黄河下游影响带含水系统激发补给动态调蓄研究

黄河下游悬河的特殊地质环境条件,使黄河水与其影响带地下水水力联系密切,地下水开采潜力大。为优化水资源联合调度,刻画地下水集中供水水源地与含水系统调蓄的内在联系,根据地下含水系统岩性结构及地下水的补、径、排条件,按水源地定流量的开采方案,建立浅层地下水二维水流模型。应用FEFLOW软件,对黄河下游影响带10处地下水水源地进行激发补给动态调蓄模拟预测。结果显示,傍河水源地开采条件下,可以通过增大黄河的侧渗补给量,实现含水系统动态调蓄水资源的功能。     

华北平原浅层地下水水位动态变化

利用中日合作项目在华北平原设置的自动监测设备KADEC-MIZU Ⅱ型地下水水位自计仪,对2004-2006年39处浅层地下水水位监测的结果,结合区域影响地下水宏观动态类型的主要因素,如地形地貌、地下水埋深、地下水开采程度、地下水漏斗以及河流湖泊等,叠加各影响因素分区图得到地下水动态影响因素综合分区图,结合观测孔地下水水位体现的动态特征,将华北平原地下水观测点分为山前开采型、山前侧向补给-径流-开采型、中部河道带补给-开采型、中部地下水浅埋区降水入渗-蒸发型动态、黄河影响带侧向补给-蒸发型动态和滨海平原区入渗-蒸发型6大地下水动态类型。在此基础上阐明了大区域范围内不同类型地下水水位年内及多年动态变化的特点,比较了不同类型区地下水动态所受影响因素的不同。     

乌海市巴音陶亥镇地下水资源评价

为了解决乌海市巴音陶亥镇当地居民的生产生活用水问题,需对巴音陶亥镇地下水资源进行评价,以便提出地下水开发利用方案。本文主要采用法水均衡法对研究区的地下水资源的储存量、补给量、排泄量进行研究,并应用开采系数法、开采模数法计算了研究区地下水允许开采量,计算结果满足规划地下水开采量,存在一定的开发前景。     

多层抽水试验地下水位动态与同位素浅析——以衡水试验为例

针对不同深度含水层,揭示其富水性,探讨地下水资源可恢复性、可利用性和浅层劣质水改造利用可能性。以国土资源部衡水地下水试验场为依托,在详细调查试验场影响区地下水开发利用状况、监测地下水年动态基础上,开展分层抽水试验和水化学同位素采样。通过对大量抽水水位动态数据过程、局部流场特征和水化学同位素的分析,得出结论:该区农业为影响地下水水位的主控因素;含水层系统承压性、补给强度从下到上分别呈减弱、增强趋势,除浅层外各含水层渗透性较强;各含水层渗流强度及方向不同等。提出实现地下水可持续开发利用建议:对浅层地下咸水适时进行抽咸换淡、混灌轮灌改造利用;170m、300m强含水层作为工农业用水主要开采层,深层地下水主要用于生活用水;按照水量平衡、分质用水原则开发地下水。     

海河南系平原浅层地下水开采耗能及其空间分布

本文针对海河南系平原不同时期地下水水位变化引起的能耗增加问题,基于开采井与其影响半径区域内的地下水开采耗能等效的假设,首次推导了浅层地下水耗能计算公式。利用三个不同时期浅层地下水流场的演化特点,结合GIS技术方法,对典型年份 (1964、1984和2001年 )春季农业生产季节地下水开采耗能及其变化进行比较分析。研制了海河南系平原农业春产期浅层地下水耗能空间分布图,分析获得20世纪60年代以来该地区地下水位下降导致开采耗能大幅度增加的态势和空间分布格局,结果表明:从海积平原地区到太行山前平原地区,开采浅层地下水耗能以及耗能差值都呈递增趋势。研究结果对北方地区水价政策等的制订有重要的参考价值,为研究区南水北调后地下水水位回升的社会经济效益评价提供参考。     

黄河下游浅层地下水资源潜力与含水系统调蓄能力分析

该文对黄河下游地区地下水环境问题进行系统调查,采用对比分析方法,以环境约束为条件,评价黄河下游浅层地下水资源及其潜力,探讨浅层地下水资源变化的原因,并针对浅层地下水无潜力区进行了含水系统调蓄能力分析,提出合理开发利用地下水的模式和建议。近二十年来,由于黄河断流及气候的影响,黄河下游地区地下水补给条件发生了变化,与20世纪80年代相比,浅层地下水可开采资源减少19．19亿m^3／a,地下水资源潜力减少29．62亿m^3/a．在地下水无潜力区讲行含水系统调蓄尤为重要．     

民勤盆地地下水水位下降特征与可持续利用评价

在水文地质调查的基础上，以地下水化学与同位素为基础数据，研究了民勤盆地地下水组成的琏本特征．自然演变规律和人类活动影响下的变化过程。地下水δ^18O较现代降水值低-3．5‰左右，表明民勤盆地地下水均为地质时期封存或入渗补给年代久远的古水，现代农业灌溉地下水是不可再生资源，大规模超采地下水导致地下水水位形成漏斗形曲面下降。作者以水量平衡理论为依据建立了估算地下水储量与农业经济规模灌溉可开采储量的“漏斗”模型，经计算绿洲浅层、深层地下水可开采静储量632亿m^3；绿洲浅层地下水淡水农业生产经济资源可开采总量为110亿m^3；按照目前开采速率，维持目前产业经济规模极限时问约为16．7a。因此，必须实施农业种植业经济向农业畜牧业、草业经济发展，以及产业调整期经济平稳过渡。     

洞庭湖区浅层地下水水质指标空间分异及其控制因素研究北大核心CSCD

利用1258个地下水水样的水质指标数据,对洞庭湖区浅层地下水水质指标空间分异及其控制因素开展了研究。从地下水系统、氧化还原环境和第四纪沉积物物源角度,剖析了浅层地下水水质指标空间分布的内在影响因素。研究结果表明,洞庭湖区浅层地下水7个水质指标的空间分布都呈现出一定的规律性,自洞庭湖区外围至湖盆腹地,浅层地下水中的氨氮、铁元素、溶解性总固体和化学需氧量含量逐渐增大,硝酸盐氮含量的空间分布规律则与之相反,锰元素含量的空间分布独具特点,水体pH的分布呈现出西北—东南单向减小特征;洞庭湖区大范围浅层地下水中的氨氮、铁元素和锰元素含量超过Ⅲ类地下水该指标的限值,在洞庭湖区外围的零星区域,浅层地下水中的硝酸盐氮含量小幅度超标,其溶解性总固体和化学需氧量含量仅在大通湖附近的局部区域略超标;洞庭湖区的基底构造对浅层地下水系统的整体空间格局有重要影响,主要体现在对“四口”水系地下水系统、澧县盆地地下水系统、赤山隆起-大通湖地下水滞留区等的控制作用;独特的受构造格局控制的地下水系统格局宏观上决定了地下水化学场的空间分布;受地下水系统格局控制的浅层地下水水体的氧化还原电位对硝酸盐氮、氨氮、铁元素、锰元素和化学需氧量含量的空间分布有重要影响,平原区浅层地下水水体的氧化还原电位较低是氨氮、铁元素和锰元素含量大范围超标的主要原因;洞庭湖区浅层地下水的pH“西北—东南单向递减”的分布特征主要受湖区第四纪沉积物物源的空间差异的影响。     

基于FEFLOW和GIS技术的矿区地下水动态模拟及预测

矿区地下水动态研究是山西亟待解决的重大需求问题。针对山西矿区水资源短缺与水环境恶化等现状,通过分析气象、水文、地质地貌、开采现状等监测数据资料,以FEFLOW模型和GIS技术为平台,构建山西矿区三维地下水数值模型,进行地下水动态研究,模拟并预测了4种不同情境下矿区地下水动态过程,从而定量分析采矿活动对地下水动态的影响,揭示矿区开采对地下水系统的作用机制。结果表明：当矿区开采强度提高10%、30%、50%时,地下水整体流场和运动趋势没有大的变化,但在矿区南部地下水流场发生突变,等值线形变,且在东南部形成一个水位变化剧烈的低水位带,迫使地下水流向发生偏转。水位分析表明采矿活动会造成地下水位整体下降,下降幅度与开采强度呈正相关关系。地下水系统均衡分析表明,当开采强度保持现状或提高10%,地下水系统仍然处于正均衡,补给量大于排泄量,当开采强度提高30%、50%时,系统转为负均衡状态,补给量小于排泄量,地下水水量大幅度减少。研究成果可为矿区制定合理的开采方案,保护矿区地下水资源提供参考依据,为有效遏制矿区水环境恶化、确保矿区水安全提供科技支撑。     

淮北市应急水源地地下水资源评价

随着工农业经济的不断发展和城市化进程的加快,地下水资源的供需矛盾越来越突出,淮北市区及近郊区有的水源地地下水开采量已超过可开采量。由于长期持续超量开采地下水,而且开采布局很不合理,同时超采引发地面沉降、地下水水质变差等一系列环境地质环境问题,地下水资源供需矛盾越来越突出。故进行淮北市应急水源地地下水资源评价对以后淮北的发展和规划具有重大意义。     

河西走廊中段临泽绿洲水资源供需平衡及承载力分析

水资源管理制度改革及种植业结构调整是提高西北干旱区绿洲水资源承载力的有效途径。结合2000-2015年临泽绿洲地表水与地下水资源利用、种植业分布格局、水利设施建设等资料,采用水资源承载力平衡指数（IWSD）和地下水开采潜力指数分析了临泽绿洲水资源供需平衡的年际变化,并利用适宜灌溉规模对绿洲水资源最大承载力进行了研究。分析得出：2000-2015年期间,在P=50%来水情况下仅蓼泉和板桥灌区能维持水资源供需平衡且地下水开采不超过最大允许开采量;受水资源管理改革、种植业结构调整等因素影响,绿洲单位面积耗水量下降0.35×10⁴ m³·hm^-2;优先保证绿洲内部生活、工业及生态用水,2020年规划下可承载灌溉面积为（3.51～3.91）×10⁴ hm²。适当缩减绿洲边缘灌溉面积,协调各灌区井渠灌溉是实现绿洲“水-生态-经济”可持续发展的有效途径。     

石羊河流域环境现状及其演化趋势分析

石羊河流域下游地区蒸发强度大、地下水循环速度慢,加之近年来地表水供给量的严重不足,过度开采地下水已引发了区域性地下水位下降、植被退化、盐渍化、沙漠化等一系列生态环境问题的不断恶化。地下水位的下降与矿化度的增高存在着明显的正相关性,特别是流域下游地区地下水矿化度的增高趋势明显。根据影响地下水动态的主要影响因素可将石羊河流域地下水的动态类型划分为蒸发型、开采型、径流开采型、渗入型和蒸发开采型5种,在此基础上,结合多年地下水位和水质变化的实测资料,对石羊河流域地下水下降趋势和亏空状况进行模拟分析,表明该区近40a来地下水位持续下降,亏空量不断增加,并且具有明显的加速趋势。1960年武威和民勤盆地地下水亏空量为174×10⁸m³,1998年已达452×10⁸m³,如不采取有力措施加以治理,预计2010年将达到67×10⁸m³,这将对该区生态环境产生严重的影响。     

基于随机森林模型的干旱绿洲区张掖盆地地下水水质评价

为合理准确评价地下水水质,建立了基于随机森林（RF）模型的地下水水质评价模型,并根据张掖盆地81个地下水采样点的pH值、Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、Na⁺、NH₄⁺含量及总硬度的监测数据,对研究区的地下水水质进行了综合评价。结果表明：盆地地下水水质主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类水,其中甘州区地下水埋藏较深,水体不容易受到来自地面的污染,水质较好,大多数地方为Ⅱ类水;临泽县和高台县地下水埋藏较浅,水质较差,大多数地方为Ⅲ类水,尤其高台县的水位最浅,再加上地处河段下游,污染更为严重,部分地区达到Ⅳ类。根据指标的重要性度量发现影响研究区域地下水水质的主要因子是NO₃^-含量;其次是NH₄⁺、SO₄^2-、Na⁺、Cl^-含量及总硬度、pH值。为验证模型的有效性,将地下水水质评价结果与基于支持向量机（SVM）和人工神经网络（ANN）的地下水水质综合评价模型模拟结果进行对比,3个模型均能很好地评价研究区地下水水质,但RF模型的评价结果更为准确。     

党河流域敦煌盆地地下水补给与演化研究

综合应用水文地球化学指标和稳定同位素技术研究了党河流域敦煌盆地地下水补给和演化规律。岩盐、石膏及芒硝等矿物的溶解对Na⁺、Ca²⁺、Cl^-及SO₄^2-离子浓度影响较大。阳离子交换作用明显,地下水中Mg²⁺和Ca²⁺浓度增加,并与碳酸盐发生沉淀,导致HCO₃^-减少。地下水的δ¹⁸O值介于-12.1‰~-7.5‰,δ²H值变化范围为-84.3‰~-61.5‰,指示了盆地不同地带地下水补给来源不同。潜水δ¹⁸O和δ²H数值随着地下水径流路径方自西南到东北越来越富集,反映了蒸发浓缩效应,南湖、盆地南部潜水同位素与河水相近,体现了现代补给。相比之下,承压水稳定同位素相对贫乏,指示过去寒冷时期的补给。该研究可以为敦煌区域地下水资源规划和管理提供一定的借鉴意义。     

巴丹吉林沙漠地下水流场的宏观特征

黑河流域下游盆地与周边地区的水力联系是当地生态建设的关键问题。巴丹吉林沙漠与黑河流域下游盆地存在长达180 km的交界线,由于水文地质调查程度低,其地下水的流场不清楚,黑河流域下游天然水均衡账本中存在不确定因素。针对这个问题,在已有水文地质调查基础上,开展了巴丹吉林沙漠区域尺度的水位调查和钻孔勘探,获得461个已知水位点和63个水位约束点,绘制出巴丹吉林沙漠浅层地下水一级近似等水位线图。结果表明:研究区地下水位具有东南高、西北低的特点,水力梯度0.6‰~4.0‰,沙漠东南部地区的湖泊对地下水流场具有扰动作用,但没有改变宏观的地下水流向;第四系松散砂层是巴丹吉林沙漠浅层地下水的主要含水层,根据现有钻孔和物探资料,第四系沉积物在沙漠腹地较厚、边缘较薄,覆盖厚度普遍超过100 m,联通了沙漠和黑河流域下游地区的地下水;巴丹吉林沙漠的地下水补给黑河下游的古日乃湖、额济纳旗平原和拐子湖地区,地下水侧向出境流量为(0.61~1.97)×10⁸ m³·a^-1,其中进入古日乃湖平原的流量达到(0.33~1.06)×10⁸ m³·a^-1。计算结果仍然受到一些不确定因素的影响。     

基于生态水文过程的塔里木河下游 植被生态需水量研究

根据2005年塔里木河下游8个断面25眼地下水位观测井和25个植物样地野外采集的数据,运用DPS统计软件计算植被物种多样性指数,进而对地下水、土壤水与植被的关系进行了分析,结果表明地下水位、土壤含水量与植被多样性之间都有极强的相关性,在此基础上确定出塔里木河下游潜水蒸发的极限埋深是5 m。并采用阿维里扬诺夫公式和群克水均衡场公式对塔里木河下游天然植被的月潜水蒸发量进行计算,将两者计算结果加以算术平均得到塔里木河下游不同埋深对应的潜水蒸发量;采用两种方法对植被面积进行分类,在此分类基础上计算生态需水量,将两个结果再次平均,得到天然植被全年最低需水量约为3.2×10⁸ m³。通过对月生态需水量的分析发现4月到9月的生态需水量占全年的81%,尤其是5、6、7三个月占全年总需水量的47%,是生态需水的主要时期。     

新疆天山北坡平原区地下水可开采量确定方法浅析

在天山北坡以选取的典型区昌吉市和阜康市为例,利用动态相关法、典型流域开采模型法、可开采系数法分析确定地下水可开采量。对这3种方法分别分析了其计算过程中的制约因素,并将计算的结果和以往成果进行了比较。结果表明：动态相关法计算结果准确度较高,成果可靠性高,且在以往的新疆地下水资源评价成果中,至今还未采用过,故推荐动态相关法为新疆天山北坡平原区地下水可开采量确定方法的首选。     

科尔沁沙地典型区地下水、降水变化特征分析

地下水资源作为科尔沁沙地典型区的重要供水来源,研究地下水及其影响因素的变化特征对水资源合理开发利用、生态环境保护有重要的现实意义。以研究区周围左中、通辽和后旗3个典型气象站与7个地下水观测井数据为基础,应用灰色系统理论、线性回归、M-K突变检验、累积距平分析和小波周期分析等研究方法,对科尔沁沙地典型区1951-2015年降水量与地下水埋深进行研究,定性描述降水量变化与地下水埋深变化的响应关系。结果表明：（1）夏季气候倾向率为-18.6 mm·（10 a）^-1和年降水量气候倾向率为-11.7 mm·（10 a）^-1,都呈下降趋势,春、秋和冬三季降水量变化呈上升趋势,其气候倾向率分别为1.45 mm·（10 a）^-1、1.79 mm·（10 a）^-1和0.67 mm·（10 a）^-1。（2）近65 a来,研究区年降水存在2~5 a、7~12 a和18~31 a三个明显特征时间尺度的周期,对应小波方差图存在26 a和10 a两个周期峰值;四季降水量同样存在不同时间尺度的周期。（3）四季和年地下水埋深先呈线性再呈波动式变化,上升趋势显著,增幅分别为0.48 m·（10 a）^-1、0.50 m·（10 a）^-1、0.51 m·（10 a）^-1、0.48 m·（10 a）^-1和0.49 m·（10 a）^-1。（4）地下水埋深时间序列基准期和变异期的分界点为1994年。（5）1994年前,地下水埋深与滞后4 a降水量相关系数为-0.514;1994年后,地下水埋深与滞后8 a降水量相关系数为-0.527。     

渭干河绿洲不同土地利用类型土壤盐分的变化特征分析

土壤盐分的动态分析与监测,是实现盐渍化土地科学管理与利用的必要前提。运用GIS技术,结合地统计学方法,分析了渭干河绿洲土壤盐渍化的分布格局,探讨了不同土地利用类型下土壤盐分的变化规律。结果表明：土壤盐分离子含量随土层深度增加而减少,CO^2-₃和HCO₃^-变化不明显,整个剖面表现为：Na⁺+K⁺>Ca²⁺>Mg²⁺,SO^2-₄>Cl^->HCO₃^->CO^2-₃,具有中-强变异性,除了HCO₃^-、CO^2-₃和Ca²⁺外,其他盐分离子变异系数随深度增加而减小。不同土地利用类型的土壤含盐量具有显著差异垂向分布,耕地、荒地和草地、林地分别呈现为平均型、表聚型和底聚型盐分剖面,且各类型表层土壤（0～40 cm）含盐量依次为荒地（38.42 g·kg^-1）>草地（16.30 g·kg^-1） > 耕地（5.37 g·kg^-1） > 林地（4.62 g·kg^-1）。渭干河绿洲土壤属于重盐土类型,自然因素（蒸降比和地下水波动等）是土壤盐渍化的形成条件,而人为干扰（土地利用方式、灌排、施肥等）则促进了土壤盐渍化的发展。