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。     

盆地平原区地下水超采状况分析

长期大量的开采地下水,造成地下水开采井群在平面和空间层位上高度集中,致使山西腹部地区的地下水大面积超量开采,地下水位大幅度下降,形成以城市供水水源地和井灌区为中心的大面积的地下水降落漏斗,产生了地面沉降,泉水流量锐减、水质恶化等一系列环境地质问题。通过对盆地平原区地下水主要超采区地下水运动特征,开采地下水类型,超采状况分析,依据水资源利用原则,合理开发地下水资源,遏制地下水超采态势,逐步实现采补平衡,改善生太环境,促进水资源可持续开发利用,促进经济社会可持续发展。     

地下水环境破坏经济损失评估

根据济南市地下水环境的实际情况,从地下水环境污染、泉水停喷、地下水位下降三个方面,分8个指标,对济南市地下水环境破坏造成的经济损失进行了评估。表明2005年济南市地下水环境破坏造成的经济损失巨大,约为10亿元,占当年全市GDP的0.58%,其中,泉水停喷造成的生态环境损失、旅游业损失和农业缺水损失尤为突出,占总损失的50%。     

建设浅井群解决阜阳市现阶段供水问题

根据阜阳市特定的环境和地质条件，提出开采浅层地下水，即用“大口径浅井群开采浅层地下水”作为阜阳市城市供水方案，并对浅层地下水资源状况、浅层水的开采技术、开采后对环境造成的影响以及投资预算等几个方面分别予以论证，得出该方案是阜阳市现阶段城市供水方案中较好方案，用不多的经费可望解决阜阳市城市供水问题。     

西峪煤矿带压开采对晋祠泉水影响的分析

从水文地质角角出发,结合多年的井下防治水工作实践,对西峪煤矿的带压开采与地下水之间的关系进行了详细的分析研究,得出西峪煤矿及西山局各矿的带压开采均不会影响晋祠泉水的结论。     

济南市地下水资源现状分析及开发利用建议

本文采用较新的统计资料，对济南市地下水资源的开发利用现状及开采潜力，以行政区划为单元进行了分析论证，针对地下水资源开发利用中存在的环境水文地质问题，提出了开发利用规划和建议。     

基于小波分析与Mann-Kendall法的岩溶大泉动态研究

研究地下水动态是认识地下水资源的有效手段。根据1956－2013年济南岩溶泉域大气降水及地下水水位动态监测资料,采用小波分析法、Mann-Kendall趋势检验、突变检验法研究了58个水文年泉水位对大气降水的响应,可以看出:（1）大气降水和泉水位呈现出多尺度的变化特征,长时间尺度上两者的变化周期基本相同,变化周期为16年和12年,说明大气降水对泉水位有直接影响;（2）在1956—2013年,济南泉域地下水水位具有0.65 m·（10a）-1的年际显著下降趋势,但降水具有12.65 mm·（10a）-1的不显著上升趋势,说明在人为因素影响下泉水动态的影响因素的权重发生了变化;（3）大气降水在1999年发生突变,1999年之后年降水为增加趋势;而地下水水位突变年份为1967年,1967年以后水位持续降低,2004年以后水位快速上升,泉水位未来趋势应与降水保持一致,呈上升趋势,说明大气降水并非泉水动态的唯一影响因素;（4）通过建立不同时段的多元回归模型,表明近58年来地下水水位的主要影响因素由大气降水到人工开采之间的转换,同时验证了小波分析和Mann-Kendall法研究地下水动态的适宜性和可靠性,也为济南市的保泉提供了参考依据。      

乌鲁木齐河流域北部平原地下水可持续开采方案分析

乌鲁木齐河流域北部平原局部地区出现了地下水水位下降和生态环境退化等问题。为了实现地下水可持续开发利用,结合《乌鲁木齐市水资源综合规划报告》和《米东新区水资源规划报告》设计了现状开采方案、增加补给量方案、减少开采量方案和增加补给量与减少开采量联合方案。运用北部平原地下水非稳定流模型对这四个地下水开发情景模拟方案进行了模拟,模拟的时间段为2007～2050年。对预测期间地下水水位的动态变化、地下水水位降深及水均衡进行了分析,确定了增加补给量与减少开采量联合方案是乌鲁木齐河流域北部平原地下水的可持续开采方案。实施该方案应从北水南调引0.7×108m3/a地表水用于北部倾斜平原的农业灌溉,同时要减少地下水超采地区的地下水开采量0.50×108 m3/a。     

乌鲁木齐河流域北部平原地下水可持续开采方案分析

乌鲁木齐河流域北部平原局部地区出现了地下水水位下降和生态环境退化等问题。为了实现地下水可持续开发利用,结合《乌鲁木齐市水资源综合规划报告》和《米东新区水资源规划报告》设计了现状开采方案、增加补给量方案、减少开采量方案和增加补给量与减少开采量联合方案。运用北部平原地下水非稳定流模型对这四个地下水开发情景模拟方案进行了模拟,模拟的时间段为2007～2050年。对预测期间地下水水位的动态变化、地下水水位降深及水均衡进行了分析,确定了增加补给量与减少开采量联合方案是乌鲁木齐河流域北部平原地下水的可持续开采方案。实施该方案应从北水南调引0.7×108m3/a地表水用于北部倾斜平原的农业灌溉,同时要减少地下水超采地区的地下水开采量0.50×108 m3/a。     

干扰井群法在地下水开采中的应用分析

以江苏省淮阴县城市规划区可持续地下水开采方案设计为例,探讨了干扰井群法在中小城市地下水开采方案设计中的应用.在开采方案设计时,以2015年城市需水量为目标函数,拟定了3个开采方案,推荐方案Ⅲ为该区地下水的可持续开采方案,此方案解决了地下水不均匀开采的问题,控制地下水位下降,可使中深层孔隙承压水得到可持续全面开发.     

地下水水质监测与评价

地下水由于分布广、水质好且开发费用低而成为全世界重要的供水水源。中国北方生活供水的一半来自地下水,地下水也是干旱期重要的农业灌溉水源。然而,地下水水质日益面临来自农业、工业和城市污染源的威胁。地下水水质监测是评价水质状况最可靠的方法,并可作为供水水源保护的早期预警系统。它为水管理部门和水用户提供可靠的科学数据以便更好地管理和保护地下水资源。世界上正在执行两个巨大的地下水质监测和评价项目:一个是欧盟的水框架计划;另一个是美国的国家水质评价计划。文章评述了地下水水质监测的现状,介绍了地下水易污性评价、地下水污染源分级和地下水污染风险评价的方法。地下水易污性分区图是土地利用规划和供水水源保护的基础。地下水污染源分级结果为污染源治理提供了优先顺序。地下水污染风险分区图圈划出地下水污染的高风险区,为地下水资源保护和地下水污染监测提供重要的依据。     

济南泉域排泄区岩溶地下水水化学特征

文章通过分析研究济南泉域排泄区地下水水化学成分特征及形成过程,结合岩溶地下水的补径排条件,揭示了不同位置、不同深度循环的水质存在差异的原因。为保护泉水、优化泉域内地下水的开采方案提供了依据。     

Sustainable yield of a karst aquifer system: a case study of Jinan springs in northern China

Based on the long-term monitoring data of rainfall, groundwater levels, groundwater abstraction, spring flow rates and groundwater quality, an assessment has been undertaken of the sustainable yield of a karst aquifer system in Shandong Province, northern China, to maintain perennial outflow of the karst springs while meeting water demands. One of the fundamental indicators for sustainable yield of groundwater is identified as maximum allowable water-level drawdown. A regional three-dimensional finite-difference numerical model has been developed to optimize the schemes associated with well fields and their locations and sustainable yields, in the Jinan spring catchment and its adjacent karst groundwater catchments, with the aim of maintaining the water level higher than the allowable lowest water level of 27.5?m above sea level. Furthermore, measures necessary to move towards sustainable use of the karst groundwater are outlined, drawing on contingency plans of water-source replacement and artificial recharge, dual water supply (based in water quality), use of the spring waters themselves, and groundwater quality protection.     

Study on the characteristics and causes of carbon tetrachloride pollution of karst water in eastern suburbs of Jinan

By comparing the testing data of the hydrochemistry components and organic pollution of karst water sample in Jinan with large amount of historical data, the author finds the long-existing problem of carbon tetrachloride pollution and the great change of hydrochemical characteristics of karst water in eastern suburbs of Jinan. Since karst water is the main water-supply source in eastern suburbs of Jinan, these problems have greatly affected the safety of water supply. Based on the analysis of hydrogeological condition in eastern suburbs of Jinan, this thesis discusses the causes of carbon tetrachloride pollution and hydrochemical variation with hydrogeochemical theories so as to protect the precious karst groundwater and Jinan spring water. It is found that through research and analysis that there are mainly two causes of carbon tetrachloride pollution and hydrochemical variation: the vulnerability of karst water in this area; the other being the serious pollution in this area caused by remaining pollution sources of the last century.     

基于水化学、同位素特征的济南岩溶地下水补给来源研究

文章利用水化学、2H、18O同位素、87Sr/86Sr比值、13C和14C同位素对济南岩溶地下水补给来源、地热水补给来源进行研究。结果表明,岩溶冷水水化学类型以HCO3-Ca、HCO3·SO4-Ca型为主、地热水以SO4-Ca型为主。在旱季,间接补给区对泉群地下水补给比率在66.00%~73.58%之间,直接补给区仅占到26.42%~34.00%,旱季泉水的主要来源为间接补给区岩溶地下水。地热水受到了更新世以来的降水补给,是不同时期降水补给所形成的混合地下水,接受补给区域应为高程较高的张夏或者炒米店-三山子组地层,补给高程在350~550 m之间。      

Modelling the response of shallow groundwater levels to combined climate and water-diversion scenarios in Beijing-Tianjin-Hebei Plain,China

A three-dimensional groundwater flow model was implemented to quantify the temporal variation of shallow groundwater levels in response to combined climate and water-diversion scenarios over the next 40 years (2011–2050) in Beijing-Tianjin-Hebei (Jing-Jin-Ji) Plain, China. Groundwater plays a key role in the water supply, but the Jing-Jin-Ji Plain is facing a water crisis. Groundwater levels have declined continuously over the last five decades (1961–2010) due to extensive pumping and climate change, which has resulted in decreased recharge. The implementation of the South-to-North Water Diversion Project (SNWDP) will provide an opportunity to restore the groundwater resources. The response of groundwater levels to combined climate and water-diversion scenarios has been quantified using a groundwater flow model. The impacts of climate change were based on the World Climate Research Programme’s (WCRP’s) Coupled Model Intercomparison Project phase 3 (CMIP3) multi-model dataset for future high (A2), medium (A1B), and low (B1) greenhouse gas scenarios; precipitation data from CMIP3 were applied in the model. The results show that climate change will slow the rate of decrease of the shallow groundwater levels under three climate-change scenarios over the next 40 years compared to the baseline scenario; however, the shallow groundwater levels will rise significantly (maximum of 6.71 m) when considering scenarios that combine climate change and restrictions on groundwater exploitation. Restrictions on groundwater exploitation for water resource management are imperative to control the decline of levels in the Jing-Jin-Ji area.     

Groundwater modeling applied to production well management in a contaminated aquifer

A study was conducted to evaluate production strategies for a well field system near a source of groundwater contamination. Numerical modeling of groundwater flow was employed to generate hydraulic head configurations for different production scenarios. For a given scenario, an evaluation of contamination susceptibility was made by comparing head distributions in two aquifer units to the positions of the contaminant source and discharging water supply wells. The results of this study suggest that groundwater flow modeling can be a useful technique for planning the production of water supply wells in aquifers at risk of contamination from anthropogenic pollution sources.     

地铁施工对济南白泉泉群流量的影响

为研究地铁建设对济南白泉泉群的影响，在综合分析白泉泉域地质、水文地质条件的基础上，假定研究区岩溶强径流带位置及水力性质，利用FEFLOW软件建立地下水流数值模型。以规划地铁M1号线为研究对象，分析了济南东站、梁王站、梁王东站分别施工及3个站同时施工4种情景下，采用施工降水或施工降水+人工回灌两种施工方式对白泉泉群流量的影响。结果表明：单独采用施工降水的施工方式使得白泉泉群流量衰减，其中3个站同时施工对泉流量的影响最大，泉流量最大衰减达5.48%；各站分别施工时，济南东站对泉流量影响最大，泉流量较未施工时减少了0.043×10⁴ m³/d。采用施工降水+人工回灌的施工方式，能够有效缓解泉流量的衰减，各车站施工时的泉流量衰减由仅施工降水时的2.26%~5.48%降低至0.08%~1.21%。岩溶强径流带有利于地下水形成优势径流，促进白泉泉群补给，一定程度上缓解因地铁施工引起的泉流量衰减。     

济南泉域边界条件、水循环特征及水环境问题

济南泉域是市区泉水的汇流及蓄水范围,在其北部城区中心地带出露趵突泉、黑虎泉、五龙潭和珍珠泉四大泉群。为更好地保护和利用济南泉域内岩溶地下水,文章对济南泉域的边界条件、岩溶主径流通道、地下水循环特征及水质变化几个敏感问题进行探讨。利用泉群流量相关分析、流场特征分析、回灌补源分析及自备井调查等手段,重新界定了济南泉域的东边界,将其北部透水段向东扩展至原边界以东约4 km。通过对钻孔岩溶分层统计及缓冲区分析,在山前地带沿党家庄－十六里河－千佛山断裂泉城公园方向地下埋深100~150 m发现一条补给四大泉群的岩溶地下水集中径流带。研究发现,五龙潭和珍珠泉以深循环为主,补给主要来自岩溶地下水,而趵突泉和黑虎泉同时受深循环和浅循环影响较大,趵突泉主要补给来自西部和南部岩溶地下水和地表水,除此以外黑虎泉在东南方向上还有一定量的岩溶地下水补给。目前岩溶水水质变差,南部岩溶裸露区,尤其水库河道周边地带,生态环境亟待治理。      

Fractured-karst spring-flow protections: a case study in Jinan, China

Jinan Springs are an important historical heritage in China and have been well known for hundreds of years. Over-abstraction of groundwater in the Jinan area has seriously endangered the hydrological system of the springs, which have stopped flowing for significant periods of time in recent years. A three-dimensional finite-element model programmed primarily at the Hefei University of Technology has been developed to simulate groundwater level change in the large fractured-karst aquifer system in the Jinan Springs field. Various spring protection plans have been explored and their effects on the water table analyzed and compared. It was found that the present rate of groundwater withdrawal from the fractured-karst system in this area was inappropriate for spring protection. The simulated results suggest that decreasing the rate of groundwater pumping from 6.9×10⁵ to 2.7×10⁵ m³/day is needed to protect spring flows. Additional water resource requirements in that area may be met by use of surface water and recycled waste water.