北京平原区地下水位预警初步研究

借鉴美国地质调查局在宾夕法尼亚的地下水位预警方法,从统计学的角度,探索了北京平原区地下水预警方法。对监测井多年长期监测资料进行百分位统计分析,把同一时间(月平均、旬平均、日平均)地下水水位(头)标高值的最小值至百分位5、百分位5至百分位10、百分位10至百分位25、百分位25至百分位75范围内的地下水位分别定义为红色、橙色、黄色和蓝色预警,形成地下水位预警判据。根据地下水水位实时监测数据,实时判定监测井代表区域的地下水预警等级,同时修正和完善地下水位预警判据,称之为监测井单点预警,监测井代表的同一层位的区域的集合,构成不同含水层的地下水位区域预警。对北京平原区2009年12月的地下水位预警结果为:潮白河冲洪积扇顶部和中部潜水含水层地下水位为红色预警,前缘为黄色预警,冲洪积平原为蓝色预警区;城区以南地区为红色预警,海淀山后的西北部地区为红色预警,永定河冲积扇和冲积平原大部分地区黄色和蓝色预警,大石河冲洪积扇地区均为蓝色预警;承压水含水层在潮白河冲洪积扇的前缘为红色预警,冲洪积平原为蓝色预警,北运河山前地带均为橙色预警,城区东、东南地区为橙色和黄色预警,少数地区为橙色预警,除上述地区以外,承压水均为蓝色预警。北京市平原区主要地下水开采地区地下水位已经处于历史的较低水位处,特别是潮白河冲积扇中上部地区以及平谷盆地,地下水位几乎全部处于红色预警区。该预警方法原理明确,方法简便,有望在地下水主要开采区推广应用。     

新疆阿克苏地区地下水监测工作现状及水位动态特征分析

阿克苏地区位于新疆西部,天山南麓,塔里木盆地北缘,地下水动态监测系统不够完善,通过实施地下水监测站网建设项目,地下水监测站网布设日趋合理。监测站在阿克苏河、台兰河、渭干河、库车河等冲洪积平原区、乌什县河谷、拜成盆地、柯坪盆地和阿恰平原这几块地质单元上都有分布,可比较全面的反映阿克苏地区境内主要地下水开发利用区的埋深、水位变化特征。通过对阿克苏地区地下水监测工作进行探讨,重点对地下水监测站网建设和日常监测工作开展情况进行了分析。结合近几年该地区地下水位年度监测成果,对区域地下水位状况和年内地下水动态变化特征分析,大致可以看出区域内地下水总体呈下降趋势,冬季灌溉期结束后地下水潜水水位最高,3-4月份春灌开始后,地下水位总体下降,6、7月份受地表来水、灌溉等补给的影响,地下水又有一次集中上升的现象。研究结果为该区域地下水中长期开发利用与管理保护工作提供了理论依据。     

陕西省地下水水位预警机制研究

地下水水位预警机制的建立是实施最严格水资源管理制度的迫切需要。利用统计分析的方法对陕西省地下水水位预警机制进行研究探索。首先优选具有长系列监测资料的预警监测站,拟定季度预警和连续年度预警两种预警方法,划定预警监控分区,形成地下水水位预警判据。然后根据地下水位监测数据统计分析结果,判定监测站代表区域的预警警情。最后选取2016-2018年时间段进行示例应用,预警结果表明该预警机制能够依据实际监测资料,可操作性强,同时一定程度上能对相关区域进行合理预警,对全省地下水行业强监管具有重要的作用。     

关中盆地地下水动态监测网络设计与应用

本文在关中盆地现有监测网的基础上,基于GIS技术,采用建设监测剖面与编制地下水动态类型图相结合的方法,对关中盆地地下水动态监测网进行了优化调整,形成4横5纵共9条监测剖面、239个监测点的地下水动态监测网,其中潜水监测井120个,承压水监测井119个;利用原有监测井165个,新增监测井74个。新建监测网能够较全面地控制关中盆地区域地下水动态变化,在2011年＂严重缺水地区地下水监测项目＂中,以动态监测数据为依据,确定了主要干旱区位置,为政府应急抗旱找水打井提供了技术支撑。     

泰安市覆盖型岩溶分布地区岩溶塌陷地下水位预警研究

开展地下水位预警研究有助于中国北方覆盖型岩溶分布地区地下水资源开采的调蓄和岩溶塌陷地质灾害的预防。文章提出了此类地区岩溶地下水水位预警线的划定方法,基于统计分析绘制长序列监测水位的最小值、第5、第25、第75百分位值曲线作为地下水位预警判据模板,以基岩面附近的水位波动阈值和水位低于基岩面的深度建立岩溶塌陷地下水位预警判据模板,最终建立综合预警判据模板并确定分区预警结果。将该方法用于山东省泰安市城区-旧县岩溶水系统,通过2015年和2016年的单点预警结果和分区预警结果进行对比分析,认为该方法预警结果与实际情况基本相符,具有可推广性。      

乌鲁木齐河流域柴窝堡盆地与河谷区地下水流模拟

乌鲁木齐河流域柴窝堡盆地与河谷区是乌鲁木齐市的重要供水水源地。为了更好地为地下水资源的可持续开发提供依据,本文尝试将几何形状及含水层厚度差异悬殊的柴窝堡盆地与河谷区联合起来,运用GMS模型系统建立了区域地下水稳定流和非稳定流数值模型。通过对观测孔地下水位过程线和地下水流场进行拟合,校正了研究区的渗透系数、给水度和储水率等水文地质参数。并运用模型分析了研究区的地下水流系统、地下水均衡量、地下水位变化趋势及地下水位监测网的设计。结果表明研究区地下水流主要存在两个径流排泄区:沿乌鲁木齐主河道的径流排泄区和以柴窝堡湖和大小盐湖为排泄中心的径流区;地下水储存量相对较大,能够调节季节性变化与地下水开采的影响;应加强主要河流洪积扇补给区和山前侧向补给带地下水位的监测与排泄区泉水流量的观测。     

南京市深层地下水开发及水位动态变化特征

选用南京地区近5年来的地下水水资源量和月地下水埋深,通过开采系数法分析南京地区地下水可开采潜力,研究地下水埋深动态变化趋势并分析变化原因。研究结果表明:(1)南京地区地下水可开采潜力较大,在不大幅度影响开采潜力的前提下可以适当放宽区域总开采量;(2)南京市63.2%深层地下水监测井代表区域地下水位随时间呈逐渐下降趋势,部分区域水位2014年有所回升;(3)提出了监测方式改革、监测站网调整等建议,为南京地区深层地下水资源优化管理提供参考。     

吉力湖西地下水赋存条件及动态变化特征研究

以新疆和什托洛盖煤田吉力湖西地下水系统为分析对象,对研究区地下水的形成及赋存条件、含水层特征、地下水水位及化学动态变化特征进行分析,研究结果可知:(1)吉力湖西地下水系统整体呈不规则矩形分布,总体受降雨、蒸发等因素影响较大。地下水赋存量变化幅度较大,开采稳定性不高,水质较差,开发价值低。(2)从布设的50处监测站长期观测结果看,研究区第四系松散岩类孔隙潜水富水量大、地下水位动态明显,6-8月份,地下水位下降趋势明显; 9月份-次年4月份,地下水位逐渐升高,在4月份形成高水位。第四系潜水水位动态渠线总体呈"单峰、单谷"形态,变化幅度在0.65 m左右。地下水化学类型主要受降水和地下水径流条件控制,呈西向东逐渐变化趋势。其中北片区水样化学类型变化顺序为:重碳酸型→重碳酸硫酸型→硫酸型,南片区变化顺序为为:重碳酸硫酸型→硫酸型→硫酸氯型。研究掌握区域地下水情况对后期开发工作的顺利开展意义重大。     

关中盆地浅层地热能赋存规律及资源量估算

通过野外地质调查及室内综合研究,分析了关中盆地浅层地热能的开发利用情况、赋存特征和形成模式,并对资源量进行了估算,总结了盆地不同地貌单元、不同岩性的岩土体热物性参数特征,计算了区域恒温带深度和浅层大地热流值。关中盆地地热能的形成模式主要为热传导型和热对流型: 热传导型地热资源主要分布于西安凹陷、固市凹陷等完整地质块体内; 热对流型地热资源主要分布于深大断裂直接沟通地表的区域以及断裂带周边区域。采用层次分析法对关中盆地浅层地热能进行适宜性分区,认为关中盆地整体属于地埋管地源热泵系统适宜区或较适宜区,地下水地源热泵系统适宜区和较适宜区主要分布在盆地中部漫滩区和阶地区。利用热储法,计算关中盆地浅层地热能热容量为1.38×10¹⁶ kJ/℃,浅层地热能储量巨大,开发利用前景优良。     

关中盆地浅层地下水地球化学的形成演化机制

在对关中盆地浅层地下水169个水化学数据分析的基础上,运用图解法、数理统计法及Phreeqc模拟等方法对关中盆地浅层地下水水文地球化学形成演化机制进行系统研究,取得了一些新的认识。按含水介质及地下水循环特征,将浅层地下水系统大致划分为强烈径流区、缓慢径流区、排泄区。不同水动力分区中,地下水化学类型具有一定的分带性,从强烈径流区、缓慢径流区至排泄区,地下水的化学类型由HCO3-Ca·Mg型经过HCO3-Ca·Mg·Na型逐步演化为SO4·Cl-Na型。地下水强烈径流区,地下水化学组分的形成主要以碳酸盐、硅酸盐等矿物岩石风化作用为主,缓慢径流区以多种作用为主,排泄区由Na-Ca阳离子交换及蒸发浓缩作用控制。     

富平县石川河河谷区地下水开发利用程度及水位变化特征研究

富平县石川河河谷阶地区位居陕西关中腹地,自上世纪七八十年代以来由于大量开采地下水,造成地下水位持续下降,地下水开发利用的程度总体较高。本文基于1978-2012年石川河河谷区地下水监测相关基础资料,对该区域地下水开发利用程度、地下水位动态变化特征和地下水开采中的问题进行研究,结果显示:(1)1978-2012年是石川河河谷区地下水开采由无序到剧增再到逐步减少的变化期。石川河河谷区工农业地下水开采量年际变化较大,自1978年始,最大的1987年开采量达7 216.59万m~3,最小的2004年开采量仅2 433.68万m~3,最大值为最小值的近3倍。2003年以后石川河河谷区地下水开采量出现大幅回落,自此以后开采量趋于稳定。2012年后地下水开采量为3 598.3万m~3,呈波动上升态势,年均递增3.16%。(2)河谷区潜水位多呈现大幅度下降,下降幅度较大的地区是庄里—南午、南社、县城和东上官双河村一带,动态特征表现为持续下降。造成河谷区潜水位多年来呈现持续下降趋势的原因,除气象、水文因素外,与地下水的开采程度较大具有直接关系。研究结果对该区域地下水保护与可持续科学利用具有重要现实意义。     

BP神经网络方法在地下水动态监测网质量评价中的应用

本文运用BP神经网络方法构建了地下水动态监测网的质量评价模型，并以甘肃省武威盆地的地下水位监测网为例进行了实例研究。研究表明，在武威和清源附近地下水监测点密度大于0．09／km^2的三个区域，需要进一步调整地下水监测点结构。武威以东、双城以南的地下水位漏斗区和武威以西的山前地带，需要增加地下水监测点。其它地下水监测点密度小于0．03／km^2的地区，则需要根据实际情况而决定。     

近50年来我国北方典型区域地下水演化特征

文章在总结中国北方地下水最新调查成果的基础上,选择西北内陆盆地、华北平原和松嫩平原为典型区,对近50年来区域地下水系统的演变特征及其影响因素进行探讨。研究发现: 我国北方盆地和平原地下水系统演化具有渐变性和突变性特征,但在不同地区存在着差异,区域地下水系统已经变得脆弱,地下水资源可持续利用向不利的方向发展。地下水补给演变表现为山前平原地带的补给能力减弱,河道补给减弱或消失,中下游农业区地下水补给强度增大,总补给量呈现减小的趋势;  其中,西北内陆盆地下水补给的减少与上游水资源利用过度、渠系防渗程度提高有关;  而华北平原和松嫩平原地下水总补给量的减少与降雨量的减少和山区河流拦蓄水量的增加有关。伴随着补给模式的改变,地下水流场演变表现为普遍出现持续性的区域地下水位下降,西北干旱区表现为山前平原地下水位快速下降、泉流量减少、溢出带下移;  华北平原和松嫩平原表现为溢出带消失、水位降落漏斗形成并发展,区域地下水流被截断,形成以降落漏斗为中心的局部水流系统。地下水化学场变化主要表现为水化学类型变化、矿化度增大,污染组分增加。自西北内陆盆地至华北平原、松嫩平原,水化学变化强度明显增加,以华北平原和松嫩平原最为明显。本文在这些认识的基础上提出了应对气候变化与人类活动双重影响下地下水演变的适应性对策,为地下水资源可持续利用提供了理论依据。     

真空预压条件下地下水位和出水量现场测试研究

为研究真空预压期间地下水位和出水量的变化规律,采用研发的新方法对地下水位和出水量开展了现场监测,并对测试结果进行了分析。分析结果表明,真空预压初期加固区内地下水位下降较快,之后处于相对稳定下降状态,停止抽真空后地下水位快速回升。在此期间,加固区外的地下水不断向加固区内渗流补给,形成了一个以加固区为中心一定范围的降水漏斗,直至加固区内外水位趋于动平衡为止。塑料排水板对真空预压条件下地下水位的变化影响显著。真空预压初期平均出水量较大,随后迅速减少并趋于稳定,加固区中央区域出水量要大于边缘区域出水量。     

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。     

大荔沙苑地区地下水位动态变化研究

大荔沙苑地区作为生态脆弱区,由于长期开发利用,地下水位持续下降,水资源供需矛盾极其突出。本文通过对研究区域长系列地下水位动态监测数据进行统计分析,结合当地实际,研究其地下水位年内、年际变化特征及其影响因素,以期为沙苑地区的地下水资源保护与利用提供科学依据。结果表明,研究区地下水位动态变化类型主要为大气降水入渗—开采型和大气降水入渗—蒸发型,地下水位受气象和人类活动影响,特别是地下水开采是影响的主要因素。有必要通过科学规划、管理措施等手段有效涵养地下水、防止水资源的进一步恶化,促进当地地下水水资源可持续发展。     

岩溶地面塌陷区地下水监测方法探究——以广东肇庆地区某自然村为例

岩溶地面塌陷是南方地区主要地质灾害之一,对岩溶塌陷区进行有效的监测预警十分必要。以广东肇庆地区某自然村为例,通过对研究区地质背景、已发岩溶塌陷情况、形成机理及演化过程进行分析,查明该研究区在地下水下降时,上覆土体在岩溶水与孔隙水所产生的压强差或真空负压作用下会发生岩溶塌陷,岩溶塌陷属吸压-陷落模式;采用间接监测法在该岩溶地面塌陷区设置监测孔2个,分别对2014.12.28-2015.12.08期间的岩溶地下水和底部土层之上的砂层孔隙水进行监测,并提取水位变化速率、水力梯度的数据范围,对相关数据进行对比分析,结果显示:研究区地下水水位变幅及波动速率未有明显异常值,底部土层水力梯度远小于临界水力梯度,岩溶塌陷水动力条件属于正常值范围,该时段内无新发岩溶塌陷灾害。研究可见,对地下水位进行长期监测,并积累长系列数据,可为日后监测预警的阈值提供依据。     

超采对北京市潮白河冲洪积扇中上部地区地下水质的影响

潮白河冲洪积扇中上游地区作为北京市最主要地表水和地下水供给区,在城市供水中的作用举足轻重。由于多年连续超采,地下水位持续下降,1999-2013年地下水位下降最大达45 m;应急水源地地区地下水硬度年均上升2.6%,密云十里堡地区地下水硬度和硝酸盐氮超标。通过分析潮白河冲洪积扇区域地下水开发利用、地下水位和水质变化情况以及地下水位变化对地下水水质的影响,认为：超量开采导致的地下水水位下降是引起该区域地下水水质恶化的主要原因之一,控制地下水超量开采和地表水污染,并利用南水北调的水进京之机回灌和停采以涵养地下水,是恢复区域水资源和水环境的良好途径。     

滇中地区地下水监测站网分析

滇中地区是云南省经济核心区,也是用水需求量最大的区域,通过分析区内现有地下水监测站网的密度、功能和布局,结合区域地下水功能区划、地下水开发利用状况、地下水超采情况和浅层地下水脆弱性,找出现有地下水监测站网存在的问题,提出合理化建议,为该区域地下水监测站网的调整规划提供技术依据。     

利用包气带环境示踪剂评估张掖盆地降水入渗速率

降水入渗补给速率是干旱半干旱地区地下水资源评价和保护中的重要参数。长期以来在河西走廊中游盆地地下水资源评价中,一直认为地下水位埋深>5m的地带难以产生降水入渗补给。本文在黑河流域中游的张掖盆地分别选择沙丘区和裸地区,综合运用包气带同位素和水化学信息,开展了降水入渗补给研究。包气带氯质量平衡法结果表明:现代气候条件下,张掖盆地地下水位埋深>5m的地带仍存在降水入渗补给,在沙丘覆盖区,地下水位埋深6.3m时,降水入渗补给速率为13.3～14.4mm/a,入渗系数0.10～0.11;在裸地区,地下水位埋深8.6m时,降水入渗补给速率为16.8～18.4mm/a,入渗系数0.13～0.14。