地下水水质实时预报系统开发及应用——以下辽河平原为例

地下水数值模拟需要大量的监测数据作为支撑,数据的录入耗时耗力,存在出错的可能,且不能第一时间进行实时快速预报。采用VB语言编程技术,以识别和验证后的下辽河平原地下水流数值模型和地下水溶质运移数值模型为基础,重新编译后的MF2K和MT3DMS为内核计算程序,Microsoft SQL Server 2000为数据库,开发了模型与地下水实时监测系统的接口,集成建立了下辽河平原地下水水质实时预报模型,并开发了操作界面下的操作系统,实现了下辽河平原地下水水质的实时预报功能。该系统将地下水实时监控技术与地下水数值模拟技术结合,操作简便、时效性强、出错概率小,能够实时获取地下水水位、水质监测数据,对地下水流场和地下水溶质浓度场的演化进行快速预报。同时,本系统预留了更新接口,可根据逐步积累的地下水监测数据和系统计算数据进行进一步验证,不断提高系统预报的精度。     

地下水资源遥感评估技术研究进展

地下水的赋存和埋深是地下水资源勘察的重要内容。遥感技术具有数据获取快、综合成本低、观测尺度大等诸多优势。基于遥感的地下水资源评估技术一直受到研究人员的关注,也是遥感应用研究中的热点和难点。回顾总结了遥感技术在评估地下水赋存和埋深领域的应用与研究进展,根据不同评估技术的特点将其划分为单因子模型评估法、多因子综合模型评估法、重力卫星数据评估法3种。得出以下结论: ①地下水遥感评估技术经过多年发展,模型方法更加多样,精确度不断提高,可以作为传统地下水资源勘察的重要辅助手段; ②遥感评估地下水赋存的研究发展迅速,但针对地下水埋深信息的评估研究进展相对缓慢; ③高时空分辨率遥感技术和机器学习技术的结合运用、无人机遥感技术的应用是地下水资源遥感评估技术的未来发展方向。     

城市地下水脆弱性评价方法及应用

地下水脆弱性评价是合理开发利用和保护地下水的基础.以国内外广泛应用的DRASTIC模型为基础,结合我国华北平原沉降带冲洪积含水层水文地质特征,提出了一种适用于层状含水层水文地质条件的城市地下水脆弱性评价模型--DRAMIP模型,并根据廊坊市的实际状况,对廊坊市浅层地下水进行了脆弱性评价,利用GIS技术生成了廊坊市浅层地下水脆弱性分布图.     

盆地地下水系统的数值模拟研究——以山西灵石静升盆地为例

以山西灵石静升盆地为例,选择三维流数学模型,合理刻画了模型边界,利用CFC定年技术对模型进行识别校正,提高了模型仿真程度,构建了适合盆地地下水系统的数值模型.最后对不同水平年盆地水动力特征进行了输出分析.     

地下水资源遥感评估技术研究进展

地下水的赋存和埋深是地下水资源勘察的重要内容。遥感技术具有数据获取快、综合成本低、观测尺度大等诸多优势。基于遥感的地下水资源评估技术一直受到研究人员的关注,也是遥感应用研究中的热点和难点。回顾总结了遥感技术在评估地下水赋存和埋深领域的应用与研究进展,根据不同评估技术的特点将其划分为单因子模型评估法、多因子综合模型评估法、重力卫星数据评估法3种。得出以下结论①地下水遥感评估技术经过多年发展,模型方法更加多样,精确度不断提高,可以作为传统地下水资源勘察的重要辅助手段;②遥感评估地下水赋存的研究发展迅速,但针对地下水埋深信息的评估研究进展相对缓慢;③高时空分辨率遥感技术和机器学习技术的结合运用、无人机遥感技术的应用是地下水资源遥感评估技术的未来发展方向。     

太湖流域典型平原地区浅层地下水脆弱性研究

以太湖流域典型平原地区苏州市为例,结合研究区水文地质特点,选取浅层地下水水位埋深等6项参数作为评价因子,建立基于墒权的浅层地下水脆弱性评价DRITuTmE模型。将评价模型与GIS技术相耦合,形成研究区浅层地下水脆弱性分区图,并进行研究区浅层地下水脆弱性评价。评价研究结果表明：所建立的评价模型避免了人为因素的干扰,能够真实地反映苏州市浅层地下水脆弱性程度。     

地下水资源评价模型与GIS的集成及其应用研究

地下水资源评价模型能够模拟地下水系统的时空变化特征,GIS具有强大的空间数据处理及数据可视化能力,将地下水资源评价模型与GIS集成,可以提高地下水资源评价模型的可用性。分析了地下水资源评价模型与GIS集成模型发展的历程,并针对传统集成方法存在的问题,设计了基于C/S结构的地下水资源评价模型与GIS集成框架,并详细介绍了在该集成框架内地下水资源评价的具体步骤,将该系统结构应用于哈尔滨市水资源管理,极大地提高了地下水资源评价的效率。     

解决潜水蒸发问题的阿维里扬诺夫经验公式在地下水数值模型中的应用——以格尔木河流域为例

数值模型对地下水流和溶质运移等问题进行模拟的方法以其有效性、灵活性和相对廉价性逐渐成为地下水研究领域的一种不可缺少的重要方法。在地下水浅埋区,蒸发是地下水的主要排泄方式之一,而地下水埋深是影响蒸发度的敏感因子,因此,数值模型中对地下水埋深的拟合精度,将直接影响地下水数值模拟模型的精度。本文以格尔木河流域为例,通过阿维里扬诺夫经验公式的线性与非线性模型的计算结果对比,来说明如何利用蒸发的数学模型提高模拟精度。     

面向生态的干旱半干旱地区区域地下水资源评价的方法体系

为了提高区域地下水资源评价的可靠性、扩展干旱半干旱地区面向生态的区域地下水资源评价方法,对准噶尔盆地和鄂尔多斯盆地地下水与生态环境关系进行调查研究,认为地下水具有重要的生态价值。目前在干旱半干旱地区区域地下水资源评价中对地下水的生态价值考虑不够,是造成地下水资源评价可靠性不高的原因之一。因此,提出了干旱半干旱地区地下水生态价值的概念,围绕可持续利用的地下水资源量与生态环境良性循环的目标,构建了面向生态的区域地下水资源评价方法体系。方法体系的基本思路是突出系统的观点和地表水与地下水统一评价、水质水量并重、地下水资源与其相关生态环境统一评价的3个原则;通过建立水文地质概念模型、集中参数型模型、分布参数型模型和基于地下水变化的生态环境综合评价4个模型,加上引进水量、水位与水质3个约束条件,以及开发基于GIS的地下水资源评价信息系统的平台,对地下水资源、调蓄能力与生态环境效益进行整体评价与预警。方法体系注重了地下水的资源和生态的双重属性,强调地下水资源与相关生态环境整体评价和预警的一体化,突出了模型体系与GIS技术在区域地下水资源评价和相关生态环境评价的有效集成。     

地下水位预测:集合卡尔曼滤波（EnKF）应用概述

以地下水数值模型为例,分析了集合卡尔曼滤波在进行数据融合时的基本原理和步骤。根据集合卡尔曼滤波的实际功能,并结合中国地下水监测的实际状况,分析了集合卡尔曼滤波在地下水位预测中的应用前景:认为在未来地下水位预报预警工作中,利用集合卡尔曼滤波技术提高地下水位预测的准确性,具有良好的应用前景。     

地下水管理软件（REMAX）与国内三维流广义地下水管理模型殊途同归

介绍了地下水管理软件（REMAX）的组成功能与国内广义地下水管理模型的内函，在我国倡导三维流广义地下水管理模型是当今水文地质学界的重大热点问题和迫切任务，研究结果表明，地下水管理软件（REMAX）与国内三维流广义地下水管理模型殊途同归。     

GW -Base 地下水管理系统软件的应用

地下水管理系统设计是了解和掌握地下水动态变化规律及趋势的必要手段。德国GW-Base软件是一套功能强大、能够有效、简易、快捷进行系统分析、报告制作的地下水管理系统软件。以肥城盆地地下水管理为例,系统地介绍GW-Base软件的模块组成,地下水信息统计、分析,数据和采样管理,图像自动生成以及可视化展示等功能。 GW-Base系统的运行提供地下水资源管理的新形式,降低水务工作人员的劳动强度,保证地下水信息的准确性、实时性。     

Groundwater flow model of the Pipiripau watershed, Federal District of Brazil

In order to understand the groundwater dynamics and to improve the management of water resources in the Federal District of Brazil, this research proposes a 3D groundwater flow model to represent the groundwater level and flow system. The selected test site was the Pipiripau catchment. The development of the model was based on available geological, hydrogeological, geomorphological, climatological and pedological data. Geological and hydrogeological data were used to generate the 3D groundwater flow model. The 3D mesh elements of the domain were generated through the Groundwater Modeling System software, based on the logs of the well materials. The numerical simulation of the finite element method was implemented in the framework of the scientific software OpenGeoSys. With the 3D mesh-appropriated boundary conditions, annual average infiltration data and hydrogeological parameters were incorporated. Afterwards, the steady-state model was calibrated by the PEST software using available data of the water level from wells. The results showed the distribution of the steady-state hydraulic heads in the model domain, where the highest values occurred in the east and west recharge areas and the lowest values were found in the southwest of the basin. The results of this study can be a used as initial condition for the transient groundwater flow simulation and to provide a scientific basis for water resource management.     

基于地下水流数值模型的改进DRASTIC方法

地下水脆弱性评价作为地下水资源保护和地下水开发利用规划的一个重要工具,被广泛的应用于实际工作中。尝试利用地下水数值模型为改进的DRASTIC方法提供数据支持,并以北京市平原区为例探讨地下水脆弱性评价方法。评价结果与传统方法在高值区和低值区具有很好的对应性,而基于模型的方法在地下水水位计算、含水层介质和水力传导系数确定上较传统方法更具优势,如地下水位的计算上较传统方法更为客观地体现含水介质对地下水运动的影响,且能够方便地获得模拟期内任意时间的流场数据;经由模型调试后的含水层参数数据,较传统方法更为准确。评价结果分区之间的变化较传统方法更为平滑,更符合水文地质条件渐变的特性。     

DRASTIC模型评价地下水系统脆弱性中的GIS应用——以河北沧州地区为例

地下水是水资源的重要组成部份,地下水污染危害人的健康,影响人们的生产和生活,查明某一地区地下水容易受污染的可能性即地下水脆弱性,能为管理决策部门提供合理开发地下水资源,防治地下水污染的科学规划和管理依据。在脆弱性评价工作中,应用GIS技术完成地下水系统脆弱性编图,并进行地下水环境保护功能分区,是查明某一示范区地下水脆弱性的可靠手段和科学依据。本文以河北省沧州地区为例,以DRASTIC模型的七项评价因子为脆弱性评价指标,利用MAPGIS为平台实现地下水脆弱性编图,方便从事地下水工作的管理人员及时掌握地下水污染动态、空间分布及演化趋势。     

AQUAGRID: an extensible platform for collaborative problem solving in groundwater protection

AQUAGRID is the subsurface hydrology computational service of the Sardinian GRIDA3 infrastructure, designed to deliver complex environmental applications via a user-friendly Web portal. The service aims to provide to water professionals integrated modeling tools to solve water resources management problems and aid decision making for contaminated soil and groundwater. In this paper, the AQUAGRID application concept and enabling technologies are illustrated. At the heart of the service are the computational models to simulate complex and large groundwater flow and contaminant transport problems and geochemical speciation. AQUAGRID is built on top of compute-Grid technologies by means of the EnginFrame Grid framework. Distributed data management is provided by the Storage Resource Broker data-Grid middleware. The resulting environment allows end-users to perform groundwater simulations and to visualize and interact with their results, using graphs, 3D images and annotated maps. The problem solving capability of the platform is demonstrated using the results of two case studies deployed.     

Modelling the vulnerability of groundwater to contamination in an unconfined alluvial aquifer in Pakistan

The area of Thal Doab is located in the Indus Basin and is underlain by a thick alluvial aquifer called the Thal Doab aquifer (TDA). The TDA is undergone intense hydrological stress owing to rapid population growth and excessive groundwater use for livestock and irrigated agricultural land uses. The potential impact of these land uses on groundwater quality was assessed using a DRASTIC model in a Geographic Information System environment. Seven DRASTIC thematic maps were developed at fixed scale and then combined into a groundwater vulnerability map. The resultant vulnerability index values were grouped into four zones as low, moderate, high and very high. The study has established that 76% of the land area that is underlain by the TDA has a high to very high vulnerability to groundwater contamination mainly because of a thin soil profile, a shallow water table and the presence of soils and sediments with high hydraulic conductivity values. In addition, only 2 and 22% of the total area lie in low and moderate vulnerability zones, respectively. The outcomes of this study can be used to improve the sustainability of the groundwater resource through proper land-use management.     

Factors determining the economic value of groundwater

Increasing groundwater extraction threatens aquifer sustainability for future generations. Making the best use of limited groundwater resources requires knowledge of its alternative extractive and non-extractive values, as well as the cost of extraction and the hydrological interlinkages between alternative uses. Groundwater value is driven by a number of factors including its supply and demand and institutional and policy factors. These factors and how they affect value of groundwater are described. Also described are the various components relevant to the economic valuation of groundwater and there is discussion on the potential difficulties in their practical estimation. It is argued that groundwater management is essential when there are large potential spatial and temporal externalities related to groundwater pumping. Maintaining non-extractive and option values is likely to require trade-offs with current extractive uses. Well-informed management will be required to allocate groundwater efficiently between different users such as agriculture, industry and the environment, while also balancing the needs of current and future generations.     

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.     

Groundwater drawdown at Nankou site of Beijing Plain: model development and calibration

Water shortage and groundwater pollution have become two primary environmental concerns to Beijing since the 1990s. The local aquifers, as the dominant sources for domestic and agricultural water supply, are depleting due to groundwater abstraction and continuous drought in recent years with rapid urbanization and increasing water consumption. Therefore, understanding the hydrogeological system is fundamental for a sustainable water resources management. In this article, the numerical analysis of a 3-D regional groundwater flow model for the Nankou area is presented. The hydrogeological system is reproduced according to sparsely distributed boreholes data. The numerical analysis is carried out using the scientific software OpenGeoSys, which is based on the finite element method. The model calibration and sensitivity analysis are accomplished with inverse methods by applying a model independent parameter estimation system (PEST). The results of the calibrated model show reasonable agreements with observed water levels. The transient groundwater flow simulations reflect the observed drawdown of the last 9 years and show the formation of a depression cone in an intensively pumped area.