河南豫北平原地下水资源与可持续利用

河南豫北平原属华北平原的一部分,面积约17000km2,自中更新世早期以来,黄河冲积扇的形成和演化,对其含水层的空间结构及迭置关系,起决定性控制作用。最新计算结果,浅层地下水多年平均补给量为31 15×108m3 a,开采资源量为28 47×108m3 a,储存资源量为547 60×108m3;深层地下水开采资源量为9243×104m3 a,弹性储存量为42 93×108m3。2000年地下水开采量20 36×108m3,地表水实际利用量16 44×108m3。预测2010年河南豫北平原需水量为39 38×108m3,水资源尚有结余;2020年需水量为47 63×108m3,水资源缺口1 74×108m3,总体上是平衡的。评价的浅层地下水资源属可持续利用的地下水资源。规划的6个城市应急水源地集中在沿黄地带,日开采浅层地下水达80×104m3,为城市供水提供了安全保证。     

豫北平原地下水开发利用与水质演化规律

本文通过对豫北平原多年的地下水开发利用及浅层地下水水化学资料分析,发现原为咸水-微咸水的大部分地区浅层地下水已淡化,咸水-微咸水分布区已由大面积分布演变为孤岛状,淡水资源量大幅增加。浅层地下水水化学现状、地下水14C同位素、地下水动力场也提供了浅层地下水淡化的证据。     

豫北平原地下水与地表水联合调度初探

水既是重要的自然资源,又是重要的自然环境要素,是可持续发展的基础与条件,是环境问题与发展问题的核心.本文论述了豫北平原地表水和地下水联合调度的必要性及其理论基础;分析了利用地下水库蓄洪的可行性和技术思路,探讨了可能产生的生态系统平衡、调水随机性及泥砂问题;提出了豫北平原联合调度科学利用水资源的一些措施.     

豫北平原浅层地下水化学特征与成因机制

地下水的化学特征与成因机制对地下水演化、地下水资源的合理开采及质量评价具有重要意义。为查明豫北平原浅层地下水的水质特征及控制因素,采集了不同类型的浅层地下水和地表水样品,分别测试了水样阴、阳离子和氢氧同位素组成。结果表明:(1)地下水中总溶解性固体物质(total dissolved solids,简称TDS)质量浓度范围为316～6 948 mg/L,微咸和咸地下水呈条带状分布在沁河冲洪积平原中部,在三阳镇-修武县一带,水化学类型复杂,以HCO_3·SO_4-Na·Mg·Ca型和SO_4-Na·Mg型水为主。北部山前冲洪积扇和沁河北岸地下水为淡水,为HCO_3-Ca·Mg型水。(2)δ~2H-δ~(18)O关系说明地下水起源于大气降水,水化学组分受水岩相互作用控制,在补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主,径流区发生硅酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用,排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。(3)地质和气候环境是造成地下水咸化的主要成因,且受到工农业污水渗漏的影响。研究成果可以为该区地下水资源的合理开采和有效管理提供依据。     

豫北平原环境水文地质问题分析

通过对豫北平原地下水的综合调查，发现其环境水文地质问题以区域地下水位下降为主，并又导致了泉水消失、湿地减少、地面沉降和地下水污染等次生环境水文地质问题的发生。在环境水文地质问题形成背景和形成条件综合分析的基础上，认为其产生的根本原因是人为活动尤其是地下水的不合理开采破坏了地下水循环系统的天然均衡状态，其演化模式具双向性。最后，提出了减少和防止豫北平原环境水文地质问题的具体措施。     

豫北平原地层富水性及主要热水储层分析

豫北平原地热资源以低温的热水型为主，地层的富水性是地热开发成败的关键所在。本文作者搜集了大量地热井、油井资料和深部地层储水结构特征资料，通过对不同地层热水孔隙度、渗透率等储集空间特征的研究．分析了不同地层、不同地区富水性的差异．指出本区主要热水储层为下古生界寒武系、奥陶系．新生界古近系和新近系，指明了本区地热资源勘查、凿井的目的层。     

豫北平原咸水水文地质特征及开发利用

豫北平原是河南省重要的能源、冶金和纺织等工业基地,也是粮棉油料作物的主要产区。同时,又是水资源较匮乏的地区。但大量咸水(矿化度>1 0g L)资源得不到开发利用,且广泛分布的咸水已日益突出地成为环境水文地质问题。根据大量实地调查资料和地质成果,文章较详细地论述了豫北平原咸水含水层分布、富水性、补给、径流和排泄、水化学和同位素、利用现状及动态等水文地质特征。为缓解豫北平原水资源供需矛盾的压力,变害为利,根据咸水的分布状况、咸水农业利用和咸水养殖利用的适宜性、咸水改造方法和补源条件等,提出咸水开发利用与改良规划应"以用为主,以用促改"。结合各地实际情况,对不同矿化度的咸水应采取不同的开发利用方式、改良方案和措施。     

豫北平原地下水开采对环境的影响

在介绍了豫北平原地下水开采的历史与现状的基础上,对开采地下水所带来的环境正负效应进行了分析.豫北平原地下水的开采对环境的影响属于正效应的主要有加快水循环,促进洪水资源化;减弱旱灾影响,保证供水安全;促进水质淡化和土壤改良等;属于负效应的主要有造成泉消失、湿地面积萎缩;地面沉降;加剧地下水水质的污染等.     

豫北平原地裂缝发育影响因素初步分析

通过对豫北平原地裂缝调查,共发现地裂缝48处,部分裂缝在发生及发展过程中对房屋、道路、农田造成破坏和威胁。本文分析了豫北平原地裂缝的发育的时空规律,通过地裂缝和地层岩性、降水、地下水、活动构造、地面沉降、地震等各种影响因素进行了分析,认为本地区地裂缝的形成并非单一因素,而是多种因素共同作用发生。     

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。     

基于SBAS-InSAR技术的豫北平原地面沉降监测

豫北平原是河南省平原地区地面沉降灾害较严重地区之一,快速全面掌握豫北平原地面沉降信息、有效防控地面沉降的持续快速发展对中原城市群建设至关重要。本文借助中高分辨率RADARSAT-2雷达数据,基于SBAS-InSAR技术获取了豫北平原2014-2016年的地面沉降监测数据。监测结果表明：两年内豫北平原地面整体下沉,区内共圈定8个较明显的沉降区,总面积约3 006 km²,各沉降区沉降速率在25.00~114.85 mm/a之间;其中,除安阳县白壁镇-内黄县沉降区和辉县沉降区最大沉降速率分别达到95.36和114.85 mm/a之外,其余6个沉降区最大沉降速率均小于73.58 mm/a。根据沉降区现场实地调查和综合分析发现,豫北平原地面沉降主要是活动断裂、松软岩土、地下水超采、城市建设活动、石油和地热资源开采等共同作用的结果。建议将豫北平原地面沉降的防控重点放在人类活动引起的地下水超采和城市建设引发的松软岩土层超量堆载等方面。     

人为活动条件下河北平原第四系地下水系统的演变

用地下水系统理论和地下水系统分析方法，从全新的视角对河北平原地下水系统的介质空间、流场、水化学场的结构与特征进行了分析，在此基础上探讨了人为活动条件下地下水系统的演化，从而为该地区水资源评价、开发与管理、环境地质问题的研究与防治提供了新的理论依据。     

地下水系统的内涵与外延

在介绍一般系统论思想与方法的基础上,分析了经典的地下水含水系统与地下水流动系统在内涵与研究内容上的局限性。地下水含水系统和地下水流动系统的概念更多的体现了系统论中整体性和全局性的观点,并没有体现系统论的基本思想与方法。鉴于此,给出了更符合一般系统论系统概念的地下水系统概念,以重新界定地下水系统的内涵与研究内容,从而丰富与发展地下水系统理论。     

皖北平原区浅层地下水脆弱性评价研究

皖北平原是安徽省地下水开发利用程度较高的地区。依据国际上运用较广泛的 DRASTIC 指标体系,结合安徽省皖北平原的实际情况,构建该区域浅层地下水脆弱性评价指标体系,利用 ArcGIS软件的空间分析功能评价该区域浅层地下水的脆弱性,绘制脆弱性分布图,评价结果可为该地区地下水资源保护和污染防治提供技术参考。     

河南平原浅层地下水年龄

利用³H法和CFCs法对河南平原第四系浅层地下水年龄进行计算,为河南平原浅层地下水可更新能力评价和水循环的研究提供依据。结果表明：2种方法计算出的年龄拟合误差较小（2 a）,均可代表河南平原浅层地下水年龄。总体上,河南平原浅层地下水主要为近50 a以来补给的现代水。太行山、伏牛山、大别山山前地区以及开封西部的黄河两岸等地区浅层地下水年龄均小于30 a,并且顺着地下水流向年龄逐渐增大。从山前地区和黄河两岸至平原区,浅层地下水开采潜力逐渐减小。总体上:平原北部地下水系统地下水年龄较小,地下水循环交替较快;平原南部地下水系统次之;平原中部地下水系统地下水年龄最大,地下水循环交替最慢。     

滹滏平原地下水系统脆弱性最佳地下水水位埋深探讨

笔者以滹滏平原为研究区,采用统计分析的方法,分析了地下水防污性与地下水资源脆弱性随地下水位埋深之间的变化关系.结果表明,当地下水位埋深增大时,地下水防污性增强的地区,地下水资源脆弱性也增高;通过二者之间变化关系,认为受地下水位埋深制约及地下水位埋深对二者的不同影响,存在使地下水系统脆弱性最佳的地下水位埋深区间;通过地下水位埋深对地下水防污性与地下水资源脆弱性影响及其制约关系,确定滹滏平原淡水区和咸水区地下水系统脆弱性最佳地下水位埋深分别为27~30 m和15~19 m.     

滕州西部平原第四系地下水资源管理系统

降雨量作为水资源评价和管理的一个重要参数，长期以来，均采用多年平均值，但由于大气降雨的灾变性，这种平均值即不能客观地反映未来降雨量，更不能代表某一指定年份的降雨量，它实际上是一种建立在算术概率基础上的以数字表示的定性方法。为解决这一问题，本文利用灰色系统理论的灾变预测方法对山东省滕州市西部平原地区不同年份的降雨量进行预测，并通过预测建立该区地下水资源管理模型，主要由三部分组成：即①降雨预测系统；②水资源供需平衡系统；③水资源管理系统。