华北平原地下水超采评价软件的开发与应用

在华北平原区域地下水动态调查工作的基础上,利用VB编程工具和MapObjects GIS二次开发软件,采用基于网格化思想的开采系数法、临界水位法及潜力模数法3种单一指标法,实现分水文地质单元、分行政区为评价单元的各分区超采程度计算。此外,通过GIS手段将超采程度分区图进行直观显示和外部输出,建立了地下水超采动态评价系统平台,辅助华北平原地下水超采评价工作,为地下水管理提供新的方法。     

华北平原地下水脆弱性评价

针对华北平原地域广阔,地貌和水文地质条件复杂、地下水开发利用程度高,地下水位埋深、包气带和含水层岩性差异性大等特点,基于大量钻孔和地下水位监测资料,厘定了包气带岩性和地下水位埋深变化对脆弱性评价影响,进而建立适宜华北平原的DRITC评价指标体系,并应用于华北平原地下水脆弱性评价。评价中,根据华北平原水文地质条件,划分4评价分区,剖分2 km×2 km单元34 253个,采用地下水位埋深、净补给量、包气带岩性、含水层累积厚度和渗透系数5个因子作为评价指标,求得地下水脆弱性综合指数及脆弱性分布图。结果表明,华北平原山前冲洪积扇和古黄河冲洪积平原的现代黄河影响带地下水脆弱性高或较高。野外采样7 472组地下水有机污染测试分析结果佐证,脆弱性高或较高区有机污染检出项数多,其他地区较少,由此验证评价结果的客观性。     

利用自记水位仪记录的连续曲线求水文地质参数

水文地质参数是进行地下水资源评价和开发利用的科学依据。给水度（μ）和降水入渗补给系数（α）是重要的水文地质参数。自记水位仪记录的是地下水位的连续变化,它在时空获得的信息量远超过目前测水钟的观测方法。本文利用自记水位仪记录的连续曲线,求得给水度（μ）和降水入渗补给系数（α）。     

砂土给水度的试验研究

一、引言给水度是潜水含水层的重要水文地质参数,是农田排水设计、浅层地下水资源评价以及地下水非稳定流计算的基本依据。为了进一步探求给水度的变化规律,我们对细砂在不同的等速下降及不同地下水位埋深条件     

潜水位变幅带给水度的确定

给水度μ是进行地下水资源评价和管理调度计算的一项重要的水文地质参数。分析确定给水度的现行方法,主要有地下水动态分析法和特定试验法两类。一、地下水动态分析法以下分别介绍地下水开采地区、无开采(蒸发排泄)地区和河渠沟塘补给(或排泄)地区确定水位变幅带给水度的方法。     

保定平原区地下水水位变幅带自由孔隙率空间变异研究

科学确定地下水水位变幅带的地学参数是水资源评价与管理中的重要环节。保定平原近40年来强烈开采地下水,水位持续下降形成规模巨大的厚包气带层,南水北调工程通水后,随着河湖生态补水与地下水压采工作的推进,保定平原局部地区地下水水位止跌回升。回补水量与水位变化的定量关系成为超采治理的一个重要科学问题,但水位回升条件下的计算中仍用表示释水过程的给水度参数将造成结果偏差,因此表述水位恢复过程的自由孔隙率参数研究是解决这一问题的重点所在。文章基于保定平原区67个工程地质钻孔采样数据,确定水位变幅带的综合自由孔隙率,通过趋势分析和结果交叉验证方法遴选半变异函数模型,结合普通克里金插值方法对未知点进行无偏最优估计。结果显示：（1）保定平原区水位变幅带综合自由孔隙率的最优半变异函数模型为一阶趋势效应指数模型。数据具有强空间自相关性,主要受变幅带空间位置、地层类型等结构性因素影响。（2）综合自由孔隙率分布表现为西南、西北为高值区,极值可达0.25,数值向中部及东部逐步降低,最小降至0.02。（3）与惯用给水度值进行对比,自由孔隙率值在南北部地区整体升高约0.03,约为惯用给水度的1.2倍。在中部地区降低了约...     

层状土重力释水机制初步探讨

地下水位下降时,土体中粗细不等的孔隙通道释水不同步而在细孔隙中形成悬挂毛细水,这是重力疏干释水减量与滞后的一个重要原因。文中用模型解释了孔隙通道大小愈悬殊,水位降速愈大,均质土给水度愈小,释水愈滞后的原因。分析了层状土中给水度与水位变动带及毛细水带的岩性,厚度及其配置情况,以及水位下降速率的关系。     

西北某干旱区多级储水洼地地下水数值模拟

西北某放射性废物处置场预选区,区域地下水系统包含多级独立第四系储水洼地,洼地出口以泉水排泄地下水,继而回渗补给下级洼地。根据含水层底板起伏特征,利用GMS模拟软件中的排水沟模块与溪流模块概化了泉水,通过泉流量校准与监测孔水位拟合,校正了研究区渗透系数、给水度、和储水率等水文地质参数,计算了地下水流速、流向以及地下水资源量。结果显示,研究区地下水由南向北东径流,东北部为最终排泄洼地,地下水流速缓慢,水资源相对匮乏,有利于放射性废物处置的安全。     

潜水含水层给水度的测定

潜水含水层给水度是地下水资源评价中重要的水文地质参数。给水度的测定引起了人们广泛的重视。 第四系潜水含水层给水度测定方法主要有:野外原位测试法、疏干漏斗法、电测法、室内测定法、有限差分法和非稳定流抽水试验法等。现分述如下: 一、野外原位测试法 我们利用抽水降低地下水位后,挖探井采取不同     

野外测定给水度值的几种方法探索

在地下水资源定量评价中,水文地质参数的测定是其重要的一环,它直接影响地下水资源的计算精度。常用的水文地质参数有:降水入渗系数、潜水蒸发系数、灌溉渗补系数、给水度等。而给水度它又决定着降     

地下水资源可持续利用的制度架构——以华北平原为例

在水资源日益成为制约我国经济社会发展的今天,地下水资源由于其分布广泛、水质纯净、开采方便等特点被过度开采,华北平原是我国地下水开采最严重的地区。针对华北平原地下水资源利用现状与存在问题,从而看到加强地下水资源保护的紧迫性,要建立健全地下水资源管理的制度法规。把行政法中的许可证制度、经济刺激制度,环境法中的环境影响评价制度、信息公开制度引入到地下水的管理与保护之中,为实现地下水资源的可持续利用提供更全面的制度架构。     

华北平原水资源紧缺情势与因源

基于水资源可持续利用理念,从水资源承载能力演化周期性、经济社会需用水规模难变性和未来水资源供需关系入手,介绍近60年以来华北平原水资源情势,特别是该平原水资源量、实际用水量和地下水开采量变化特征,并结合未来10到30年区域经济社会发展需用水量趋势,识别和诊断华北平原水资源紧缺因源。结果表明：由于降水量减少导致华北平原缺水（自然资源性缺水）占该平原总缺水量的15.1%~16.4%;因管理缺陷导致水资源浪费的缺水（管理性缺水）占22.1%~24.2%;人口数量和经济社会发展规模过大导致用水量超过区域水资源承载力的缺水（政策性缺水）占59.3%~62.5%。自然资源性、管理性以及政策性缺水的解决对策不同：自然资源性缺水是不依人的意志为转移的,惟有从外域适量调水才能解决;管理性缺水可通过社会文明进步和科技进步不断修正;政策性缺水宜因势利导进行经济社会布局和产业结构调整,特别是限制高耗低效用水产业。即使南水北调工程70.3×108m3/a水进入华北平原,该平原地下水超采情势也难以得到根本性扭转。有新增水源调入或华北平原严控生活和工业用水量,同时大幅压减农业用水量,因势利导优化和逐步调整经济社会布局和产业结构,特别是灌溉农业进行规模化减蒸、降耗、节水的改造,将是缓解华北平原地下水超采和水资源紧缺的根本所在。     

华北平原地下水补给量计算分析

采用溴示踪法研究华北平原山前冲积平原和中部平原有灌溉和无灌溉区域的地下水补给,得到研究区平均地下水补给量为126.10 mm,平均补给系数为0.185 2,有灌溉实验点的补给量和补给系数大于无灌溉实验点。同时对示踪剂运移深度和含水量分布、降雨灌溉量和地下水埋深等影响因素进行分析。将各实验点计算结果与国内有关学者采用示踪剂法所得到的补给系数进行对比分析,论证了研究结果的可靠性,此研究成果可为华北平原地下水资源分析提供重要参考。     

华北平原农田区地下水开采量对降水变化响应

通过区域农业开采量、区域平均年末浅层地下水位对区域年降水量变化的响应特征研究,结果表明:区域农业开采量与年降水量之间存在两极互逆效应,即在枯水年份,作物需耗水量和区域农业开采量增大;在丰水年份,作物需耗水量和区域农业开采量减小。上述规律,突现了在连续枯水年份地下水对农业安全保障的特殊作用。由此,提出了农业开采量的利用水平、合理性和节水潜力以及预测的新的评价方法。     

Groundwater Flow Simulation and its Application in Groundwater Resource Evaluation in the North China Plain,China

The purpose of this study is to establish a 3D groundwater flow modelling for evaluating groundwater resources of the North China Plain.First,the North China Plain was divided into three aquifers vertically through a characterization of hydrogeological conditions.Groundwater model software GMS was used for modeling to divide the area of simulation into a regular network of 164 rows and 148 lines.This model was verified through fitting of the observed and the simulated groundwater flow fields at deep and shallow layers and comparison between the observed and simulated hydrographs at 64 typical observation wells.Furthermore,water budget analysis was also performed during the simulation period(2002-2003).Results of the established groundwater flow model showed that the average annual groundwater recharge of the North China Plain during 1991 to 2003 was 256.68×10~8 m~3/yr with safe yield of groundwater resources up to 213.49×10~8 m~3/yr,in which safe yield of shallow groundwater and that of deep groundwater was up to 191.65×10~8 m~3/yr and 22.64×10~8 m~3/yr respectively.Finally,this model was integrated with proposal for groundwater withdrawal in the study area after commencement of water supply by South-North Water Transfer Project,aiming to predict the changing trend of groundwater regime.As indicated by prediction results,South-North Water Transfer Project,which is favorable for effective control of expansion and intensification of existing depression cone,would play a positive role in alleviation of short supply of groundwater in the North China Plain as well as maintenance and protection of groundwater.     

多源4He及其积累年龄揭示的深层地下水更新能力——以保定-沧州剖面为例

地下水年龄是重要的水文地质参数,它直接揭示了地下水的循环时间和更新能力.由于不同同位素半衰期不同,导致的测年精度和范围各异,致使华北平原深层地下水年龄存在诸多争议.虽然地下水4He测年方法已经得到应用,但是对地下水中4He多种来源的认识依然不足.通过系统采集和分析华北平原保定-沧州深层地下水中惰性气体含量及其同位素组成...     

Responses of groundwater system to water development in northern China

The increased demands on water resources in northern China have had a significant impact on groundwater systems in the last three to four decades, including reductions in groundwater recharge capacity and overall water quality. These changes limit the potential for groundwater uses in this area. This paper discusses the issues surrounding groundwater system use in the eight basins of northern China as water resources have been developed. The results demonstrate that the recharge zone has shifted from the piedmont to the agricultural area, and that the total recharge rate in the basins tended to decrease. This decrease in arid inland basins was mainly caused by both the excessive use of water in the watershed area and irrigated channel anti-seepage. In semi-arid basins, the decrease observed in the groundwater recharge rate is related to an overall reduction in precipitation and increasing river impoundment. In addition, intensive exploitation of groundwater resources has resulted in disturbances to the groundwater flow regime in arid and semi-arid inland basins. Arid inland basins demonstrated fast falling groundwater levels in the piedmont plains resulting in declines of spring flow rates and movement of spring sites to lower locations. In the semi-arid basins, i.e. the North China Plain and the Song-nen Plain, groundwater depression cones developed and intersected regional groundwater flow. The semi-arid basins of the North China Plain and the Song-nen Plain have experienced significant hydrochemical evolution of groundwater characterized by changing water type including increase of TDS and pollutants.     

Groundwater resources in the North China Plain

Shallow groundwater is a major object of exploitation in the North China Plain. About 20 billion m³/yr of fresh groundwater and about 20 billion m³/yr of surface water are available. Present water demand is about equal to or exceeds the utilizable water resources in the North China Plain. Strict economy of water use is needed along with strengthened water control, a restructured development plan, and artificial recharge.     

华北平原东部水资源可持续利用

华北平原东部水资源短缺，深层地下水严重超采，生态环境恶化。为水资源的可持续利用．要发展井灌井排渠灌沟排，以开发利用当地浅层地下水包括微成水和成水为基础．以引调可利用的地表水补源。以调控地下水埋深在临界动态为棱心，以土壤及潜水的地层空间作为调节大气降水、土壤水、地下水、地表水的地下水库．最大限度圯犯时空分布不均的天然降雨转化为可持续利用的水资源。