶ 含水介質粒徑、懸浮物濃度和粒徑、滲流速度是影響含水層堵塞的主要影響因素，高濃度和細顆粒懸浮物、大的滲流速度會導致含水介質的非均質性；否則，僅形成表層的物理堵塞。⑷ 滲流初期含水介質滲透性的降低歸因於細菌數量的增多和體積的增大；滲流中期含水介質滲透性的下降主要原因是細菌與胞外聚合物的共同作用；滲流後期細菌數量和內層聚合物含量均呈現下降趨勢，細菌分泌的外層聚合物是導致含水介質滲透性繼續降低的關鍵因素。該課題的研究對於地下水資源可持續開發和地下鹹水含水層治理具有重要的科學意義和套用價值。