一次洪水后河流对地下水影响数学模型及其应用研究

流域内的河流与地下水之间存在着密切的水力联系,为研究一次洪水过后河流与沿岸地下水之间关系,在分析其水文地质条件基础上,建立河流与地下水之间数学模型,求解了潜水含水层水位、沿岸侧向单宽流量、渗流速度等,并以淮河流域的王家坝站附近地下水为例进行计算,分析了其地下水动态变化特征,讨论了渗透性与给水度对河流回水过程中对潜水的影响,研究结果为地下水与地表水关系应用具有一定参考价值。     

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）.      

地下水补给对河流水质模型的影响

以经典的一维水质模型及其解为基础,将地下水对河流的补给作用作为河流水质模型的一项影响因子,利用迭加原理,给出受到沿途地下水补给影响下的河流水质模型的解析解.利用这一新解析解,定量研究地下水补给作用对河流水质模型参数的影响规律.地下水渗出(相当于一点污染源)进入河流后,在随河水向下游运移的过程中,其水质浓度也将发生衰减."连续线源"对河流水体中溶质衰减过程的影响,不简单等同于几个"点源"的迭加.含水层与河流间水量交换作用,更宜用"连续线源"去刻画.以颖河为例,河流两岸潜水补给对河流水质模拟计算的影响程度研究表明,地下水补给对河流溶质沿河变化规律的影响,理论上不能用"综合衰减系数k值"简单反映,而且它对k值计算影响相当大.     

叶尔羌河流域裸地潜水蒸发的数值模拟研究

利用地表能量平衡原理、微气象学以及土壤水热迁移理论建立了潜水蒸发模型,并采用全隐式有限差分格式进行求解。在求解过程中,对土壤热运动方程的上边界采用了第三类边界条件,同时采用自动调节步长等方法,增加了数值计算的稳定性,提高了计算速度。用本计算模型模拟了1994年5月份新疆叶尔羌河流域地下水均衡场的裸地潜水蒸发过程,并与当地的试验资料进行了比较分析,结果表明,采用的计算模型和方法可以进行较长时间内裸地的潜水蒸发估算。     

基于同位素与水化学分析法的地下水补径排研究——以苏锡常地区浅层地下水为例

在分析研究区浅层地下水空间分布特征的基础上,采用同位素与化学分析相结合的方法研究苏锡常浅层地下水的补径排条件。利用氢氧同位素的分析结果,建立潜水与微承压水的δD-δ18O关系曲线,分析潜水含水层与河流、湖泊等地表水体关系以及微承水的蒸发程度;利用放射性同位素氚与14C研究微承水与现代水的补给关系;利用常规的水化学分析方法研究浅层地下水补给源的变化问题。结合研究区地下水水位、地层岩性、地形、地貌等多方面因素综合分析了浅层地下水的补径排条件,从而指导苏锡常地区浅层地下水合理开发利用。     

鄂尔多斯盆地南部马莲河流域地下水中锶富集特征及成因分析

马莲河流域地处鄂尔多斯盆地南部黄土高原区,按储水介质和埋藏条件可将地下水分为黄土潜水、基岩潜水和基岩承压水三类,利用2015—2018年流域的295组地下水水化学数据,分析了地下水中锶(Sr²⁺)的质量浓度水平、垂向分布及沿流向分布的特征,并采用因子相关性研究地下水中Sr²⁺的来源和富集成因。结果表明:马莲河流域地下水富锶现象显著,黄土潜水、基岩潜水和基岩承压水中锶的平均质量浓度分别为1.14 mg/l、1.39 mg/l和5.24 mg/l;地下水中锶富集成因主要是含锶矿物天然状态下的水-岩作用,黄土潜水、基岩潜水和基岩承压水三类地下水中Sr²⁺的主要来源分别为碳酸盐岩与铝硅酸盐岩、碳酸盐岩与硫酸盐和碳酸盐矿物的溶滤作用;地下水中Sr²⁺的质量浓度沿流向呈逐渐增大的趋势,在不同区域中随深度变化的趋势不一致。     

伊犁河支流大西沟河水与地下水转化关系研究

开展河流和地下水转换关系研究对于区域水资源合理开发利用具有重要意义。文章以大西沟河水与地下水转换关系为目标,在分析地下水动力场的基础上,通过水化学类型、溶解性总固体(TDS)、氯离子（Cl-）等水化学以及环境同位素18O、D、T等指标作为示踪剂,分析大西沟河和地下水的转换关系和转化强度。结果表明:研究区河流和地下水化学类型主要为HCO3—Ca,水化学类型空间分布特征相似;TDS和Cl-浓度表现为先增加后下降,但地下水的变化幅度大于河水。通过对大西沟河水和地下水中的水化学和环境同位素指标对比分析,发现研究区河流与地下水之间补给排泄关系具有明显的分段性;从河流出山口到下游地区,河水和地下水之间发生了三次转化关系:在山前倾斜砾质平原区以河水入渗补给地下水为主,补给量占该段潜水径流量的56%;到了细土平原区出现地下水补给河水地段,补给源为承压水越流补给潜水后的混合水体,潜水和承压水补给比例占该段河水径流量的20.4%与58.4%;风成沙漠区河水沿途渗漏补给地下水直至河流断流。本次研究结果为建立研究区水循环演化模式和水资源合理开发利用提供了理论和技术支持。     

非稳定边界条件下地下水开采的影响分析

对于潜水含水层平面非稳定流,边界的非稳定性集中表现为水力坡度随时间的变化。本文中,非稳定边界主要以河流为研究对象,采用数值模拟的方法,以叶尔羌河流域泽普灌区为例,从水资源转化关系、各水均衡要素的变化趋势等方面进行分析,研究在非稳定边界条件下地下水开采对非稳定边界的影响、影响原因及其区域水资源系统的影响。     

和什托洛盖煤田乌尔禾三角洲水文地质条件分析

在野外实地调查和资料收集的基础上,以和什托洛盖煤田乌尔禾三角洲地下水系统为研究对象,对乌尔禾三角洲地下水系统的水文地质条件进行分析。研究结果表明:乌尔禾三角洲地下水系统位于研究区的东南部,北部以哈拉阿拉特山为界与白杨河谷地地下水系统通过峡口相连,西侧以成吉思汗山分水岭为界,南至克拉玛依市白碱滩一带,东侧以玛纳斯湖与艾里克湖的地表分水岭为界;三角洲大部分补给来源于河流或引水渠的渗漏,地下水主要以潜水蒸发和植物蒸腾形式排泄维持平衡;浅埋潜水为渗入—蒸发型循环,深埋潜水和承压水为渗入—径流型循环。     

高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律

为了研究高潜水位采煤沉陷区积水范围动态演化规律，以安徽淮北五沟煤矿1031工作面为研究区域，基于Landsat-8遥感数据解译结果，总结了2013-2017年1031工作面上方地表积水范围演化规律，分析净降水量、地下水埋深、工作面推进距离等因素对积水范围演化的影响，并提出积水边界角的概念，建立了积水边界角随采动时间变化的函数关系式。研究发现:高潜水位采煤沉陷区地表积水演化分为4个阶段:未形成期、同步增长期、残余增长期、相对稳定期；在同步增长期和残余增长期，工作面推进距离、净降水量与积水面积日增长量呈正相关，地下水埋深与积水面积日增长量呈负相关；工作面推进距离是积水范围演化的关键影响因素，在工作面推进距离为476 m左右时，地表产生积水，工作面停采后5个月左右，积水面积趋于稳定；积水边界角先呈减小趋势，再趋于稳定，在同步增长期和残余增长期，积水边界角总体呈减小趋势，但受气象、地下水埋深等因素影响而波动；相对稳定期，积水边界角整体趋于90°。本研究为高潜水位采煤沉陷积水区土地利用规划、土地复垦、水陆复合生态系统建立等提供理论依据。      

水文地质参数对浅层地温能的影响分析

以丘陵地区某医院水源热泵系统为例,在建立耦合数学模型的基础上,利用TOUGH2软件,讨论含水层孔隙度以及渗透系数对潜水水热运移的影响,定量评价对热泵采能区域的温度场演化影响。在该研究区特定地质及水文地质条件下,含水层有效孔隙度和渗透系数等水文地质参数对热泵采能区域的温度场演化影响较明显。从而为研究类似地区的地下水环境变化有一定的借鉴意义。     

基于环境同位素技术的河水补给研究——以沈阳黄家傍河水源地为例

河水入渗补给是傍河水源地的主要补给来源,确定河水补给强度对于促进水源地长期安全的开采具有十分重要的意义。以沈阳黄家水源地为研究区,通过对比研究区河水、地下水的水化学及氢氧稳定同位素特征,分析了水源地地下水的补给来源及强度。结果表明:傍河水源地地下水主要接受河水的入渗补给和区域地下水的侧向补给;受河床沉积物和含水介质的岩性及结构在空间上的差异影响,河水入渗补给后在向地下水位漏斗中心流动的过程中具有浅层和深层两条地下水流路径,深层地下水与河水的水力联系更为紧密;河水对地下水的补给强度具有明显的时空变化特点,表现为雨季河水入渗强度明显大于旱季,并且随着与辽河距离的增加,水源地地下水获得的河水补给量呈逐渐减小的趋势。     

Uranium isotopes (234U/238U) in rivers of the Yukon Basin (Alaska and Canada) as an aid in identifying water sources, with implications for monitoring hydrologic change in arctic regions

The ability to detect hydrologic variation in large arctic river systems is of major importance in understanding and predicting effects of climate change in high-latitude environments. Monitoring uranium isotopes (²³⁴U and ²³⁸U) in river water of the Yukon River Basin of Alaska and northwestern Canada (2001?C2005) has enhanced the ability to identify water sources to rivers, as well as detect flow changes that have occurred over the 5-year study. Uranium isotopic data for the Yukon River and major tributaries (the Porcupine and Tanana rivers) identify several sources that contribute to river flow, including: deep groundwater, seasonally frozen river-valley alluvium groundwater, and high-elevation glacial melt water. The main-stem Yukon River exhibits patterns of uranium isotopic variation at several locations that reflect input from ice melt and shallow groundwater in the spring, as well as a multi-year pattern of increased variability in timing and relative amount of water supplied from higher elevations within the basin. Results of this study demonstrate both the utility of uranium isotopes in revealing sources of water in large river systems and of incorporating uranium isotope analysis in long-term monitoring of arctic river systems that attempt to assess the effects of climate change.     

北京怀柔地区入渗河水空间分布研究

河水入渗路径和范围对确定地下水补给条件,以及水资源调控和合理利用有着重要意义。针对2015年以来怀柔地区地下水水位回升现象,开展了地下水动态影响因素研究,采集了河水和地下水样品,测试了水化学和氢氧稳定同位素组成。δD-δ18 O数据表明该区有河水入渗补给地下水,河流附近地下水为地下水与入渗河水的混合物。利用地下水δ18O值以及二元混合模型计算了地下水中入渗河水的比例,揭示出地下水中河水占比减小方向与地下水水力梯度下降方向一致;局部河段附近地下水Cl-含量增加,表明河水入渗会引起地下水水质变化。入渗河水影响范围的圈定为评价入渗河水对地下水的影响提供了重要数据。该项工作对理解研究区地下水水文过程、控制因素以及水资源管理具有指导意义。     

黑河流域水循环过程中地下水同位素特征及补给效应

通过环境同位素及其Tamers、IAEA模型应用研究表明,黑河流域水循环过程中地下水同位素特征与补给源属性和数量密切相关,具有非均一性;东部以山区降水通过出山地表径流补给为主,西部冰川雪融水和山区基岩裂隙水是主要补给源,下游区依赖中游区河水下泄状况,蒸发特征明显。东部同位素较新且地下水更新较快,西部同位素较老且地下水更新较慢;祁连山前戈壁带地下水同位素与山区河水相近,细土平原带地下水补给河水;高台一带受酒泉低氚值地下水补给影响而河水和地下水氚值都偏低;近河道带地下水年龄较新,远离河道则较老。因此,充分利用地下水与地表水之间转化规律,联合优化调控,有利于该区地下水资源可持续利用。     

濉河符离集段地表水污染与傍河浅层地下水相互关系的研究

本文通过对濉河符离集段地表水与傍河浅层地下水的水位、水质进行同步观测,采用相关分析的方法,对濉河符离集段地表水与傍河浅层地下水的水位、水质相互关系进行了分析.结果表明,地表水与地下水水位高度相关,傍河地下水水位与离河距离、河水水位关系表达式为:z=-5.9254-0.0003x 1.2110y,地表水与地下水水质的Cl-离子、NH3-N相关性良好.可见濉河地表水污染对傍河浅层地下水污染有着积极的影响.     

卫河流域河流地下水流系统氮素运移的数值模拟

卫河是海河流域污染最严重的河流之一,该河如何影响附近浅层地下水的水质是长期受到重视但缺乏定量研究的关键问题。为探讨这一问题,利用Hydrus 2d模型模拟河流非饱和带氮素的迁移转化,以GMS软件中的RT3D模块模拟氮素在饱和含水层中的运移,将包气带底部淋滤出的污染物浓度定为饱和带溶质运移模型的上边界条件,首次实现了河流非饱和带饱和含水层氮素运移的联合模拟,得到河流线状污染源对浅层地下水的影响程度及范围。研究结果表明：由于吸附作用、硝化反硝化作用的存在,从河流上游到下游,包气带厚度加大,运移至含水层中的NH4-N、NO2-N浓度呈下降趋势,而NO3-N浓度则呈上升趋势。随着入渗时间的增长,进入饱和含水层中的NH4-N、NO2-N、NO3-N的浓度逐渐升高并最终保持稳定。污染的河流对浅层地下水的影响呈带状分布,污染物随入渗水流在包气带中垂直入渗;在饱和含水层中以水平运移为主,污染羽偏向地下水流动的方向,其影响距离不超过500 m。     

曹妃甸地区地下水水化学形成作用分析

在开展曹妃甸地区环境地质调查评价过程中,利用水化学组分及离子组合方法对曹妃甸地区水化学样品进行分析,结合曹妃甸地区水文地质条件,开展了地下水水化学形成作用研究,认为该区浅层地下水以溶滤地层中的岩盐、碳酸盐矿物和硅酸盐矿物为主,方解石、石膏等贫镁矿物的影响较小,同时,强烈的蒸发浓缩作用对浅层水水化学特征具有重要影响。深层...     

陕北地区河川基流的时空演变规律

The interaction between groundwater and surface water in northern Shaanxi is quite complicated and frequent under the influence of regional hydrogeological condition and human intervention. These performances bring serious challenges to regional water resources assessment and utilization. The river baseflow process at Gaojiabu Station in windy desert region, Gaoshiya and Caoping Station in loess region were taken as research objects, and their variation trends and change points in the river baseflow series were analyzed in this paper. In addition, to explore the cause of the baseflow change, this research compared their correlations with precipitations in the same area respectively from two aspects of flow variation and multi timescale characteristics. The results show that: ①groundwater recharges for river flow in windy desert region significantly exceed those in loess region; ②baseflows of all the rivers in the study area reducing significantly are mainly determined by human intervention such as the extensive pumping of groundwater; ③periodic changes of baseflow in each station response closely to precipitation change on meso-scale and small-scales; ④precipitation-runoff relationships in windy desert regions are much more complicated and unstable than loess region, which is mainly because of its more significant impact from groundwater storage and the lateral recharge change. Under the changing environment, the water cycle in windy desert regions would be in complexity and variability. Therefore, it is recommended that, groundwater changes need to be considered in regional water resources assessment.     

山东省汶泗河冲洪积平原地下水污染评价与安全供水对策

在对汶泗河冲洪积平原水文地质条件和污染源现状进行阐述的基础上,对不同含水岩组无机组分指标进行了分析,表明浅层孔隙水和部分地区岩溶裂隙水无机组分含量大幅增高,深层孔隙水无机物含量则变化不大。在有机污染方面,浅层孔隙水有机物检出率26.8%,但含量很低,远未达到饮用水标准限值;岩溶裂隙水有机物检出率46.7%,检出率相对较高,局部地段有机物超标;深层孔隙水有机物基本未检出。该区地下水污染评价结果表明,浅层孔隙水和岩溶裂隙水无机污染呈面状污染特征,且污染程度较重,而有机污染则呈现点状污染特征,且污染程度总体较轻。对研究区地下水污染现状,提出了地下水安全供水对策。