地下水漏斗区形成机理研究

由于地下水开采破坏了原先的平衡状态,地下开采量大于补给量时,在开采区附近形成地下水水位持续下降,当埋深到达8 m以上的时候,就会形成地下水降落漏斗区。通过对华北平原形成的第一个地下水漏斗区(青风岭漏斗、郇封岭漏斗区)形成前后大尺度的跟踪研究,对地下水漏斗的形成原因与机理有了进一步的探讨,当地下水开采率大于100%时,地下水开发利用程度一直维持在较高水平是导致地下水位的持续下降、地下水降落漏斗面积不断扩大的主要原因。     

气候变化与人类活动对石家庄市藁城区地下水位埋深的影响分析

为了探寻石家庄市藁城区地下水埋深动态变化规律,以藁城区2001—2018年的年降水量、地下水人工开采量等数据为基础,对藁城区地下水位埋深进行研究。首先采用P-Ⅲ型曲线法确定降水序列的丰、平、枯年份,分析不同降水量情况下地下水位埋深变化规律;其次,利用地下水开采潜力系数法和灰色关联度法对人工开采量和地下水位埋深的关系进行研究。结果表明：1）藁城区地下水位埋深在2001—2016年逐渐增大,在2016—2018年趋于减小,2016年为转折点;在空间上藁城区地下水位埋深呈现出北部埋深小、南部埋深大的特征,北部水位埋深较同期南部水位埋深要浅5~10 m。2）降水是驱动藁城区地下水位埋深变化的重要因素,枯水年水位埋深变幅在0.8~1.5 m之间,平水年水位埋深变幅在0.3~1.2 m之间,丰水年水位埋深变幅在0.3~1.1 m之间。主灌期（3—6月）的地下水位埋深增加速率均为cm/d级,非主灌期（7—10月）的地下水位埋深减少速率均为mm/d级。3）人工开采是驱动藁城区地下水位埋深变化的主导因素,其中农业开采量占人工开采量的80%。综上认为,藁城区一直处于严重超采状态,地下水累计超采量每增加1亿m³,地下水位埋深增加0.45 m。     

大庆西部地下水位降落漏斗区水资源人工调蓄方案

对地下水资源的长期大量集中开采形成了区域性地下水位降落漏斗,地下水的超采引发了一系列环境地质问题。利用降落漏斗区腾空的地下储水空间进行水资源的人工调蓄可使地下水位得到恢复。以地下水为主要供水水源的大庆市目前已形成了东西两个大的区域性地下水位降落漏斗,必须进行地下水人工调蓄。设计并模拟了现状开采、逐年压缩分别在现采和压采基础之上进行人工回灌等4种人工调蓄方案,对大庆西部地下水位降落漏斗区进行水资源人工调蓄。结果表明,压缩开采和人工回灌均可加速降落漏斗区地下水位的恢复,在逐年压缩地下水开采量5%的情况下实施人工回灌（0.45×10⁸m³/a）,地下水位恢复效果最明显,到2010年末,漏斗中心地下水位可回升7.7~10.3 m。     

宁夏清水河平原中游地下水数值模拟

清水河平原工业和农田供水水源多位于冲洪积扇中下部,部分位于扇前缘细土平原带,距咸水蕴藏区较近.随着地下水开采量的不断增加,出现大面积地下水位降落漏斗,造成咸水倒灌使有限的淡水资源遭受和面临咸水"入侵"的危险,已影响地下水资源的永续利用.本文在对清水河中游水文地质条件进行分析与概化的基础上,运用GMS软件建立了研究区多层地下水水流数值模拟模型,以现有开采条件对地下水流场的变化趋势进行了预测.根据模拟得出区域地下水位不断下降,地下水降落漏斗面积不断扩大.据此提出了合理利用地下水资源的措施,以保证该地区地下水资源可持续发展.     

Modflow在新疆博州地下水资源评价中的应用研究

地下水过量开采已经引起新疆博州平原区地下水位持续下降,降落漏斗逐年扩大,艾比湖湿地萎缩以及一系列环境问题。在分析平原区水文地质条件的基础上,建立了博州平原区水文地质概念模型和地下水流数学模型。进一步利用Processing Modflow建立了平原区地下水数值模拟模型,并利用地下水位长期监测资料对模型参数进行了识别验证,使模型具有较好的模拟仿真度。利用识别后的模型预测了在两种开采方案下,研究区地下水位变化情况,结果可知:在地下水均衡分析的基础上, 2014年博州平原区地下水补给资源量为58 775×10~4 m~3/a,若维持现状开采,地下水水位将持续下降,形成更大的降落漏斗;提出将地下水开采量减少到40 000×10~4 m~3/a,可作为博州平原区适宜的地下水开采量,有助于区域地下水位得到逐渐恢复。     

天津市汉沽区深层地下水演变研究

根据天津市汉沽区地下水历史资料,分析区域地下水开采量、水位埋深、地面沉降变化及它们之间的联系等。发现汉沽区地下水处于长期超采状态,地下水位也呈逐年下降趋势,地面不断下沉,地下水的过量开采是引起地面沉降和水位持续下降的主要原因。通过建立汉沽区地下水流-地面沉降模型,设定三个水平年地下水开采方案,预测未来地下水位埋深及地面沉降变化。预测表明,随着地下水开采量的消减,地下水位逐步上升,地面下沉趋势可得到遏制。     

北京地下水系统演化与地面沉降过程

采用地下水动态监测网、GPS监测网数据、气象监测数据与SAR数据、GIS等技术相结合,建立地下水系统演化与地面沉降过程模型,系统分析了北京地区地下水降落漏斗区地面沉降的形成过程。研究表明:降雨量呈逐年下降趋势,地下水开采量随之增大;平原区地下水位呈下降趋势,间接导致了地下水降落漏斗和地面沉降的形成演化。地面沉降对地下水降落漏斗的响应模式存在着季节与年际差异性,时空分布上存在不均匀性,最大地面沉降速率约为41.43 mm/a;揭示了地下水降落漏斗与地面沉降漏斗空间展布特性存在一致性,但并非完全吻合。     

宁河南部地区地下水流场特征研究

宁河南部地区地下水资源较丰富,过去无规划开采地下水造成该地区地下水位下降,引发了诸如地面沉降、降落漏斗形成和扩展、水质恶化等一系列的环境地质问题。加强区域地下水管理,抑制地下水无序开采,合理开发利用地下水势在必行。通过区域地下水位测量,结合水文地质条件绘制各组地下水流场图,对区域地下水流场特征进行研究。结果可知:第Ⅰ含水岩组潜水、微承压水受地表水体控制比较明显,整体水位差距不大;深层含水层流场受区域地下水开采量的控制,Ⅱ、Ⅲ含水岩组在区域东北部存在水位降落漏斗,整体流场南西—北东;Ⅳ含水岩组在区域东北部和东南部为低水位区,整体流场由西向东南、东北一带径流。Ⅴ含水岩组在中部为水位低值区,北部、南部为水位高值区,整体流场由南部、北部水位高值区流向中部低值区。     

天津市宁河县地面沉降问题研究

通过对天津市宁河县1987年至2005年地下水开采量、宁河县县城第Ⅱ和第Ⅲ含水岩组地下水水位埋深变化趋势及其相对于1986年以来的累积沉降量的统计和相关线性分析后发现,天津市宁河县地面沉降的范围、沉降幅度、沉降速率和地下水的开采量有着明显的相关性,地下水的强采区、地下水位降落漏斗的中心区与地面沉降在时间和空间上具有高度的一致性.天津市宁河县地面沉降的发生、发展主要由超量开采地下水所致.     

齐齐哈尔市地下水降落漏斗现状浅析

齐齐哈尔市主城区由于长期过量开采承压水,致使地下水水位持续下降,形成地下水降落漏斗。依据多年地下水开采量及地下水动态监测资料,分析中心城区地下水降落漏斗的形成于1988年枯水期,面积2.78km2,随着地下水开采量的增加,漏斗面积不断扩大,至2000年面积达102.5 km2,达到最大;随着采取相关措施,漏斗面积逐缩小,并趋于稳定。面对地下水开采引起的环境地质问题,提出相应的保护措施。     

石羊河流域地下水埋深时空变化研究

石羊河流域位于甘肃省河西走廊东部,该流域地下水开采所引发的一系列生态环境问题已成为制约当地社会经济可持续发展的重要瓶颈,对该流域地下水进行研究,不仅在地下水资源应用研究方面具有科研意义,而且在流域地下水资源的合理利用和流域生态恢复建设方面具有实践和指导意义。本文通过利用石羊河流域武威盆地,民勤盆地,昌宁盆地,南湖等地下水埋深长期观测资料和定期地下水位调查点调查资料,对地下水埋深的时空变化特征进行分析,结果显示,该流域地下水埋深从上世纪80年代开始呈下降趋势,上世纪90年代埋深下降最大,2000年后地下水位开始回升,地下水埋深年际变化,季节性明显。1987~2006年地下水埋深空间变化强烈。掌握研究区地下水埋深的时空变化规律,可为生态水量调度方案的编制提供重要的数据支持。     

民勤绿洲现状土地利用模式影响下地下水位时空变化的预测

用GIS与专业计算地下水运动的FEFLOW软件结合模拟研究了民勤绿洲现状土地利用模式影响下地下水位的时空变化。结果表明,如民勤绿洲现状土地利用模式发展下去,受其影响,绿洲地区的地下水位将持续地以较快的速度下降,到2010年10月,绿洲内将出现以绿洲腹地为中心、范围波及整个绿洲的两个地下水漏斗,漏斗中心地下水埋深将达47～52m,绿洲边缘地下水埋深将增加到17～22m,与1997年10月相比绿洲地下水位将下降9～34m。分析表明,在上游来水不变或减少的情形下,保持现状土地利用模式,将会逐步耗竭地下水资源,加速民勤绿洲的荒漠化过程的发生;如果调整作物种植结构、采用节水灌溉技术,将会减少地下水抽取量,减缓地下水位下降的趋势。     

贵阳市三桥降落漏斗地下水资源开采环境承受能力极限平衡分析

贵阳西郊三桥地下水降落漏斗是贵阳地区边界条件明显，开采井密集，开采量大且较稳定的典型漏斗。在漏斗区域内地下水开采环境动态方面已作过较深人的研究，但对漏斗范围内地下水资源开采后是否会产生枯竭（疏于）的问题，已引起有关专家的关注。本文对漏斗区域内地下水资源量进行了评价。采用极限平衡的方法着重讨论了漏斗区域地下水开采量与漏斗中心最大水位降深（埋深）的关系，并用获取的量化指标判定了漏斗区域内地下水资源开采条件下的极限疏干状态。本文对于因过量开采地下水而造成的不良地质环境问题及资源管理方面有一定意义。     

保定平原区地下水生态水位阈值的探讨

地下水具有重要的生态价值,地下水生态系统中的地下水位、水质和包气带含水率与含盐量的变化驱动着表生生态格局的演变,但目前对各变量的生态阈值研究尚处于起步阶段,理论与方法体系还不完善。以保定平原区为例,采用地下水位及地下水生态环境的历史回归法、GIS法、差分网格计算法等方法,从时空角度分析了地下水位变化的驱动力以及生态效应,在此基础上确定不同水文地质单元的生态水位阈值。研究表明:（1）20世纪50—60年代,研究区依赖于地下水的生态格局基本维持着天然状态;1959—2000年,地下水位持续下降,局部地段出现降落漏斗;2000—2008年,地下水位骤降,降落漏斗迅速扩张,地下水与地表水补排关系发生变异;2008年至今,部分区域地下水位逐渐上升。（2）研究区内山前地带地下水生态水位埋深为10~15?m,拒马河冲洪积扇群与漕河—瀑河冲洪积扇群为5~10?m,唐河—大沙河冲洪积扇群为3~5?m,冲积平原中定州—望都范围为3~5?m,保定市为10~15?m,其余均为5~10?m,冲湖积平原环淀区域小于3?m。（3）以确定的地下水生态水位为标准,初步估算研究区现状地下水位恢复至生态水位的需水量为57.14×108?m3。研究成果对恢复当地地下水生态环境格局有重要意义,对华北平原地下水生态水位的确定也具有借鉴意义。     

近40年来华北平原地下水位演变研究及其超采治理建议

华北平原是中国三大平原之一,同时也是粮食主产区之一,京津冀协同发展区,雄安新区皆位于区内,地理位置极其重要。地下水是华北平原主要的供水水源,占总供水量70%左右,自20世纪70年代末以来地下水开采强度不断增大,长期处于严重超采状态,形成规模巨大地下水位降落漏斗,进而引发地面沉降、地裂缝、湿地退化、海水入侵等一系列环境地质问题,制约社会经济可持续发展。研究地下水位演变可以为地下水超采治理及降落漏斗修复提供支撑,本文基于华北平原2019—2020年高密度地下水位统测数据及历史水位资料,研究了2020年现状地下水位流场及漏斗分布状况,系统分析了近40年来地下水位变化特征。研究发现:华北平原东西部浅层地下水位呈现差异化发展,20世纪80年代至2014年平原西部浅层地下水位持续快速下降,累计降幅达20～60 m,太行山前冲洪积扇缘一带水位降幅最大,2014年南水北调工程供水后,西部山前主要城市水位止跌回升;中东部地区水位呈现自然波动状态。深层地下水位20世纪80年代至2014年,总体呈下降趋势,中东部地区水位降幅度最大,累计达到40～90 m;2014年后城市区与农业区深层地下水位呈差异化发展,城区水位回升明显,周边农业区仍呈快速下降趋势。此外,在地下水演变分析基础上,以地下水采补平衡及水位恢复为目标,提出了开展超采区防控目标水位阈值研究、制定地下水减采和回补精准治理方案、优化地下水位监测网以及南水北调农业水源置换可行性研究等建议。研究成果对支撑华北平原地下水超采精准治理,地下水位降落漏斗修复和地下水资源合理开发与管理都具有重要意义。     

临清市地下水漏斗区与地面沉降研究

随着经济的发展和人口的不断增加,城区用水量大幅度上升.临清市城区生活及工业用水全部为地下水,由于大量超采地下水,造成了地下水位埋深大幅度下降,形成了以城区为中心的大面积地下水漏斗区.地下水位大幅度下降,势必引起地面沉降等环境地质问题.因此摸清临清城区地下水的下降规律及地质状况、漏斗区的范围、地面沉降的状况并提出阻止地面沉降的措施,对地上建筑物、地下构筑物保护等都具有十分重要的意义.     

河套平原浅层地下水动态监测网优化设计

河套平原的地下水动态监测网存在监测井空间布局不合理的问题,限制了地下水研究工作的进一步深入.采用水文地质分析法和克里金插值法,并结合实际情况对河套平原的浅层地下水监测网络进行了优化设计.地下水动态影响因素分区图的编制主要考虑了地貌、包气带岩性、浅水位埋深、含水层渗透系数、年均降水量、年均蒸发量以及地下水开采模数7个因子.结果表明,优化设计的监测网共有监测井428眼,优化后Kriging插值误差标准差为2.53~10.99 m,比优化前(2.75~27.00 m)显著降低,这说明优化设计的监测网精度有很大提高.此外,优化后的监测网不仅能够对河岸带、断裂带、咸淡水交互带、地下水降落漏斗区等关键地段的水位实施监测,还能够满足不同地区对监测井密度的需求,具有一定的参考和实践价值.     

安阳市区地下水动态特征及影响因素分析

在分析安阳市区2007—2009年地下水动态监测资料的基础上,首先将研究区分为漏斗上游区、漏斗下游区和漏斗区;然后分别对这三个区的地下水水位动态特征进行分析,最后得出地下水开采和有效降水入渗补给是影响地下水水位变化的主要因素。     

首山漏斗区绣江回渗工程的研究

由于鞍钢、鞍山市自来水公司等企业长期在辽阳首山一带大规模集中开采地下水,致使该区的地下水位逐年下降,形成了以首山北部小祁家乡为中心、影响面积310km~2的降落漏斗。通过评价分析,潜斗区多年平均地下水综合补给量28700万m~3,可开采量27500万m~3,1993年实采水量31000万m~3,超采量3500万m~3;现漏斗中心地下水埋深23.5m,比原水位下降17.3m。     

构建以预防海水入侵为重点的湛江市区地下水动态监测系统

通过对湛江市区地下水开采和监测现状的分析,指出了湛江市地下水现有监测系统存在的主要问题;根据地下水(主要为中、深层承压水)区域降落漏斗的形态特征,提出了将地下水监测由控制区域降落漏斗发展调整到以预防海水入侵为重点的布局方案,以确保湛江市区地下水资源合理开发利用和有效保护.