中国北方地下水系统划分方案研究

地下水系统是水文地质学的研究热点之一。学术界对“地下水系统”的概念尚没有明确和统一的认识,不同学者对“地下水系统”的理解各有侧重,划分依据与标准不一,划分结果各异,故在应用上常造成混乱。文中基于地下水流系统的概念,归纳了地下水系统划分的原则和依据,认为地下水系统划分应以自然状态不同级别的地下水流系统为首要依据,以含水层系统为判断水力联系和流动系统内部结构的重要基础,提出了一套划分中国北方地下水系统的方案,将其划分为4个地下水系统区块、10个一级地下水系统和56个二级地下水系统。地下水系统区块主要依据特大区域尺度上具有相似地下水循环特征且在地域上毗邻的盆地（流域）的组合体划分：一级地下水系统主要依据盆地（流域）尺度的区域地下水流系统和区域地下水流向划分;二级地下水系统主要依据区域水流系统的分区特征（受次级盆地或次级流域控制）划分。这一方案为中国北方区域地下水资源评价、地下水资源管理、地下水与环境等相关问题的研究提供地下水系统的框架基础。     

西北黑河下游额济纳盆地地下水系统研究(上)

本文从额济纳盆地含水系统结构及埋藏分析、地下水补给与排泄、地下水流场、水化学特征、水环境同位素等方面的综合分析入手，将全盆地划分为潜水和承压水2大子系统，并进一步区分出5个亚系统及次亚地下水流系统。     

盆地地下水流系统形成与影响因素分析

目前区域（盆地）地下水流系统模拟研究中,常用的定水头与通量两种上边界条件刻画方法与实际条件存在差距。通过对比两种方法的差异和各自适用条件,采用解析法讨论地下水位的形成控制机制,提出了改进后的变通量上边界数值模型,并以鄂尔多斯盆地北部白垩系地下水流系统为例分析了盆地地下水流系统的形成与影响因素。研究表明,鄂尔多斯盆地北部白垩系水流系统地下水位受地形、补给条件和渗透系数三者共同控制,同时特有的气候、地形和岩性组合通过控制地下水位影响地下水流系统的发育演化。采用变通量上边界法探讨上边界条件改变对盆地水流系统的影响,对深刻认识区域地下水流系统形成演化机制,揭示地下水系统与上边界气候变化、植被生态变化之间的相互作用关系具有一定优势。     

鄂尔多斯盆地地下水资源与开发利用

鄂尔多斯盆地是我国西北地区的大型构造沉积盆地,以前寒武系变质岩为基底,依次沉积了下古生界碳酸盐岩、上古生界—中生界碎屑岩和各种成因的新生界,总厚度达6000m。根据盆地的地质构造特征和水文地质条件,将鄂尔多斯盆地含水岩系划为周边寒武系—奥陶系碳酸盐岩岩溶含水层系统、白垩系碎屑岩裂隙孔隙含水层系统和盆地东部基岩裂隙水与上覆第四系松散层孔隙含水层系统。在含水层系统划分的基础上,以含水体之间是否具有统一的水力联系和稳定的水动力场和水化学场为依据,将周边岩溶水可进一步划分为10个水流系统和22个子系统,白垩系地下水划分为5个水流系统和11个子系统,石炭系—侏罗系裂隙水与上覆松散层孔隙水划分为9个地下水系统。系统论述了含水层系统特征,区域水文地球化学特征和地下水循环规律,对鄂尔多斯盆地地下水资源进行了全面评价,针对能源基地建设的供水急需,提出了地下水合理开发利用建议。     

鄂尔多斯盆地多级次地下水流系统中硝酸盐分布特征及其成因

水资源短缺的鄂尔多斯盆地内地下水遭受硝酸盐(NO3-)污染等问题日益突出,识别盆地不同地下水流系统的NO3-分布规律及其成因,对地下水资源的合理利用与保护具有重要意义.选取鄂尔多斯盆地北部湖泊集中区白垩系地下水系统为研究对象,基于水化学和聚类 主成分分析划分地下水流系统级次,在此基础上对比分析不同级次地下水流系统中NO3-分布特征,综合水化学和环境同位素分析识别多级次地下水流系统中NO3-来源及其潜在过程.研究表明:研究区ρ(NO3)超出地下水质量标准(GB/T 14848-2017)Ⅲ类水标准的地下水样品集中在局部-中间地下水流系统,其超标率达到28％;区域地下水流系统中ρ(NO3)均值约为1 mg/L.研究区不同级次地下水流系统中ρ(NO3-)分布特征主要与人类活动影响程度有关,而地下水蒸发富集和反硝化衰减作用对ρ(NO3-)的影响可以忽略.其中,局部-中间地下水流系统受到人类活动产生的污染影响显著,其NO3-污染主要来源于无机铵肥和粪便污水等;区域地下水流系统可能尚未受到人类活动污染,其NO3-来源于天然有机氮矿化.     

黑河下游额济纳盆地地下水系统划分

地下水系统的划分对于深入分析地下水的形成条件,揭示地下水的循环演化规律,进行区域地下水资源评价和规划具有重要的理论和现实意义。在论述地下水系统的有关概念及划分方法的基础上,以西北典型内流盆地黑河下游额济纳盆地为例,对地形地貌、区域地质背景及系统内含水层和水流场进行分析,从中提取依据,确定系统边界,划分地下水系统,划分出4级系统,包括2个地下水亚系统(二级系统)、4个子系统(三级系统)。     

地下水流系统特征——以白垩系地下水盆地为例

以不同的研究尺度,白垩系地下水盆地可以划分为若干地下水流系统.水流系统的发育受含水层补给和排泄条件及含水系统结构控制.每一个水流系统都具有整体性、相关性、等级结构性、时序性、动态平衡性、功能性等特征.     

鄂尔多斯盆地水文地质特征及地下水系统分析

鄂尔多斯盆地是我国西北地区东部的一个大型构造沉积盆地,蕴藏着丰富的矿产资源,是我国正在建设 的重要能源基地;鄂尔多斯盆地同时也是一个巨型地下水盆地,赋存相对丰富的地下水资源,将为能源基地建设提 供重要水源。鄂尔多斯盆地是由多种不同类型岩石上下叠置构成的构造沉积盆地,因此它也是一个由不同含水岩 类的多个含水层系统上下叠置构成的巨型地下水盆地。鄂尔多斯盆地总体上构成一个半开启型的地下水盆地,盆 地内不同含水层系统地下水交替循环的方式和深度不同,以寒武系-奥陶系碳酸盐岩类岩溶含水层系统和白垩系 碎屑岩类孔隙-裂隙含水层系统的交替循环深度较大(可达1200～1800m);新生界松散岩类孔隙含水层系统和 石炭系-侏罗系碎屑岩类裂隙含水层系统的交替循环深度较小(一般小于300m)。鄂尔多斯盆地实际上包含了周 边岩溶地下水、白垩系自流盆地地下水和东部黄土区地下水共3个地下水大系统。在各地下水大系统内,又可根 据各自的地质-水文地质结构特征、地下水循环条件以及和地表水系的关系等,再进一步划分成7个地下水系统 及16个地下水亚系统。文章在对鄂尔多斯盆地的地质-水文地质结构特征和地下水循环条件进行分析的基础 上,对整个盆地地下水系统进行初步分析,为盆地地下     

盆地多级次地下水流系统盐分运移实验模拟

地下水年龄和滞留时间包含了地下水循环和演化的重要信息,被广泛用于盆地地下水循环模式的研究.使用多级次地下水流系统演示仪,实验模拟了三级水流系统模式中地下水年龄及滞留时间分布.研究发现,盆地底部、区域流线的下游、盆地滞留区最晚响应;浅部的局部水流系统稳定后的浓度值相对较低;中间水流系统相对深部的区域水流系统也较低,滞留区...     

中国西北内陆干旱盆地地下水形成演化模式及其意义

随着系统理论分析方法的引入和同位素、遥感、计算机技术和先进物探手段等的应用,内陆干旱区的地下水勘查与研究得到迅速发展。本文以作者在中国西北地区近十几年的地下水勘查与研究成果为主要基础,将内陆干旱盆地平原区地下水划分为四级地下水流系统,即山前局部地下水流系统（Ｉ）、区域地下水流系统（Ⅱ）、滞流地下水流系统（Ⅲ）和细土平原区易变的局部地下水流系统（Ⅳ）。盆地地下水的形成演化和盐分迁移主要发生在Ｉ、Ⅱ和     

Relation of tectonic structure to groundwater flow in the Beypazari region, NW Anatolia, Turkey

The Beypazari region in NW Anatolia (Turkey) is characterized by high water demand and stress on available water resources. Tectonic structures control the groundwater flow, hydraulic head and well yield in the study area, which is located in the central part of the Beypazari Neogen basin. The impact of major tectonic structures on groundwater flow in the Cakiloba-Karadoruk aquifer is described. This aquifer is of sedimentary composition and underwent tectonic deformation, post-Miocene, forming northeast-striking asymmetric synclines, anticlines, monoclines, high-angle reverse faults and N–S striking tensional faults. Some of these structures affect groundwater flow by separating the aquifer system into sub-compartments, each having unique recharge, boundary and flow conditions. The groundwater system is compartmentalized into three sub-systems under the impacts of the Zaviye and Kanliceviz faults: (1) Arisekisi, (2) Elmabeli and (3) Southern sub-systems. The southern part of the Arisekisi sub-system and the Southern sub-system are characterized by a syncline and the aquifer is confined in the central part of the syncline. The Elmabeli sub-system has unconfined conditions. Consequently, the effects of tectonic structures are shown to be important for selecting well locations, evaluating groundwater use, groundwater management, and contaminant control in the study area, and also in other tectonic regions.     

Effect of the groundwater contribution, the climatic change, and the human-induced activities on the hydrological behavior of discharge playas: a case study Sidi El Hani discharge playa, Tunisian Sahel

This study is meant to provide an insight into how discharge playas, which are strongly influenced by a regional salty groundwater flow regime, such as the discharge playa of Sidi El Hani, would respond to the climatic variability and to the materials coming from the subsurface of the Sahel area. In order to choose the appropriate method, a special care was given in this paper to different methods of investigation of the groundwater contribution in water and salt budgets of saline systems. The hydrogeological map of the surrounding aquifers proved their convergence toward Sidi El Hani discharge playa. As consequence of the dominance of a salty groundwater contribution, the climate variability may be considered minor. Accordingly, the model proposed by this study showed the dominance of the salty water coming from the hydrogeology at the expense of the fresh water coming from the climatic contribution. Moreover, according to the adopted model, the effect of the human-induced activity on the hydrogeological contribution such as the installation of dams in the Tunisian center and the overexploitation of the phreatic aquifer of Kairouan was judged increasing the convergence of Kairouan aquifer towards Sidi El Hani discharge playa. On the other hand, the consumption of salt reserves from the discharge playa tends to decrease its salinization.     

忻州盆地边山岩溶水系统与盆地孔隙水补给分析

忻州盆地边山岩溶水与盆地孔隙水存在密切的水力联系,岩溶水系统的圈划与分析对盆地孔隙水资源评价十分重要。文章运用地下水系统分析理论,基于地理信息系统技术,定量提取区域地质(岩相古地理、地层与构造)和水文地质信息,绘制了基于区域隔水底板等高线图、典型剖面图、盆地-山区两壁投影图等信息的岩溶水系统图;运用岩溶水系统图分析得出下马圈泉岩溶水系统与盆地孔隙水存在间接汇水、潜流和河流(泉)渗漏等补给关系,并给出了补给量的计算方法,为忻州盆地地下水资源评价与定量模拟提供了新的水文地质依据与基础。     

松嫩平原地下水流动模式的环境同位素标记

采用同位素水文学方法并结合传统水文地质方法,识别松嫩平原地下水流动模式。氢氧稳定同位素和地下水年龄分布表明该区地下水流动系统流动模式呈现出局部流、中间流和区域流系统。地下水中氚分布深度指示局部水流系统为现代水循环系统,以垂向运动为主要特征,循环深度一般小于50 m,山前区可达100m以下;区域流系统存在于深部承压含水层,以侧向水平径流为主要运动特征。松辽边界附近的环境同位素特征存在明显的差别,指示天然状态下可视为零通量边界。同位素示踪剂也反映出嫩江和地下水的相互作用关系,在齐齐哈尔以北,江水补给地下水;在齐齐哈尔以南,地下水向嫩江排泄。     

基于环境同位素分析吐鲁番盆地地下水流系统

吐鲁番盆地是中国重要的煤炭基地之一,研究盆地地下水流系统对于区域水资源评价具有重要意义。通过在野外开展取样工作,首先根据取样点井深的不同,将所有样点分为4组,结合当地水文地质条件、同位素值的高程效应以及取样点位置,将同位素值以及位置相近的点归为同一个水流系统。经分析,在火焰山以北存在一个相同型式的地下水流动系统,而在火焰山以南随着山区坎尔其水库的修建,水利工程设施的不断完善和农业灌溉制度的改革,存在多级地下水流动系统,其形成条件主要受自然和人类活动影响。其中同位素和TDS值都较高的T1点曾是艾丁湖湖面的边缘,当时湖水水位浅,同位素蒸发效应明显。同时,火焰山地下基岩存在缺口,存在北盆地向南盆地的地下水补给。     

Numerical analysis of the groundwater regime in the western Dead Sea escarpment, Israel + West Bank

Water is scarce in the semi-arid to arid regions around the Dead Sea, where water supply mostly relies on restricted groundwater resources. Due to increasing population in this region, the regional aquifer system is exposed to additional stress. This results in the continuous decrease in water level of the adjacent Dead Sea. The interaction of an increasing demand for water due to population growth and the decrease of groundwater resources will intensify in the near future. Thus, the water supply situation could worsen significantly unless sustainable water resource management is conducted. In this study, we develop a regional groundwater flow model of the eastern and southern Judea Group Aquifer to investigate the groundwater regime in the western Dead Sea drainage basin of Israel and the West Bank. An extensive geological database was developed and consequently a high-resolution structural model was derived. This structural model was the basis for various groundwater flow scenarios. The objective was to capture the spatial heterogeneity of the aquifer system and to apply these results to the southern part of the study area, which has not been studied in detail until now. As a result we analyzed quantitatively the flow regime, the groundwater mass balance and the hydraulic characteristics (hydraulic conductivity and hydraulic head) of the cretaceous aquifer system and calibrated them with PEST. The calibrated groundwater flow model can be used for integrated groundwater water management purposes in the Dead Sea area, especially within the framework of the SUMAR-Project.     

桂林毛村地下河流域雨季与旱季定量示踪分析

以典型岩溶地区广西桂林市毛村地下河流域为例,基于在线高分辨率监测进行雨季与旱季定量示踪试验,精细刻画流域内含水介质特征。根据示踪试验研究及毛村地下河系统内地下水的径流和分布特征,可将毛村地下河系统划分为社更岩、扁岩地下河系统,大冲里-背地坪系统和大岩前落水洞-毛村出口系统。这三个子系统分布于毛村流域的上游和下游,其示踪剂浓度历时曲线为陡升陡降的尖峰,地下管道相对单一,无较大岔道和溶潭发育。各段地下河水动力作用以对流作用为主,且水流一般呈现为紊流流态。雨季流速快、流量较大,平均运移时间短,示踪剂回收率比旱季高。流域中游含水介质相对均匀,无管道发育,地下水主要赋存于溶蚀裂隙。      

A hydrological simulation of the water regime in two playa lakes located in southern Spain

The subject of this paper is the detailed hydrological simulation of two playa lakes located in southern Spain from January 2011 to March 2012 on a daily basis. These playas are placed over a 400-km ² shallow aquifer, which is exposed to an increasing stress caused by agricultural activities, mainly olive grove plantations. The objective of the paper is to elaborate a detailed numeric model that simulates the water regime of each playa lake on a daily scale. The simulation is compared to measured water level (WL) data of the playas in order to characterize the groundwater–surface interactions. The ultimate objective of this paper is to assess the environmental impact of the increasing anthropogenic water consumption within the area of research. The results of the GW–surface interaction were very consistent with previous works. One of the playa lakes is groundwater-dependent and the other one is presumably a perched playa lake. The GW discharge of the former playa (214 mm) during the research period stands in sharp contrast to no regional GW discharge in the latter. Water level data prove that the hydrological year (2011–2012) had a very negative water budget. The evapotranspiration estimation was almost as high as double the sum of the precipitation, the run-off, and the groundwater discharge. The simulation of an anthropologically altered water regime proves that water retrieval has a harmful impact on the WL of the playa lakes as well as on the aquifer.