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。     

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。     

黄河下游平原地质环境退化及与地下水开采关系研究

自20世纪50年代末以来,黄河下游平原地质环境不断退化,产生了地面沉降、地裂缝、海咸水入侵、咸水界面下移等环境地质问题。这些问题的产生是由近60年来该区地下水过量开采所致。至21世纪,黄河下游平原地下水总开采量由不足20×10~8 m~3/a增至近52×10~8 m~3/a,超出地下水可利用资源量42×10~8m~3/a。通过大量数据分析,笔者认为黄河下游平原地质环境退化与地下水长期超量开采和不合理的开采布局有关。地下水长期超量开采和不合理的开采布局,使地下水位持续下降,地下水位降落漏斗持续扩展,环境地质问题频发,地质环境不断恶化。有效遏止地质环境的进一步退化,需从合理开发利用地下水入手,修复和涵养平原地区地下水系统。     

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。     

北京平原区域地下水流模拟

为深入研究北京平原地下水资源的现状及未来的变化趋势,探讨地下水资源可持续开发方案,文章建立了北京平原三维地下水流非稳定流模型。在充分分析北京平原区水文地质条件的基础上,建立了三维数字水文地质概念模型。从区域上将北京平原含水层系统划分为5个含水层和4个弱透水层互层的多层系统。在此基础上利用GMS模型软件建立了三维地下水稳定流模拟模型和非稳定流模拟模型。首先利用1995年丰水年的地下水均衡量建立和校正了稳定流模型。之后在稳定流模型的基础上建立和校正了非稳定流模型,非稳定流模型的模拟期为1995～2005年。最后用模型分析了北京平原区地下水流场的变化趋势。与20世纪60年代天然流场相比,北京市平原区区域地下水流场发生了巨大变化。除了区域地下水位整体下降外,在不同深度的含水层形成了规模不等的地下水位降落漏斗。自1999年以来的连续干旱,导致河流基本干枯,地下水补给量减少,加之应急水源地的投入运行,使地下水贮存量被持续地大量消耗,地下水位快速下降。长期以往,必将造成含水层地下水疏干。控制和减少地下水开采势在必行。     

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.     

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。     

吐哈油田三塘湖采油厂马56区块供水可行性分析

为解决三塘湖采油厂马56区块生产生活用水的问题。本文在对研究区水文地质详查的基础上,分析区内水文地质条件,查明区内含水层特征分布及供水的可行性。研究结果表明:研究区内地下水补给资源量为427×10~4m~3/a,储存量为2.86×10~4m~3/a。按0.65可开采系数计,有278×10~4m~3/a的可开采资源量,甲方后期地下水开采量约为2 500 m~3/d,约占计算区地下水允许开采量的15.4%。因此,研究区内地下水在水利工程实施前后,地下水补给源稳定,可开采资源量保证程度较高,且储存量可以做为调节量,具有一定的开采潜力。     

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。     

大石头洼地供水可行性分析研究

为解决新疆大石头洼地周边区域生产生活用水问题,在对新疆大石洼地水文地质详查的基础上,分析区内水文地质条件,查明区内含水层特征及供水可行性。研究结果表明:研究区内地下水资源量为398.6×10~4 m~3/a,按0.53可开采系数计,有211.3×10~4 m~3/a可开采资源量;规划拟建水源地年开采地下水量170×10~4 m~3/a,约占计算区地下水允许开采量的80.5%;水质满足生产、生活用水的各项指标要求,适量开采地下水可降低浅埋区地下水位,夺取无效蒸发量,改良地下水浅埋区土壤,对生态环境影响较小,因此,大石头洼地供水可行。     

南乐县睢庄水源地地下水资源评价

睢庄水源地属黄河冲洪积平原,地势平坦,海拔在44.3~49.2 m之间,自西南略向东北倾斜,比降为0.25‰。在分析睢庄地区水文地质条件及地下水开采现状的基础上,结合开采方案,采用解析法及水均衡法,对水源地中层和深层地下水允许开采量进行评价。计算结果显示,中层地下水允许开采量10 360.16 m~3/d;深层地下水允许开采量10 186.25 m~3/d;中、深层地下水各新增开1×10~4m~3/d是有保证的。水源地建成后,中、深层地下水降落漏斗的半径为5 300 m、7 100 m。     

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。     

渭南市城区地下水开发利用存在的问题及对策探讨

渭南市城区供水水源有两个,一是沋河水库水源,二是地下水水源。目前渭南城区地下水的总开采量为4628.20×104m3/a,其中工业生产和城市生活用水为3869.00×104m3/a、农村生活用水和农业灌溉759.20×104m3/a。由于地下水过量开采已形成区域降落漏斗和地下水位持续下降。     

太和县地下水资源开发利用存在问题及对策探析

太和县不合理过量开采深层地下水,诱发地下水位持续下降、水质恶化等环境水文地质问题。尤其是大面积的降落漏斗,并开始出现地面沉降迹象。本文在地下水开发利用现状调查的基础上,对上述问题进行了详细分析后认为,其原因主要是由于地下水开采布局不合理,地下水超量开采,水资源管理方法及手段比较落后。针对地下水开发利用过程中主要问题,应采取综合规划、综合调控、综合利用的原则。合理利用浅层地下水,适当分散开采深层地下水,逐步调整深层地下水开采布局,综合利用地表水和地下水。加强水资源科学管理力度,制订科学合理的用水定额,调整产业结构来解决城镇的用水问题。     

福清平原地下水可采资源量及应急开采量评价

根据福清平原地下水系统的水文地质机制,在概化该区地下水系统水文地质概念模型的基础上,首次建立福清平原地下水可采资源量评价三维数值模型。根据福清平原地下水含水层水位控制要求,预测该区地下水可采资源量,在相对富水区域圈定地下水应急水源地,并评价水源地的应急开采量。结果表明,福清平原地下水可采资源量为1 189.35×10~4 m~3/a,并圈定出洋梓村谢厝山山前水源地和龙山街道塘头村北侧水源地2处地下水应急水源地,2处应急水源地应急可开采资源量为246.375×10~4 m~3/a,为福清平原地下水应急水源地建设提供参考。     

酒泉钢铁公司地下水源地数值模拟及水位预报

依据实际勘察资料,在全面阐述供水水源地水文地质条件及开采状况,进行地下水均衡计算的基础上,建立了勘察区地下水二维流水量数学模拟模型,重点以酒钢近期和远期对地下水资源的需求量2个开采方案为依据,利用模型对未来水源地地下水位的变化趋势和特征进行了预测预报。结果表明,各水源地总计按近期27.648万m3/d开采至2030年,开采区最大水位降深小于设计允许降深12m,并均已形成稳定的降落漏斗,由此引起的泉水溢出量减少对酒泉西盆地生态环境基本无影响,对现有的其它水源地影响甚微。而各水源地总计按远期34.56万m3/d开采至2030年,北大河、嘉峪关水源地开采井降深小于设计允许降深,自2011年降落漏斗已基本稳定,但黑山湖水源地开采降落漏斗中心最大水位降深分别为17.22m和23.60m,远大于设计允许降深,并且地下水位持续下降,降落漏斗不断扩大并与北大河、嘉峪关水源地降落漏斗相连形成区域性大降落漏斗,由此引起的水位降幅将使现有的泉水大量衰减直至完全消失,对下游生态环境将产生巨大的负面影响。为实现水资源的永续利用和酒钢经济的可持续发展,酒泉公司未来必须实施开源与节流并具的用水战略。     

采煤对榆溪河流域地下水资源的影响研究

榆溪河位于榆阳区境内,全长98 km,流域面积近4 000 km2,根据地形地貌及支流分水岭等整个流域被划分为10个水源地。本文依据流域水文地质条件构建水文地质概念模型,在此基础上基于可视化数值模拟软件(Processing Modflow)建立流域三维地下水流数值模型,模型经识别与校验完成后,加载煤矿矿坑涌水工况,模拟煤矿开采对地下水资源的影响,预测未来30年末的地下水末流场、末埋深场、末降深场、潜水位降深曲线以及地下水补排均衡量,并进行分析评价,得出主要结论为:(1)在地下水及煤矿现状开采条件下,未来30年末水源地地下水处于负均衡状态,负均衡主要为消耗深层侏罗系地下水资源储存量。(2)煤矿开采涌水主要对矿井及其周围的潜水位产生一定的影响,金鸡滩镇附近由于煤矿矿坑疏干地下水会形成一个较大的降落漏斗区域,潜水位最大净降深约3m,影响半径约15 km。(3)流域地下水位呈缓慢平顺的发展态势,没有出现地下水位急剧变化的情况,未来30年地下水位下降一般0.5~2.3 m,煤矿附近最大地下水位下降约3 m。研究成果可为榆溪河流域煤矿开采和水资源利用规划提供依据。     

新郑市浅层地下水流数值模拟及评价

通过分析新郑市水文地质条件,建立了概念模型,运用GMS软件建立三维地下水流的数值模拟模型,对研究区浅层地下水资源进行现状评价,并对2015年和2020年地下水位进行了预测.结果表明,研究区地下水水位持续下降,到2020年水位将会下降5～10 m,部分地区可能会出现开采漏斗,为了降低地下水位的下降幅度,应该调整产业结构,加强水资源的管理,提高水资源的利用率,从而减少地下水资源的开采.     

北京平原地下水可持续开采方案分析

地下水过量开采已经引起北京平原地下水位持续下降,降落漏斗逐年扩大以及一系列环境问题。控制地下水开采,增加地下水补给以达到地下水可持续开采应当成为北京市水资源管理的重要任务。本文根据北京市中长期供水规划、水资源特点和地下水开采现状设计了4种地下水开发利用开采方案:即维持现状开采、增加补给量、减少开采量以及联合方案。运用已建北京平原地下水数值模拟模型对4个方案进行了模拟,分析了地下水系统水均衡量变化,地下水流场变化以及地下水动态变化,以此确定可能的可持续开发方案。结果表明,维持现状开采必将使含水层地下水疏干;增补和减开单独实施虽能改善现状,但难以实现。只有应用增补和减开的联合方案,才有可能实现地下水可持续开发。其为北京平原地下水资源的合理开发提供重要的依据。     

读者论坛

公主岭市解决水资源的对策a.合理调整开采布局.鉴于市区地下水超采严重,所以原则上不准再凿新井.为了防止漏斗中心区地下水位的持续下降使开采井报废或水量急剧衰减,造成财力物力的浪费,必须调整机井布局及开采量.根据各地段的水文地质条件分配开采量,降低集中开采强度.适当增加外围区的地下水开采量,防止地下水资源的枯竭.