浅层地下水氮污染的影响因素分析--以松嫩盆地松花江北部高平原为例

研究区浅层地下水中的NO-3质量浓度在时间分布上与降雨(包括降雨期、降雨量)和施肥(包括施肥期、施肥量)存在较大的相关性.同一年内9月份(丰水期末)浅层地下水中NO-3质量浓度大于5月份(枯水期末)的质量浓度.年际间总体变化趋势随年降雨量的变化而变化.在空间分布上主要受地下水水位埋深、水力坡度、含水层岩性及厚度的影响,水位埋深越大、含水层渗透性越强、水力坡度越小,浅层地下水中NO-3质量浓度增高的趋势越明显.为验证上述定性分析所得结论的可靠性,采用因子分析法对上述时空变量进行了定量评价.结果表明,研究区浅层地下水中的氮污染主要是上述时空变量共同影响的结果,其中降雨和水位埋深对其影响程度相对较大.     

近40年来华北平原地下水位演变研究及其超采治理建议

华北平原是中国三大平原之一,同时也是粮食主产区之一,京津冀协同发展区,雄安新区皆位于区内,地理位置极其重要。地下水是华北平原主要的供水水源,占总供水量70%左右,自20世纪70年代末以来地下水开采强度不断增大,长期处于严重超采状态,形成规模巨大地下水位降落漏斗,进而引发地面沉降、地裂缝、湿地退化、海水入侵等一系列环境地质问题,制约社会经济可持续发展。研究地下水位演变可以为地下水超采治理及降落漏斗修复提供支撑,本文基于华北平原2019—2020年高密度地下水位统测数据及历史水位资料,研究了2020年现状地下水位流场及漏斗分布状况,系统分析了近40年来地下水位变化特征。研究发现:华北平原东西部浅层地下水位呈现差异化发展,20世纪80年代至2014年平原西部浅层地下水位持续快速下降,累计降幅达20～60 m,太行山前冲洪积扇缘一带水位降幅最大,2014年南水北调工程供水后,西部山前主要城市水位止跌回升;中东部地区水位呈现自然波动状态。深层地下水位20世纪80年代至2014年,总体呈下降趋势,中东部地区水位降幅度最大,累计达到40～90 m;2014年后城市区与农业区深层地下水位呈差异化发展,城区水位回升明显,周边农业区仍呈快速下降趋势。此外,在地下水演变分析基础上,以地下水采补平衡及水位恢复为目标,提出了开展超采区防控目标水位阈值研究、制定地下水减采和回补精准治理方案、优化地下水位监测网以及南水北调农业水源置换可行性研究等建议。研究成果对支撑华北平原地下水超采精准治理,地下水位降落漏斗修复和地下水资源合理开发与管理都具有重要意义。     

中国典型地区地下水位对环境的控制作用及阈值研究

研究采用理论分析和实践成果相结合、区域宏观分析与典型地区深入剖析相结合的研究方法,从地下水不合理开发利用引起的环境问题出发,选取华北地区、西北地区以及沿海地区作为典型区,分析地下水位对环境的控制作用,提出了具有针对性的地下水位控制阈值。华北平原有利于山前调蓄的地下水位埋深为10m、中东部平原浅层控制土壤盐渍化水位埋深为2~3 m、防止地裂缝的水位埋深为7 m、深层控制地面沉降水位埋深为50 m、浅埋岩溶区地下水位应控制在岩溶含水层上覆的松散岩类的底板高程(2 m)之上;西北地区控制天然植被衰败的地下水位埋深为2.0~4.5 m和人工绿洲灌溉期控制土壤盐渍化的地下水位埋深为1.2~1.5 m,非灌溉期中冻结期地下水位埋深1.3~1.5 m,冻融期为2.2~2.7 m;沿海地区防止海水入侵的地下水位阈值应控制在漏斗中心水位高程-5~-6 m,最大不超过-8 m。上述地下水位控制阈值的确定,为实施地下水总量控制和水位控制管理提供了科学依据。     

雄安新区白洋淀湿地地表水和地下水转化关系及其对芦苇分布的影响

查明地表水和地下水作用关系对湿地生态保护与修复具有重要意义。采用地表水和地下水位监测、氢氧稳定同位素分析、湖床沉积物温度示踪等方法,研究了白洋淀渗漏对周边浅层地下水的影响范围和深度,评价了地表水垂向渗漏速率,并探讨了芦苇分布面积和地表水位以及地下水位埋深的关系。结果表明：白洋淀渗漏受地质结构和水力梯度等因素影响,对浅层地下水垂向上影响深度为20 m,水平向上影响范围存在较大空间变异。周边浅层地下水的补给来源为大气降雨和地表水,其中地表水渗漏的补给比例为0~90.5%。淀区渗漏速率0.01~0.59 mm/d,和含水层埋深关系密切,埋深越小,越有利于地表水渗漏。1976-2020年,白洋淀芦苇分布面积和地表水位关系密切。当地表水位为6.3~6.8 m时,芦苇分布面积最大,在水位小于6.3 m条件下芦苇面积随着水位增高而增加,大于6.8 m条件下随着水位增高而减少。芦苇台地下水位埋深和地表水位显著相关,在2020年4-9月芦苇生长期,除雨季前期外多数时段台地地下水埋深均适宜芦苇发育,建议在雨季前期实施生态补水,通过降低台地地下水位埋深促进芦苇生长发育。研究结果可为白洋淀生态补水、渗漏防治和生态保护提供参考。     

新郑市浅层地下水流数值模拟及评价

通过分析新郑市水文地质条件,建立了概念模型,运用GMS软件建立三维地下水流的数值模拟模型,对研究区浅层地下水资源进行现状评价,并对2015年和2020年地下水位进行了预测.结果表明,研究区地下水水位持续下降,到2020年水位将会下降5～10 m,部分地区可能会出现开采漏斗,为了降低地下水位的下降幅度,应该调整产业结构,加强水资源的管理,提高水资源的利用率,从而减少地下水资源的开采.     

昆明盆地浅层孔隙水水位动态变化特征及其影响因素

根据盆地内地下水水位动态曲线特征及其影响条件,将孔隙水年内变化动态划分为灌溉型、开采型和降雨型等三种类型。在时程演变上,近20年来,除少数开采井点水位下降外,区内大多数富水块段地下水位一般变化不大或略有回升。盆地西部、北部地下水水位表现出一种缓慢抬升的过程。而盆地东部边缘和南部呈贡附近地下水受开采影响,水位呈下降趋势。受城市化发展的影响,昆明盆地地下水普遍遭受污染,浅层地下水开采强度在降低,同时,农业用水量也在减少,在一定程度上对区内孔隙水水位抬升有很大影响。然而90年代以来,昆明地区进入一个相对丰水期,降雨量的增加是盆地内孔隙水水位整体抬升的根本原因。     

安徽淮北平原区地表水与地下水的补排特征及转化规律——以颍河阜阳闸与新汴河宿县闸2个典型监测站点为例

通过对比分析颍河阜阳闸与新汴河宿县闸2个水文站点2019年1月1日至2020年9月30日逐日水位监测数据,并在阜阳闸下和宿县闸上分别布设一条浅层地下水监测剖面,根据河流和地下水水位监测数据,并结合降水量、蒸发量及周边水利工程资料,分析研究不同时间、不同地段及不同影响因素下地表水与地下水的补排特征。研究结果表明：受降水、蒸发及水利工程影响,地表水与浅层地下水补排关系复杂,闸上地表水位常年高于闸下水位;闸上地表水位常年高于浅层地下水水位,地表水补给地下水;闸下地表水位则常年低于浅层地下水水位,地表水排泄地下水;但在持续强降水时段,浅层地下水位升高趋势明显,与之相应,局部出现短时段的闸上地表水位低于浅层地下水水位。     

阜阳市现状地下水水位水量适宜性分析

为实现构建水位和水量双指标相结合的地下水水资源控制管理模式,以安徽省阜阳市为例,分析了阜阳市地下水动态特征,制定了研究区浅层下水水位水量适宜区间,并分析了现状条件下研究区地下水水位水量的适宜性。研究结果表明:研究区北部平原区浅层地下水适宜水位埋深确定为1.5~3.0m,枯水期或春季可适当调整,但建议最大埋深不宜大于3.8m,南部平原区浅层地下水适宜水位埋深可确定为1.0~3.0m,局部地区根据具体要求可做适当调整;现状条件下,阜阳市浅层地下水水位埋深基本位于制定的适宜水位埋深区间内,间接反映出,在现有开采井布局、作物种植结构和灌溉制度前提下,该区浅层地下水开采量较适宜,同时间接验证了制定的地下水适宜水位埋深的合理性。     

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。     

内蒙古杭锦旗气田区地下水化学特征及其形成机制

对内蒙古杭锦旗气田区浅层地下水运用Piper三线图、Gibbs图、氯碱指数图等方法进行水化学特征及其形成作用分析研究,结果表明：杭锦旗气田区浅层地下水具有较高的矿化度,偏碱性,硬度较大,枯水期TDS浓度和总硬度高于丰水期;研究区浅层地下水化学组分在小范围内具有一定的空间变异性,地下水阳离子以Na+、Ca2+为主,阴离子以HCO3-为主,水化学类型主要有HCO3 Ca型、HCO3 Na型和SO4·Cl Na型;研究区浅层地下水化学组分来源于碳酸盐矿物、硅铝酸盐矿物和蒸发岩的风化溶解,且丰水期和枯水期水化学组分有微弱变化,地下水化学特征的形成以岩石风化溶解作用为主。     

沧州市年内不同期浅层地下水变化规律分析

根据沧州市区域1980～2007年浅层地下水观测资料,分析了年内不同时期的地下水埋深,不同时段的埋深变幅和蓄水量的变化规律,表明由于过度开采浅层地下水,使水位多年来呈现严重下降的趋势。通过分析可知,在降水补给和人工开采的影响下,浅层地下水一年内出现了两个特征不同的枯水期。     

天鹅洲长江故道湿地地下水砷的时空分布特征及控制机理

高砷地下水不仅直接危害供水安全,还可通过与湿地之间的交互作用,影响湿地水质进而威胁湿地生态安全.长江中游河湖平原已被报道广泛分布有高砷地下水,而位于长江中游故道区域的天鹅洲湿地地下水中砷的空间分布特征尚不明确,湿地与地下水的交互作用对地下水中砷季节性动态的控制机理尚不明确.本研究在天鹅洲湿地采集2个水文地质钻孔的35件沉积物样品、12个分层监测井不同季节的共72组地下水样和18组地表水样,通过水位-水化学监测、沉积物地球化学组成分析和砷、铁形态表征探究天鹅洲湿地地下水中砷的时空分布规律及控制机理.研究发现天鹅洲湿地地下水砷含量为1.08~147 μg/L,牛轭湖外侧浅井（10 m）地下水砷含量普遍高于深井（25 m）和牛轭湖内侧浅井（10 m）、深井（25 m）地下水,枯水期和平水期的砷含量高于丰水期.牛轭湖外侧浅层地下水系统具有更厚的粘土、亚粘土沉积,沉积物中总砷、强吸附态砷和易还原的铁氧化物的含量更多,吸附砷的水铁矿等无定形铁氧化物还原性溶解导致砷释放进入地下水中.枯水期天鹅洲湿地底部向牛轭湖外侧浅层含水层输送不稳定的有机质,使天鹅洲湿地地下水-地表水界面成为砷释放的热点区域.丰水期时牛轭湖外侧含水层受长江补给的影响,还原环境发生改变使地下水中的砷和铁被氧化固定从而不利于砷向地下水释放.      

长江镇江段浅层承压水位特征及含水层边界类型识别

基于江苏省国家地下水监测工程的长序列监测数据,采取互相关分析法和线性回归法研究长江镇江典型段浅层承压地下水位响应长江水位的关系,运用小波分析法解析地下水位时间序列的周期特征。结果表明：研究区4个站点的地下水位响应长江汛期变化,与长江水位相关性好,识别研究长江江段为水头边界;在2018—2022年的5年地下水位时间序列下,受2022年长江主汛期偏枯的影响,近长江站点的地下水位高低水位期的持续时间发生变化,高水位期时间减少1个月,低水位期增加1个月;离江岸最远站点的水位同比变化不能反映长江主汛期水位同比变化,站点的水位年振幅保持稳定,显示长江水位变化信号在浅层压含水层传播中出现了衰减与失真的现象。研究结果为地表水与地下水一体化调查与水资源联合调度提供了技术支持。     

基于地层沉积差异的廊坊东沽港地裂缝成因机理分析

通过收集区域水文、地质资料,采用现场调查、钻探、室内试验等多种方法,基于古河道变迁产生的地层沉积差异,研究廊坊市东沽港村地裂缝成因机制。结果表明:(1)地裂缝为北低南高的地面错动裂缝,主要受全新世和晚更新世河道变迁影响,裂缝两侧因地层沉积差异,粘土层和砂层厚度不同。(2)近10年浅层地下水受降雨影响变化较明显,尤其是近年地裂缝北部浅层地下水位变化幅度较大;深层地下水近年整体呈下降趋势,2011年以后地裂缝南部水位趋于稳定,北侧仍为下降趋势。(3)根据地层沉积差异和地下水位变化分析,基于太沙基固结理论,在浅层地下水下降影响下,厚度差异较大的粘性土层压缩量不同,造成地面不均匀沉降形成错动裂缝,而深层地下水位下降是区域地面沉降的主要原因。     

雄安至北京大兴国际机场快线起步区地下段结构抗浮设防水位取值研究

抗浮设防水位直接影响到地下结构的安全与建设费用,在地下结构建设中至关重要,因此,科学合理地确定地下结构的抗浮设防水位具有巨大的社会意义和经济价值。本文以“雄安新区至北京大大兴国际机场快线地下工程段”为研究对象,系统分析了研究区水文地质条件以及地下水位年内年际动态变化规律,利用数值模拟法和类比预测法确定了地下结构抗浮设防水位标高建议值。结果表明,该场地区域浅层地下水水位埋深一般为5.0～20.0m,地下水水位标高一般为–10.0～1.0m。近五年场地浅层地下水水位标高一般为–5～–10 m,埋深一般为3.0～15.0 m,地下水位逐年升高,回升速率约1.0 m/a。地下结构抗浮设防水位标高取值建议取使用期抗浮设防水位采用数值模拟法预测结果。该成果服务了“雄安新区至北京大兴国际机场快线(R1线)”项目场地抗浮设计,为雄安新区重大工程建设项目的抗浮安全设计提供了示范。     

城市化进程中地下水水质年内变化特征研究--以北京市为例

采用单因子评价法、统计分析法,以主要超标指标总硬度、溶解性总固体和稳定指标氯化物为特征指标,对北京平原区城市化进程初期、中期浅层和中层的地下水年内变化特征进行了分析和研究。对比结果表明,丰水期的水质劣于枯水期。选取2012年水质数据,分析溶解性总固体的变化分布特征,分析结果表明：上升区范围主要分布在大兴和通州的南部地区,平原区浓度上升区面积大于浓度下降区。     

广西防城港地区浅层地下水pH值时空分布、成因及对生态环境的影响

【研究目的】查明防城港地区浅层偏酸性地下水时空分布、成因及环境影响。【研究方法】于2013—2015年间进行了浅层地下水pH值现场测试,枯水期214组,丰水期168组;讨论了其时空分布特征、成因和生态影响。【研究结果】结果表明,丰水期和枯水期偏酸性（pH <6.5）地下水样分别占79.3%和64.3%,pH值总体上丰水期低于枯水期。地下水pH值在低山区（均在5≤pH＜5.5范围,平均值5.18,n=4）＜丘陵区（大多数5≤pH＜6.5,平均值5.18,n=202）＜平原区（大多数6.5≤pH＜8.5,平均值6.77,n=8）。【结论】偏酸性地下水成因主要与偏酸性大气降水有关,其次与酸性的包气带介质及硫化物矿物的氧化有关。偏酸性大气降水入渗补给是丰水期pH值低于枯水期的主要原因。相比较而言,潮汐作用使得江平地区地下水pH值升高。偏酸性地下水影响饮水安全（研究区枯水期仅20.6%的样品pH值符合生活饮用水标准）,促进某些有害组分的释放,腐蚀地下管网和建筑桩基等设施。偏酸性地下水向地表水排泄亦可对地表水环境和地表生态系统产生影响。本研究有助于研究区水资源管理。创新点：本研究利用地质调查项目数据优势,系统阐述了防城港地区浅层偏酸性地下水时空分布特征;偏酸性地下水的成因与偏酸性大气降水、酸性包气带介质和硫化物矿物氧化有关;偏酸性地下水对人类健康、地下设施和生态环境具有潜在影响。     

平邑县重点区地下水资源量模拟计算及开发前景预测

为研究平邑城区集中开采区地下水资源开采前景,在对平邑县重点区水源地水文地质特征的基础上,基于平邑县城区近十年地下水动态资料,建立年末水位与年降水量、灌溉用水量、年开采量关系的多元回归方程,对回归方程计算的水位曲线与实测水位曲线进行拟合,查明了区域地下水位变化的影响因素,并预测地下水资源开采前景.研究显示:该区地下水位受...     

渭南市近30年地下水位动态变化特征分析

渭南市位于陕西省关中平原东部,为陕西省工农业重市。根据渭南市地下水位监测情况及地下水开发利用现状,收集该市近30 a地下水埋深及降雨量资料进行计算分析,按照地貌单元划分八个区域对地下水位变化特征进行具体分析,并对全市地下水位变化趋势进行研究,结果表明,渭南市地下水动态变化总体呈下降趋势。1985-2002年,由于开采量增大,地下水位呈缓慢下降趋势,年平均下降幅度为0.2 m。2003-2016年,地下水位基本平稳。通过对全市地下水位变化情况分析研究,为各级政府有关部门履行水资源管理、地质环境保护与地质灾害防治等职责提供技术支撑,防止因地下水超采或地下水位持续上升而引发生态环境问题。     

长春市地下水动态研究

根据长春市地下水观测井的动态监测资料,分析了长春市主要地下水类型的动态变化规律及原因。2000年以后,地下水位处于回升状态,松散岩类孔隙水水位埋深值年均减少0.16m,基岩裂隙水年均减少0.78m,其主要原因为限制开采量。典型观测孔水位埋深变化趋势公式表明,浅层地下水水位与气温密切相关,但滞后于气温1～1.5个月。