洪积扇潜水与冲洪积平原多层结构潜水,承压水水流模型研究

本文提出了洪积扇潜水与冲洪积平原上部潜水。下部多层结构承压水平面混合剖面耦合的水文地质概念模型和数学模型，解决了洪积扇潜水向冲洪积平原多层承压水和潜水过渡的地下水运移的模拟问题，并编制了上述水文地质模式的不规则有限差分程序，该程序可用于不同埋藏条件，不同组合形式的地下水系统的数值模拟，在解法上，采用超松弛与低松弛的迭代方法。从而完善了解二维地下水系统数值模拟模型的方法。最后对新疆安集海灌区地下水流     

北京潮白河冲洪积扇地下水水化学的分层分带特征

为探讨北京潮白河冲洪积扇第四系地下水系统水化学分布特征,依据地层结构及水文地质条件,于2008年枯水期采集浅、中、深层水样293组,用于水化学分析。利用数理统计法计算了总硬度、溶解性总固体、氨氮、铁、氟、硝酸盐、亚硝酸盐、氯化物、重碳酸根、硫酸根等10种组分上、中、下游不同含水层的算术均值和均方差。结果表明,浅层地下水除了NO3–外,其余9种组分的算术均值均呈现由上游到中下游增大的趋势,均方差则中游较上游和下游大;整个冲洪积扇地下水均属偏碱性水,水化学类型多样,由上游的HCO3-Ca·Mg型逐渐过渡到中下游的HCO3-Ca·Na·Mg型和HCO3·SO4-Na·Ca·Mg型;随着往下游径流,地下水的化学类型趋于复杂多样,Cl–、矿化度和硬度等组分浓度升高。TDS、硬度、Cl–、NO3–和电导率均与取样深度呈反相关关系,pH值则与深度成正相关。水化学结果显示冲洪积扇地下水具有良好的分层分带特征,上游地区水质均一性高,是单一含水层结构,上下贯通,水动力条件好的反映,而中下游水动力条件较差,含水层分层明显。从测试组分的浓度分布范围和数值来看,均表现出浅层水样中层水样深层水样。地下水质量表现为上游好于中游,中游好于下游,分带特征明显。组分含量较高的样点和超标点绝大多数为浅层水样,这一点反映了中下游地区较强的人为输入和多源补给的特征。     

内蒙古东乌珠穆沁旗地下水资源开采潜力与区划分析

为实现对内蒙古东乌珠穆沁旗地下水资源的合理开发利用、科学管理和有效保护,以全国地下水功能区划分技术大纲为基本依据,在地下水开采利用现状分析及地下水资源量计算的基础上,对地下水资源的开采潜力进行评价与区划研究。结果表明:乌拉盖河上游地下水子系统潜水含水层为潜力中等区,其余为潜力较小区,可适当增加开采量;乌拉盖河中下游地下水子系统松散岩类承压水含水层为采补平衡区,不建议继续进行大规模开采,仅可零星或小规模进行开采。研究成果可为东乌珠穆沁旗区制定和实施地下水系统的保护方案以及取水工程的规划建设提供科学依据。     

潮白河冲洪积扇地下水可持续利用评价

潮白河冲洪积扇地区是北京市最重要的地下水供水水源地区,年开采量达到6亿方左右。持续过量开采地下水已经诱发了水位严重下降、水质变差和地面沉降等地质环境问题。本文在深入分析研究区水文地质条件基础上,选取地下水可持续利用评价指标,采用层次分析法对白河冲洪积扇地区地下水资源可持续利用进行分析评价。评价结果表明:研究区中地下水可持续利用较好区域占24.82%,主要是由于其补给条件较优,并且具有丰富的补给水源;可持续利用中等区域占70.06%,由水位下降严重或补给条件差造成;可持续利用较差区域占4.11%,主要原因是地下水可更新能力差,中深层承压水水质较差,同时是地面沉降主要发育区。     

白城市洮儿河冲洪积扇地下蓄水空间研究

白城市是嫩江西岸广大区域的商业中心城市,战略地位十分重要。利用洮儿河冲洪积扇地区巨大的地下水蓄水空间,解决该地区工农业发展及生态建设对水资源的需求。根据含水层厚度和参数的变化,采用含水层体积法和水层厚度法计算地下水库的总库容,计算表明洮儿河扇形地是一个天然的大型地下水库,只要有充足水源补给和相应的工程措施,可以实现地下水库的调蓄作用,缓解该地区水资源供需矛盾和控制地下水下降。     

北京平原区永定河冲洪积扇地下水水化学特征与演化规律

本文以北京市平原区永定河冲洪积扇地下水化学场的演化机理及地下水水循环规律为研究目的,根据水化学特征的水平分布及典型剖面上的演化过程研究,得到以下结论:1)从永定河冲洪积扇顶部补给区到扇缘排泄区,地下水水化学类型呈现水平分带性,潜水水化学类型由Ca-HCO3过渡到Ca·Mg-HCO3、Mg·Na-SO4,局部因人类活动影...     

1:5万冲洪积扇含水层水质调查方法探讨

以豫北山前冲洪积扇含水层为研究对象,探讨1:5万冲洪积扇含水层水质调查方法。该方法由工作量预部署、野外调查和取样点布设3个阶段组成。工作量预部署阶段,以前期调查资料为基础,编制工作区地形地貌、潜在污染源、地下水流场和水化学类型演变图,并赋值叠加形成不同调查点密度分区的野外工作图,宏观控制调查工作量; 野外调查阶段,重视pH值、溶解氧、电导率和氧化还原电位的测定与质量控制,根据调查区块环境状况调整调查点密度,布点兼顾地下水点与非地下水点及不同深度水点间的比例; 取样点布设阶段,以地质环境对含水层进行分区,以不同深度水井地下水功能对含水层进行分层。利用调查点现场水化学参数,识别并圈定水质变异区,分别采用判断法和均布法布设水质变异区和水质正常演化区取样点。该方法可为类似地区开展高精度地下水水质或污染调查提供参考。     

湔江冲洪积扇水文地质条件分析

湔江冲洪积扇是成都平原重要的组成部分,其岩性结构具有成都平原沉积物的普遍特征,反映了成都平原新生代第四纪以来以继承性沉降为主的特点。分析研究了湔江冲洪积扇第四系孔隙含水层空间分布特征、富水性及地下水补给、径流、排泄条件,对于成都平原地下水资源开发利用和地下水环境保护具有一定的参考意义。     

银川地区承压水水化学特征及控制因素

银川平原属中温带干旱区,蒸发强烈,潜水水质差,承压水是银川市地下水开采的主要水源。通过ArcMap空间分析、传统作图分析、氢氧同位素分析等方法,分析银川地区承压含水层水化学特征及各含水层水化学特征的差异,探讨了承压水水化学分布特征的控制因素。研究表明,潜水和承压水水化学分布特征在水平和垂直方向上均存在较大差异;第一和第二承压水水化学分布特征在水平方向上相似,在垂直方向上存在一定差异。水平方向上,两层承压水水化学特征存在一定分带性,而潜水无明显规律性。两层承压水在靠近西侧补给区溶解性总固体（TDS）较小,阴离子以HCO-3为主,阳离子以Mg2+和Ca2+为主,向东溶解性总固体逐渐增加,在银川断裂附近,阴离子变为以Cl-和SO2-4为主,阳离子以Na+为主。垂向上,由于银川断裂贯穿承压和潜水含水层,且潜水水位高于承压水位,第二承压水可能主要受到更深层地下水沿着断裂的混入作用,第一承压水可能同时受到更深层地下水和潜水的混入,使得在银川断裂附近,部分第二承压水TDS大于第一承压水,且具有更高含量的Na+和Cl-,及更低含量的Ca2+和HCO-3,也有部分第一承压水TDS大于第二承压水,该部分第一承压水中的个别水样TDS大于潜水。由此得出,银川断裂的发育及其对潜水及承压含水层的贯通作用是控制该区地下水水质的一个重要因素。如果承压水继续过量开采,承压水位持续下降,将进一步激发潜水和更深层地下水的混入,从而导致承压水质恶化。因此控制银川区承压水的过量开采,对于承压水资源的可持续利用至关重要。     

超采对北京市潮白河冲洪积扇中上部地区地下水质的影响

潮白河冲洪积扇中上游地区作为北京市最主要地表水和地下水供给区,在城市供水中的作用举足轻重。由于多年连续超采,地下水位持续下降,1999-2013年地下水位下降最大达45 m;应急水源地地区地下水硬度年均上升2.6%,密云十里堡地区地下水硬度和硝酸盐氮超标。通过分析潮白河冲洪积扇区域地下水开发利用、地下水位和水质变化情况以及地下水位变化对地下水水质的影响,认为：超量开采导致的地下水水位下降是引起该区域地下水水质恶化的主要原因之一,控制地下水超量开采和地表水污染,并利用南水北调的水进京之机回灌和停采以涵养地下水,是恢复区域水资源和水环境的良好途径。     

北京平原区地下水位预警初步研究

借鉴美国地质调查局在宾夕法尼亚的地下水位预警方法,从统计学的角度,探索了北京平原区地下水预警方法。对监测井多年长期监测资料进行百分位统计分析,把同一时间(月平均、旬平均、日平均)地下水水位(头)标高值的最小值至百分位5、百分位5至百分位10、百分位10至百分位25、百分位25至百分位75范围内的地下水位分别定义为红色、橙色、黄色和蓝色预警,形成地下水位预警判据。根据地下水水位实时监测数据,实时判定监测井代表区域的地下水预警等级,同时修正和完善地下水位预警判据,称之为监测井单点预警,监测井代表的同一层位的区域的集合,构成不同含水层的地下水位区域预警。对北京平原区2009年12月的地下水位预警结果为:潮白河冲洪积扇顶部和中部潜水含水层地下水位为红色预警,前缘为黄色预警,冲洪积平原为蓝色预警区;城区以南地区为红色预警,海淀山后的西北部地区为红色预警,永定河冲积扇和冲积平原大部分地区黄色和蓝色预警,大石河冲洪积扇地区均为蓝色预警;承压水含水层在潮白河冲洪积扇的前缘为红色预警,冲洪积平原为蓝色预警,北运河山前地带均为橙色预警,城区东、东南地区为橙色和黄色预警,少数地区为橙色预警,除上述地区以外,承压水均为蓝色预警。北京市平原区主要地下水开采地区地下水位已经处于历史的较低水位处,特别是潮白河冲积扇中上部地区以及平谷盆地,地下水位几乎全部处于红色预警区。该预警方法原理明确,方法简便,有望在地下水主要开采区推广应用。     

A study on groundwater recharge in the Anyanghe River alluvial fan,North China Plain,based on hydrochemistry,stable isotopes and tritium

Studies on groundwater recharge are essential for sustainable exploitation of groundwater resources, especially in areas of extensive groundwater exploitation such as the Anyanghe River alluvial fan (ARAF) in the North China Plain (NCP). However, the recharge sources and processes and the contribution of each recharge flow component remain unclear. This study used hydrochemistry, stable isotopes, and tritium to investigate sources and underlying processes of groundwater recharge, along with the steady flow Mixing Cell Model (MCMsf) to quantify the proportion of each source flow for the shallow confined groundwater system in the medial fan. The results showed that groundwater mainly originates from precipitation occurring on the eastern Taihang Mountain area with average elevation estimated at 700–1,000 m above sea level during the East Asia summer monsoon period since 1952. Recharge mechanisms are: (1) river water seepage for the unconfined aquifers of the proximal and medial fan; (2) lateral flow for the confined aquifers of the medial and distal fan; and (3) precipitation infiltration for the phreatic water system. The MCMsf simulation showed that the shallow confined groundwater system in the central zone of the medial fan mainly recharged by the lateral flow from the proximal fan, a constant and considerable recharge flow from the southwestern and southern hills, and river water seepage in the medial fan; the lateral recharge flow from the Zhanghe alluvial aquifer was insignificant by comparison. The results of this study can act as a valuable reference for sustainable groundwater management in the ARAF.

     

化隆—循化盆地不同类型含水层组高氟地下水的分布及形成过程

天然成因的高氟地下水是世界范围内备受关注的环境问题和饮用水安全问题。前人对高氟地下水的形成过程已开展了大量研究,但是对于高原盆地复杂水文地质条件下不同类型含水层组(第四系松散层含水层、基岩裂隙或岩溶含水层以及新生代古近纪以来的碎屑岩含水层)高氟地下水的分布和形成过程尚不明确。本文以化隆—循化盆地为研究区,通过采集、测试研究区内的各类地下水样品,分析研究区内不同类型含水层中地下水的化学特征及同位素特征。结果表明,高氟地下水(1.007.73 mg/L)主要分布在沿黄河的河谷区域和巴燕低山丘陵区域的泉水和潜水中以及深部的承压水中,在垂向上高氟地下水无明显分布规律。接受黄河水入渗补给的河谷潜水中氟离子浓度较低,补给黄河的河谷潜水中氟离子浓度较高。贫钙富钠的弱碱性苏打型水有利于地下水中氟的富集。泉水和潜水中氟主要来源于萤石的溶解,而承压水中氟除了来源于萤石外,还来源于其他含氟矿物。对于潜水和第四系松散层泉水,蒸发浓缩作用促进了地下水中氟的富集。另外,阴离子竞争吸附作用、阳离子交换吸附作用是泉水(第四系松散层泉水和基岩裂隙泉水)和潜水中氟元素富集的主要原因,而承压水中氟离子浓度受竞争吸附作用影响较大,阳离子交换吸附作用影响较小。研究成果可为化隆—循化盆地低氟地下水的勘查和开发提供科学依据。     

扬-泰-靖地区地下水系统水力联系与硫酸盐污染特征

本文对长江三角洲扬-泰-靖地区第四系松散层地下水中环境同位素(D、18O、34S)的分布特征进行了分析,旨在揭示大气降水、长江水、潜水及承压水之间的水力联系,辨别地下水中硫酸盐的来源及其污染状况。研究结果表明潜水含水层接受大气降水及长江水的补给,硫酸盐主要为农业污染来源或与海源硫酸盐的混合。承压含水层主要接受大气降水的补给,与潜水含水层及长江之间的水力联系较差,硫酸盐来源不同。在研究区顶部和沿江地段的浅层孔隙承压水中,硫酸盐来源于硫化物的氧化;在东部的深层孔隙承压水中,硫酸盐主要来源于硫酸盐岩的溶解或海源硫酸盐的滞留,基本未受到潜水或地表水中硫酸盐的污染。     

吉林中部平原区地下水温动态变化影响因素的关联度分析

以吉林中部平原区为例,分析了孔隙潜水、孔隙承压水以及白垩系孔隙裂隙承压水温度的多年变化特征,并采用灰色关联度分析方法,确定了各含水层地下水温度与地下水埋深、气温、降水量之间的关联性,分析了影响其变化的主要因素。结果表明,对于3组含水层,从20世纪80年代初至2001年的近20年间,地下水温度都有不同程度的上升。对于孔隙潜水和孔隙承压水,地下水温度呈上升变化的本质原因是全球气候逐年变暖,而地下水活动和大气降水的增强起到了促进作用,特别是对孔隙承压水温度的上升作用更加明显;对于白垩系孔隙裂隙承压水,其温度呈上升变化则主要是由该含水层被普遍超采所引起的。     

敬信盆地沉积环境及地下水特征

敬信盆地第四系下更新统沉积环境以冲积扇相为主,发育有下部孔隙承压含水层(Mx);中上更新统以湖泊相为主,发育有上部孔隙承压含水层(Ms);孔隙潜水含水层的的发育层位为全新统。盆地内各层位地下水的补给来源主要为大气降水,上、下孔隙承压水主要靠孔隙潜水越流补给,其动态变化滞后于孔隙潜水近一个月,地下水向图们江径流、排泄。潜水含水层富水性较弱,水化学类型复杂;承压含水层富水性强,上部承压含水层水质优良,下部承压含水层水质稍差,水中Fe、Mn含量较高,并沿图们江向下游有增高的趋势。     

环境同位素在识别伊犁河谷地下水补给来源中的指示作用

重点分析了研究区潜水、浅层承压水、泉水及地表水δD、δ18O的分布特征, 并对5组水文钻探井地下水样品进行分析. 潜水δD变化范围为-97.32‰~-67.51‰, 平均值为-80.34‰; δ18O为-15.85‰~-10.66‰, 平均值为-12.08‰. 浅层承压水δD为-111.93‰~-68.38‰, 平均值为-84.79‰; δ18O为-16.01‰~-10.52‰, 平均值为-12.30‰. 泉水δD为-102.06‰~-71.63‰, 平均值为-84.10‰; δ18O为-14.21‰~-9.70‰, 平均值为-12.24‰. 地表水δD为-90.53‰~-60.99‰, 平均值为-72.58‰; δ18O在-13.20‰~-9.54‰, 平均值为-11.21‰. 地下水δ13C为-9.4‰~-5.6‰, 平均值为-8.3‰, 极差为3.8‰. 结果表明: 地下水与地表水均起源于当地大气降水. 潜水与浅层承压水水力联系较强, 潜水与浅层承压水属于同一含水系统. 与浅层承压水相比, 深层承压水年龄较大, 在20 ka左右, 属于沉积埋藏水. 深层承压水与浅层承压水的水力联系较弱. 潜水与浅层承压水的δ13C值较为接近, 且接近大气CO2的δ13C值-7‰. 研究区地下水中碳的主要来源为大气CO2.     

开采条件下河北平原中部咸淡水界面下移

河北平原中部上层咸水入侵下层淡水已造成局部地下水污染,本文调查统计了地下水质监测资料和2700多眼深井孔的测井物探资料。以水化学方法和数理统计方法,从水文地质条件和地下水开采利用状况入手,对研究区咸淡水界面下移的机理进行了分析。结果认为,咸淡水界面从20世纪70年代以来年均下移约0.4m,开采地下水造成上下层水头压力变化,加大上部浅层水向下越流是其主要原因之一。     

基于氚同位素的安阳河中下游流域地下水更新能力研究

利用水中氚值与地下水年龄分布特征和多年平均更新速率,分析安阳河中下游流域地下水更新能力。应用MGMTP重建研究区1953—2016年大气降水氚值,应用集中参数模型(LPMs)计算地下水年龄,采用Le Gal La Shalle等提出的方法估算潜水与泉水多年平均更新速率。研究结果表明:(1)潜水与泉水由近20多年来大气降水补给。潜水样点受局部水文地质条件控制,补给径流条件差异明显。(2)小南海泉平均滞留时间23 a,多年平均更新速率3.6%,水量呈不断衰减趋势。(3)安阳河冲洪积扇扇后缘为补给区,受地表水渗漏与大气降水入渗补给,更新能力较强。扇中部至京港澳高速路地带为现代地下水,年龄40~60 a。扇前缘为现代与次现代地下水的混合水,年龄大于60 a,更新能力较弱。(4)剥蚀岗丘与冲洪积平原深层承压水为较老地下水,更新能力极弱。因此,对小南海泉域的保护需要加强,并在短时期内能取得明显成效。受南水北调中线水源补给及限量地下水开采影响,安阳市区地下水降落漏斗大幅度缩减。     

陕北能源化工基地潜水易污性评价

随着陕北能源化工基地的建设和发展,地下水污染问题日益突出。为了预防基地地下水的污染,保护水资源,依据陕北能源化工基地地下水勘查、地下水污染调查、野外包气带原位污水垂直入渗、水平运移试验等基础资料,选取潜水位埋深（D）、降雨入渗补给量（R）、含水层岩性（A）、土壤类型（S）、地形坡度（T）、包气带介质（I）和含水层渗透系数（C）7个指标,运用DRASTIC指标叠加法,建立了陕北能源化工基地潜水易污性评价指标体系,对陕北能源化工基地潜水进行了易污性评。依据评价结果,将研究区潜水区划分为易污性高、中、低3个区,并针对3个区提出了相应的防污建议。