华北平原地下水水位微动态变化周期特征分析

地下水位动态变化是外界影响因素的反映,微观动态也受到外界长期周期性影响。根据在华北平原设置的自动监测设备监测的高频率水位资料,利用频谱分析方法分析了地下水位微观动态,确定了周期变化特征。与天体潮汐所体现出的周期特征对比,说明华北平原(北京除外)大多数观测孔都受到天体潮汐作用的周期影响:其中沿海的部分浅层含水层地下水与海潮潮汐作用有关,个别观测孔受蒸散发作用影响体现出日变化;内陆大多数深层观测孔和个别浅层观测孔微动态受固体潮汐作用影响,反映了不同地区的含水层以及岩性特征。     

海潮引起滨海含水层地下水位变化的初步研究

依据短序列和长序列的潮汐效应观测数据,分析了北海地区海潮引起滨海含水层地下水位变化的动态特征.结果表明,受海潮影响的滨海含水层地下水位与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与观测点离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加地下水位的变幅和潮汐系数大致呈负指数减小.在南、北海岸距离海岸分别达3756m和2276m以远时地下水位不受海潮变化的影响.长序列的观测资料显示,海潮和岸边地下水位有15天的长周期和1天的短周期的波动.     

大陆岛地下水动力学特征—以湛江东海岛为例

东海岛是一具有独特水文地质条件的大陆岛,浅层含水层与大陆以浅海湾相隔,中深层承压水含水层与大陆地下水系统紧密相连。为了深入地认识大陆岛地下水水动力学特征,以湛江东海岛为例,阐述了其水文地质条件,并分析了东海岛浅、中、深层地下水的流场和动态特征。分析结果表明,东海岛为一个典型且独特的大陆岛,岛内和大陆的部分浅层含水层由湛江湾相隔,岛内中、深层含水层和大陆中、深层含水层通过湛江湾相连,且具有统一的水位分布,并保持着密切的水力联系,岛内中、深层地下水由南向北径流补给湛江市区的降落漏斗中心;滨海及海水区域浅层含水层及其下伏的粘土层构成了防止海水入侵中、深层地下水的保护层;浅层地下水流场基本保持天然状态,水位动态特征主要为入渗径流型,水位变化与降雨量相关;中、深层地下水流场以人工流场为主,地下水由南向北径流,水位动态类型主要为开采动态型,水位变化主要受到开采量变化的影响;在近海岸地区,地下水动态表现为潮汐效应型,在潮汐作用下,地下水位动态具有周期性。     

海潮引起初始水位倾斜的滨海承压含水层地下水位 变化的数值模拟

海潮波动可以引起海岸带地下水位发生波动。建立了基于有限差分法的滨海地区一维承压含水层地下水运动数值模型。将潮汐波动概化为正弦波,模拟了滨海地区地下水位随潮汐波动的变化。通过与初始水位水平的承压含水层水位变化的比较表明,受海潮影响的滨海承压含水层地下水位与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加,地下水位的变幅及潮汐效率呈负指数函数衰减,但比前者变化程度稍缓,地下水位对海潮的滞后时间随距离呈线性增加。     

潮汐作用下的滨海湿地浅层地下水动态变化

黄河三角洲滨海湿地浅层地下水位受潮汐波动影响明显,海洋潮汐和受其影响的海岸带湿地浅层地下水具有复杂的周期性变化和趋势性变化。本文通过现场水文监测,设定时间自动采集地下水监测数据,连续监测地下水动态变化,分析地下水位与海洋潮汐波动关系,为湿地水文变化和预测分析提供科学依据。     

利用观测孔中地下水位潮汐效应计算天津滨海新区含水层参数

在沿海地区,尤其是围海造陆工程形成的陆域地区地下水水位受潮汐影响较大,使传统水文地质试验求取含水层参数存在较大误差。因此通过合理概化地下水在潮汐作用下运动规律,建立数学模型,推导解析公式求取沿海含水层参数具有重要意义。分析天津滨海新区两处观测孔地下水位及潮汐波动特征,在滞后时间不明显的情况下,利用观测孔水位变幅数据计算了含水层水头扩散系数,并根据承压含水层储水系数经验值进一步获得含水层渗透系数。通过两个观测孔分别计算,对比计算结果互相验证发现,该方法取得了令人满意的结果。利用地下水潮汐效应计算含水层参数可以广泛应用于沿海地区水文地质工作中。     

天津平原区地下水位动态特征与影响因素分析

天津市地下水位监测工作已经开展了将近40年,监测区覆盖整个平原区。根据多年地下水位监测资料,笔者对区内浅层地下水和深层地下水不同含水层组的水位动态特征及其影响因素进行了分析研究,认为：天津平原区地下水位动态受水文地质条件、降水和开采条件的控制,不同类型地下水动态规律在时空分布上有明显差异,除降水量、温度等自然因素外,开...     

湖南韶山岩溶地下水潮汐探讨

<正>韶山岩溶水动态观测中,发现大部份观测孔的地下水位具有日动态特征,如SK24、36、97、93等孔的水位变化具有明显的半日周期,即在大多数时段内,每天两峰两谷有规律地出现。两峰时距约12小时,峰谷时距约6小时,从峰值到谷值的涨落幅度一般在4—5厘米,最大不超过20厘米。各孔峰、谷出现的时间皆属一致。这种动态特征的规律性不是出现在某天或某月,而是连续不断地显现于观测的全过程。地下水位的这种变化规律,有如海水周期性地涨落,可谓之“地下水潮汐”现象。     

由井-含水层系统对地震波的响应估计BK_u系数

由地震波引起的地下水位振荡和持久性变化特征被广泛探讨,然而水位对S和Love波的响应及敞口自流井井孔储积效应的校正未得到定量化研究。以理想孔隙弹性介质线性孔隙弹性理论为基础,探究了井-含水层系统孔隙压力变化与体应变和偏应变之间的数学表达式,通过对2011年3月11日日本Mw9. 0地震引起的北京昌平地震台地下水观测井实测水位变化与曲线拟合得到的计算值对比,肯定了孔隙压力的影响因素并求解岩石线弹性系数BKu。与潮汐分析方法对比,验证了由地震方法推算的岩石弹性特性代表实际的含水层特征。此外相关系数结果表明水位振荡同时受到体应力和偏应力的共同影响。     

ModfloW在华北平原区地下水库模拟中的应用

通过分析华北平原地下水系统的动态特征及其含水层的分布特点，应用Modflow软件，建立了华北平原地下水系统数学模型。根据对该模型的识别分析结果，得出华北平原由于地下水超采，地下水位降低，增加包气带的厚度，从而腾出了地下水库容。据此提出充分利用含水层的地下空间，修建地下水库，调蓄外来水资源的设想。     

华北平原地下水位驱动下的地面沉降现状与研究展望

华北平原年地面沉降量大于50 mm的严重区面积超过全国总量的80%,防治形势严峻,需要开展有针对性的研究,为有效防控地面沉降提供科学依据。华北平原建立了较完善的地面沉降监测网络,基本掌握了地面沉降现状及演化规律,但受华北平原含水层系统影响因素复杂与时空变化大等因素制约,对地下水位变化驱动下的土层变形特征及其机制研究迄今仍比较薄弱,限制了对地面沉降发展趋势的科学研判和预测预警。在总结国内外地面沉降研究进展、基于高时空分辨率监测数据分析华北平原地面沉降现状和发展趋势的基础上,提出了地下水位变化影响下的地面沉降研究方向。目前,华北平原地面沉降出现减缓态势,天津、沧州、衡水等重点城市主城区地面沉降得到有效控制,但华北平原尤其是河北平原地面沉降总体上仍然处于较快发展阶段,主要原因是农业灌区地下水开采得不到有效控制。未来华北平原地面沉降研究应聚焦地面沉降机理和预测预警、地下水位回升驱动下的土层变形规律及其对环境的影响、地面沉降区地下水资源属性及地热开发与地面沉降关系等方面。     

上海市第四承压含水层应力-应变分析

上海市区完善的监测网络系统地记录了在第四承压含水层地下水资源开发过程中，其地下水位变化、土层压缩变形的历史。随着第四承压含水层开采量的增加，总体上地下水位呈不断下降、土层压缩变形逐年增大的趋势，并具有明显的非线性特征。第四承压含水层随地下水位降低、有效应力的增加，经历了弹性→弹塑性→塑性的变形历程，反映出地下水位（应力）状态对含水层的变形速率及相态具明显的制约作用。不同的地下水位（应力）状态下，第四含水层表现出不同的变形相态和应力-应变形迹，由弹塑性进入塑性变形时所对应的年度最低水位是含水层变形的“临界水位”。上海地区第四承压含水层的临界水位约的在-28～-32m。     

地下水位的地下核爆炸效应及其特征

为了探讨井孔地下水位微动态形成的机理,笔者曾对我国西北某地的两次地下核爆炸组织了井孔地下水位动态观测与研究,其结果表明核爆力和爆心岩体的破裂对地下水位都有相当明显的作用和反映。本文介绍了这两次试验观测的条件与结果,分析了地下水位核爆效应的某些特征,讨论了影响这种效应的地质—水文地质条件等。     

基于小波分析的滇东北毛坪铅锌矿充水水源识别

依据矿区长期地下水动态资料,运用小波分析技术进行地下水位时间序列多时间尺度分析,提取序列中包含的主周期信息,进而辨识矿区的主要充水水源。研究结果显示:地下水位动态时间序列中所包含的周期或者准周期非常宽泛,展现出了多谱的复杂结果,主要周期从小到大分别对应地球固体潮效应、潮汐作用以及降雨为驱动力的地下水循环过程。小尺度的周期变化反映了地下水系统的开放程度;大尺度的周期变化是地下水系统对高能量、长时间尺度降雨输入的响应。研究结果证实了矿区河东石炭系与泥盆系岩溶裂隙水为矿区的直接充水水源,北部二叠系岩溶裂隙水与河西泥盆系岩溶裂隙水为矿区的间接充水水源。     

华北平原地下水脆弱性评价

针对华北平原地域广阔,地貌和水文地质条件复杂、地下水开发利用程度高,地下水位埋深、包气带和含水层岩性差异性大等特点,基于大量钻孔和地下水位监测资料,厘定了包气带岩性和地下水位埋深变化对脆弱性评价影响,进而建立适宜华北平原的DRITC评价指标体系,并应用于华北平原地下水脆弱性评价。评价中,根据华北平原水文地质条件,划分4评价分区,剖分2 km×2 km单元34 253个,采用地下水位埋深、净补给量、包气带岩性、含水层累积厚度和渗透系数5个因子作为评价指标,求得地下水脆弱性综合指数及脆弱性分布图。结果表明,华北平原山前冲洪积扇和古黄河冲洪积平原的现代黄河影响带地下水脆弱性高或较高。野外采样7 472组地下水有机污染测试分析结果佐证,脆弱性高或较高区有机污染检出项数多,其他地区较少,由此验证评价结果的客观性。     

屋顶雨水回灌裂隙岩溶含水层连通示踪试验

雨水回灌后对岩溶水的影响分析和效果需要对回灌井和下游的观测井监测数据说明。由于岩溶含水层中岩溶发育极不均匀,在测定地下水位并判定出地下水流向的基础上,连通示踪试验是选择与回灌井相对应的观测井的有效办法。用氯化钠作为示踪剂,监测不同测井不同埋深地下水电导率随时间变化的方法确定了岩溶水观测井选址、岩溶含水层的结构及水文地质条件。示踪试验结果表明,3#观测井(西院井)可用来监测雨水回灌效果,并计算出该地区的地下水势流速在9 m/h～20 m/h之间。该成果对北方地区岩溶含水层回灌和环境评价具有重要的参考价值。     

地下水位变化模式下含水砂层变形特征及上海地面沉降特征分析

土体变形特征与其经历的应力状态有关。由于抽灌水位置和水量的变化,同一土层中不同时期的地下水位可以呈现不同的变化模式,土层表现出不同的变形特征。论文根据上海1400多个水位孔近40a的水位观测资料和各土层的变形资料,从土层变形角度将地下水位的变化方式划分为5种模式。分析了每种地下水位变化模式下土层的变形特征,并进一步分析了上海地面沉降在时间和空间上的特征。分析结果表明:地下水位的变化模式对上海土层的变形有显著影响。同一土层在不同的水位变化模式下可表现为弹性、弹塑性或粘弹塑性的变形特征;地面沉降与地下水开采量、地下水开采层次与主要沉降层具有密切的关系,开采地下水是上海地面沉降的主要原因;与现阶段含水层的水位变化模式相联系,第四承压含水层是上海最近几年来地面沉降的主要沉降层。     

多源数据挖掘下潘谢矿区深部灰岩水突水预警研究

深层灰岩水在长时间水岩耦合作用下各含水层的水化学成分有所不同,但随着地壳运动、采动影响等因素导致不同含水层产生水力联系。重大的突水事故都是深层高压灰岩水以浅层灰岩水为通道突入矿井发生的。依据对淮南煤田潘谢矿区9对矿井2015—2018年182个地面水文观测孔的水位数据及潘二矿突水后各水文观测孔水位变化的时空规律,得出水文观测孔的水位变化数据比水位高程数据更灵敏,潘谢矿区深层灰岩水由下向上对浅层灰岩水进行补给,通过聚类分析算法识别出矿井与深层灰岩水存在补给关系的浅层灰岩含水层区域;另一方面基于改进的随机森林算法对收集的7 000多条矿井水质化验资料进行分析,基于错分数据识别出与深层灰岩水水力联系紧密的各矿含水层信息。综合分析水位变化数据聚类分析结果,得出各矿井的突水风险区域。基于含水层分类显著因子、水化学空间分布特征,结合温度、流量、水位、水质等参数的高精度传感器,构建快速准确突水预警系统,对矿井出水点进行智能监测,为实施防治水措施提供快速、可靠的依据,可以极大地避免矿井发生突水事故和减少突水事故产生的损失。      

用地下水潮汐效应确定潜水含水层水文地质参数

目前对潜水含水层地下水潮汐效应和水文地质参数求解方法的研究相对较少.通过对福建古雷半岛滨海潜水含水层地下水潮汐效应和海水潮汐动态的观测, 运用Fourier频谱分析方法确定了研究区海水潮汐波动方程(波动特征参数), 并以此作为地下水的边界条件, 推导了潜水含水层地下水潮汐效应的波动方程, 利用最小二乘法以地下水水位波动观测值为目标函数对潜水含水层的渗透系数与重力给水度的比值进行了反演识别, 为类似地区水文地质参数的确定提供了借鉴, 也为该区后续地下水中溶质迁移规律的研究奠定了基础.      

井孔水位的微动态特征综述

我国的地震水文地质界,多年来在以地震预报为目的的井孔水位动态的观测与研究中,特别注意井孔水位的微动态特征。井孔水位的微动态,一般指井孔中地下水位的微量变化,其水位变幅常以毫米为单位。这种动态一般来说,和传统水文地质学所关心的含水层水量的增减引起的宏观动态有所不同,是和地壳中的应力状态的变化有关,只是含水层中的孔隙水压力的变化所致的。形成井孔水位的微动态的因素很多,