岩溶区页岩气开采浅层地下水环境影响预测模型研究

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3、greeTheresearchofsimulationstudyforpredicttheaffectionofShalegasinkarstareaonshallowgroundwaterMasterCandidate:ZhaoWeiMajor:GroundwaterScienceandEngineeringStudyOrientation:GroundwaterEnvironmentDissertationSupervisor:Prof.LiuMingZhuChinaUniversityofGeoscience

4、s(Beijing)摘要页岩气在生产开采过程中产生的返排液如果处置不慎，其含有的特征污染物可能通过地面入渗进入地下水而造成地下水污染。作为页岩气主要分布区之一的贵州某区块，区域内拥有三口页岩气开采井；同时该区块属于典型的岩溶地貌，地下水系统中岩溶裂隙发育，存在发育成熟的岩溶暗河，给地下水环境影响预测带来困难。本文以贵州省某页岩气区块为研究对象，通过分析研究区岩溶地下水系统结构特征，利用FEFLOW软件建立研究区耦合岩溶管道的非均质、各向异性二维稳定流地下水流数值模型，模拟中将岩溶地下水系统中的基质与岩溶暗河分别概化

5、，其中岩溶暗河通过DiscreteFeature模拟。在水流模型的基础上，通过对页岩气开采井的返排液的化学组分分析，选定Cl-作为特征污染物，构建了研究区耦合岩溶管道的特征污染物运移模型，模拟预测了特征污染物Cl-在研究区岩溶地下水系统中的运移分布情况。预测结果显示：在模拟情景设置条件下，返排液泄漏后，非岩溶暗河区Cl-的影响范围主要受地下水对流弥散的影响，而暗河区管道流影响明显；岩溶暗河上游污染源附近Cl-进入岩溶暗河后，随着岩溶暗河管道流快速向下游迁移，其影响范围呈现明显的沿岩溶暗河走向分布，暗河上游Cl-的稳

6、定浓度为1239.38mg/L，中游的稳定浓度为952.46mg/L，下游的稳定浓度为862.15mg/L。利用DiscreteFeature模块可以有效地将孔隙裂隙地下水与岩溶暗河地下水耦合，且能够模拟岩溶暗河管道流中的溶质迁移。关键词：页岩气开采，岩溶暗河，溶质运移，地下水模拟预测1AbstractIfshalegasdrillingisimproperdisposalintheprocessofmining,pollutantsofthefracturingflowbackliquidcancontamina

7、tegroundwatersystem.Inaddition,guizhouprovinceisoneofthemaindistributionareaofshalegas,theareahasthreeshalegasdrillingWells，andthisareaisatypicalkarstlandformandthekarstfissureshasdevelopedinallgroundwateraquifer,andthereexistmanymatureundergroundriver.Forthea

8、bovereasons,thesimulationforpredicttheaffectionofShalegasinkarstareaonshallowgroundwaterisdifficult.Thispaper,takingashalegasblocksinguizhouprovinceastheresearchobject.Throughanaly