Spatio-temporal Variability of Soil Water at Three Seasonal Floodplain Sites: A Case Study in Tarim Basin,Northwest China

The floodplain -egetation of the Tarim River in Northwest China is strongly influenced by irrigated agriculture. The abstrac- tion of river water disturbs; the natural dynamics of the floodplain ecosystem. The human impact on the hydrological system by bank dams and the irrigation of cotton plantings have caused adverse changes of the Tarim River and its floodplains, so the current stocks of the typical Tugai vegetation show significant signs of degradation. Field studies of soils and statistical analysis of soil moisture data have shown that the vitality of the Tugai vegetation is primarily determined by its position to the riverbank and the groundwater. There exist complex interactions between soil hydrological conditions and the vitality of the vegetation. But the availability of water is not only influenced by the groundwater level and seasonal flood events. The spatial distribution of stocks at different states of vitality seems also to be decisively influenced by physical soil properties. Our results show that the water supply of plant communities is strongly in- fluenced by the soil texture. Spatial differences of soil moisture and corresponding soil water tensions may be the decisive factors for the zonafion of vegetation. Physical soil properties control the water retention and rising of capillary water from deeper soil layers and the phreatic zone and may supply the root systems of the phreatophytic vegetation with water. Keywords： soil moisture;soil texture; soil water tensions; Tarim River; water retention     

山东苍峄铁矿带沟西-西官庄矿区地下水微量元素Fe~(3+)富集赋存规律

2010年以来,对研究区内水文地质背景及不同层位水质化学测试样品数据分析研究,重点阐述了微量元素Fe3+的富集与含水介质岩性、地下水的酸碱度、地层含水性和氧化还原环境的关系,认为地下水中Fe3+富集赋存的最有利的环境是变质岩类地层;碳酸盐岩和碎屑岩中水化学类型HCO3-Ca型水分布最广,碳酸盐岩的地下水中Fe3+平均含量最低;变质岩中硫酸型(包括复合型)的地下水中Fe3+的平均含量最高,对Fe3+的行为呈正相关关系。地下水中Fe3+含量赋存具以副井及其外围地区为中心高浓度分带性。     

滨州地区浅层地下水持久性有机污染特征分析

地下水是重要的水资源,地下水的有机污染已引起了包括中国在内的许多国家的重视。该文通过对山东省滨州市浅层地下水污染调查,在获取大量第一手资料的基础上对滨州市浅层地下水持久性有机污染特征进行了分析,对浅层地下水中有机污染物的来源、污染途径、分布规律等进行了研究。研究结果表明,滨州地区浅层地下水已遭受有机物污染,有机物检出项目较多,共有20种,主要为卤代烃类和单环芳烃类,但总体浓度均较低,仅有3种有机指标超标,主要分布在工业园区、化工厂及皮革城附近。滨州地区有机污染物的来源主要为工业厂家"三废"的不合理排放和处置,导致流经污染源附近的地表水体受到不同程度的有机污染,而这些受污染水体又通过不同方式如污灌等进入不同地段的土壤,以垂向入渗形式进入并污染到浅层地下水。典型地段和污染源附近,有机指标检出率和超标率明显高于其他区域。     

济南市平阴氡地热水中氟的来源及赋存机理浅析

通过对3处不同热储类型的地热水水质分析结果的对比分析,试从热储岩性、矿化度、pH值、温度及地下水水化学类型等方面分析各因素对水中F~-溶解的影响机理,认为:热储岩性对地热水水质起决定作用,高热储温度、碱性环境是水中氟离子富集的有利条件;水中Ca~(2+)可与F~-产生不溶于水的沉淀,对水中氟离子的富集起限制作用;水中F~-与H_2SiO_3,Sr的含量一般存在共生关系。水中氟的活性和含量不能看作只与某种盐类或阴、阳离子发生单相关的孤立作用的结果,而要重视在水中各种盐类并存的混合体系中可能出现的元素或物质间的拮抗、协同及交互作用。     

THE IMPACT OF HUMAN ACTIVITIES ON GROUNDWATER RESOURCES IN THE SOUTH EDGE OF TARIM BASIN，XINJIANG

In the modern times ,the population growth,development of industrial and agricultural production and the petroleum exploitation,brought about the unceasing expansion of artificial oasis and abrupt increase of water demand .The artificial hydraulic irrigation engineering took the place of the natural river systerm,the reservoirs took the placeof natural lakds,which in turn enhanced the space-time redistribution of surface water based on the natural evolution,and so did groundwater.The groundwater recharge reduced 26.2% in 46 years from 1950 to 1995 in the southern piedmont fold plain of Tarim Basin due to mean yearly population increase rate of 27.7‰ and associated with the water use rate increasing from 24.6% to 58.4%.At the same time the artificial water system seepage give primary play to groundwater recharge,which is up to 57.6% whilst that of the natural system reduce to 33.7%.As a result,groundwater level drop 3-5m widespread except some irrigation area and surrounding of plain reservoir.Sping water discharge also reduce about 37.6% and discharge some continuously move away to the north with the value of 0.5-1.2km in the past 40 years.     

莱芜盆地牟汶河流域水体同位素特征与分析

通过对莱芜盆地牟汶河流域附近不同水体进行取样,采用氢氧同位素进行分析,初步研究了牟汶河流域上游不同类型地下水氢氧同位素分布特征,分析了地下水补给来源及循环机理。研究结果表明:莱芜盆地东部牟汶河上游地区,松散岩类孔隙水、岩浆岩变质岩类裂隙水补给来源主要为大气降水,地下水循环速度较快;岩溶水除接受大气降水补给外,还接受其他类型地下水间接补给;整体上研究区内地下水循环更新速度较快,均为0～10年左右新水。     

新疆阿克苏典型山前洪积扇内高氟地下水的化学特征及氟富集机制

在内陆干旱区,作为重要饮用水源的地下水常面临氟含量超标问题。查明内陆干旱区高氟地下水的分布规律,了解氟在地下水中的富集过程及其影响因素,既可丰富高氟地下水的研究体系,也是保证内陆干旱区饮水安全的重要基础。以新疆阿克苏地区典型山前洪积扇——依格齐艾肯河-喀拉玉尔滚河河间地带为研究区,基于水文地球化学调查结果,刻画了高氟地下水的分布区;结合氟离子含量与特征性水化学指标间的关系,揭示了高氟地下水的成因机制。结果表明:①地下水中氟含量的变化范围为0.8~6.1 mg/L,83%的水样氟含量超过《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）规定的上限（1.0 mg/L）;②总体上,氟含量沿地下水流动路径逐渐增大,低氟地下水（ρ（F-）≤1.0 mg/L）分布在国道314以北的补给区,高氟地下水（ρ（F-）>1.0 mg/L）分布在国道314以南的径流区和排泄区;③高氟地下水的水化学类型以Cl·HCO₃-Na型为主,而低氟地下水则以Cl·SO₄-Na型为主,高氟地下水相比于低氟地下水优势阴离子偏向于HCO₃-;④地下水的pH值范围为7.9~8.9（均值为8.4）,表明其处于弱碱环境中。地下水中ρ（F-）与pH值呈正相关,此外构成浅层含水层的上更新统沉积物中含有黑云母、氟磷灰石等矿物,其表面存在一定数量的可交换F-,这表明水中OH-与矿物表面F-间的阴离子交换可能对氟的富集有一定贡献;⑤地下水的F-含量与Ca2+含量呈负相关,即高氟地下水中ρ（Ca2+）小于低氟地下水。考虑到氟化钙（CaF₂）是自然界中的主要含氟矿物,也是地下水中氟的主要来源,ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的这种负相关指示着高氟地下水中可能存在去Ca2+、Mg2+作用,如阳离子交替吸附或碳酸盐岩沉淀等。研究区地下水样中ρ（F-）与ρ（Mg2+）间也呈负相关关系,且和ρ（F-）与ρ（Ca2+）间的关系高度相似,也佐证了高氟地下水中去Ca2+、Mg2+作用的存在;⑥绝大部分地下水样品都位于氯碱性指数图的负值区域,且ρ（F-）与CAI-1和CAI-2均呈较好负相关,CAI-1和CAI-2都随ρ（F-）的增大而减小,这表明高氟地下水中存在Ca2+、Mg2+与Na+间更强的交换作用,对氟富集起着重要作用。地下水中ρ（F-）与SAR间呈较好正相关关系,且高氟地下水样的SAR均值（5.71）远大于低氟地下水SAR均值（1.67）,这也进一步证明高氟地下水中的Ca2+、Mg2+与含水介质的Na+间存在强烈的交替作用,对氟的富集起着重要作用;⑦所有地下水样中的萤石均处于未饱和状态,且萤石的饱和指数（SI）与F-含量间呈现较好的正相关,这表明地下水对含氟矿物（主要是萤石）的持续溶解应是导致研究区地下水中氟富集的主要原因。与之相反,研究区所有地下水样中的方解石均处于过饱和状态（SI>0）。这表明CaCO₃的沉淀可能促进了CaF₂的溶解,导致地下水中氟离子质量浓度增高;⑧研究区低氟地下水的δ18O值介于-11.20‰~-10.67‰间,平均值为-10.94‰,而高氟地下水的δ18O值介于-11.65‰~-11.21‰间,平均值为-11.49‰,即低氟地下水较高氟地下水富集δ18O。此外,F-质量浓度较低（ρ（F-）≤3.0 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度呈负相关,即低氟地下水具有更正的δ18O值;F-质量浓度较高（ρ（F-）≥4.8 mg/L）的地下水样中δ18O值与F-质量浓度的相关性不显著,随F-质量浓度的增高,δ18O值基本维持不变。以上表明蒸发浓缩作用对地下水中氟的富集贡献较小;⑨研究区地下水中ρ（F-）/ρ（Cl-）比值与ρ（F-）间呈现正相关,即ρ（F-）/ρ（Cl-）比值随ρ（F-）增高呈增大趋势,这也说明地下水中氟富集的主要原因是含氟矿物的溶解,而不是蒸发浓缩作用。此外,Gibbs图也提供了证据:研究区地下水样基本处于水岩作用主导区域,表明地下水化学特征（包括氟的富集）主要受水岩作用控制,蒸发浓缩影响很小。总之,地下水中氟的富集主要由溶解作用引起,OH-与矿物表面F-间的交换也有贡献,但蒸发浓缩作用影响微弱。含氟矿物持续溶解的驱动机制是阳离子交替吸附（地下水中Ca2+与岩土颗粒表面Na+之间）及方解石沉淀所引起的地下水中Ca2+的衰减。      

The Effects of Groundwater Depth on the Soil Evaporation in Horqin Sandy Land,China

The interactions between groundwater depth and soil hydrological processes, play an important role in both arid and semi-arid ecosystems. The effect of groundwater depth on soil water variations were neglected or not explicitly treated. In this paper, we combine a simulation experiment and a water flow module of HYDRUS-1D model to study the variation in soil evaporation under different groundwater depth conditions and the relationship between groundwater depth and evaporation efficiency in Horqin Sandy Land, China.The results showed that with an increase in groundwater depth, the evaporation of soil and the recharge of groundwater decrease. In this study, the groundwater recharge did not account for more than 21% of the soil evaporation for the depths of groundwater examined. The soil water content at 60 cm was less affected by the evaporation efficiency when the mean groundwater depth was 61 cm during the experimental period. In addition, the evaporation efficiency(the ratio of actual evaporation to potential evaporation) decreases with the increase in groundwater depth during the experiment. Furthermore, the soil evaporation was not affected by groundwater when the groundwater depth was deeper than 239 cm.     

鲁北平原高氟深层地下水的探究

在山东省北部(鲁北)地区,当地群众由于长期饮用高氟深层地下水,极易导致地氟病,严重影响当地群众的身体健康。根据取样分析,研究区深层地下水氟离子含量大致呈现由南向北、由东向西依次增大的趋势,并且同一地段不同深度、不同岩性的氟离子含量也不尽相同,粘土中氟离子含量普遍大于粉砂层中的含量,高氟地下水多为弱碱性水,高氟地下水Na/Ca比高,高氟水与Na/Ca呈对数相关,相关性较好;高氟水水化学类型一般为HCO_3·Cl-Na型。从地质环境、水文地质环境、水文地球化学角度初探了鲁北平原深层高氟地下水的水文地球化学成因,认为鲁北深层高氟水的形成及分布规律主要受沉积环境、径流条件以及开采量的影响。由于沉积物来源的不同、水化学特征的迥异以及深层地下水的大量开采,粘土层压密释水过多补给,同时由于粘土层由南向北厚度逐渐增大,地下水径流进一步变缓,造成氟离子含量逐步增高,形成了南北部相差较大的氟离子分布特征。     

典型纳污坑塘周边地下水污染来源识别及其健康风险评估

以典型纳污坑塘(污水库)周边地下水水质监测数据为基础,在对区内地下水污染源进行分析的基础上,采用水环境健康风险评估模型,对区内地下水污染健康风险进行了系统评价研究.污染来源识别结果表明:纳污坑塘周边第Ⅰ、第Ⅱ含水层地下水污染严重,其污染源主要为坑塘内堆放的工业污水以及工业废渣.污染健康风险评估结果表明:8号坑附近第Ⅰ含水层中砷浓度以及北库南侧第Ⅱ含水层中1,2-二氯乙烷总致癌风险分别为10-2、10-3数量级,远超可接受风险水平10-6.不同含水层中污染物平均致癌风险大小关系为,第Ⅰ含水层:砷>1,2-二氯乙烷;第Ⅱ含水层:1,2-二氯乙烷>砷>1,1,2-三氯乙烷>四氯化碳.1,2-二氯乙烷等挥发性有机污染物4种潜在暴露途径的平均致癌风险大小关系表现为:饮用地下水>皮肤接触地下水>经室外吸入空气中气态污染物>经室内吸入空气气态污染物.相对于敏感用地,非敏感用地污染物的总致癌风险以及危害商较低.     

氯化钙对水土环境污染特征分析

某生产CaCl2化工厂因环境问题被停止生产,厂区周边土壤和地下水受到不同程度的污染。为掌握污染土壤中污染因子的含量和地下水受污染情况,布置了土壤采样点和地下水监测点,利用厂区周边已有机民井进行水样采集,通过室内检测、分析研究等工作,得出在厂区周边土壤60~300 cm深度范围内存在Ca^2+,Cl^-富集,鉴于土壤的天然吸附和自净能力,目前条件下,厂区及周边地下水污染状况受影响较小。通过抽水试验、渗水试验和弥散试验,圈定了污染物的影响范围,查明了污染物的影响程度,并在此基础上进行了污染物影响变化情况的预测分析,为后续区域污染地块的风险评估和修复治理工作提供了数据支持。     

山东省莱州市三山岛金矿床充水因素分析及涌水量预测

三山岛金矿床属于典型的破碎带蚀变岩型金矿,随着开采深度的加深,涌水量不断增大。该文采用水文地质调查、地下水动态观测、水文地质试验、水样分析与测试等手段,查明了矿床水文地质条件,分析了充水因素,认为随着开采水平的加深,深部构造裂隙水逐渐成为深部矿坑充水的直接补给来源,且开采水平越深,深部构造裂隙水的贡献率越高。结合矿区实际涌水量,采用地下水流数值模型对不同开采水平进行了涌水量预测,预测-780 m开采水平矿坑涌水量为54 155 m3/d,-870m开采水平矿坑涌水量为66 611 m3/d,-960 m开采水平矿坑涌水量为82 387m3/d,该结果可作为矿山制定防水、治水方案的依据。     

永城市浅层地下水污染分布特征及来源识别

为有效管理和保护永城市浅层地下水资源，维系水资源可续利用，必须查明其污染物的分布特征和来源。在对永城市浅层地下水采样分析的基础上，结合分析城市发展带来产业布局改变及土地利用类型分布对其造成的影响，研究其主要污染组分的来源及分布特征。结果表明:城市第二产业（工矿业）发展，GDP的增长与浅层地下水中ρ（SO₄2-）、ρ（NO₃-）上升存在相关性，城市工业及人口密集区与污染严重区位置趋于一致。浅层地下水污染的最主要来源是SO₄2-含量的上升，除了直接导致水质变差外，还会间接改变水文地球化学作用的强度，造成原本难溶的碳酸盐和硅酸盐的溶解量增大，使得ρ（TDS）进一步上升而改变水质。其次，NO₃-、COD也是浅层地下水主要的污染来源，其部分来源工业废水，部分来源于农业上农药和化肥的过量使用。      

博兴县浅层地下水水化学演化分析研究

通过对比分析博兴县20多年来的浅层地下水水质监测资料,研究总结了该区浅层地下水水化学类型及主要水化学组分的动态演化特征。结果表明,该区大部分地段浅层地下水水化学类型较为稳定,7个长期监测点中仅有2个监测点阳离子或阴离子类型呈现出明显改变,有4个监测点部分水化学组分含量呈现出上升趋势,造成这些变化的原因主要与南部地下水降落漏斗的形成导致北部咸水向南部补给有关。     

BORDER PORT MANZHOULh URBAN FUNCTION AND SPACE DEVELOPMENT

Manzhouli is the largest land port city on the Sino-Russia border, transit cargo through the land port amount-ed to 5.95 million tons, transit tourists were 304 500 in 2000. It stands at the joint place of China, Mongolia and Russi-a, faces to Siberia area of Russia, receives direct support from the Northeast China and Bohai Sea Rim Area, and possess-es priorities in geographical location, land port infrastructure, water resources, coal resources, tourist resources andgreat potentiality in economic cooperation with Russia. The future urban function is a key port on the First Eurasia Continen-tal Bridge. Manzhouli Port will keep its first place between China and Russia land transport, and it is forecasted that thetransit amount through Manzhouli Port will go up to 10 million tons in 2005 and 20 million tons in 2010. It will be construct-ed to be a trade center of the peripheral area extending to Russia and Mongolia, a key export-oriented processing industri-al zone supported by industries such as export processing industries, export agriculture, trade services, technology trad-ing and the other service industries. It keeps being a well-known touring city for trade, shopping, sightseeing, vocation,local food, recreation and cultural events. To build Manzhouli Export Processing Industry Zone will improve city econom-ic structure, and the main sectors are organic food processing, livestock products processing, garment and furniture indus-try. Moreover, Manzhouli Export Processing Industry Zone will eventually be upgraded to be a border free trade zone.The city functional transition will inevitably affect urban spatial restructure and its expansion. The city space transforma-tion will develop as such: one development axis of No. 301 highway paralleling with Bin - Zhou(Harbin - Manzhouli) rail-way which cuts through central part of Manzhouli City, and links Zhalainuocr District with central city; three urban unitsincluding central city, Zhalainuocr District and Manzhouli Interchange Trade Zone; cohesion with Aoerjin and Cuogangpastures; regional dual-nuclei structure of Hailaer City and Manhzouli City; and the Manzhouli-Zabaykalsk Free TradeZone.     

人类活动对济南某小区周边水文地质条件的影响分析

近20年来,随着经济的增长及人口压力的加剧,城市建筑越来越高,基坑开挖越来越深,大量的桩基施工不可避免地对地下水的补给、径流、排泄条件产生影响,而水文地质条件的改变又反过来影响制约人类的活动,甚至引发地质灾害。该文以济南某小区为例,通过水文地质调查、野外钻探、综合分析等手段,研究分析近年来该小区周边地下水位上升的原因及水文地质条件的变化特征。结果表明,由于人类活动的影响,该小区周边水文地质条件发生了较大变化,小区周围由原来的径流排泄区慢慢转变为一小型的"蓄水区",由此造成小区周边地下水位大幅上升,并对构筑物产生了不利影响。研究结果对该小区结构的后期处理、周边地块开发及类似工程水文地质问题具有一定的指导意义。     

基于水化学特征的“奥灰”地热流体水文地球化学演化机制研究——以济南东部章宁1地热井为例

以章宁1地热井的研究为例,在分析地热水水文地球化学特征基础上,对地热水的化学成分形成进行了研究,并通过与相对补给径流区的西曹范、章桃1地下水水化学特征的比较,研究其演化机理。综合分析认为地热水为沉积岩溶滤水,属于中度变质水,地下水流经火成岩侵入体时溶解了大量的Cl~-及F~-,HSiO~-_3等微量元素,次为地下水与沿文祖断裂上升的深部热液的混合,导致地热水化学类型的改变。深部热液的水化学成分与济南东地热水与深部热液的混合比例有待进一步研究。     

城市化进程下北京平原渗流场与地面沉降发展演化模拟

北京地面沉降已有60多年的历史,其发生发展与半个多世纪城市的快速扩张密不可分.从整个北京平原地下水系统出发,梳理多年时间序列(1950-2015年)的城市发展规模、人口、水资源及开采动态等数据,结合遥感技术解译不同年代北京平原的不透水面变化,分析其对降雨入渗补给量的影响;构建整个北京平原含水层-弱透水层三维结构系统,借助PMWIN软件建立区域尺度的地下水流-地面沉降耦合模型,利用长期水位及沉降观测数据对模型进行识别验证;开展长时间序列的北京平原地下水水头场与地面沉降演化模拟,研究快速城市化进程下北京平原多层含水层系统渗流场演变与地面沉降响应特征.研究表明:长时间尺度区域地下水流场-地面沉降演化模拟基本再现了地面沉降形成和发展演化的过程;北京地下水开采历史与地面沉降发展历史具有一致性,而不同沉降区地面沉降发展受地下水开采和城市发展双重控制,是二者综合作用的结果.     

华北平原水资源紧缺情势与因源

基于水资源可持续利用理念,从水资源承载能力演化周期性、经济社会需用水规模难变性和未来水资源供需关系入手,介绍近60年以来华北平原水资源情势,特别是该平原水资源量、实际用水量和地下水开采量变化特征,并结合未来10到30年区域经济社会发展需用水量趋势,识别和诊断华北平原水资源紧缺因源.结果表明:由于降水量减少导致华北平原缺...     

济南城市四维动态地质信息系统构建研究

近20多年,济南泉水流量逐渐衰竭,泉水断流时有发生,为保护泉水,恢复泉水喷涌,塑造济南城市形象,该次研究基于50多年的济南地下水勘查、试验和研究成果,实现对城市多源、海量、多期次、多比例尺、异构地质数据的有效管理,然后建立不同地质数据的专业模型,实现对模型时空展布特征的三维可视化再现,并提供对模型的专业处理与分析。最后,从二维三维等水文地质概念模型出发,加入时间维度,由历史积累的时空关系,反映济南城市地下水的时空变化规律,在三维地质模型的基础上实现地下水动态监测数据的嵌入,构成地下水四维地质信息系统,在其空间表征的基础上,介绍了城市地下水的形成,泉水的分布、成因、演化以及泉水断流的原因、保泉供水的对策措施等,引导城市地下水的保护和发展,为政府决策提供参考。