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。     

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。     

雄安多要素城市地质标准体系研究

雄安新区作为多要素城市地质调查试点城市,急需建立城市地质标准,为高水平现代化城市管理提供全方位技术支撑。从城市地质与现代城市行政管理有机融合的角度角度出发,通过分析我国城市地质标准现状和雄安新区规划建设需求,研究提出雄安多要素城市地质标准体系。研究表明:高起点规划、高标准建设雄安新区,需要建立一套系统的、完整的、先进的多要素城市地质标准体系;标准体系应该包括空间、资源、环境和灾害等子体系:空间涵盖全域、重点区、特色小镇、工程建设场地等四方面,资源涵盖地热、矿泉水、地下水等三方面,环境涵盖土壤质量、地下水质量、湿地质量等三方面,灾害涵盖地面沉降、地裂缝、地震、砂土液化、地面塌陷等五方面。与雄安新区规划、建设、运行等不同阶段城市管理密切结合,需要研制30项城市地质技术标准,包括空间标准6项、资源标准9项、环境标准7项、灾害标准8项。     

封面故事

正雄安新区大地电磁探测剖面。以支撑服务国家重大战略为目标,2017年6月启动了雄安新区地质调查工作,开展了工程地质与地下空间、地热清洁能源、生态水文地质、土地质量地球化学等多要素、多技术的城市地质调查,快速评价了雄安新区地质安全性与工程建设适宜     

雄安至北京大兴国际机场快线起步区地下段结构抗浮设防水位取值研究

抗浮设防水位直接影响到地下结构的安全与建设费用,在地下结构建设中至关重要,因此,科学合理地确定地下结构的抗浮设防水位具有巨大的社会意义和经济价值。本文以“雄安新区至北京大大兴国际机场快线地下工程段”为研究对象,系统分析了研究区水文地质条件以及地下水位年内年际动态变化规律,利用数值模拟法和类比预测法确定了地下结构抗浮设防水位标高建议值。结果表明,该场地区域浅层地下水水位埋深一般为5.0～20.0m,地下水水位标高一般为–10.0～1.0m。近五年场地浅层地下水水位标高一般为–5～–10 m,埋深一般为3.0～15.0 m,地下水位逐年升高,回升速率约1.0 m/a。地下结构抗浮设防水位标高取值建议取使用期抗浮设防水位采用数值模拟法预测结果。该成果服务了“雄安新区至北京大兴国际机场快线(R1线)”项目场地抗浮设计,为雄安新区重大工程建设项目的抗浮安全设计提供了示范。     

雄安新区多要素城市地质调查实践与应用

城市地质工作是城市规划建设的重要基础,贯穿于城市运行管理的全过程.雄安新区作为首批多要素城市地质调查试点城市,中国地质调查局按照"世界眼光、国际标准、中国特色、高点定位"的总要求,开展了大量的综合地质调查工作,建成了"空间、资源、环境、灾害"多要素城市地质调查示范基地,为雄安新区规划建设提供了持续有效的服务.本文从雄安...     

北京市平原区中深层地下水位动态浅析

根据北京市的水文地质条件,阐述了中深层地下水位的变化趋势及降落漏斗的形成和演化。由于中深层地下水是生活和工业用水的主要水源,它的补给条件差,80％靠浅层水的越流补给。长期地下水监测资料表明,因不合理开采,已造成水位过度下降,漏斗面积不断扩大,局部水质恶化等环境地质问题。提出了相应防治措施,严格控制地下水资源开采,与地表水联合调度。     

雄安新区地下空间资源开发利用地质适宜性评价

雄安新区开发作为千年大计、国家大事,地下空间资源的开发利用可促进新区高质量建设与可持续发展。通过层次分析法,建立了雄安新区地下空间资源开发利用地质适宜性评价指标体系,对雄安新区浅层、次深层、深层地下空间地质适宜性进行了评价。研究结果表明,雄安新区地下空间资源开发利用的地质适宜性评价指标可划分为五大类10个指标,主要影响指标为含水砂层、地面沉降、液化砂土、水土腐蚀性等;按浅层、次深层和深层将评价结果划分为适宜区、一般区和敏感区,其中适宜区和一般区总面积约占新区面积的80%,说明雄安新区地下空间资源开发利用地质适宜性整体较好。该评价结果为雄安新区高质量建设及可持续发展提供了可靠的技术支撑。     

衡水市区深层地下水资源构成分析

衡水市区深层地下水严重超采,引起一系列环境地质问题。基于地下水均衡理论,建立地下水均衡模型,确定浅层地下水对深层地下水越流补给量,提出深层地下水开采资源的资源构成,为合理开采深层地下水资源,保护地质生态环境,完善地下水压采方案提供了科学依据。     

天津平原地下水可开采量与确定依据

根据深层地下水开采对地面沉降的影响比较,天津中部平原和滨海平原第二、三含水层组深层地下水开采对地面沉降影响较小,为适宜开采层位。地面沉降控制在10 mm/a,第二、三含水层组深层地下水可开采量为2.68亿m3/a。中部平原浅层地下淡水、微咸水,在技术经济上鼓励开采,可开采量为1.64亿m3/a;山前平原地下水现状开采强度未引起明显的环境地质问题,开采强度适当,可开采量为2.79亿m3/a。天津平原生态环境保持良好,地下水总的可开采量为7.11亿m3/a。     

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.     

京津冀地区国土资源环境地质条件分析

统计分析了京津冀地区土地资源、地下水、湿地、矿产、地热和地质景观等资源条件分布,结果显示,平原区土壤质量总体良好,良好及以上等级土壤分布面积约占平原区面积的80.89%,适宜种植绿色农产品的面积为96363 km~2,富硒耕(园)地面积为1894 km~2;地下水可开采资源总量为188亿m~3/a,但呈现空间分布不均的特征;衡水湖等五大湿地分布面积约为614 km~2,近30年来减少了35.57%;金属矿产和非金属矿产资源丰富,例如铁矿资源储量98.4亿t,铜矿资源量111.50万t,石油地质储量249635.02万t;地热资源丰富,开发利用地热资源可替代3.43亿t标准煤;地质遗迹资源丰富,约有300余处可纳入环首都国家公园规划建设。同时,分析了活动断裂与地震、地面沉降、地裂缝、崩滑流和地面塌陷、地下水污染和湿地退化等主要环境地质问题现状;在此基础上,针对城镇发展和重要基础设施建设、湿地保护与修复、地下水资源开发利用、优质耕地资源保护和地质遗迹资开发利用等方面提出了地学建议,为区域规划建设提供地质安全保障和资源保障。     

地热规模化开发断层滑动概率评估——以雄安新区深部岩溶热储为例

雄安新区地热资源丰富，具有广阔的规模化开发利用前景，对于实现"绿色雄安"具有重要意义。许多学者的研究集中在地质结构探测、地热资源量评价、地壳稳定性等方面，关于深部岩溶热储规模化开发可能引起的断层滑动研究薄弱。本文在地热地质综合调查的基础上，基于地质力学理论，采用蒙特卡罗随机模拟方法，评价雄安新区主要断层特征（走向、倾角、滑动摩擦系数等）、地应力分布（孔隙压力、最大/最小/垂直主应力大小及方向等），量化雄安新区天然断层在规模化开发利用情况下的激活可能性，结果显示已探明断层在天然、规模化回灌和水力压裂条件下的最大滑动趋势分别为0.26、0.27和0.40，地热开发不会引起断层激活。本研究树立了地热规模化开发的信心，可为雄安新区地热资源安全利用提供支撑。     

雄安新区地上地下工程建设适宜性一体化评价

为支撑雄安新区总体规划编制,2017年6月至8月,中国地质调查局在雄安新区组织实施了大规模工程地质勘察工作。以典型示范区为例,探索了地上地下工程建设适宜性一体化评价方法,并利用该方法对雄安新区全区进行了评价。结果显示:雄安新区建设场地稳定性较好,稳定场地和基本稳定场地占89.5%;雄安新区工程建设适宜性好,全区均适宜或较适宜工程建设,平均深度15~20 m、35~45 m、55~70 m的3段地层土体承载力普遍较高,可优先作为多层、高层、超高层建筑物复合地基或桩基的桩端持力层;雄安新区起步区地下空间开发利用条件优越,建议将70 m以浅地下空间分3层进行规模化开发利用,充分开发利用30 m以浅的浅层地下空间,适度开发利用30~50 m次深层地下空间,超前规划利用50~70 m深层地下空间;建议加强地下空间开发与浅层地热能开发利用的统筹协调。局部存在地面沉降、地裂缝、砂土液化、软弱土等不良工程地质问题,在控制性详细规划和岩土工程勘察中应加以重视。     

Land-use change and its environmental impact in the Heihe River Basin, arid northwestern China

Rapid land-use change has taken place in many arid and semi-arid regions of China over the last decade as the result of demand for food for its growing population. The Heihe River Basin, a typical inland river basin of temperate arid zone in northwestern China, was investigated to assess land-use change dynamics by the combined use of satellite remote sensing and geographical information systems (GIS), and to explore the interaction between these changes and the environment. Images were classified into six land-use types: cropland, forestland, grassland, water, urban or built-up land, and barren land. The objectives were to assess and analyze landscape change of land use/cover in Heihe River Basin over 15 years from 1987 to 2002. The results show that (1) grassland and barren land increase greatly by 22.3, and 268.2 km², respectively, but water area decreased rapidly by 247.2 km² in the upper reaches of Heihe River Basin; (2) cropland and urban or built-up land increased greatly by 174.9, and 64.6 km², respectively, but grassland decreased rapidly by 210.3 km² in the middle reaches of Heihe River Basin; and (3) barren land increased largely by 397.4 km², but grassland degraded seriously and water area decreased obviously by 313.3, and 21.7 km², respectively in the lower reaches of Heihe River Basin. These results show that significant changes in land-use occur within the whole basin over the study period and cause severe environmental degradation, such as water environmental changes (including surface water runoff change, decline of groundwater table and degeneration of surface water and groundwater quality), land desertification and salinization, and vegetation degeneracy.     

雄安新区白洋淀流域平原区1:50 000水文地质数据集

本数据集依托2016年中国地质调查局"白洋淀流域平原区1：50 000水文地质调查"项目,在充分收集以往地质资料的基础上,开展了隶属雄安新区规划建设核心区域的安新县幅、雄县幅1：50 000水文地质及专项生态环境地质调查工作,编制了标准的1：50 000水文地质图及说明书,依照行业规范将此次调查获取的数据建立了1：50 000水文地质调查成果数据集。本数据集包含8种数据类型,包含895个基础调查数据,22个野外地质综合调查点数据,82个地层岩性界限调查点数据,540个水文地质调查点数据,22个环境地质调查点数据,12个钻孔基本情况数据,71个抽水试验综合成果数据,2 200个野外照片数据,共计3 844个数据。本数据集对认识白洋淀及周边区域水文地质条件,评价地下水资源,以及研究湿地生态功能退化等生态地质环境问题具有一定的参考意义。     

支撑服务广州市规划建设与绿色发展资源环境图集数据集

在对最新的水工环地质调查资料和成果进行梳理和总结的基础上,以粤港澳大湾区三极之一的广州市为重点,编制了地学专业综合图集——《支撑服务广州市规划建设与绿色发展资源环境图集》。《图集》收集和整理了国土资源大调查以来粤港澳湾区开展的环境地质调查、监测数据资料和研究成果等,经二次开发研究,以通俗易读或图或表的形式表示出来。《图集》整体分为序图、国土空间开发利用的地质适宜性评价、城市规划建设应关注的重大地质安全问题、产业发展可以充分利用的优势地质资源、生态环境保护需要重视的资源环境状况和基础地质条件类图件6大类,共53张图,并提出了助力大湾区绿色生态农业发展、清洁能源产业发展、用水安全、旅游产业发展和提升防灾减灾能力等五方面的地质建议,有效服务了广州国土空间规划与海绵城市建设。