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。     

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。     

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。     

辽河油田地下水资源优化利用方案研究

辽河油田以开采上第三系地下水为主，已出现降落漏斗、水质恶化及咸水入侵等问题。文章应用Visual MODFLOW模型，建立了地下水流数值模拟模型，对不同开采方案下的地下水动态变化进行了预测和分析，确定了最佳开采量和最优开采布局。建议调减开采量和调整地下水开采布局以实现辽河油田地区水资源可持续利用。     

Modflow在新疆博州地下水资源评价中的应用研究

地下水过量开采已经引起新疆博州平原区地下水位持续下降,降落漏斗逐年扩大,艾比湖湿地萎缩以及一系列环境问题。在分析平原区水文地质条件的基础上,建立了博州平原区水文地质概念模型和地下水流数学模型。进一步利用Processing Modflow建立了平原区地下水数值模拟模型,并利用地下水位长期监测资料对模型参数进行了识别验证,使模型具有较好的模拟仿真度。利用识别后的模型预测了在两种开采方案下,研究区地下水位变化情况,结果可知:在地下水均衡分析的基础上, 2014年博州平原区地下水补给资源量为58 775×10~4 m~3/a,若维持现状开采,地下水水位将持续下降,形成更大的降落漏斗;提出将地下水开采量减少到40 000×10~4 m~3/a,可作为博州平原区适宜的地下水开采量,有助于区域地下水位得到逐渐恢复。     

滦河冲洪积扇及其下游滨海平原环境地质问题及对策研究

位于河北省内的滦河冲洪积扇及其滨海平原第四系分布广泛,岩性主要有卵砾石、砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉土、粉质粘土、粘土, 可划分为四个含水组,分别相当于Q4、Q3、Q2、Q1.滨海平原区域内,Ⅰ或Ⅱ含水组为咸水体,呈楔形插入淡水体中.各含水层组之间隔水层多稳定分布,以越流形式发生水力联系.地下水的补给方式主要是大气降水的河渠渗漏,灌溉回渗及侧向径流.地下淡水开采量的不断增加导致地下水位持续下降,局部形成地下水位降落漏斗,导致地面沉降.在滨海地区,斜插向淡水层中的咸水体底界下移侵入淡水层,并受到海水入侵的威胁.地表污水的渗透,污染了地下水,局部地段大肠菌群超标,氮污染严重.针对该区具体情况,提出了几项治理措施(1)利用滦河冲洪积扇--天然"地下水库",建立水资源统一管理模型;(2)利用工程增加河水入渗量;(3)限制南部地区深层地下水的开采,防止生态环境恶化;(4)加强咸水、半咸水等非传统水资源开发;(5)发展节水型农业,加强废水再利用;(6)加强环境污染治理,防止地表污水入渗污染地下水.     

近40年来华北平原地下水位演变研究及其超采治理建议

华北平原是中国三大平原之一,同时也是粮食主产区之一,京津冀协同发展区,雄安新区皆位于区内,地理位置极其重要。地下水是华北平原主要的供水水源,占总供水量70%左右,自20世纪70年代末以来地下水开采强度不断增大,长期处于严重超采状态,形成规模巨大地下水位降落漏斗,进而引发地面沉降、地裂缝、湿地退化、海水入侵等一系列环境地质问题,制约社会经济可持续发展。研究地下水位演变可以为地下水超采治理及降落漏斗修复提供支撑,本文基于华北平原2019—2020年高密度地下水位统测数据及历史水位资料,研究了2020年现状地下水位流场及漏斗分布状况,系统分析了近40年来地下水位变化特征。研究发现:华北平原东西部浅层地下水位呈现差异化发展,20世纪80年代至2014年平原西部浅层地下水位持续快速下降,累计降幅达20～60 m,太行山前冲洪积扇缘一带水位降幅最大,2014年南水北调工程供水后,西部山前主要城市水位止跌回升;中东部地区水位呈现自然波动状态。深层地下水位20世纪80年代至2014年,总体呈下降趋势,中东部地区水位降幅度最大,累计达到40～90 m;2014年后城市区与农业区深层地下水位呈差异化发展,城区水位回升明显,周边农业区仍呈快速下降趋势。此外,在地下水演变分析基础上,以地下水采补平衡及水位恢复为目标,提出了开展超采区防控目标水位阈值研究、制定地下水减采和回补精准治理方案、优化地下水位监测网以及南水北调农业水源置换可行性研究等建议。研究成果对支撑华北平原地下水超采精准治理,地下水位降落漏斗修复和地下水资源合理开发与管理都具有重要意义。     

华北平原地下水演变机制与调控

自20世纪70年代以来,华北平原长期的地下水过量开采形成了复杂的地下水降落漏斗,并引发了一系列环境地质问题。为建立区域社会经济发展与地下水资源与环境之间的协调机制,国家973项目"华北平原地下水演变机制与调控"在大量前人研究基础上,进一步分析了近50年来地下水动力场演变特征及其对人类活动的响应,揭示了包气带结构变化影响下包气带水力参数的变化,研究了深层地下水开采引起的地面沉降、咸水移动和资源量转换机理;利用改进的地下水数值模拟技术,建立了2001—2010年华北平原地下水流数值模型,计算了最新的地下水资源量。分析了地下水资源承载力的主要影响因素,进行了华北平原地下水资源承载力定量评价,给出了华北平原地下水的优化调控途径,目前正在以高精度地下水流数值模型为核心,模拟各区的地下水优化调控方案。     

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。     

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.     

Sustainable groundwater extraction in coastal areas: a Belgian example

Water extractions in coastal areas have to deal with salt water intrusion and lowering of hydraulic heads in valuable ecosystems. Therefore, sustainable management of fresh water resources in these areas is crucial. This is illustrated here with two water extractions in the western Belgian coastal plain which extract groundwater from a phreatic dune aquifer. One water extraction faced problems with salt water intrusion, while lowering of hydraulic heads was an issue for both. To remedy the salt water intrusion, it was found that decreasing the extraction rate was the only solution. To offset this and to increase hydraulic heads around both extractions, it was decided to artificially recharge the aquifer of the second extraction with tertiary treated wastewater. By taking these interventions, the combined production capacity of the water extractions was increased with 56% whereas 27% less water was extracted from the dune aquifer itself. Extraction history and the effects of interventions are illustrated for both water extractions with water quality data and fresh water head observations. A more detailed insight in groundwater flow and fresh–salt water distribution in the aquifer is provided by simulating the evolution of the water extractions with a 3D density dependent groundwater flow model.     

唐山曹妃甸浅层地下水水化学特征及咸化成因

为了查明曹妃甸浅层地下水水化学及咸化成因,采集研究区河水、地下淡水、微咸水、咸水、卤水、雨水和海水等不同类型水样,对其水化学组成、离子比、Piper三线图、吉布斯图、氢氧同位素组成及14C测年结果进行了分析。结果表明：(1)曹妃甸浅层地下水包括全新世沉积层潜水和晚更新世沉积层微承压水,且非原始封存在地层中而是形成于全新世中晚期。(2)地下潜水向海方向分布有淡水、微咸水、咸水水质类型,微承压水以咸水和卤水为主要水质类型;近冲洪积扇前缘水化学特征主要受岩石风化作用控制,围填海区及河口处水化学特征受海水混合作用控制,滨海平原区水化学特征主要受蒸发/结晶作用控制。(3)曹妃甸浅层地下水咸化过程主要是晚更新世以来海侵海退时期形成海洋蒸发盐经大气降水和河水多期溶滤所致,其盐分来源于海水蒸发盐,河口及围填海区地下潜水盐分主要来源于现代海水入侵。     

鲁北平原地下水的劣变特征与可持续利用的对策

2005年相对于20世纪70年代,鲁北平原开采机井数由9．29万眼增至28．76万眼．浅层水、深层水开采量分别增加了近2倍和3．76倍。长期超量开采和不合理的开采布局,使地下水水位持续下降、含水层疏干体积不断增加、地下水位降落漏斗持续扩展．并产生地面沉降、成水入侵等环境地质问题。采取农业节水、调整工业开采强度布局、加强浅层水均衡开发利用、地表水与地下水联合调蓄、本地劣质水资源化、保护和涵养深层地下水资源等举措,修复和涵养鲁北平原超采区的深层地下水系统势在必行。     

Simulation of groundwater flow and environmental effects resulting from pumping

In coastal lowland plains, increased water demand on a limited water resource has resulted in declining groundwater levels, land subsidence and saltwater encroachment. In southwestern Kyushu, Japan, a sinking of the land surface due to over pumping of groundwater has long been recognized as a problem in the Shiroishi lowland plain. In this paper, an integrated model was established for the Shiroishi site using the modular finite difference groundwater flow model, MODFLOW, by McDonald and Harbaugh (1988) and the modular three-dimensional finite difference groundwater solute transport model, MT3D, by Zheng (1990) to simulate groundwater flow hydraulics, land subsidence, and solute transport in the alluvial lowland plain. Firstly, problems associated with these groundwater resources were discussed and then the established model was applied. The simulated results show that subsidence rapidly occurs throughout the area with the central prone in the center part of the plain. Moreover, seawater intrusion would be expected along the coast if the current rates of groundwater exploitation continue. Sensitivity analysis indicates that certain hydrogeologic parameters such as an inelastic storage coefficient of soil layers significantly contribute effects to both the rate and magnitude of consolidation. Monitoring the present salinization process is useful in determining possible threats to fresh groundwater supplies in the near future. In addition, the integrated numerical model is capable of simulating the regional trend of potentiometric levels, land subsidence and salt concentration. The study also suggests that during years of reduced surface-water availability, reduction of demand, increase in irrigation efficiency and the utilization of water exported from nearby basins are thought to be necessary for future development of the region to alleviate the effects due to pumping.     

河北省地下水资源承载能力评价及预警方法研究

河北省由于地下水持续超采引发一系列生态环境问题,其根源在于人类活动强度超出了地下水资源承载能力,并缺乏及时有效的预警。为了构建更符合河北省实际的地下水资源承载能力评价体系,解决以往预警方法需要设置固定的水位、水量预警区间值,水位的区域差异导致的宏观性评价困难、工作量巨大且无法动态修正的问题,从地下水的资源属性和社会属性出发,采用指标体系综合分析评判法,建立承载本底、承载状态2个层面的承载能力评价体系;采用地下水开发利用程度为主,水位变化幅度加以修正的“双控联动”预警方法,实现两指标的动态联动且无需设置固定的水位、水量区间。研究表明河北省地下水资源承载本底整体较好,但由于开发利用程度高,承载状态多处于超载状态,承载能力太行山中南部高于北部及燕山山区、坝上地区,山前冲洪积平原优于中部湖积平原和滨海平原;受咸水分布、工农业生产取水量大等因素影响,地下水红色及橙色预警区域主要分布于河北平原中部冲湖积平原的沧州、衡水地区、太行山山前平原邯邢交界区域及城市市区周边。评价及预警结果与河北省实际情况吻合。该评价方法具有区域适用性强、可操作性好、数据易获取等优点。     

内蒙古乌拉特后旗三贵口矿区水文示踪试验

三贵口锌多金属硫铁矿区在山前阶地施工的坑道都遇到普遍涌水且涌水量大(约3万m3/d)的问题,给矿井建设带来严重困扰。在附近的山前平原第四系浅层孔隙水中分别投入盐和染色剂,在矿井涌水排出口进行电阻率检测和颜色变化对比检查。通过示踪试验、地质调查和工程施工,发现矿井所在的那云山南东侧山坡地下断层(裂)发育,且为导水断层,是矿井涌水的主要通道。试验表明:矿井涌水和山前平原第四系孔隙水间存在着密切的水力联系,后者沿着F1-2、F1-3、F1-4和F1-5 4个破碎带进入矿井;最大渗流速度高且较稳定,为0.352～0.388 m/s,平均渗流速度为0.193～0.079 m/s。     

Influence of South to North Water Transfer on groundwater dynamic change in Beijing plain

Beijing is a city of severe water shortage. The groundwater plays a key role in the water supply. However, the groundwater level has been gradually descending due to extensive pumping in consecutive drought years. How to satisfy the water demand and recover the groundwater level is an urgent work. With the implementation of the South to North Water Transfer Project, an opportunity has been provided for restoration of groundwater under over exploitation. On the basis of hydrogeology conditions of the Beijing plain, as well as the high-performance parallel computing platforms, a groundwater flow numerical model was established. And dynamic monitoring data of groundwater levels were used to calibrate the numerical model. The calculation results fit well with the measured data in the calibrated model. Therefore, the calibrated model can be used to predict the dynamic change of groundwater levels in the Beijing plain. The results show that several obvious depression cones of groundwater have been formed because of the rapid decline of groundwater levels in the Beijing plain in recent years. After the implementation of the South to North Water Transfer project and due to the restrictions on groundwater exploitation, the area of cone of depression will be reduced to different degrees, the central water level of depression cone will increase, and some cones of depression around wellhead will disappear. It is a benefit to relieve water shortage and control the development of land subsidence and the deterioration of the ecological environment.     

新疆喀什三角洲地下水流系统的水化学和同位素标记

新疆喀什三角洲地下水“水质型”缺水问题较为突出，开展地下水流系统研究具有实际意义.采用水化学和环境同位素年龄测试法，在对喀什三角洲地下水含水系统划分基础上，对地下水化学和循环更新特征进行了分析研究.结果表明:三角洲含水系统由山前倾斜冲洪积平原潜水、河流冲积平原潜水和河流冲积平原承压水构成.沿地下水流向，水化学类型演化为HCO₃·SO₄-Ca→SO₄-Ca→SO₄·Cl-Mg·Na→SO₄·Cl-Na，TDS增高，水质趋向盐化.山前倾斜冲洪积平原为溶滤-径流区，河流冲积平原为径流-累盐区.研究区地下水更新速率为0.03%~16.35%·a-1，具有山前倾斜冲洪积平原潜水>河流冲积平原潜水>河流冲积平原承压水的特征.利用3H估算得出，山前倾斜冲洪积平原潜水年龄为8~49 a，平均值为29 a；河流冲积平原潜水年龄为14~>50 a，其中上部潜水平均年龄为24 a，下部潜水平均年龄大于50 a.利用14C估算得出，河流冲积平原潜水为476~33 623 a，平均值为8 106 a；河流冲积平原承压水为5 186~34 578 a，平均值为30 043 a，与潜水比为“更古老”的水.综合以上特征得出，喀什三角洲地下水含水系统可以划分为2个更新速率较快的局部水流系统（Ⅰ₁和Ⅰ₂）和一个循环滞缓的区域水流系统（Ⅱ）.      

Hydrochemistry and salt-water intrusion in the Van aquifer,east Turkey

Groundwater in the Van coastal aquifer is one of the main sources of potable, industrial and irrigational water in Van City, because of its semi-arid climate. Groundwater extraction has been in excess of replenishment owing to increased agricultural and economic activities and a growing population during the last 20 years. A hydrochemical survey of the Van aquifer provided data on the groundwater chemistry patterns and the main mineralization processes. The main processes influencing the groundwater chemistry are salinisation from salt-water intrusion, silicate mineral dissolution, cation exchange and human activity. Deterioration in water quality has resulted from intrusion of the salt water of Lake Van along the coastal regions into the Van plain. At present, the mixing rate of salt water in the Van aquifer is between 1 and 5.5% and salt water has already invaded about 5 km inland in the iskele and the airport region.     

An Analysis of Groundwater in Sinjar Plain (Northwest of Iraq) Using WQI Model

INTRODUCTlONGroundwater is very important in arid and semi--arid areasand in areas located far away from sources of surface water. Itdoes not contain suspended materials, organic materials andbacteria (as long as it does not get polluted from othersources), but it mostIy contains mineraI and chemicaI com-pounds with identified quantities, depending on the type ofrocks presented in the area.The importance of groundwater relies on its quantity,avai1ability and how to substitute its used amo…