海河流域二元水循环模型开发及其应用——Ⅱ.水资源管理战略研究应用

综合考虑水文气象、南水北调工程、地下水超采控制、入海水量控制目标等因素,以及现状(2005年)、2010年和2020年3个水平年,设置了9个情景方案,应用海河流域二元水循环模型(简称"二元模型")进行了水资源管理战略情景模拟分析.采用GDP、粮食产量、ET(蒸散发量)、入海水量、总用水量、减少地下水超采量等评价指标对9个情景方案的模拟结果进行了评价,给出了各规划水平年的推荐方案.在此基础上,对今后海河流域水资源管理战略问题如ET控制、地下水超采量控制和入渤海水量控制等进行了讨论.研究表明,未来虽然有南水北调工程对本流域的补水,但需要严格控制流域用水量和耗水量,才能做到逐步减少地下水超采量、增加入渤海水量,实现国民经济与生态环境的和谐发展.     

基于GMS应用的开采区地下水模拟的研究进展

人类对地下资源的开采常伴随着对地下含水层环境的影响,包括对地下水水质、流场或水量等造成周期长、难以治理、难以自然恢复的巨大影响,并且在开采区内,地下水在区内的涌水量等也会对开采区的安全生产形成较大隐患.随着科技兴起,涌现了一批优秀的地下水数值模拟软件,其中GMS有着全面的功能性和强大的可视性被用于模拟各类地下水问题.本...     

雷州半岛防海水入侵最优地下水开采方案探讨

雷州半岛地表水资源缺乏 ,地下水资源较丰富 ,近年开采量剧增 ,局部已形成大面积降落漏斗 ,面临海水入侵的威胁。通过对研究区内地下水流的数值模拟 ,建立了一个以预防海水入侵为目的的地下水资源管理模型 ,并以管理区为单元给出了不同区域地下水资源的最优开采量。认为在防止海水入侵的前提下 ,区内地下水总体上尚有开采潜力 ,但要适当分散开采区域 ,滨岸地区基本维持现状 ,内陆可不同程度地增大开采量。     

地下水可持续开发:概念、原理与方法

水均衡是众所周知的原理,但是它的应用却常常引发很多争议.争议之一就是应用水均衡方程确定地下水的安全开采量和可持续开采量.对于地下水的天然补给量存在两种截然不同的误解:一种认为,如果地下水的开采量没有超过天然补给量,那么开采地下水就是安全的;另一种则认为,地下水的可持续开采量仅仅取决于地下水的捕获量,而与天然补给量无关.事实上,地下水的天然补给量和捕获量共同决定了地下水的安全开采量或可持续开采量.本文阐明了围绕水均衡的争议,并用水均衡方程剖析了安全开采量和可持续开采量的概念.文中对可持续开采量的定义进行了详细的解释,对实现地下水可持续开发的方法进行了总结.其中,地下水数值模拟模型和模拟-优化模型是确定地下水可持续开发方案的最有效的工具,文中也对这两个模型进行了简单的回顾.     

淮南市区浅层地下水水质污染预测模型探讨

浅层地下水极易受到污染，用水动力弥散理论模拟浅层地下水中可溶物质弥散运移时，其浓度在时间和空间上的变化规律，建立研究区内浅层地下水水质变化模型，定量预测地下水中污染物质的发展趋势。     

北京某拟建再生水厂地下水环境影响研究

研究区位于潮白河冲洪积扇中上部,第四系松散孔隙含水层颗粒粗大,易接受补给,地下水固有防污性能处于差和较差,地下水水质整体良好。采用数值模拟方法,建立了三维地下水流数值模型,对孔隙度、弥散系数进行了率定,利用GMS中的MT3DMS模块建立了溶质运移模型。选取COD作为模拟指标,根据模型对水厂投产30年后两种不同情景方案下地下水水质状况进行了预测分析。结果显示,在正常工况和处理流程出现故障两种条件下,再生水厂对周围地下水环境有一定程度影响,但重点研究区内地下水模拟浓度远小于《地下水质量标准》中Ⅲ类水标准,污染物浓度虽低,影响距离却很远,因此要建立覆盖全厂区的地下水长期监控系统,避免污染事故。     

吉林省大气降水氚浓度恢复的区域模型探讨

历年大气降水氚浓度资料是模拟地下水运动和自然界水循环的基础,我国缺失１９５３￣１９７８年降水氚浓度系列观测资料。为再现这段历史,本文采用趋势分析,ａｇｒａｎｇｅ插值及相关模拟等方法,建立了吉林省大气降水氚浓度恢复的区域模型（Ⅰ,Ⅱ）,最后对区内典型站的降水氚浓度进行了恢复。     

基于地下水模拟的保定地区生态需水量计算

为了计算保定地区生态需水量, 建立了地下水模拟模型.模拟结果表明, 研究范围每年需要消耗0.64亿m3左右地下水, 水位呈持续下降趋势.为了调控潜水地下水位, 达到生态恢复的目的, 模拟了减少开采量和扩大白洋淀面积到1975年水平的情况, 结果表明当地下水开采量减少1.47亿m3时, 每年补给地下水贮存量的水量约0.8亿m3, 使得地下水水位大面积恢复, 很大范围达到了潜水生态标准.根据此水位计算的生态亏空量约为15亿m3.该研究成果对我国的半湿润半干旱地区地下水生态环境恢复有借鉴意义.      

准噶尔盆地天山北麓水文地质条件变化特征

准噶尔盆地南缘(天山北麓)是新疆国民经济发展中心,水资源短缺是严重制约区内经济发展的主要因素,研究和剖析区内水文地质条件变化特征,对天山北麓地下水资源评价、规划、开发具较大指导意义.从区内50年来水文地质条件变化分析入手,阐述准噶尔盆地南缘因人类经济活动引起的水资源循环模式改变、地下水补给量减少及水位持续下降趋势变化特征,为今后区内地下水资源评价及开发利用提供较好依据.     

基于GIS的地下水及其环境问题分析

以地下水及其环境评价模型体系为支撑的、基于GIS的水文地质空间信息系统（HSIS）,由空间数据管理、应用模型管理、空间分析、数据转换、空间数据查询与检索、系统管理6大模块组成。应用于河西走廊地下水及环境评价,实现了对地下水及其环境信息的动态管理,得到了区域地下水化学成分的形成及分布规律。计算、分析了区域地下水资源量及开采潜力与地下水数值模拟模型集成,实现了计算过程的自动化、计算结果的可视化。利用HSIS提供的综合评价模型评价了黑河流域地质生态环境质量。评价结果显示：黑河中、上游环境质量较好,下游额济纳盆地环境质量较差,基本反映了区内地质生态环境现状。     

岩溶区地表水与地下水资源及环境统一评价的流域边界划分研究

岩溶地区地表水流域与地下水流域边界的分异形式有三类,即:地表分水岭与地下水流域边界在平面分布上基本一致;地表分水岭超出了地下水流域边界;地下水流域边界超出了地表分水岭。岩溶区地表水与地下水耦合流域的顶界为地表水流域的水面及下垫面,底界为浅循环潜水含水层或潜水—承压含水层下伏的隔水层顶面,在大厚度岩溶含水层分布区,可以弱岩溶发育带的顶面作为底界。其中地表水与地下水两个子系统间的次级边界,为地表水流域的下垫面。结合专门调查（勘查）评价和区域调查评价的特性,提出评价单元划分的原则及方法。这有助于在新一轮自然资源调查评价中,以流域为单元系统地开展水资源及环境调查评价,实行地表水和地下水资源及环境的统一管理。      

平原区地表水与地下水联合调控模型研究

平原区三水转化关系强烈，由地表水和地下水形成了统一的水资源系统。本文研究分析了基于费用准则和供水量准则的地表水与地下水联合调控模型，以合理开发、优化调度本区的水资源．充分发挥该区地表水库和地下含水层空间的联合调蓄作用，提高水资源的利用率，达到最佳的社会效益、环境效益和经济效益。     

基于GSFLOW的镜湖湿地地表水与地下水耦合数值模拟

湿地地表径流包括明渠流和片流等多种形式,且存在海绵状土壤层,其地表水-地下水耦合模拟困难。针对湿地片流和海绵层模拟不准确的问题,以绍兴镜湖国家城市湿地公园为研究对象,考虑湿地多年植物生长沉积形成的独特海绵层,基于GSFLOW模型构建湿地地表水与地下水耦合数值模型,通过二维扩散方程模拟湿地片流、一维圣维南方程模拟湿地明渠流,使用竖管法测量湿地海绵层渗透系数,利用模拟区水文站的监测数据率定模型参数并对模拟结果进行验证,应用校正后模型模拟湿地地表水与地下水的水量交互过程,并对研究区进行水均衡分析。研究结果表明:考虑湿地海绵层的湿地地表水与地下水耦合模型能较为真实地反映湿地水文特性,湿地以地表水补给地下水为主,补给量随降雨量变化。研究建立的湿地地表水与地下水耦合模型合理可靠,对湿地水文分析有良好的应用价值。     

基于主成分-时间序列模型的地下水位预测

地下水位预测是区域水资源管理的重要依据。针对地下水位在时间序列上表现出高度的随机性和滞后性,建立了基于主成分分析与多变量时间序列CAR（Controlled Auto-Regressive）模型耦合的地下水位预报模型,将该模型应用于济南市陡沟灌区地下水位预测,结果显示,模型模拟值与实测值的决定系数R2和Nash-Suttcliffe系数E_ns均达到0.90以上;以2011年为基准年,当降水量减少10%~20%,蒸发量和生活用水量增加10%~20%,调入27.39万~137.0万m3地表水用于农业灌溉时,到2030年灌区地下水位将维持在30.99~31.29 m,较基准年上升0.12~0.42 m。在区域水资源紧缺的背景下,适当引入地表水灌溉,减少地下水的开采,灌区地下水位将逐步回升,对于灌区的可持续发展和区域水资源的合理利用具有重要意义。     

黄土丘陵干旱区地下水资源遥感调查研究

以宁夏固原县东部的黄土丘陵干旱地区为研究区，利用ETM的热红外波段进行地下水资源遥感调查，识别对地下水资源和水环境有重要影响的地形地貌、岩性构造、土壤植被、水系特征等综合自然体的遥感特征，分析研究地表水与地下水联系的环境条件，提取遥感找水信息异常，圈定找水靶区，为探水井设计及施工提供重要依据，取得了良好的应用效果。     

干旱区绿洲地下水位调控方法与模型研究进展

适宜的地下水位是干旱区绿洲健康稳定发展的基础。从地下水生态水位的调控机理、调控方法、调控模型和应用实践入手,综述了干旱区绿洲地下水生态水位调控的研究进展:地表水与地下水相互转化规律是干旱区绿洲地下水生态水位调控的理论基础,掌握人类活动强烈影响下的地表水与地下水的响应关系是关键;地下水的补给、排泄和开发利用是实现地下水位调控的三个主要途径,不同调控方法在作用环节、适用性及效果方面存在显著差异;基于不同的研究重点,目前形成了以水资源配置、水循环过程和生态过程为核心的三类调控模型;建议继续深化强人类活动影响下干旱区绿洲生态水文响应机理与演变规律研究,构建基于调控措施-循环转化-响应反馈的地下水生态水位调控体系。     

Uncertainty analysis of groundwater model based on data assimilation北大核心CSCD

黑河流域中下游地下水系统受上游冰冻圈融水和降雨的补给,由气候变暖导致的冰冻圈萎缩致使中下游地下水系统的稳定性面临更多的风险。地下水模型是地下水系统稳定性评估的有效手段,但是地下水模型参数往往存在较大的不确定性。为此,本文提出了基于数据同化算法的不确定性分析方法,通过包含观测资料信息减小模型不确定性。采用所提方法分析了(基于MODFLOW构建)黑河流域中游地下水模型中13个参数的不确定性,讨论了算法超参数的影响及其最优取值,分析了地下水模型参数的不确定性。实验结果证明数据同化算法可有效减小地下水模型参数的不确定性,观测资料的种类与数量对参数不确定性的减小起到重要作用;不同地下水模型参数的不确定性不同,地表水与地下水相互作用频繁的区域参数不确定性较大;含水层渗透系数、含水层给水度以及灌溉回流系数对模型输出的地下水位输出影响显著,河床水力传导系数对模型输出的河流流量影响较大。本研究将为地下水研究提供更加可靠的模型方法,为西北内流区地下水哺育的绿洲生态系统稳定可持续研究提供重要支撑。     

干旱区平原绿洲散耗型水文模型——Ⅰ模型结构

针对干旱地区平原绿洲水土资源利用的特点,建立了以农区土壤水为中心的干旱区平原绿洲散耗型水文模型。散耗型模型考虑了水在不同介质和不同形态之间的交换或转化,并重点考虑人类活动如引水灌溉、地下水的开采等对水平衡的影响。模型把研究区划分为河段、泉井、水库湖泊、农区和非农区五类水均衡模块,水均衡模块之间通过地表渠系、地下水侧渗进行水量交换。应用模型可以对研究区农区、非农区各自的蒸发量、农区向非农区地下水迁移量等干旱区主要水分散耗项进行分析。     

干旱区平原绿洲散耗型水文模型——Ⅰ模型结构

针对干旱地区平原绿洲水土资源利用的特点,建立了以农区土壤水为中心的干旱区平原绿洲散耗型水文模型。散耗型模型考虑了水在不同介质和不同形态之间的交换或转化,并重点考虑人类活动如引水灌溉、地下水的开采等对水平衡的影响。模型把研究区划分为河段、泉井、水库湖泊、农区和非农区五类水均衡模块,水均衡模块之间通过地表渠系、地下水侧渗进行水量交换。应用模型可以对研究区农区、非农区各自的蒸发量、农区向非农区地下水迁移量等干旱区主要水分散耗项进行分析。     

川藏铁路格聂山和察雅段构造岩溶发育规律及岩溶地下水循环模式研究

Construction of the Sichuan-Tibet Railway may face significant geological safety risks of water inrush and mud inrush in the plateau tectonic karst region. It is of great scientific and practical significance to carry out research on the evolution regularity of the plateau tectonic karst and the relevant karst groundwater circulation mode for the early prediction and identification of the water inrush and mud inrush disaster in the railway tunnel to be built. Based on the field survey and published literatures, this paper makes an in-depth analysis and draws some conclusions. The tectonic karst development shows obvious sequence characteristics and elevation zonation. The first level to fourth level karst development areas were formed before Miocene, late Miocene to Pliocene, Pliocene and Pliocene to Pleistocene, and occur in the elevation range of 4900?5300 m, 4000?4300 m, 3700?3800 m and 2900?3200 m, respectively. Active faults obviously control the distribution and enrichment of karst groundwater. Since the late Pleistocene, active faults have connected different karst areas and formed unique storage conditions for the tectonic karst groundwater in the plateau region. Karst groundwater system can be divided into high recharge area, remote pipeline flow area and concentrated discharge area. The high recharge area occurs in the first-level karst evaluation area, and the third-level and fourth-level are the concentrated discharge area which generally contain the outcropping springs with a discharge of more than 100 L/s. The groundwater system is appropriately divided into shallow and deep groundwater flow system. Karst springs are mainly supplied by ice and snow melting water, and exhibits the dynamic characteristics of the high water pressure, long flow path and deep water groundwater circulation. High CO₂ saturation concentration of the melting water and the salt effect of sulfate promote the formation of high TDS sulfuric acid karst groundwater of low temperature.