华北地下水超采区河湖地下水回补水生态效果评估

为治理华北地区地下水超采问题,2018年,水利部和河北省人民政府联合制定了《华北地下水超采综合治理河湖地下水回补试点方案》,选取滏阳河、滹沱河、南拒马河三条河流开展河湖地下水回补试点工作,并于2019年实施常态化补水。为探索地下水回补对补水河段水生态恢复效果,本研究对补水前后水生生物开展了调查评估工作。结果显示,补水显著改善了补水河段水质,水体氮磷营养盐浓度显著降低;水中浮游植物和浮游动物丰度均显著降低,水体营养状态从富营养型向中富营养型/中营养型转化;底栖动物和鱼类多样性也有一定程度的升高;随着补水持续进行,补水河段河流水质和水生生物状况持续向好。     

海河流域典型区地下水回补适宜性评价

大清河流域是海河流域地下水超采最为突出的地区,为了解决地下水超采问题,本研究开展了流域内山区-平原一体化地下水回补适宜性评价。选取地下水位埋深、渗透系数、距离南水北调中线干渠距离、距离水库距离、降水入渗系数、有效储水空间、坡度和地表高程构建GIS-AHP决策模型得到研究区回补适宜性分区图,并使用数值模拟评估回补效果。研究表明：回补适宜区主要分布在拒马河、青龙河、唐河、磁河的近山前河段,占总评价区域的4.5%;同时,根据回补适宜评价结果对河道分段精细化补水,能大大减缓地下水储变量下降速度,回补最佳。因此,基于GIS与数值模拟结合的流域地下水回补适宜评价,有助于大幅提高区内水资源利用效率,提供最优超采治理方案。     

济南玉符河重点渗漏带岩溶地下水补给特征与保护

玉符河是济南趵突泉域的重点渗漏带之一,是天然河道型渗漏带,其流域面积较大,具有较好来水条件,且卧虎山水库与锦绣城水库水系联通工程使其具备调水补源的条件,能通过增加外调补水增加重点渗漏带的补水能力。文章根据渗漏补给功能特征,采用RS、GPS、GS、物探测量、水文地质试验等技术手段,利用岩性、构造、地形、渗透性、植被覆盖度五大矢量数据的叠加分析方法,以主河道为中心划定玉符河重点渗漏带的保护范围,并利用变化参数法计算出玉符河重点渗漏带多年平均天然地下水补给量约为1 290万m³,其是岩溶地下水的重要补给来源。玉符河重点渗漏带的补水效果主要是通过提升西郊区域岩溶地下水水位,阻止趵突泉南部山区地下水向北径流过程中的向西分流,使地下水集中向泉水出露区汇聚,从而增大泉水的出流量。在保护渗漏带自然入渗功能的前提下,可充分挖掘玉符河重点渗漏带的补水功能,通过调水补源、河道生态修复、入河污染控制等措施,增大玉符河重点渗漏带的渗漏补给量。     

玉符河对济南岩溶水化学过程的影响研究

玉符河是济南岩溶地下水重要补给源,对济南保泉和供水具有重要意义。本文以2015年玉符河入渗补给试验为例,利用水化学和同位素方法分析了河水入渗对岩溶水矿物组分溶解及离子成分的影响、河水入渗后的渗流路径、影响范围等问题。结果表明,玉符河至城区泉群,水化学类型由SO₄-Ca-Mg型逐渐过渡到HCO₃-Ca型;河水的入渗导致岩溶地下水中方解石和白云石饱和指数减小,石膏的饱和指数几乎不变;水化学和同位素数据表明催马-蛮子庄一带岩溶水中河水比例为48%。在空间分布上,河岸东侧3km范围内河水入渗补给量占比可达50%。在河道东侧8km处,河水入渗补给量占比为5%。在靠近城区泉群一带,河水入渗补给量占比更低, < 5%。本次观测结果表明,河道补水尚未对城区泉群有明显影响。本研究为济南岩溶水资源评价和保泉方案的制定提供依据。     

北京怀柔地区入渗河水空间分布研究

河水入渗路径和范围对确定地下水补给条件,以及水资源调控和合理利用有着重要意义。针对2015年以来怀柔地区地下水水位回升现象,开展了地下水动态影响因素研究,采集了河水和地下水样品,测试了水化学和氢氧稳定同位素组成。δD-δ18 O数据表明该区有河水入渗补给地下水,河流附近地下水为地下水与入渗河水的混合物。利用地下水δ18O值以及二元混合模型计算了地下水中入渗河水的比例,揭示出地下水中河水占比减小方向与地下水水力梯度下降方向一致;局部河段附近地下水Cl-含量增加,表明河水入渗会引起地下水水质变化。入渗河水影响范围的圈定为评价入渗河水对地下水的影响提供了重要数据。该项工作对理解研究区地下水水文过程、控制因素以及水资源管理具有指导意义。     

人工示踪方法评价地下水入渗补给及其优先流程度——以河北栾城和衡水为例

利用传统人工示踪剂峰值方法评价地下水入渗补给存在精度低和适用性差等缺点。为此,本文提出了多区模型方法,采用保守型示踪剂溴和氚对河北栾城和衡水地区进行了不同土地利用方式和不同深度下地下水入渗补给评价。结果表明,栾城和衡水地区地下水入渗补给量分别为124.3 mm/a和13.7 mm/a,与传统方法(103.3 mm/a和0.0 mm/a)相比,多区模型方法的评价结果更符合实际。同时对由优先流引起的地下水入渗补给量进行了分析,栾城和衡水地区优先流程度分别为28.7%和2.3%。秸秆覆盖抑制降雨或灌溉水入渗补给地下水,降低优先流程度,而植被覆盖有利于土壤水优先流的形成。地下水入渗补给量及其优先流程度与示踪深度均无明显相关性,且受土壤结构控制。     

河水入渗过程中蒸发损失的实验模拟研究

为了深化河流入渗机理的认识以及提高地下水资源评价的精度,本文就河水入渗过程中蒸发损失量的计算进行了室内模拟试验研究.试验结果表明,常年有水河流的河水入渗量的蒸发损失率小于10%,即有90%以上的河水入渗量补给地下水.     

邯郸市滏阳河水质变化分析

为了科学利用滏阳河水资源,根据邯郸水环境监测分中心2005～2009年监测资料,采用综合污染指数法对滏阳河水质状况进行分析评价.评价结果除了东武仕水库外,其它断面自上而下水质逐渐变差一些,主要超标污染物质为氨氮、COD和挥发酚,滏阳河水质虽然相比以前有变好,但仍需要进一步改善,加强治理.     

乍得湖盆地典型区域降雨入渗补给地下水试验

针对尼日利亚北部乍得湖盆地降雨入渗补给地下水的问题,选择典型区域开展土壤剖面取样工作,采用氯离子平衡法计算各剖面降雨入渗补给量,并结合野外调查、钻探等工作研究影响降雨入渗补给的主要因素。结果表明：4个取样点（Y₁、Y₂、Y₃、Y₄）土壤剖面年平均降雨入渗补给量分别为4.9、1.5、7.9、26.2 mm/a,平均值为10.1 mm/a,年平均降雨入渗补给率仅为0.72%、0.22%、1.17%、3.87%,平均值为1.49%;研究区降雨入渗补给量很少,降雨对地下水资源的补给有限,地下水的主要补给来源为Hadejia河;研究区蒸散发量大,植物根系发达、吸水能力强,地表入渗水分多在表层土壤中或泥质层与风积砂层交界面上消耗于蒸发蒸腾,最终散失到大气中。在人类活动严重改变Hadejia河水文情势的背景下,研究区这种独特的地下水补给特征导致地下水位快速下降,使得区内正面临较严重的地下水资源枯竭问题。     

美国Sand Hills地区地下水数值模拟及水量平衡分析

利用地下水数值模型MODFLOW和非饱和带水平衡模型对处于半干旱半湿润沙丘地区(Sand Hills)地下水位进行了模拟,并分析了含水层补排水量,河流与地下水补排关系,以及区域水平衡过程。揭示了独特沙丘地形和土壤特性对地下水补排量的影响。模拟结果表明,入渗率大、非饱和带厚的沙丘有利于降水入渗补给,减少了地下水蒸散发损失。加上下覆含水层具有良好的地下水储水空间,是该地区储存丰富的地下水量,以维持河流稳定流量,供给众多湖泊和湿地的原因。该研究对我国地下水资源评价和生态环境脆弱地区水资源保护具有指导意义。     

永定河生态补水的地下水位动态响应

永定河流域生态修复是京津冀协同发展的重要议题,地下水位对生态补水动态响应的研究是关键的科学问题。以2020年春季永定河生态补水实践为研究基础,采用地下水均衡分析、相关分析和聚类分析等多种技术手段,详细讨论了不同河段河道渗漏损失、地下水动态变化与控制因素。研究发现,2020年春季大流量生态补水河道的渗漏损失率（20%~40%）比2016年（30%~60%）和2019年（41%~58%）的小流量生态补水低;生态补水条件下,77眼观测井地下水动态呈现显著回升、变化不显著和持续下降三种变化规律;根据影响因素划定了河道渗漏补给主控型、河道渗漏和降水主控型、河道渗漏-降水-地下水开采作用明显型、河道渗漏-降水-地下水开采作用不明显型4种类型。其中,河道渗漏主控型的监测井在补水期的地下水位迅速升高,升幅一般在1~19 m之间,最大达20 m,而且存在明显的滞后性。这些规律可为制定科学的生态补水方案提供技术参考。     

利用北调江水补充调蓄石家庄地下水的工程技术方法探讨

石家庄是中国北方水资源危机较严重的城市之一,已形成了超采地下水的巨大降落漏斗。结合其毗邻滹沱河宽阔河滩,地面水可直接入渗补给降落漏斗内地下水的有利水文地质条件,实施利用北调江水补充调蓄地下水工程,将具有现实意义。该文针对北调江水可能存在的不同水质情况,应用现有较适宜的地下水调蓄方法和相关的水质净化技术或研究成果,选择滹沱河河道、河漫滩上采砂坑及其他有利的条件场地等,就利用北调江水补充调蓄地下水工程,进行了相关技术方法探讨,提出一个较适宜的工程技术方案,以期能为石家庄水资源的战略调控服务。     

基于DPSIR模型的地下水饮用水源地安全评价指标体系研究

为系统客观的评价地下水饮用水源地的安全状态,基于“驱动力-压力-状态-影响-响应”(DPSIR)框架初步建立备选评价指标,运用专家咨询法对备选指标进行筛选及合理性检验,采用层次分析法确定指标权重,构建地下水饮用水源地安全度综合评价体系。以滹沱河浅层孔隙水水源地为例,确定了包含5个准则层,18个指标的地下水饮用水源地安全评价指标体系。滹沱河浅层孔隙水水源地实例研究表明,准则层中压力系统和状态系统所占权重较大,分别为0.257和0.339;水源地安全度为0.67,尽管处于较安全级别,但非常接近警戒值(0.4~0.6)。通过实例分析可知,筛选的指标具有一定的实用性,可以为评价浅层孔隙水水源地的安全状态及面临的风险提供参考。     

黄河三角洲浅层地下水盐分来源及咸化过程研究

黄河三角洲地下水咸化已成为区域最突出的生态环境问题之一。识别地下水补给及盐分来源是有效控制和改善地下水咸化问题的关键。本研究采集了研究区浅层地下水、地表水和海水等不同类型水样,利用离子比、Piper三线图、吉布斯图等方法对八大离子浓度、δD和δ¹⁸O 组成、Br和Sr 浓度等进行地下水补给研究与盐分来源辨析。结果表明:(1)黄河三角洲浅层地下水以总溶解性固体(TDS)为338 g/L的咸水为主,地下水水化学类型较为单一,主要为Cl-Na型。(2)三角洲区域地下水以大气降水补给为主,并且在补给过程中经历了不同程度的蒸发作用的影响,黄河现行流路区域地下水主要来源于河水侧渗补给,但浅层地下水含水层水平渗透性较差限制了黄河侧渗补给范围。(3)海洋是黄河三角洲浅层地下水盐分的主要来源,黄河现行流路区域及近岸地下水盐分来源于海水混合,三角洲北部刁口河等古河道区域地下水盐分主要来源于海相蒸发盐淋滤溶解。     

伊犁河支流大西沟河水与地下水转化关系研究

开展河流和地下水转换关系研究对于区域水资源合理开发利用具有重要意义。文章以大西沟河水与地下水转换关系为目标,在分析地下水动力场的基础上,通过水化学类型、溶解性总固体(TDS)、氯离子（Cl-）等水化学以及环境同位素18O、D、T等指标作为示踪剂,分析大西沟河和地下水的转换关系和转化强度。结果表明:研究区河流和地下水化学类型主要为HCO3—Ca,水化学类型空间分布特征相似;TDS和Cl-浓度表现为先增加后下降,但地下水的变化幅度大于河水。通过对大西沟河水和地下水中的水化学和环境同位素指标对比分析,发现研究区河流与地下水之间补给排泄关系具有明显的分段性;从河流出山口到下游地区,河水和地下水之间发生了三次转化关系:在山前倾斜砾质平原区以河水入渗补给地下水为主,补给量占该段潜水径流量的56%;到了细土平原区出现地下水补给河水地段,补给源为承压水越流补给潜水后的混合水体,潜水和承压水补给比例占该段河水径流量的20.4%与58.4%;风成沙漠区河水沿途渗漏补给地下水直至河流断流。本次研究结果为建立研究区水循环演化模式和水资源合理开发利用提供了理论和技术支持。     

Changes of δ<Superscript>18</Superscript>O and δD along the Dousitu River,Inner Mongolia,China, and their evidence of river water evaporation

On the basis of the hydrogeology of the Dousitu River drainage basin, the changes of water flow rate, δ¹⁸O and δD along the Dousitu River are discussed according to measured and analytical results. Changes of flow rate along the Dousitu River agree well with groundwater level contours and the recharge and discharge of groundwater to the river. When compared with other types of water in the area, it is obvious that the ¹⁸O and D of river waters have experienced evaporation. The changes of δ¹⁸O and δD along the Dousitu River are mainly caused by combined effects of groundwater recharge and river water evaporation. The recharge of groundwater makes δ¹⁸O and δD of the river water decrease. Evaporation makes δ¹⁸O and δD of the river water increase. The evaporation fractions of the river water are calculated using the kinetic fractionation theory. Results showed as much as 10–30% of water was evaporated in different segments of Dousitu River.     

Analysis of the effect of Water Diversion and Source Supplement Project on groundwater recharge in Daixi River Basin

The South-to-North Water Diversion Project is a major national water conservancy project, but the effect of the water transfer depends on the utilization of water in the receiving areas. Water Diversion and Source Supplement Project is a specific utilization of the South-to-North Water Diversion Project in Zouping City. In order to analyze the effect of Water Diversion and Source Supplement Project on groundwater recharge in Daixi River Basin, the authors adopted the water balance method to calculate the groundwater recharge and total recharge of water diversion sources, based on the analysis of the groundwater recharge items in Daixi River Basin after carrying out this project. The total recharge is regarded as the amount of exploitable groundwater resources. The exploitable potential of groundwater resources in this area is evaluated by the comparison of the amount of exploitable groundwater resources and the actual amount of groundwater exploitation, and the effect of Water Diversion and Source Supplement Project on the over-exploitation of groundwater on the remission area was also demonstrated. Besides, the effective replenishment effect of this project on the groundwater in the study area was also revealed based on the annual groundwater and multi-year groundwater level dynamic monitoring data, which provides some reference for the rational development and utilization of groundwater resources in this region.     

引水补源工程对黛溪河流域地下水补给效果浅析

南水北调是国家级的重大水利工程,调水效果最终依赖于接收调水地区对调水的具体利用,引水补源工程是南水北调工程在邹平市的具体利用。为评价引水补源工程对黛溪河流域地下水的补给效果,在分析邹平市引水补源工程实施后黛溪河流域地下水资源的各个补给项的基础上,采用水均衡法计算各个地下水补给量,确定了黛溪河流域引水补源的总补给量。将总补给量视为本区地下水可开采资源量,将地下水可开采资源量与本区用水所需的地下水开采量相比较,对本区地下水资源可开采潜力进行了评价,论证了引水补源工程可有效缓解区内地下水超采问题。另外,还充分利用年地下水动态和多年地下水位动态变化等监测资料,揭示了引水补源工程对区内地下水的有效补充作用,为区内合理开发利用地下水资源提供了依据。     

北京市永定河地下水库水资源储蓄能力研究

北京市永定河冲洪积扇中上部,具备建设地下水库的基本条件。本文在确定永定河地下水库水资源人工补给方式的基础上,分析了各方式的入渗能力,提出了地下水库的人工补给方案,利用地下水数值模拟的预测结果和有效储水率计算公式,首次研究了地下水库的储水能力,分析了永定河地下水库的水资源补给效果。结果表明,永定河地下水库水资源人工补给能力最大可达18．93m^3／s,回灌地表水2．42×108m^3的情况下地下水位最大回升32m,地下水储存量增加2．09×108m^3,回灌后1年和5年的有效蓄水率分别为78．6％和46．8％,北京永定河地下水库具有较好水资源回灌能力、储存能力,地下水人工调蓄能够起到明显的效果。     

大清河流域平原区地下水人工补给潜力与补给方式分析

为了有效提升大清河流域平原区地下水水位,亟需在此区域开展地下水人工补给工程,并确定合理的建设位置及有效的补给方式。首先基于研究区可利用补给水源、地下水位、地表高程、地表坡度及与河道距离5个指标的分布特征,构建地下水补给潜力评价体系,采用ArcGIS空间分析功能对研究区进行了地下水人工补给潜力区划;然后在此评价体系基础上,在典型人工补给高潜力区进一步开展系列野外现场试验,探讨适宜可行的地下水人工补给方式。结果表明：研究区西北部及南部河道附近区域开展人工补给工程潜力较高,而中部、北部及西南部远离河道的区域潜力较低。高潜力区——白沟引河地段包气带及含水层渗透性良好,整体渗透系数均在5 m/d左右或更高,适宜地表补给,但河床渗透性较差,渗透系数基本在0.01~0.09 m/d间,若通过河道补给需配合清淤等措施。其中,在上游及中游沿岸适宜将河道水通过生态水渠引至修建的地表入渗池或借助天然渗坑内入渗补给,在中下游沿岸区域适宜将补给水进行严格的水处理后采用井灌方式补给,在白沟引河中下游河道适宜修建拦水坝,利用河道进行入渗补给。