海河流域地下水资源特征和开发利用潜力

海河流域水资源严重短缺,地下水长期超采是制约社会经济可持续发展的主要瓶颈。开展流域地下水资源及开发利用潜力研究,对支撑服务地下水超采治理、地下水资源可持续利用和生态环境保护都具有重要意义。经系统评价,海河流域天然资源量252.99×10~8m~3,生态水位约束条件下的浅层地下水开采资源量172.98×10~8m~3,可更新的深层水可利用量4.68×10~8m~3。海河流域山区地下水质量总体较好,Ⅰ～Ⅲ类水占比40.83%,平原区浅层地下水质量较差,Ⅰ～Ⅲ类水占比14.10%,深层地下水质量优于浅层地下水,Ⅰ～Ⅳ类水占比74.25%。海河流域山区地下水开采潜力总体较小,燕山和太行山北部山区,地下水资源禀赋较差,基本无开采潜力,太行中部山区地下水开采程度较高,无开采潜力或开采潜力较小,太行南部山区地下水资源禀赋良好,开采潜力较大;平原区浅层地下水在不同水文地质单元开采潜力差异较大,山前平原浅层地下水长期超采形成大范围降落漏斗,无开采潜力或潜力较小,中东部平原浅层地下水资源禀赋较差,以微咸水为主,开采潜力较小,山东省鲁北平原区浅层地下水开采程度较低,聊城—德州一带开采潜力较大;雄安新区地下水总体无开采潜力。平原区深层地下水基本无开采潜力。     

雄安新区地下水资源概况、特征及可开采潜力

地下水资源在中国社会经济发展中发挥重要作用,特别是在地表水资源相对匮乏的北方地区。掌握一个地区地下水资源状况、动态变化特征及可开采潜力,对该地区的供水安全保障至关重要。本文选择雄安新区,在近年来开展的区域水文地质调查、监测及综合研究等成果基础上,结合前人研究,对雄安新区区域水文地质条件、地下水动态变化特征等进行分析总结;以恢复地下水降落漏斗为地下水可持续开采利用方案的目标,从白洋淀流域平原区尺度,设置现状开采条件、河流补水、工农业节水及地下水禁(限)采等不同情景方案,采用地下水数值模拟技术,综合分析不同情景30年后的预测结果,提出白洋淀流域平原区地下水可持续开采利用方案;在流域地下水可持续开采利用方案基础上,分析雄安新区地下水可开采的最大资源量,进而评价雄安新区地下水可开采潜力。结果显示,雄安新区区域水文地质条件相对简单,浅层富水性中等,深层富水性较强;地下水位为多年下降状态,近年来,浅、深层地下水整体呈企稳或回升状态,局部地区仍有所下降;地下水质量总体良好,且较为稳定。根据评价结果,雄安新区地下水可开采潜力约为1.80×10~8m~3/a,其中,浅层地下水可开采潜力约为1.50×10~8m~3/a,深层地下水可开采潜力约为0.30×10~8m~3/a。     

新疆车尔臣河地下水资源量数值模拟分析

以新疆车尔臣河地下水为研究对象,对该地区的地下水资源量进行了数值模拟分析。研究结果表明:研究区2017年地下水资源处于均衡状态,地下水补给以河道入渗补给量为主,地下水排泄以蒸发排泄量为主,人类影响程度较小;研究区补给量为51 171.9×10~4m~3/a,排泄量为50 532.6×10~4m~3/a,地下水可开采资源量为33 272.1×10~4m~3/a;研究区各观测孔水位降深在-0.03～7 m之间,主要由于局部地段人工开采量大于补给量,造成其地下水位下降。     

松辽流域水资源现状与地下水开发利用分析

松辽流域是我国北方水资源紧缺的地区之一,1994～2001年整个流域的年均降水量为6052 13×108m3,水资源总量1931 11×108m3,其中地表水资源量1668 81×108m3,地下水资源量637 16×108m3,地表水与地下水的水资源重复计算量374 86×108m3。松辽流域人均、亩均水资源量分别为全国平均水平的70%和34%。基于流域水均衡的观点,从降水、地表水、地下水和水资源总量四个方面分析了松辽流域水资源现状及其特点,并对1994～2001年流域供水、用水组成及其变化特征进行了分析,给出水资源的时空展布规律与社会经济布局不相匹配、地下水在总供水量中所占比例越来越大的结论,进一步对地下水开发利用中存在的水环境问题及其成因进行了探讨。     

柴达木盆地鱼卡河流域水资源开发利用与生态保护

鱼卡河流经2个次级断陷盆地,流域地表水资源总量为10 236.58×104 m3;地下水资源总量为17 764.55×104 m3。其中鱼卡盆地地表水资源量为10 123.06×104 m3,地下水量为6 967.85×104 m3;马海盆地地表水资源量为9 145.44×104 m3,地下水量为10 796.7×104 m3。鱼卡盆地地下水开采量为226.3×104 m3,占地下水资源量3.2%;马海盆地地下水开采量为619.8×104 m3,占地下水资源量5.7%。通过对流域地下水资源利用研究表明,随着流域地下水资源开发力度加大,下游出现了地下水资源短缺,造成生态环境恶化。例如,流域地下水不能得到合理开发利用,将进一步加剧下游生态环境更加恶化,破坏生态平衡。因此,合理开发利用流域地下水资源,是关系到流域下游工农业可持续发展的主要问题。     

青海省乌兰县希里沟盆地水资源现状及利用前景探析

青海省乌兰县希里沟盆地地表水资源量为1.035 8×10~8m~3,占青海省水资源总量627.6×10~8m~3的0.17%,地下水天然资源量0.621 6×10~8m~3/a,C级允许开采资源量8.5×10~4m~3/d,D级允许开采量3 801×10~4m~3/d,是青海省具有较好供水潜力的盆地之一。随着柴达木循环经济试验区乌兰县循环经济工业园区的不断开发,查清水资源现状、作好供水潜力分析,为制定青海省海西州乌兰循环经济工业园区远近期发展规划以及招商引资提供依据。     

滨海城市地表水资源可利用量分析——以广西钦州市为例

以钦州市为例,根据1956～2016年月降雨、径流数据,采用双累积曲线(DMC)模型和蒸发差值法计算地表水资源量,采用剔除入海河流感潮河段水量及汛期河道内最小生态水量的改进扣损法和直接法综合分析地表水资源可利用量。结果表明:钦州市地表水资源量在106.573～111.216×10~8m~3范围内,地表水资源可利用量为38.444×10~8m~3,占比地表水资源总量的34.6%。钦州市水量相对丰富,但水资源可利用量并不富裕且时空分布不均。空间上,独流入海河流分区地表水资源可利用量最多,南流江分区次之,郁江干流分区最少;时间上,19条流域汛期水量高达81.949×10~8m~3,其中难以控制利用量为62.272×10~8m~3,有35.823×10~8m~3经入海河流直接外排入海;4.973×10~8m~3为感潮河段咸水难以利用;调水工程的规划与建设为改善河道环境、缓解供需矛盾方面起到积极作用。     

柴达木盆地北缘鱼卡河流域水资源的合理利用

轮换式地于枯水期在鱼卡河冲洪积扇开采1.87×10~4m~3／d的地下水、丰水期在鱼卡河大桥上游取用1.87×10~4m~3／d的地表水,对马海盆地水资源的影响很小,但有可能引起开采区附近和下游马海盆地局部地区地下水位下降、局部泄出带流量减少、部分地段沼泽湿地轻微退化等与水资源有关的生态环境问题。当地下水位下降到“临界深度”以下时,有利于马海盆地土壤盐渍化不治自愈。     

雷州半岛地下水资源特征及开采潜力评价

为计算雷州半岛地下水资源量并评价其开采潜力,在分析雷州半岛水文地质条件的基础上,应用水文学与地下水动力学原理,建立雷州半岛地下水补给量和地下水允许开采量的计算模型。计算获得雷州半岛地下水的总补给量为67.79×10~8 m~3/a,地下水允许开采量为50.19×10~8 m~3/a,其中可供饮用或适当处理后可供饮用的地下水可开采量为48.92×10~8 m~3/a,占地下水允许开采量的97.47%。2015年,雷州半岛各类地下水的实际开采量为9.82×10~8 m~3/a,地下水资源的开采潜力为40.37×10~8 m~3/a,开采程度总体较低,具有较大的开采潜力。     

新疆托克逊县麻黄草种植基地地下水资源开发利用现状与评价分析

本文选取新疆托克逊县麻黄草种植基地水源地作为研究对象,对研究区内区域水文地质条件进行了详细分析,并对项目区水资源开发利用现状及存在问题进行分析,采用水均衡法计算该供水水源地地下水资源量。结果表明:通过对地下水资源均衡计算,均衡区地下水补给量为2 572×10~4m~3/a,排泄量为2 510×10~4m~3/a;均衡差绝对值为62×10~4m~3/a,相对均衡差2.4%,符合均衡计算要求;此外,应用可开采系数法计算了该水源地的地下水储存量为和可开采量,计算结果分别为386×104m3。通过对该水源地地下水资源的评价和分析,为该基地地下水资源的可持续开发利用提供了理论依据和科学评价。     

青海省格尔木冲洪积扇地下水资源评价及其开发利用价值

【研究目的】格尔木市地处柴达木盆地南缘，是青藏高原上正在崛起的新兴城市，随着各个工业园区的建设及中国最大的钾肥生产基地的建成，地下水资源的重要作用更加凸显，查明其地下水资源量对工矿企业及钾肥生产基地的运行至关重要。【研究方法】基于资料收集、动态长观、钻孔抽水试验等手段，采用补给量总和法以及排泄量总和法结合数值模拟等方法，评价了区域地下水天然资源量及允许开采量。【研究结果】格尔木河冲洪积扇地下水天然资源量为199.8×10⁴ m³/d，允许开采量为100×10⁴ m³/d。【结论】格尔木地区存在百万吨级的地下水源，6座水源（已建/在建/规划）规划开采量达百万吨时，地下水有充足的补给保证，可持续稳定开采。最终提交了B+C级地下水储量100×10⁴ m³/d的百万吨级地下水源。创新点：基于最新一次的地下水详查工作，完善了区域地下水流模型；在设定模型入境水量场景时，采用“丰枯年组合”的方法，充分考验了含水层的调节能力和连枯年持续供水能力，评价的结果可信度高。     

黄河支流汾河流域水资源开发利用现状及生态环境问题

【研究目的】汾河是黄河第二大支流,也是山西省的第一大河,流域内水资源供需矛盾突出,分析水资源开发利用现状及其生态环境问题是进行流域生态修复的前提。【研究方法】本文在分析汾河流域水资源特征及其开发利用现状的基础上,系统总结了汾河径流量衰减、岩溶大泉断流和水质恶化等生态环境问题,并对其成因进行了分析。【研究结果】研究表明：汾河流域多年平均水资源量为33.59亿m³,其中地下水资源是水资源的主要组成部分,约占72%;2005年以后由于跨流域调水、地下水压采等汾河流域综合治理措施的实施,水资源的供水结构发生了较大的变化,地表水的供水比例由最初的30%提高到55%,地下水供水比例由原来的62%降低到目前的37%。整体上,汾河流域的水资源开发利用程度高达80%以上,水资源的过度开发已导致汾河干流断流、入黄径流量大幅衰减、岩溶大泉断流等严重的生态环境问题。其中,汾河流入黄河径流量从1955至2018年衰减程度达63.5%,衰减的原因主要是降水量的减少和岩溶大泉的流量衰减;汾河流域内8个岩溶大泉的总流量从1956至2018年的衰减程度达69%,50%的岩溶大泉已在不同时期断流,岩溶大泉的水质恶化问题也非常严重,如晋祠泉和龙子祠泉的TDS和SO₄^2-呈逐年升高的趋势,煤矿开采是造成岩溶泉水SO₄^2-含量快速升高的主要原因。【结论】汾河流域的水资源供需矛盾十分突出,虽然通过跨流域调水等生态修复措施实现了汾河干流全年不断流、地下水位止降回升和地表水环境质量初步改善,但生态环境恶化的趋势依然严峻。创新点：分析了山西省汾河流域近15年的水资源特征及其供水结构的变化规律;系统总结了汾河流域的生态环境问题,并对其成因进行了探讨。     

珠江流域地下水资源评价及问题分析

本文在梳理流域地下水资源评价现状及历史的基础上,讨论了水资源评价方法和分区原则,将珠江流域划分为129个四级地下水系统,以地下水系统为评价单元,在充分考虑不同水文地质参数的基础上,分析评价地下水资源量及存在的问题,讨论珠江流域三级阶地不同水流运动特征,阐述了评价的精度以及水利工程对地下水循环的影响。通过本次评价,珠江流域地下水天然资源量1374.16亿m~3,可开采量为578.7亿m~3,开发利用率仅10.01%。珠江流域跨度较大,水动力特征迥异:上游云贵高原深切峡谷区、中游桂中峰丛洼地区、下游冲洪积平原区,据不完全统计,珠江流域蓄水量大于100万m~3的水库32座,水利工程的修建以及水库对水资源调蓄和分配给地下水资源评价带来一定困难,不同部委对地表水和地下水概念上的分歧导致二者间流域边界不一致以及流域水资源评价结果的差异,为此提出了解决问题的建议,以期为地下水开发利用与治理保护服务。     

长江流域地下水资源特征与开发利用现状

为提升对长江流域水文地质和地下水资源的认知程度,突破以往单独从地表水或地下水角度进行评价的局限性,长江流域水文地质调查工程以地球系统科学理论和水循环理论为指导,充分考虑地表水与地下水的转化关系,将水文地质单元和地表水流域有机结合,划分长江流域地下水评价单元,建立典型地下水资源评价模型,开展了新一轮长江流域地下水资源评价。评价结果表明:(1)长江流域水循环要素时空分布不均,降水以中游最多,并由东南向西北递减;地表径流主要集中在夏季,且长江北岸比南岸集中程度更高;蒸散发量总体上呈现东部高于西部的特征,最大值集中在长江中游一带;长江流域地下水位总体保持稳定,丰枯季水位变化总体不大,一般小于2 m;长三角超采区的地下水漏斗面积已明显减小,相关环境地质问题得到了有效控制。(2)2020年长江流域的地下水资源总量2421.70亿m~3/a,其中山丘区地下水资源量2092.79亿m~3/a,平原区地下水资源量331.35亿m~3/a;地下水储存量较2019年整体略有增加趋势,其中四川盆地最为明显,共增加23.72亿m~3。(3)长江流域的水质上游优于下游,优质地下水主要分布在赣南地区和大别山南麓一带,部分地区水质较差的主要原因是原生劣质水的广泛分布。长江流域地下水开发利用水平整体很低,局部地区由于过往不合理的开发所引发的环境地质问题已得到缓解,岩溶塌陷、地面沉降等问题得到了较好控制。建议适当开发利用赣南地区和大别山南麓一带优质的基岩裂隙水。     

Exploitation of groundwater resources and protection of wetland in the Yuqia Basin

In Yuqia Basin, the climate is arid and the ecologic environment is fragile, and shortage of water resources has seriously restricted the sustainable development of local economy. In order to meet the needs of industrial and domestic water in the Yuqia Basin, numerical simulation was used to evaluate the groundwater resources and potential for exploitation. The results showed that the mathematical model and calculation parameters used were mainly in accordance with practical situation. The calculated value of the underground water level is consistent with measured value during the period of identification and validation. The total recharge of groundwater resources was 22.02×10~4 m~3/d, and the total drainage was 21.95×10~4 m~3/d at present. The Yuqia River leakage is the main supply source of groundwater. There is no significant effect on area of wetland when water source place exploited by 2.5×10~4 m~3/d at alluvial-diluvial fan of Yuqia River. After long-term exploitation, the spring flow reduces from 1.42×10~4 m~3/d to 1.01×10~4 m~3/d and wetland area reduces by 32.7% of original area. The calculation of water balance shows that it is safe to the Yuqia Basin, Da Qiadam Lake, the Mahai Basin at downstream of Yuqia River and wetland under the condition of water source place exploited by 2.5×10~4 m~3/d.     

Changes of groundwater flow field of Luanhe River Delta under the human activities and its impact on the ecological environment in the past 30 years

The Luanhe River Delta is located in the center of the Circum-Bohai Sea Economic Zone. It enjoys rapid economic and social development while suffering relatively water scarcity. The overexploitation of groundwater in the Luanhe River Delta in recent years has caused the continuous drop of groundwater level and serious environmental and geological problems. This study systematically analyzes the evolution characteristics of the population, economy, and groundwater exploitation in the Luanhe River Delta and summarizes the change patterns of the groundwater flow regime in different aquifers in the Luanhe River Delta according to previous water resource assessment data as well as the latest groundwater survey results. Through comparison of major source/sink terms and groundwater resources, the study reveals the impacts of human activities on the groundwater resources and ecological environment in the study area over the past 30 years from 1990 to 2020. The results are as follows. The average annual drop rate of shallow groundwater and the deep groundwater in the centers of depression cones is 0.4 m and 1.64 m, respectively in the Luanhe River Delta in the past 30 years. The depression cones of shallow and deep groundwater in the study area cover an area of 545.32 km² and 548.79 km², respectively, accounting for more than 10% of the total area of the Luanhe River Delta. Overexploitation of groundwater has further aggravated land subsidence. As a result, two large-scale subsidence centers have formed, with a maximum subsidence rate of up to 120 mm/a. The drop of groundwater level has induced some ecological problems in the Luanhe River Delta area, such as the zero flow and water quality deterioration of rivers and continuous shrinkage of natural wetlands and water. Meanwhile, the proportion of natural wetland area to the total wetland area has been decreased from 99% to 8% and the water area from 1776 km² to 263 km². These results will provide data for groundwater overexploitation control, land subsidence prevention, and ecological restoration in plains and provide services for water resources management and national land space planning.© 2021 China Geology Editorial Office.     

Sustainable development and utilization of groundwater resources considering land subsidence in Suzhou,China

Suzhou is located at the lower reaches of the Yangtze River in southeastern Jiangsu, China. It is part of the Su-Xi-Chang area including Suzhou, Wuxi and Changzhou. As one of the most developed areas in China, this region has suffered from severe land subsidence caused by extensive groundwater exploitation since 1980s. The land subsidence was controlled by prohibition of groundwater exploration in the past several years. However, the surface water pollution prompted a new task of how to sustainably utilize the groundwater resource, especially to satisfy the emergency demands of water supply. In this paper, we took Suzhou as a representative case to discuss how to develop groundwater resources while controlling the land subsidence. The relationship between the deformation and the groundwater level was analyzed, with focus on the deformation features after the period of groundwater exploitation ban. The results confirmed the conclusion by Shi et al. (2007, 2008a): even in the period of rising groundwater level, same units may manifest different deformation characteristics, such as elasticity, elasto-plasticity, and visco-elasto-plasticity, at different locations of the cone of depression. A land subsidence model that couples a 3-D groundwater model and a 1-D deformation model was developed to simulate the groundwater level and deformation. A high-resolution local grid (child model) for Suzhou was built based on the regional land subsidence model of Su-Xi-Chang area by Wu et al. (2009). The model was used for a number of predictive scenarios up to the year of 2012 to examine how to develop sustainable use of groundwater resources under the conditions of land subsidence control. Our results indicated that about 3.08 × 10⁷ m³/a groundwater could be provided as emergency and standby water source while meeting the land subsidence control target of 10 mm/a.     

黄河流域地下水资源状况及其生态环境问题

黄河流域是中国重要的生态屏障和经济地带,上中下游面临着不同生态环境问题,水在生态环境问题的形成演化过程中起着重要作用。本文从黄河流域地下水动态特征、地下水资源的数量、质量及开发利用等方面,分析了黄河流域地下水资源及饮水安全状况。黄河流域年度地下水资源量393.55亿m~3,银川平原、河套平原等7处主要平原(盆地)地下水资源量为81.91亿m~3,占比超过20%;黄河流域地下水质量以Ⅰ～Ⅳ类为主,劣质地下水主要受总硬度、硫酸盐、铁、溶解性总固体等天然原生组分影响,砷、氟、硒、碘等原生组分超标是流域部分地区地下水饮水安全的主要威胁;2020年与2019年同期相比,黄河流域地下水位呈上游稳定、中游局部上升、下游下降的态势,主要地下水降落漏斗形态基本稳定。针对黄河源区、宁蒙河套平原等重点区段,分析了存在的主要生态环境问题,提出了全面开展流域水文地质与水资源调查评价,深入开展黄河流域及重点地区水平衡分析等工作建议。     

黑河流域中游盆地地下水动态特征及其调蓄能力分析

40 多年来,我国西北地区大规模的地下水开发利用造成了部分地区地下水水位持续下降甚至泉水干涸,部分地区地下水仍能维持动态稳定,判断这类地区水资源开发利用是否具有可持续性是必须解决的重大科学问题。以黑河流域中游盆地作为研究对象,采用MK检验和连续小波分析等方法,分析长时间序列地下水水位数据的变化特点,研究区域地下水动态特征;结合区域水文地质条件,综合划分黑河流域中游盆地地下水补排平衡区与非平衡区;利用克里金插值法估算1990—2020 年盆地含水层对水资源的调节水量,并评价不同动态平衡区的调蓄能力。结果显示,黑河流域中游盆地地下水水位动态类型有:水文型、水文-开采型、开采型和蒸发-开采型4种长周期动态稳定型,过量开采型或上游过度引用地表水型2 种长周期持续下降型。黑河-梨园河倾斜平原、酒泉盆地和黑河中游下段侵蚀堆积平原的大厚度含水层是黑河流域中游盆地的地下水补排平衡区,其在1990—2001 年共输出地下水12.06×108 m3,2001—2020年共储存地下水9.06×108 m3。大厚度含水层为地下水的长周期调蓄提供了充足的空间,在合理控制开采量的前提下,该类含水层的天然调蓄能力可满足生产生活和下游生态用水需要。盆地地下水补排非平衡区,如黑河以东诸河倾斜平原、盐池盆地和榆木山山前诸小河流域等地区,目前的地下水开发利用方式和强度是不可持续的,应适当减少地下水开采量,调节盆地上游的引水量和开采量,抑制地下水资源枯竭。本研究成果可为西北干旱内陆地区水资源管理和持续开发利用提供参考。