引水补源工程对黛溪河流域地下水补给效果浅析

南水北调是国家级的重大水利工程,调水效果最终依赖于接收调水地区对调水的具体利用,引水补源工程是南水北调工程在邹平市的具体利用。为评价引水补源工程对黛溪河流域地下水的补给效果,在分析邹平市引水补源工程实施后黛溪河流域地下水资源的各个补给项的基础上,采用水均衡法计算各个地下水补给量,确定了黛溪河流域引水补源的总补给量。将总补给量视为本区地下水可开采资源量,将地下水可开采资源量与本区用水所需的地下水开采量相比较,对本区地下水资源可开采潜力进行了评价,论证了引水补源工程可有效缓解区内地下水超采问题。另外,还充分利用年地下水动态和多年地下水位动态变化等监测资料,揭示了引水补源工程对区内地下水的有效补充作用,为区内合理开发利用地下水资源提供了依据。     

Prediction of Impacts Caused by South-to-North Water Diversion on Underground Water Level in Shijiazhuang

After implementation of the South-to-North Water Diversion Project which has attracted worldwide attentions, new surface water sources would be added and, accordingly, mining of groundwater for industrial and living water would be reduced to ease the mining pressure of the underground water and abate the decline of the water level in the depression centers of Shijiazhuang and the whole intake area. Numerical model was established in this paper to respectively calculate the underground water level in 2020 based on three schemes including mining status of underground water, urban water resource planning of South-to-North water diversion in Shijiazhuang and Hutuo River infiltration with artificial regulation and storage. It is estimated that after implementation of the South-to-North Water Diversion Project, the buried depth of groundwater of depression centers in Shijiazhuang in 2020 will increase by 28.5~41.09 m comparing with that without water supply through South-to-North water diversion     

南水北调中线工程对河南平原第四系地下水资源的影响

南水北调工程是优化我国水资源配置、解决北方水资源短缺问题的重大举措。由于南水北调中线工程的调蓄作用,河南省受水地区水源结构的改变对主要的供水水源第四系地下水资源势必造成一定的影响。论文在建立河南平原地下水流数值模型的基础上,按照受水区的分配水量相应压采各城市的浅层地下水开采量,模拟预测南水北调中线工程实施后第四系地下水流系统的演化趋势。预测结果表明: 河南平原受水区浅层地下水位都得到了不同程度的恢复,到2010年,郑州市、新乡市、濮阳市漏斗中心水位相比南水北调中线工程实施前（2007年1月1日）将分别提高6.64m,8.15m和4.15m,很大程度上减轻了地下水的开采压力,有效地恢复了地下水位降落漏斗,缓解了当地水资源的供需矛盾;  但是由于农业灌溉超量开采地下水,河南平原中部和东部的非受水区浅层地下水位仍持续下降;  南部尽管不在受水区范围内,但是供水水源主要来自地表水,所以浅层地下水位无明显变化。结合前人的供需水量预测结果,到2010年,南水北调中线工程分配给受水区的水量与受水区的需水量基本持平。     

珠江流域地下水资源评价及问题分析

本文在梳理流域地下水资源评价现状及历史的基础上,讨论了水资源评价方法和分区原则,将珠江流域划分为129个四级地下水系统,以地下水系统为评价单元,在充分考虑不同水文地质参数的基础上,分析评价地下水资源量及存在的问题,讨论珠江流域三级阶地不同水流运动特征,阐述了评价的精度以及水利工程对地下水循环的影响。通过本次评价,珠江流域地下水天然资源量1374.16亿m~3,可开采量为578.7亿m~3,开发利用率仅10.01%。珠江流域跨度较大,水动力特征迥异:上游云贵高原深切峡谷区、中游桂中峰丛洼地区、下游冲洪积平原区,据不完全统计,珠江流域蓄水量大于100万m~3的水库32座,水利工程的修建以及水库对水资源调蓄和分配给地下水资源评价带来一定困难,不同部委对地表水和地下水概念上的分歧导致二者间流域边界不一致以及流域水资源评价结果的差异,为此提出了解决问题的建议,以期为地下水开发利用与治理保护服务。     

Assessing the influence of climate change and inter-basin water diversion on Haihe River basin,eastern China: a coupled model approach

The modeling of changes in surface water and groundwater in the areas of inter-basin water diversion projects is quite difficult because surface water and groundwater models are run separately most of the time and the lack of sufficient data limits the application of complex surface-water/groundwater coupling models based on physical laws, especially for developing countries. In this study, a distributed surface-water and groundwater coupling model, named the distributed time variant gain model–groundwater model (DTVGM-GWM), was used to assess the influence of climate change and inter-basin water diversion on a watershed hydrological cycle. The DTVGM-GWM model can reflect the interaction processes of surface water and groundwater at basin scale. The model was applied to the Haihe River Basin (HRB) in eastern China. The possible influences of climate change and the South-to-North Water Diversion Project (SNWDP) on surface water and groundwater in the HRB were analyzed under various scenarios. The results showed that the newly constructed model DTVGM-GWM can reasonably simulate the surface and river runoff, and describe the spatiotemporal distribution characteristics of groundwater level, groundwater storage and phreatic recharge. The prediction results under different scenarios showed a decline in annual groundwater exploitation and also runoff in the HRB, while an increase of groundwater storage and groundwater level after the SNWDP’s operation. Additionally, as the project also addresses future scenarios, a slight increase is predicted in the actual evapotranspiration, soil water content and phreatic recharge. This study provides valuable insights for developing sustainable groundwater management options for the HRB.     

丹江口水库老灌河流域地下水水化学特征

作为南水北调中线工程的水源地,丹江口水库地下水的水质是影响南水北调工程建设的重要因素。为了确保丹江口水库一库清水送北京,对水库老灌河流域进行地下水采样、统计和分析,研究地下水的水化学特征,结果表明: 丹江口老灌河流域地下水偏弱碱性,属于低矿化水,Ca²⁺为优势阳离子,$HCO_3^-$为优势阴离子; 除$NO_3^-$外,该区主要离子浓度均符合我国及世界卫生组织推荐的饮用水标准; 丰水期和枯水期地下水的水化学类型均为Ca-Mg-HCO₃型和Ca-HCO₃型,水化学过程以风化-溶滤作用为主; 地下水$NO_3^-$超标13%~17%,丰水期部分区域出现Cl^-型水化学类型。季节变化对老灌河流域地下水的水化学类型空间分布影响较小,地下水水质受农业、养殖业、工业遗留废渣及生活污水等影响。     

丹江口水库老灌河流域地下水水化学特征

作为南水北调中线工程的水源地,丹江口水库地下水的水质是影响南水北调工程建设的重要因素。为了确保丹江口水库一库清水送北京,对水库老灌河流域进行地下水采样、统计和分析,研究地下水的水化学特征,结果表明: 丹江口老灌河流域地下水偏弱碱性,属于低矿化水,Ca²⁺为优势阳离子,$HCO_3^-$为优势阴离子; 除$NO_3^-$外,该区主要离子浓度均符合我国及世界卫生组织推荐的饮用水标准; 丰水期和枯水期地下水的水化学类型均为Ca-Mg-HCO₃型和Ca-HCO₃型,水化学过程以风化-溶滤作用为主; 地下水$NO_3^-$超标13%~17%,丰水期部分区域出现Cl^-型水化学类型。季节变化对老灌河流域地下水的水化学类型空间分布影响较小,地下水水质受农业、养殖业、工业遗留废渣及生活污水等影响。     

南水北调中线河南省受水区浅层地下水水位演化规律

南水北调中线工程供水后对河南省受水区浅层地下水位、用水结构等产生了重要影响。首先回顾了河南省平原区以往地下水位埋深变化,并通过收集、统计2008—2018年河南省受水区浅层地下水位的监测成果,基于ArcGIS软件,针对南水北调中线供水前后河南省受水区浅层地下水位变化进行量化分区;结合降水量、地下水资源量、供水量等资料对供水前后河南省受水区用水结构变化等进行分析。结果表明:自20世纪60年代至2008年,河南省平原区浅层地下水位平均埋深整体逐渐增加;河南省受水区地下水资源量随降水量增加呈线性增加趋势;南水北调中线一期供水后,2015—2018年平均地下水供水量在地下水资源量中的占比较2008—2014年减少9.55%;受水区浅层地下水位有所回升,且主要体现在埋深 > 8~12 m范围向埋深 > 4~8 m及≤4 m范围的转变,埋深 > 12~16 m及 > 16~20 m范围在受水前后基本保持不变,埋深 > 20 m的区域范围有所减少;2008—2014年各监测点分布县区的浅层地下水位呈下降趋势,2015—2018年供水期间有2/3以上县区浅层地下水位逐渐恢复;农林渔业用水和工业用水占比在供水后均有所减小,城乡生活、环境综合用水占比增加明显。研究结果表明南水北调中线工程对河南省受水区浅层地下水位恢复及缓解供水矛盾问题等产生积极有效的影响。      

聊城市地下水开采和补源的研究分析

地下水是聊城市重要的而且是主要的水资源,近年来,地下水的开采和补源引起了人们的广泛关注.本文拟对地下淡水资源的时空分布、运动规律、地下水资源计算和评价及聊城市地下水开发利用问题进行一些探讨,对于引黄(河)灌区合理引用黄河水和开采地下水具有重要的指导作用和应用价值.     

南水北调进京后怀柔应急水源地地下水资源涵养研究

怀柔应急水源地作为北京最大的应急地下水源地,在连续10多年的干旱期间,为保障城市供水安全做出了巨大贡献。文章在总结怀柔应急水源地10年供水历程的基础上,评价了连续干旱和应急开采条件下区域水资源的变化;结合南水北调进京的契机,从"资源人工回补"和供水系统"热备运行"两方面开展当地地下水资源涵养研究工作,以保障怀柔应急水源地可持续"应急供水"能力,为应对南水北调供水过程中的突发事件,做好水资源战备储备。     

石羊河流域水资源开发利用与补给之间的协调性评判

在甘肃省石羊河流域历史水资源开发利用情况简述基础上,结合城镇化进程,提出目前武威市的农业用水来源于祁连山山前水库拦蓄地表水,景电二期延伸工程向民勤所调黄河水及部分地方开采地下水;工业、生活用水均取自地下水,水量供给与天然补给上已处于严重失调状态。就城市地下水源地保护区划分而言,以传统的地下水开采影响半径为基本依据所进行的现代地下水源地保护区划分是不合理、不够科学的,应当在地下水补给、径流、排泄条件分析基础上,将水源地上游整个流域划定为保护区,以永久性解决城市地下水供水中存在的水源地安全问题。另外,针对石羊河流域重点治理规划中的调水方案,比较科学、合理的做法是：应从石羊河流域地下水文地质条件出发,遵循第四世地质历史时期形成的地下水补给、径流、排泄通道,在全流域实施压减灌溉面积、减少地下水开采量的同时,将景电二期延伸工程所调黄河水与祁连山山前部分水库地表水部分地或全部地从石羊河上游———武威盆地上游区域通过灌溉或其它方式下渗,补给进入地下水系统中,最终达到六河水系及下游地下水位停止下降,石羊河下游民勤盆地地下水位持续回升的综合治理规划目标,而不是将水直接调入下游民勤盆地。     

Impacts of river recharge on groundwater level and hydrochemistry in the lower reaches of Heihe River Watershed, northwestern China

Water resources have been overexploited for agricultural irrigation and industrial production in the upper and middle reaches of the Heihe River, northwestern China. Due to inadequate water resources management, the runoff entering into the lower reaches has been continuously reduced in recent years. The Heihe River is the primary recharge source for the groundwater of the lower reaches, so the decrease in runoff has caused the groundwater level to decline. As a result, a series of ecological and environmental problems has now appeared in the lower reaches, including river-flow interruptions, drying up of associated lakes, degeneration of vegetative cover and so on. In view of these issues, the National Water Diversion Project was put into practice in July 2000. It has significantly increased the quantity and frequency of flows entering into the lower reaches of the Heihe River, and has recharged the groundwater and improved the water quality to some degree along the length of the river. The water deliveries have had obvious influences on the groundwater in the lower reaches. The groundwater level increase and groundwater quality improvement have been of great benefit in restoring the ecological environment that was destroyed in past years.     

松花江—辽河流域地下水资源及其生态环境问题

松花江—辽河流域(简称松辽流域)是中国重要的商品粮基地,地下水资源对维护中国粮食安全具有重要作用。2019年松辽流域地下水资源量为797.31×10~8m~3/a,地下水开发利用量为276.4×10~8m~3。松辽流域地下水面临着水资源局部短缺,局部水位持续下降,"三氮"污染加剧,以及湿地萎缩、土地荒漠化、盐渍化等资源、环境与生态问题。本文对这些问题进行驱动因素分析,主要是气温升高导致水稻适宜区扩大,土地利用方式改变,耕地面积特别是水田面积大幅增加,造成地下水过量开采、地下水面源污染加剧;水库的大量修建加剧干旱缺水地区河道径流减少,地下水补给来源不足,造成地下水供水能力下降,地下水位下降。针对这些问题,提出了加强水资源调查监测,开展水资源合理配置研究,实行地表水和地下水联合调度;加强水资源管理制度建设,强化制度刚性约束;调整农业种植结构,推进节水灌溉,提高水资源利用效率等建议措施。     

安阳市地下水源热泵系统建设水资源管理区划研究

为从赋存条件和水资源管理两个层面进行地下水源热泵系统建设的区划研究,实施技术与管理的结合,通过分析水文地质条件、水动力条件和水化学条件,结合水资源管理分区,建立了安阳市地下水源热泵系统水资源管理区划评价体系。采用云模型改进的层次分析法进行了一级评价,在此基础上结合水资源管理分区利用GIS空间分析功能完成二级评价,将研究区地下水源热泵系统划分了3个等级。结果表明:研究区范围内地下水源热泵系统适宜发展区面积为117.45 km2,主要分布在安阳河冲洪积扇扇体中心强富水区,部分分布在扇缘的外围区域;限制发展区面积为459.26 km2,分布在扇缘的西南和北部丘陵弱富水区以及扇体中心的地下水降落漏斗区;禁止发展区面积为24.02 km2,分布在水源地和南水北调保护区以及铁路和高速公路两旁,在研究区交错分布。在适宜性分区的基础上结合水资源管理的区划研究更全面合理,可为地下水源热泵系统科学布局及合理的开发利用提供参考。     

柴达木盆地鱼卡河流域水资源开发利用与生态保护

鱼卡河流经2个次级断陷盆地,流域地表水资源总量为10 236.58×104 m3;地下水资源总量为17 764.55×104 m3。其中鱼卡盆地地表水资源量为10 123.06×104 m3,地下水量为6 967.85×104 m3;马海盆地地表水资源量为9 145.44×104 m3,地下水量为10 796.7×104 m3。鱼卡盆地地下水开采量为226.3×104 m3,占地下水资源量3.2%;马海盆地地下水开采量为619.8×104 m3,占地下水资源量5.7%。通过对流域地下水资源利用研究表明,随着流域地下水资源开发力度加大,下游出现了地下水资源短缺,造成生态环境恶化。例如,流域地下水不能得到合理开发利用,将进一步加剧下游生态环境更加恶化,破坏生态平衡。因此,合理开发利用流域地下水资源,是关系到流域下游工农业可持续发展的主要问题。     

Assessment of water level threshold for groundwater restoration and over-exploitation remediation the Beijing-Tianjin-Hebei Plain

The Beijing-Tianjin-Hebei Plain (BTHP) is the political, economic and cultural center of China, where groundwater is the main source of water supply to support social and economic development. Continuous overdraft of the resources has caused a persistent decline of groundwater level and formed a huge cone of depression at a regional scale. This paper addresses current groundwater situation over the BTHP area. The paper also delineates the groundwater flow field, using groundwater level data, in order to provide an effective method for the restoration of groundwater level and associated water resources management. Based on the analysis of multiple factors, such as groundwater level, soil salinization, ground subsidence, groundwater recharge and storage, urban underground space security, formation of fractures, and seawater intrusion, the threshold for groundwater level restoration is defined, and some measures for groundwater over-exploitation management are accordingly proposed. The study shows that: (i) Since the 1980s to 2020, shallow groundwater level in the western part of the BTHP area has dropped by 25 m to 60 m, while the cumulative decline of deep groundwater in the central and eastern regions is in the range of 40–80 m; (ii) The water table of the shallow groundwater within the depression zone over the Western Piedmont Plain should be controlled in the range of 15–30 m below ground level (mbgl), while the depth of groundwater level in large and medium-sized urban areas should be controlled within 20–30 mbgl. The groundwater level in the resource preservation area should be controlled within 10–15 mbgl, and the groundwater level in the area with identified soil salinization in the central and eastern plain should be controlled within 3–10 mbgl. However, for the deep groundwater in the central and eastern plainwater, the main focus of the resources management is to control the land subsidence. The water level in the severe land subsidence area should be controlled within 45–60 mbgl, and in the general subsidence area should be controlled within 30–45 mbgl; (iii) Based on the water level recovery threshold and proposed groundwater overdraft management program, if the balance of abstraction and recharge is reached in 2025, the shallow groundwater abstraction needs to be gradually reduced by about 2×10⁸ m³. Meanwhile, the ecological water replenishment of rivers through the South-to-North Water Transfer Project should be increased to 28.58×10⁸ m³/a, and the deep groundwater abstraction needs to be gradually reduced by 2.24×10⁸ m³. To reach the target of shallow groundwater level in 2040, surface water replacement is recommended with a rate of 25.77×10⁸ m³/a and the ecological water replenishment of rivers in the South-to-North Water Diversion Project should reach 33.51×10⁸ m³/a. For deep groundwater recovery, it is recommended to replace the deep freshwater extraction with the utilization of shallow salt water by 2.82×10⁸ m³ , in addition to the amount of 7.86×10⁸ m³ by water diversion. The results are of great significance to the remediation of groundwater over-exploitation, the regulation of water resources development and utilization, and ecological protection in Beijing-Tianjin-Hebei plain.     

北京市平原区地下水养蓄控高水位及其约束下的地下水库调蓄空间计算

北京市平原区地下水长期的超量开采导致地下水位持续下降和储量资源大量亏损,并引发了一系列环境地质问题,南水北调工程引水入京为地下水资源蓄养提供了条件,地下水超采困境将逐步得以改善。由于地下水位下降造成的非饱和地下空间受人类干扰明显,恢复地下水位必须考虑人为因素的影响。本文论述了北京平原区（不合延庆）建[构]筑物地下基础与固体废弃物的填埋场对于地下水位上升的制约作用,提出了相应的地下水限制恢复水位,利用克里金插值法绘制出限制曲面。在此基础上,从历史上曾经存在的、由实际地下水开采结构控制的水位流场中,寻找最接近的限制水位作为地下水回升的控高目标,并计算了地下水库中能够用于水资源储存的可恢复调蓄空间。     

黑河流域中游盆地水文地球化学演化规律研究

黑河是我国第二大内流河,研究其水化学演化规律,对于区域水资源科学利用与管理、保障饮水安全和下游生态安全都具有重要作用。本文利用2014—2018年在黑河流域开展1∶50 000水文地质调查所获取的资料,研究了黑河干流和丰乐河两个典型剖面的水化学和同位素变化规律。结果表明,黑河中游盆地地下水主要来源于祁连山区大气降水补给,黑河干流区地下水氘氧同位素比丰乐河流域更为富集,反映了氘氧同位素的高程效应。在丰乐河流域排泄区发现了非现代气候条件下形成的古水,说明现在的盐湖盆地早期就是地下水滞留区。山前戈壁带含水层经长期淋滤作用,地下水溶解性总固体(total dissolved solids,TDS)较低,水化学类型以重碳酸型为主。溢出带以北下游地区TDS逐步增高,地下水类型以硫酸型、硫酸-氯型为主,具有两种地下水化学背景和演化模式:一种是石膏溶解-碳酸盐沉淀析出-氯化物溶解-缓慢的硅酸盐非完全溶解和阳离子交换反应模式;另一种在此基础上增加硫酸钠溶解演化模式。流域补给区和径流区地下水TDS升高的主要原因是溶滤作用。丰乐河排泄区地下水TDS升高的主要原因仍是溶滤作用,溶滤盐分的来源是表层的盐分,以石盐为主。黑河干流排泄区由于含水层较薄,水位埋深较浅,蒸发对地下水咸化的影响更大。     

GMS在寿西水源地开采优化方案中的应用

利用地下水模拟软件GMS,对寿光市自来水公司第三水厂水源地—寿西水源地地下水流进行数值模拟。寿西水源地地下水动态很大程度上受制于区域地下水动态和晨鸣集团等工业水源地开采影响。模拟考虑寿西水源地所在淄博—潍坊大型漏斗区的背景,结合南水北调东线工程实施对晨鸣集团等工业开采井的逐步替代,按四个方案进行地下水动态预测,提出保障寿西水源地出水量及漏斗间干扰较轻的优化方案。     

中国地下水资源演变趋势及影响因素分析

中国地下水资源发生了显著变化,全面摸清地下水资源演变趋势及其影响因素是治理和管理地下水资源的基础。基于全国水资源调查评价、中国水资源公报等资料,对中国60余年来地下水资源的演变规律与影响因素进行了系统分析。结果表明：全国地下水资源量总体稳定,但区域演变趋势差异明显,海河区、辽河区、黄河区呈明显衰减态势;地下水补给结构发生重大变化,由自然补给演变为自然与人工补给并存的模式;地下水排泄结构发生巨大变异,由天然排泄逐渐演变为以人工排泄为主。海河区、松花江区、黄河区、西北诸河区等区域地下水补给排泄关系严重失衡,超采问题突出;降水变化、下垫面条件改变、人类活动干扰是地下水资源变化的主要原因。