黄河河床沉积物渗透性的试验研究

本文应用竖管测定法对黄河中游龙门—潼关段的河床沉积物的渗透性进行了试验研究,测得了黄河河床沉积物的垂向渗透系数和水平渗透系数;应用地下水模拟软件,研究了河水与地下水的相互作用,为研究黄河水与地下水相互关系奠定了基础。     

河床沉积物渗透系数空间变异性研究——以滦河下游为例

河床沉积物的渗透系数是水文地质关键参数之一,其大小直接影响河水与地下水之间的转换关系。采用水头下降竖管试验法对滦河下游3个不同断面,共32个测试点河床垂向渗透系数Kv进行研究。结果表明:滦河床沉积物Kv值总体在0.17~2.93m/d之间变化,近似服从正态分布;沿不同地貌单元(冲积平原-海积平原-入海口)、不同河床断面以及在较小的1m×1m范围内沉积物Kv值均存在明显差异,变异程度由冲积平原向入海口处递增,表明河床沉积物的渗透性在空间上具有较强的变异性;河床两岸沉积物的Kv值明显小于河流中心,而在较短的流程内Kv值沿河流流线方向基本不变。颗粒分析结果显示沉积物颗粒的大小与分布是造成渗透系数差异性的主要原因。此外,河床中的淤泥质层会极大地降低沉积物的渗透能力,减弱河水与地下水之间的水量交换能力。研究结果对滦河流域河水和地下水转换关系研究提供了理论和数据支持。     

永定河北京段秋季生态补水对玉泉山 泉的补给效果探究

生态补水是恢复北方缺水河道地表水、地下水水力联系的重要方式。针对永定河（北京段）生态补水对玉泉山泉补给过程,采用六氟化硫（SF6）作为示踪剂和氘（D）、氧（18O）环境同位素分析方法,研究了生态补水条件下区域地表水、地下水转化规律。结果表明：（1）研究区存在沿断裂形成的强渗透带,生态补水沿渗透带对玉泉山泉地下水有显著补给作用,永定河河水补给玉泉山泉地下水有两条补给路径：一是沿永定河断裂后经强渗透带补给玉泉山,二是沿着永定河断裂带径流,顺八宝山断裂向北东方向过田村,最终补给玉泉山泉地下水;（2）区域地下水流速差异不大,两条路径的平均流速分别为3.38 km/d和2.96 km/d;(3)河水补给占玉泉山泉地下水总补给量的比例为18%。研究成果对于加强在人工补水河道地表水对地下水的补给过程中的水资源合理利用、高效补水以及水资源变化预测具有重要意义。     

黑河中游盆地南部山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算

山区地下水对平原区的侧向径流补给量是一个长期争议且悬而未决的难题,这个量在西北内陆干旱盆地,被估算得或很小或很大。在总结前人研究的基础上,采用地质水文地质调查、物探、钻探、抽水试验、地下水动态观测、水化学测试、盆地地下水水位统测和综合研究等技术方法,查明了黑河中游盆地南部山盆交接带的地质构造接触关系、地层岩性接触关系及梨园河口白垩系风化壳含水层结构和水文地质参数。通过山区不同流域等级的地表水与地下水转化关系分析,将山区地下水对平原区侧向径流补给带划分为大中型河流河谷补给段和小微型河流或冲沟群流域构成的浅山带补给段。河谷补给段勘探资料较为丰富,多用达西断面流方法计算;针对浅山带补给段极为缺乏勘探资料的实际,以梨园河口断面径流量为参照,构建了浅山带岩性、汇水区面积、降水量等3 个变量的山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算方法。估算出黑河中游盆地南部山区浅山带地下水对平原的侧向径流补给量为0.40×108 m3/a,河谷段基岩侧向补给量为0.07×108 m3/a;推算出河谷段第四系地下水补给量为0.30×108 m3/a;3 项补给量之和为0.77×108 m3/a,占盆地地下水资源量的3.0%。该研究为西北内陆干旱盆地山区地下水对平原区侧向径流补给量的估算提供了一个可供借鉴的实例。     

沙颍河河床沉积物渗透性规律分析

河床沉积物的渗透性是影响河水与地下水水量交换大小的一个重要因素。以沙颍河为例,采用原位竖管法测定了沙颍河界首-阜阳段河床沉积物垂向渗透系数 Kv和任意方向渗透系数 Ks,并采用变水头渗透仪法测得界首、太和实验点河床沉积物渗透系数。通过对比分析两种实验结果,得到沙颍河河床沉积物渗透性很小,但呈现从上游到下游逐渐变小的趋势,且呈明显各向异性,局部受采砂等人类活动的影响。     

傍河地下水水源地的若干问题

1傍河地下水水源地的特征在紧靠常年性河流旁侧建立的地下水水源地称为傍河地下水水源地，它具有如下特征；1）供水的水量和水质都可得到保证。地表河水入渗补给量成为开采水量的主要部分。河水对水源地的补给状态可分为稳定补给和周期性补给。前者河水常年不断流，且流量充沛，河床渗透性能好。后者地表河水的补给是周期性或断续性的，枯水期需动用傍河含水层的储存量进行调节。2）傍河的含水层，般由第四系的更新统和全新统地层构成，河流由上游到下游，傍河含水层的颗粒由粗到细。山间河谷和盆地含水层一般为砾卵石、粗砂层，山前冲洪积…     

基于环境同位素技术的河水补给研究——以沈阳黄家傍河水源地为例

河水入渗补给是傍河水源地的主要补给来源,确定河水补给强度对于促进水源地长期安全的开采具有十分重要的意义。以沈阳黄家水源地为研究区,通过对比研究区河水、地下水的水化学及氢氧稳定同位素特征,分析了水源地地下水的补给来源及强度。结果表明:傍河水源地地下水主要接受河水的入渗补给和区域地下水的侧向补给;受河床沉积物和含水介质的岩性及结构在空间上的差异影响,河水入渗补给后在向地下水位漏斗中心流动的过程中具有浅层和深层两条地下水流路径,深层地下水与河水的水力联系更为紧密;河水对地下水的补给强度具有明显的时空变化特点,表现为雨季河水入渗强度明显大于旱季,并且随着与辽河距离的增加,水源地地下水获得的河水补给量呈逐渐减小的趋势。     

新型地下水流速流向测量技术及其在岩溶区调查中的应用

我国南方岩溶区往往水文地质条件复杂,含水层的渗透性具有较强的非均一性。为探究岩溶含水层矢量渗透系数的分布规律,识别多级次岩溶水流系统的特征,利用新型地下水流速流向测量技术,在鄂西香溪河流域的典型水文地质钻孔进行了试验研究。结合地面调查、抽水试验和压水试验等方法,对流速流向测试与分析结果进行了水文地质解释及探讨。结果表明:所选典型钻孔岩溶含水层的垂向渗透系数不均一性较强,新型流速流向测量方法计算得出的渗透系数与抽水试验的计算结果相差5%;与压水试验相比,在钻孔2个不同深度的含水段,2种方法计算的渗透系数分别相差44%和2%;不同深度的地下水流向测量结果表明,钻孔在垂向上揭示了2个不同层次的岩溶水流系统。新型地下水流速流向测量与分析方法能够较准确地识别岩溶水的优势径流方向和径流层位,对于岩溶含水层渗透性非均一性的定量刻画具有良好的应用前景。     

张掖盆地水文地质特征与稳定同位素研究

论述了张掖盆地地下水赋存分布特征与地下水补给、径流、排泄条件,利用水化学、同位素调查的方法,重点对张掖甘州平原区地下水水化学类型及其演化过程进行了研究。结果表明：张掖盆地由源于南部祁连山和北部龙首山的水系沉积物组成,其冲洪积平原规模、含水层富水性、导水性与地下水水化学特征等方面存在差异;同时地下水稳定同住素特征分析印证了水文地质条件的差异。祁连山前沉积物与龙首山前沉积物中地下水有着不同的补给来源和径流路径。浅层地下水和龙首山前深层承压水主要补给源为大气降水和山区河流入渗补给,祁连山前深层承压地下水系统可能有冰雪融水补给。     

高寒山区河水与地下水相互作用的温度示踪:以黑河上游葫芦沟流域为例

高寒山区的地表水与地下水相互作用的定量研究对水资源的评价及管理等具有重要意义,而目前在高寒山区开展的地表水与地下水相互作用的定量研究相对较少.以黑河上游葫芦沟流域为研究区域,采用温度示踪方法对高寒山区河水与地下水的相互作用进行了研究,并对温度示踪方法在高寒山区的适用性进行了讨论.监测了研究区两个时段的地温、河水水位、地下水水位以及河床沉积物底部不同深度处的温度,并对温度系列数据进行定量分析,计算了不同位置处河水入渗流速.结果表明:研究区河水水位普遍高于地下水水位;河床底部温度在9月份整体低于7月;流速计算结果表明监测时段内主要为河水入渗补给地下水,入渗速率整体介于2×10-6~5×10-5 m/s.温度示踪法在高寒山区的适用性分析表明:在地下水受多途径补给时,温度示踪法仅指示河水对地下水的补给,而其他水源对地下水的补给还要通过同位素方法和数值模拟等其他手段进行计算.影响高寒山区河水对地下水补给的因素主要有:河水与地下水水位、河床沉积物的水力传导系数与热容.      

汾河中游干流河水与大气降水和浅层地下水的转化关系

文章通过分析太原盆地汾河中游干流河水和浅层地下水的水化学和同位素资料,研究汾河干流河水与浅层地下水和大气降水之间的转化关系。结果表明:总体而言,汾河中游干流河水的补给来源以浅层地下水为主,其次为大气降水;河水在向下游径流过程中,大气降水的补给比例逐渐增大,在河流流出太原盆地附近河水主要由大气降水补给。     

通过永定河渗漏补给地下水的适宜性评估研究

受气候变化和人类活动等因素的综合影响,地下水超采和含水层水量亏空已成为备受关注的全球性问题。为了弥补含水层水量亏空和促进地下水资源涵养,已探索出多种人为干预地下水补给的措施,其中通过河道开展地下水人工补给由于具有明显优势而受到重视。已有实践表明,受渗漏补给潜力和包气带调蓄能力等的限制,并不是所有河流或河段都适宜开展地下水人工补给工作。目前缺乏为大家广泛接受的适宜性评估方法。本研究以永定河生态补水为契机,以北京平原段河道和下伏含水层为研究区开展了案例研究,并用实测数据对研究结果进行了检验。应用指标体系法建立的适宜性评估模型（LMBGITSC模型）包括河床土地利用类型、河床介质类型、河床宽度、河床地形坡度、包气带介质类型、包气带厚度、包气带给水度、包气带水平渗透性等8个指标。案例研究结果表明,沿河流流向,通过河道渗漏补给地下水的适宜性由好变差（防渗河段除外）。该规律主要受渗漏补给潜力和包气带调蓄能力控制,因此适宜性也呈现出“阶梯式”演变规律。检验结果表明所建的评估方法适用性较好。该方法具有可移植性,因此也可为其他同类地区提供参考。     

乌鲁木齐河流域柴窝堡盆地与河谷区地下水流模拟

乌鲁木齐河流域柴窝堡盆地与河谷区是乌鲁木齐市的重要供水水源地。为了更好地为地下水资源的可持续开发提供依据,本文尝试将几何形状及含水层厚度差异悬殊的柴窝堡盆地与河谷区联合起来,运用GMS模型系统建立了区域地下水稳定流和非稳定流数值模型。通过对观测孔地下水位过程线和地下水流场进行拟合,校正了研究区的渗透系数、给水度和储水率等水文地质参数。并运用模型分析了研究区的地下水流系统、地下水均衡量、地下水位变化趋势及地下水位监测网的设计。结果表明研究区地下水流主要存在两个径流排泄区:沿乌鲁木齐主河道的径流排泄区和以柴窝堡湖和大小盐湖为排泄中心的径流区;地下水储存量相对较大,能够调节季节性变化与地下水开采的影响;应加强主要河流洪积扇补给区和山前侧向补给带地下水位的监测与排泄区泉水流量的观测。     

广东湛江铺仔水源地承压含水层系统补给资源量计算研究

湛江市铺仔水源地是由浅层、中层、深层及超深层含水层组成的多层含水层结构,各含水层之间通过自然通道相互连通,存在着一定的水力联系,组成统一的含水层结构系统,赋存有丰富的地下水资源,其补给来源主要为上层越流补给及区外的侧向径流补给.经计算,其上层越流补给量为 5611 万 m3/a,区外侧向径流补给量为 2066 万 m3/a,水源地各承压含水层系统获得的总补给资源量为 7677 万 m3/a.     

黑河干流浅层地下水与地表水相互转化的水化学特征

通过分析黑河干流地表水与地下水的水化学特征,识别沿黑河干流不同地带地下水与地表水的相互转化关系.研究结果表明:(1)在祁连山区,地下水与地表水的转化以地下水向河流排泄为主.(2)南部盆地,在山前戈壁带,出山河水入渗转化为地下水;溢出带地下水以泉的形式转化为地表水;进入细土平原后,汛期河水补给地下水,非汛期地下水补给河水;在农灌区引河水通过田间入渗补给地下水.(3)北部盆地,在金塔灌区,地下水主要接受引水灌溉入渗补给;在金塔灌区到额济纳旗,河流入渗转化为地下水.     

玛纳斯河流域山前平原地下水系统分析及其模拟

首先论述了玛纳斯河流域山前平原地下水系统的结构特征和地下水的循环模式,由山前到沙漠边缘可分为三个带：水平径流带、溢出带和垂向交替带。运用有限单元法建立了双层含水层地下水流数值模拟模型,并阐明了模型中对混合开采井、泉和地下水蒸发等特殊问题的处理方法。给出了应用模型对研究区水文地质进行定量研究的结果：评价地下水补给资源量和可开采资源量,预测一定开采条件下的泉流量变化趋势。     

河床沉积物非均质性影响下的潜流交换数值模拟

为了揭示河床沉积物非均质性对潜流交换的影响,构建了沙波地形作用下的地表水-地下水耦合模型,通过生成不同的渗透系数随机场,讨论了不同地表水动力过程和河床沉积物非均质性对潜流交换通量、交换空间及平均停留时间的影响规律。结果表明,所构建的地表水-地下水耦合模型能够准确刻画水沙界面附近流场,模型具有良好的适用性;均质或非均质河床沉积物情景下,水沙界面上的平均交换通量、停留时间与雷诺数之间均呈现幂函数关系,潜流交换深度则在地表水进入完全紊流之后趋于稳定。结果还表明,较强的河床沉积物非均质性能够有效增强水沙界面上潜流交换通量和空间交换频率,但会制约潜流交换空间并缩短水流在潜流带中的停留时间。     

河西内陆干旱区地表和地下水资源的相互转化研究

根据有关台站的水文气象观测资料及"九五"国家科技重点攻关项目"96－912"专题有关成果,对甘肃省河西内陆干旱区地表水、地下水资源的数量、分布特征与变化规律及相互转化关系进行了分析和研究。结果表明,内陆干旱地区的地表径流主要形成于中、高山区,散失于山前平原和沙漠。径流的补给来源主要为大气降水、冰雪融水和地下水。降水量及其时空分布对水资源的形成有着重要的影响。这里降水、河川径流与地下水转化关系十分明显。内陆干旱地区水资源最主要的特征就是从山区到平原地表水与地下水在不同地质地貌单元间的相互转化,并且由径流源区的山区到河流下游的平原,不同区域、不同地段地表水与地下水的转化关系及地下水的流动模式亦不相同：即由降水与冰雪融水下渗所形成的山区地下水绝大部分以基流形式排泄,形成地表径流进入盆地;而河流在进入盆地或平原区流经透水性极强的山前冲、洪积平原后又大量渗漏补给地下水,山前冲、洪积扇平原的地下水沿地形坡降向冲积平原运动至冲积扇缘地带后,由于含水层土壤颗粒变细,导水性减弱,形成地下水溢出带,地下水沿沟壑呈泉水大量溢出地表,汇集成泉沟进入河流而转化成为地表水。在冲、洪积扇以下的冲积平原上,潜水含水层土壤颗粒细,地下水埋藏浅,径流水平流动缓慢,地下水以垂向水量交替为主。在自然状态下,冲积平原下游直到尾闾湖;洪水季节（洪水季节外,河川径流量很小甚至没有）河流泻洪通过河道补给地下水,余水进入尾闾湖。正是水量不大的河水及其所转化形成的地下水维系着西北内陆干旱地河流下游地区的绿州的存在和这里十分脆弱的生态环境。这些地表水与地下水之间的转化过程的这种特征直接影响本地区水资源的开发利用模式。目前,在上游地区大规模发展经济、开发水资源的情况下,随着地表径流利用率的不断提高和地下水得到的补给减少,许多地方泉水量减少甚至枯竭,原来的泉灌区被迫变为井灌区。冲积平原下游即使在洪水季节也很难接受上游地表径流的补给,造成地下水位持续下降,植被死亡,土壤荒漠化。因此,内陆干旱区的水资源开发利用必须从整个流域的角度出发进行统一的合理的规划,总结不同类型地区水资源开发利用过程中的经验教训,逐步建立不同类型最优化的水资源利用模式,这将对今后干旱区的水资源开发利用具有重要的意义。     

张掖盆地地下水位上升成因探析

张掖盆地80年代中期以来,地下水位处于区域性持续下降过程。2001年9月以来,盆地中北部地下水位停止下降开始出现上升趋势,特别是2005年9月以来,张掖盆地地下水位突然大面积上升。分析认为,地下水位上升主要是补给量的增加所致,主要增加途径有两个：一是本世纪以来,受全球气候转暖的影响,祁连山中西部的冰川融水和降水量明显增加,使祁连山区各河流出山径流量亦相应的增加,而出山河流作为盆地内地下水的主要补给来源,它的增加则意味着盆地地下水补给量的增大;二是黑河河床过水时间增加,在流经盆地第四系粗颗粒相强导水的洪积扇地带,大量“线状”入渗,使地下水补给量增大,引发沿河地下水位上升,导致向黑河排泄的黑河以东地下水径流受阻。     

永定河对北京西山岩溶水和玉泉山泉的影响

岩溶介质赋水各向异性使岩溶含水层具有不均一性和复杂性,增加了刻画地下水流场的难度和不确定性。为深入理解岩溶水系统不均一性,基于水化学和同位素数据研究了西山岩溶水系统补径排路径,为厘清岩溶水流场特征提供了新的依据。水化学和同位素证据表明西山岩溶区有3个补给源区:军庄、潭柘寺降水补给区和永定河渗漏补给区,每个补给区各自具有独立的径流通道。军庄补给区为降水和河水补给,降水补给向温泉-永丰屯方向径流;入渗河水补给沿永定河断裂向南东方向径流,在古城一带转向北东方向补给玉泉山泉。潭柘寺降水补给沿八宝山断裂北侧经回民公墓,八宝山朝四季青方向径流。自北而南可分为军庄-永丰屯径流带、永定河-香山径流带、潭柘寺-八宝山-四季青径流带。潭柘寺和永定河是西山岩溶水和重要补给源区,对玉泉山泉有直接影响。