行业领域

节能环保产业,其他产业

需求背景

如东县地处江苏沿海中部，拥有丰富的湿地资源和独特的水文地质条件。鹤鸣公园作为区域重要的生态节点，对于调节区域生态环境发挥着重要作用。近年来，随着区域地下水位的波动，鹤鸣公园开始逐步开展生态补水工作，补水水源主要采用再生水。补水过程中可能带来地下水位波动、水质变化等一系列问题，可能对湿地植被、水生生态系统造成潜在威胁。目前，缺乏针对鹤鸣公园生态补水区地下水环境的系统性地质调查与动态监测数据，制约了生态补水策略的科学制定和湿地生态功能的持续发挥。

需解决的主要技术难题

（一）多层软土互层水文地质结构精细刻画难题

1. 地层非均质性极强，垂向分层识别难度大第四纪海陆交替沉积形成粉细砂、淤泥质软土、粉质黏土薄层交替，单层厚度 0.5–5m，隔水黏土层厚薄不均、尖灭断续；传统钻探取样分层精度不足，难以精准划分潜水、弱透水层、浅层承压水界面，无法精准判定补水入渗路径中国地质。公园内人工堆坡、湖塘开挖、硬质铺装改变原始地层，局部人工回填土渗透性杂乱，天然地层结构被扰动。
2. 浅表低渗透软土入渗参数测试失真淤泥、淤泥质黏土渗透系数极低（10⁻⁶–10⁻⁵ cm/s），常规渗水、抽水试验洗井不彻底、井壁淤堵严重，测得给水度、渗透系数偏差可达 50% 以上；公园湖底、岸带淤泥层易形成表面淤堵结皮，真实垂直入渗补给量难以原位实测。
3. 地表水 - 地下水水力交换边界模糊、通量难定量公园补水湖塘、景观河、长江干流、浅层潜水四者水力联系复杂；水位随季节、补水调度、长江潮汐双向往复补给排泄；传统单孔水位法只能定性判断补给方向，补给交换通量、横向影响半径缺少高精度定量手段；潮汐顶托会短暂阻断江水与地下水交换，干扰动态监测数据。
4. 公园狭小场地勘察施工受限园内绿植、步道、景观建筑密集，大面积钻探、大型原位试验点位选址受限；常规多井抽水试验占地大、易破坏园林景观，只能布设小型浅孔监测井，大尺度水文地质参数反演约束不足。

（二）生态补水驱下水化学演化与污染迁移机理难题

1. 补水水源与原生地下水水化学组分差异大，混合转化复杂补水多取自长江或城市再生中水，原生浅层地下水存在三类基线问题：①局部古海积残留微咸水（Cl⁻偏高）；②城市面源导致氨氮、锰、硝酸盐本底超标；③软土有机质还原环境下 Fe、Mn 背景值高中国地质。补入淡水稀释、离子交换、碳酸盐溶蚀、氧化还原同步发生，水化学演化多过程耦合，简单线性混合模型误差大。
2. 面源、内源、补水三重污染叠加溯源难污染来源混杂：补水本身微量氮磷、公园化肥农药淋溶、周边生活污水渗漏、底泥释放氮磷；常规离子指标难以区分 “补水输入”“土壤内源释放”“城市外源污染”；重金属、微量有机物迁移转化规律在软土介质中缺少本地化吸附 - 解吸参数库。
3. 垂向分层水质差异大，串层干扰采样精度潜水与下伏承压水水质差距显著，部分区域承压水为微咸水；浅孔简易成井易出现上下层水串通，水样不能代表单一含水层真实水质；淤泥层孔隙滞留死水，取样易受孔隙死水稀释干扰，无法反映流动地下水真实组分中国地质调查局。
4. 补水引发潜水位抬升带来次生水土灾害风险识别难持续补水抬高潜水位：①软土路基、景观构筑物地基软化沉降；②低洼区土壤渍涝、园林烂根；③黏性土水位抬升后还原性增强，Fe、Mn 大量溶出恶化地下水；④局部微咸水区淡水稀释后盐分缓慢淋溶，短期水质波动剧烈；现有模型难以同步模拟水位形变、水土化学反应、植被生态三者联动响应。

期望实现的主要技术目标

（一）水文地质结构精细勘查与参数精准获取目标

1. 高精度地层三维格架建成采用 “轻便钻探 + 探地雷达 + 一孔多层分层成井” 组合技术，垂向分层精度≤0.5m；完整刻画潜水、多层砂层、断续弱透水黏土层空间分布；人工回填区与天然沉积区分界清晰，地层界面深度误差＜0.8m中国地质调查局。
2. 原位水文地质参数精准标定改进软土低渗透层洗井、微型抽水 / 渗水试验工艺；渗透系数、给水度、孔隙率相对误差≤12%；建立公园岸带湖底淤泥原位入渗速率测试方法，区分裸淤泥、水生植物覆盖区入渗差异。
3. 地表水 - 地下水交换通量定量分区运用氢氧同位素 MixSIAR 模型 + 水位动态拟合，量化补湖水、长江水、大气降水、原生地下水四者补给贡献率；划分强交换带、弱交换带、隔水封闭带；单区块年补给通量计算误差＜15%；识别潮汐顶托对交换量的日内、季节调控规律。
4. 轻量化园林友好勘察工艺成型形成小型履带浅钻、便携式原位渗透仪、非接触式探地雷达成套设备方案；勘察对绿植、铺装破坏率控制在 5% 以内，泥浆闭环处置无湖塘二次污染。

（二）水化学演化、污染溯源与水土风险识别目标

1. 多源污染精准溯源判别体系建立补水 - 内源 - 外源污染指纹识别指标（δ¹⁵N-NO₃⁻、Cl/Br 比值、离子比例）；氮磷、Fe、Mn、微量有机物各来源贡献率定量拆分；区分补水输入、底泥释放、化肥淋溶、生活渗漏四大污染源。
2. 补水水土化学反应规律量化实测长三角软土离子交换、氮磷吸附、铁锰氧化还原动力学参数库；构建水化学反向模拟模型，预测 1–10 年长期补水后地下水 TDS、pH、氨氮、锰变化趋势；微咸水区淡水淋溶盐分释放速率精准预测。
3. 次生灾害风险分级分区绘制全域地下水位抬升风险分区图：高风险（地基沉降、土壤渍涝）、中风险、安全区；给出不同地层、不同植被类型临界安全埋深阈值；Fe/Mn 溶出、土壤软化风险提前预判，风险分区准确率≥90%。