龙湖周边机井开采对地下水流影响的数值模拟

人工湖、库和河流等将改变区域水文循环过程，特别是地表水与地下水交换关系。本文对郑州市规划的龙湖入渗水利用和龙湖周边机井布设方案进行比较分析。龙湖水体形成后，湖区与周围地下水位的 2．5m落差将使湖水大量入渗补给地下水，大范围抬升湖区周围地下水位，龙湖周围低洼处将有发生盐碱化的危险，威胁到紧靠龙湖的西部国家森林公园和规划中的东北部生态回廊绿地。本文利用美国地质调查局（USGS）颁布的三维地下水数值模型（MODFLOW），模拟不同湖底防渗措施和机井开采方案下龙湖周围地下水位变化以及龙湖入渗量，对龙湖周边布井方案可行性和降低地下水效果加以分析和比较。     

大荔沙苑地区地下水位动态变化研究

大荔沙苑地区作为生态脆弱区,由于长期开发利用,地下水位持续下降,水资源供需矛盾极其突出。本文通过对研究区域长系列地下水位动态监测数据进行统计分析,结合当地实际,研究其地下水位年内、年际变化特征及其影响因素,以期为沙苑地区的地下水资源保护与利用提供科学依据。结果表明,研究区地下水位动态变化类型主要为大气降水入渗—开采型和大气降水入渗—蒸发型,地下水位受气象和人类活动影响,特别是地下水开采是影响的主要因素。有必要通过科学规划、管理措施等手段有效涵养地下水、防止水资源的进一步恶化,促进当地地下水水资源可持续发展。     

昌吉市地下水水位动态变化特征研究

昌吉市属新疆地下水超采严重的区域,随着昌吉市地表水供水工程的完善和用水总量控制方案的落实,昌吉市抽水机井按照计划逐年关停,地下水水位加速下降的趋势逐渐得到一定程度遏制。通过对昌吉市14眼国控监测井、3眼州控监测井和6眼市控监测井2010-2020年地下水位资料进行整理计算,分析昌吉市地下水位动态变化趋势,并探讨了地下水位下降原因和对环境的影响,结果显示:昌吉市近十年地下水水位总体趋势呈现下降趋势。但在2019年,州控井年平均地下水水位开始出现反弹呈上升趋势,主要得益昌吉市地下水水资源管理措施的加强、昌吉州用水总量控制方案的落实和地下水开采量严格控制。2020年地下水水位比2019年出现下降,主要原因是地下水降水入渗补给量的减少和地下水开采量的增加。应针对地下水水位动态变化特征提出合理建议,保证区域地下水位逐步回升,防止昌吉市生态环境受地下水位埋深影响而恶化。     

固体废物填埋场地下水量计算及排水设计合理性分析

固体废物填埋场的选址和设计需考虑地下水问题,按照相关标准固体废物填埋场内的地下水位应低于填埋坑底1.5 m,如何确保填埋场运行时填埋场内的地下水位低于填埋坑底1.5m,是填埋场规划时必须解决的问题。本文对固体废物填埋场区内地水水量进行计算分析,利用场区周边水位监测数据反推场区内一次降雨后的入渗系数,并结合降水入渗系数的经验值来确定场区内的入渗系数取值,并计算场区内地下水来水量。最终结合场地工程地质条件、水文地质条件及地下水来水量计算结果,按500 a一遇暴雨频率下场区地下水补给量为4 455 m3/d进行排水设计,在坑底四周修建渗水沟,采用卵石回填渗水沟,在渗水沟内放置5根PVC管,并在填埋场坑底靠基岩处布设多排集水孔进行排水。排水工程施工后对坑底地下水位进行监测,结果显示地下水位均低于坑底1.5 m,且有较高的安全距离,满足固体废物的填埋处置相关标准的要求,达到了对填埋场坑底排水的效果。     

降水量与地下水补给量的关系分析

降水入渗补给是地下水的主要补给源，研究降水与地下水的关系，主要是分析由于降水垂直入渗引起的地下水位的变化。本文主要通过对降水入渗机理、影响水入渗的因素、降水入渗补给量计算的研究，分析降水量与地下水补给量的关系。     

潜水地下水动态成因类型的综合判别方法——以三江平原松花江流域为例

传统地下水动态类型的判别方法存在受人为主观因素影响大、易产生多解性等问题。为提高地下水动态成因类型判断的可靠性,本文提出了基于水文地质条件定性分析与实测数据定量分析相结合的综合判别方法。根据研究区的气象、水文及水文地质条件等,将地下水各补给项及排泄项对地下水动态的影响进行定量化,对动态数据进行相关分析及逻辑判断,辨识出对地下水位动态贡献最大的补给项和排泄项,并依此确定地下水动态的成因类型。基于该方法,以三江平原松花江流域2011年及2015年相同的57个地下水观测点为例,结合地下水位埋深、地下水位、河水位、降水量、观测井距河流的距离、包气带岩性等资料,将研究区地下水动态成因类型共划分为水文型、降水入渗型、降水入渗-蒸发型、降水入渗-径流型、降水入渗-开采型和人工开采型6种类型;对比2011年及2015年研究区地下水动态类型的变化,降水入渗型、降水入渗-径流型等天然地下水动态成因类型占比减少,而受人类活动影响的地下水动态成因类型占比增加,表明人工开采活动对地下水动态的影响日益增强。相比根据地下水动态曲线特征确定动态成因类型的传统定性分析方法,本研究提出的综合判别方法能够在充分考虑水文地质条件的基础上,结合定量化方法识别地下水位动态的驱动因素,提高地下水动态成因类型判别的科学性、可靠性以及工作效率。     

应用回归分析方法推求降水入渗补给系数

降水入渗补给系数是地下水资源计算的重要参数之一。目前利用地下水动态资料推求降水入渗补给系数的方法最多，可是在现状地下水开采条件下，地下水动态已改变了其天然状态，降水后的地下水动态已不能真正反映降水入渗补给所引起的地下水位回升，通过动态资料直接推求降水入渗补给系数就显得较为困难。为了消除现状条件的影响，应用部分无影响的动态资料，建立起降水量与地下水位升幅值之间的回归方程，通过插补计算推求降水入渗补给系数，为地下水资源计算提供可靠的依据。     

郑州市龙湖成湖方案研究

人工湖建设可能引起地下水位的抬升,将对周边生态环境造成影响,如部分河岸区的浸没、土壤次生盐渍化、地下水质恶化、影响湖周高层建筑物的地基承载力等。在分析人工湖渗漏问题基础上, 提出了在不采取防渗措施和采取防渗措施两种不同情况下的成湖方案, 并进行了防渗方案的优选。用地下水数值模型MODFLOW和优化模型MODMAN对处于黄河冲积平原地区拟开挖人工湖进行了数值模拟及优化。结果表明,在龙湖运行时,只要人工湖的渗漏量控制在一定范围内,辅之于相应的湖体周边的降水措施,就可有效避免各种环境问题的出现。     

郭店黄土原区水文地质参数推求及水资源评价初步探讨

为掌握地下水位受开采和灌溉入渗补给影响的变化规律,探讨黄土原区地下水资源计算方法,进行资源评价,给机井建设提供科学数据,七八年由宝鸡市地下水工作队和有关县,在风翔县郭店公社布设了地下水开采动态观测区,开展了水位、开采量、水温、水质观测项目,积累了部份基本资料,初步进行参数推求和资源评价。     

太行山山前平原地下水补给规律分析:以河北栾城为例

采用水均衡法与通量法对太行山山前平原(河北栾城)进行了地下水补给评价,结果表明:近20 a地下水入渗补给量为8～172mm/a(水均衡法),平均值49.3 mm/a,变化幅度大.其中2004年入渗补给量(63mm/a)比采用通量法计算结果(28.2mm/a)大一倍,表明土壤优先流对入渗补给作用显著.年入渗补给量总体上随有效降雨量增加、地下水位下降速率减少、作物实际蒸发蒸腾量减少而增加,但与有效灌溉量和灌溉量之和的相关性不显著.通过长序列地下水位与灌溉量等数据估算得到研究区侧向净补给量为125.2 mm/a,约占地下水总补给量的71.7％(175.4 mm/a),说明地下水主要以侧向补给为主.同时计算了入渗补给与侧向补给地下水的延迟时间,分别为60 a和1个月.     

Effect of oil pollution on fresh groundwater in Kuwait

Massive oil fires in Kuwait were the aftermath of the Gulf War. This resulted in the pollution of air, water, and soil, the magnitude of which is unparalleled in the history of mankind. Oil fires damaged several oil well heads, resulting in the flow of oil, forming large oil lakes. Products of combustion from oil well fires deposited over large areas. Infiltrating rainwater, leaching out contaminants from oil lakes and products of combustion at ground surface, can reach the water table and contaminate the groundwater. Field investigations, supported by laboratory studies and mathematical models, show that infiltration of oil from oil lakes will be limited to a depth of about 2 m from ground surface. Preliminary mathematical models showed that contaminated rainwater can infiltrate and reach the water table within a period of three to four days, particularly at the Raudhatain and Umm Al-Aish regions. These are the only regions in Kuwait where fresh groundwater exists. After reaching the water table, the lateral movement of contaminants is expected to be very slow under prevailing hydraulic gradients. Groundwater monitoring at the above regions during 1992 showed minor levels of vanadium, nickel, and total hydrocarbons at certain wells. Since average annual rainfall in the region is only 120 mm/yr, groundwater contamination due to the infiltration of contaminated rainwater is expected to be a long-term one.     

鹊山龙湖生态驳岸方案探讨

水体是鹊山龙湖景观主体,驳岸是水体周边景观的基础和有机组成部分,如何做到驳岸与景观设计充分融合,体现人与自然、岸与水的和谐性、亲水性及生态性,是驳岸设计的关键。该文对驳岸的一般形式进行了概述,介绍了生态驳岸的概念、分类及常用做法,根据湖区各部位具体情况、景观要求,运用生态驳岸不同类型的特点有针对性地对各不同区域驳岸进行了设计方案的探讨。     

黄河源区地下水位下降对生态环境的影响

黄河源区1:250000区域环境地质调查资料与以往资料的对比表明,黄河源区区域地下水位近几十年来呈现明显的下降趋势,主要表现在:地下水露头泉口下移,河谷区民井地下水位下降及山前冲洪积扇前缘泄出带下移.多年冻土的退化直接导致了冷生隔水层的下移,从而引起区域地下水位的下降.区域地下水位的下降导致生态水位下降,包气带土壤层的含水量减少,使该区出现植被草场退化、生物多样性减少、沼泽湿地萎缩、鼠害猖獗、荒漠化加剧及黄河断流等生态环境问题.     

冻结-冻融过程中水分运移机理

为研究冻结-冻融过程中水分运移机理,在天山北麓平原通过人为控制潜水不同埋深条件下的模拟试验和田间土壤水分运移观测试验,分析了土壤水势分布和土壤含水量分布特征,发现冻结过程不同潜水埋深条件下的土壤水分运移机理、土壤水与潜水之间的相互转化关系有明显差异.在冻结过程中,潜水浅埋条件下,冻结层下界面与潜水面之间土壤水分运移状态呈上渗型,土壤水向冻结层下界面处运移、积累,同时引起潜水蒸发损耗使潜水位下降,表现出地下水向土壤水转化的基本特征.潜水深埋区,土壤水分运移状态呈上渗-入渗型,同样土壤水向冻结层下界面处运移、积累,同时潜水得到一定的入渗补给并使潜水位上升,表现为土壤水向地下水转化的特征.冻融过程中对于不同潜水埋深,由原来各自的土壤水分运移状态均逐渐转变为入渗型,形成潜水入渗补给,表现为土壤水向地下水转化的特征.冻融期是土壤水资源、地下水资源形成的重要时期,对于干旱少雨的西北地区而言,冻融水的形成、运移和入渗补给地下水具有重要的生态环境意义.     

A temporary sampling technique for investigating groundwater quality near the ground surface

Improved knowledge of processes determining groundwater quality is an important precondition for the solution of various ecological and water management problems. In areas with highly fluctuating groundwater levels, time-limited access, local pollution sources or temporary interactions between surface water and groundwater, a temporary groundwater sampling technique could be of advantage. Furthermore, depth-specific sampling is of high value for investigating groundwater pollution related to seepage or surface water infiltration. A stainless steel core probe has been developed to obtain groundwater samples and to measure the hydraulic head distribution at various defined depths. The sampling technique is applicable only for non-volatile water constituents. An advantage of the core probe is that it can be driven into soil or sediments using ordinary low cost percussion equipment. The probe enables hydraulic head measurements and water sampling over vertical intervals of 0.3 m. Results from field experiments using the stainless steel core probe were in good correspondence with results from groundwater sampling at nearby observation wells. In the upper layer of the aquifer, the intrinsic spatial change in concentrations of sulphate, chloride and other water constituents is a function of distance between observation points and groundwater surface. Results indicate strong effects of a fluctuating groundwater level on groundwater quality at certain depths.     

Impacts of human activities on the hydrology of Baiyangdian Lake,China

Baiyangdian Lake is the biggest natural freshwater wetland in North China Plain. It provides important ecosystem services such as water regulation and supply, reed production and biodiversity protection. Baiyangdian Lake, however, was threatened by lack of freshwater in recent decades. In this paper, the hydrological changes of the lake were quantified using historical data of water level and groundwater table, and satellite images. In addition, the relationship between water level and socioeconomic development of the basin was investigated. The result revealed a significant decreasing trend of water level in the lake. Water level and groundwater table of Baiyangdian Lake decreased rapidly, caused by the great increase of water withdrawal and consumption due to socioeconomic development in the basin. In particular, population growth and the expansion of irrigated agriculture were two major contributors to the decline of water level and groundwater table. While precipitation was positively correlated with water level, it has less impact on water level and groundwater table than human activities. The diversion of water to the lake raised the water level temporarily and had significant benefits on the wetland ecosystem. The best way to solve ecological problems of Baiyangdian Lake, however, is to control the growth of population, adjust the industrial structure, control land use conversion and improve water use efficiency at the basin scale.     

A Study on Infiltration and Groundwater Development in the Influent Zone of the Perched Lower Yellow River

A three-dimension flow model based on the hydrogeological conditions within the influent zone of the Yellow River in Henan Province, Yuanyang, China, was set up using FEFLOW. The interaction of the Yellow River and the groundwater was simulated under various pumping scenarios. For the planned water supply area, simulation results indicate that, within 10 years’ pumping at a rate of 4.86′108m3/a, the shallow groundwater flow and infiltration from Yellow River will be stabilized . After 10 years pumping, the infiltration will increase to 3.22′108m3/a ?and take approximately 70% of the pumping water.     

典型内陆湖区地下水数值模拟及其主控因子识别

地下水资源是推动干旱区社会经济发展的基础动力,也是影响内陆湖泊及周边生态环境的关键因素。内蒙古黄旗海盆地作为干旱区内陆河流域的典型,近年来地下水水位不断下降,黄旗海湖区面积持续减小,甚至面临干涸的风险。为定量分析黄旗海盆地地下水资源时空演变及黄旗海湖水-地下水的转化关系,利用数值模拟技术构建黄旗海盆地地下水流数值模型,利用该区2010—2016年水位长观数据对模型进行识别和验证。模拟结果表明,模拟期黄旗海盆地地下水储量累计亏空达1.5×108 m3,地下水过度开采是该区水资源呈现负均衡的根本原因。在此基础上,采用Sobol全局敏感性分析方法进一步识别影响该区地下水资源演变的主要控制因素,分别利用湖水位、湖泊渗漏量、地下水储存量和地下水补给湖水量等4个目标函数对影响地下水系统演变的8个主要参数进行敏感性评估。结果显示,不同参数对不同目标的敏感性差异明显,前2个目标主要受渗透系数与湖床渗漏速率的影响,后2个目标主要受人工开采和降雨灌溉补给的影响,而超采地下水则是该区地下水资源枯竭及黄旗海湖泊面积萎缩的主控因素。本研究结果可为黄旗海盆地地下水资源可持续利用及周边生态环境保护提供技术支撑与决策依据。     

下辽河平原地下水生态水位与可持续开发调控研究

下辽河平原是辽宁省老工业基地的核心地区,水资源问题已经成为制约该区经济发展和生态环境改善的重要因素。地下水资源在整个供水系统中一直占有65%左右的比例,但由于地下水开采所导致的环境水文地质问题也很严重,因此开展研究区内的地下水生态水位及其调控的研究具有重要的意义。首先在研究区内降水入渗与蒸发规律的基础上,结合野外试验资料,采用情景分析的方法,设置了两种情景下地下水生态水位标准,并在第二种情景里又分为考虑地下水调蓄功能与不考虑地下水调蓄功能两种方案;然后通过对地下水实际埋深与生态水位埋深的比较,结合相应的水文地质参数,计算出各种方案下满足地下水生态水位要求的地下水调控量;最后论述了研究区内地下水资源可持续开发利用的对策措施。研究成果对于区内地下水资源的科学开采与有效保护具有一定的参考意义。     

Groundwater sustainability and groundwater/surface-water interaction in arid Dunhuang Basin,northwest China

The Dunhuang Basin, a typical inland basin in northwestern China, suffers a net loss of groundwater and the occasional disappearance of the Crescent Lake. Within this region, the groundwater/surface-water interactions are important for the sustainability of the groundwater resources. A three-dimensional transient groundwater flow model was established and calibrated using MODFLOW 2000, which was used to predict changes to these interactions once a water diversion project is completed. The simulated results indicate that introducing water from outside of the basin into the Shule and Danghe rivers could reverse the negative groundwater balance in the Basin. River-water/groundwater interactions control the groundwater hydrology, where river leakage to the groundwater in the Basin will increase from 3,114?×?10⁴ m³/year in 2017 to 11,875?×?10⁴ m³/year in 2021, and to 17,039?×?10⁴ m³/year in 2036. In comparison, groundwater discharge to the rivers will decrease from 3277?×?10⁴ m³/year in 2017 to 1857?×?10⁴ m³/year in 2021, and to 510?×?10⁴ m³/year by 2036; thus, the hydrology will switch from groundwater discharge to groundwater recharge after implementing the water diversion project. The simulation indicates that the increased net river infiltration due to the water diversion project will raise the water table and then effectively increasing the water level of the Crescent Lake, as the lake level is contiguous with the water table. However, the regional phreatic evaporation will be enhanced, which may intensify soil salinization in the Dunhuang Basin. These results can guide the water allocation scheme for the water diversion project to alleviate groundwater depletion and mitigate geo-environmental problem.