浅议地下水的储量计算和资源评价

一、前 言 近年来,随着我国“地下水资源评价和合理开发利用”研究工作的深入开展和国外科学技术的引进,水文地质和水文工作者对地下水的研究有一定的进展。例如,非稳定流理论的研探,电子计算机和遥感技术在水文地质中的应用等。但是,由于多专业多部门同时研究地下水,也使地下水的有关概念、定义出现了一些混乱现象,例如,储量和资源;调节储量和调节量,甚至把储量分类与储量计算方法等同起来,说什么四大储量法和地下水动力学法等。已经过时将被淘汰;现在,又有人使用《固定储量》等概念。有人说     

克里雅绿洲地下水埋深与土壤盐分时空分异及耦合分析

在干旱区绿洲平原地带,地下水埋深与土壤盐分时空分异明显,且二者存在高度的交互耦合关系。为实现分时段、分区域对地下水进行综合利用及对土壤盐渍化进行有效治理,以克里雅绿洲为研究区,根据20个地下水样点及8个土壤样点的监测数据,采用经典统计学方法、地统计分析法及GIS技术对研究区地下水埋深与土壤盐分的时空分异进行了研究,并运用耦合系数模型计算了二者之间的耦合度。结果表明:地下水埋深夏秋季较深,冬春季较浅且研究区西北浅,东南深,由西北向东南递增;土壤盐分含量夏秋季快速下降,冬春季迅速上升且研究区西高东低,由西向东呈条带状递减分布;地下水埋深与土壤盐分含量之间存在交互耦合的关系。     

西北内陆盆地地下水循环模式及其可持续利用

以系统理论为指导,从地下水形成学化的介质场,水动力场和水文地球化学场角度研究西北内陆盆地地下水循环模式,初步划分出内陆盆地的地下水系统,以反映地下水在平面和垂直向上的循环交替方式及其盐分的迁移聚集规律,为内陆盆地地下不形成条件研究,资源评价及合理开发利用提供理论基础,还提出内陆盆地水资源可持续开发利用的方向和途径。     

咸水灌溉下塔里木沙漠公路防护林盐分平衡及盐分运移

应用生态系统物流理论,把土壤-植物-大气作为一个完整的系统,将植物、土壤和地下水作为三个分室,建立分室流动模型,对植物和土壤间的盐分平衡进行定量研究,探索咸水灌溉条件下塔里木沙漠公路防护林盐分运动的规律。结果表明:塔里木沙漠公路防护林使用大量咸水灌溉后盐分并没有在根层土壤0~2 m土层中累积,而是储藏在2 m以下或渗漏到地下水。其中,0~2 m土体盐储量减少125.1 t,地下水位1.50 m以上至2 m土体盐储量增加79.9 t,45.2 t盐分重新回到地下水。根层土壤0~2m土层中土壤脱盐明显。灌溉后各土层的全盐量在0.5~0.9 g/kg之间,远低于土壤原始全盐量1.47 g/kg。这是咸水灌溉下植物能够正常生长的主要原因。研究对于确定塔里木沙漠公路防护林合理的灌溉制度及预测和评估该地区盐渍化的发生发展具有重要意义。同时,也为塔里木沙漠公路全线绿化和水分管理提供科学依据。     

新疆铁干里克绿洲水文过程对土壤盐渍化的影响

在对塔里木河下游绿洲地表灌溉水和地下水水质特征及土壤盐分实测分析的基础上,探讨了地表水、地下水过程及其对土壤盐渍化的影响。结果显示：塔里木河下游绿洲灌区地表水矿化度与土壤表层0～50cm盐分含量呈显著正相关,与50～100cm土层含盐量相关性不显著;地下水埋深与土壤盐分含量密切相关,0～50cm表层土壤盐分含量随地下水埋深的增加而下降,其中0～20cm下降幅度最大。当地下水埋深较浅时,绿洲内土壤含盐量高,呈T型分布,盐分表聚性强,土壤盐分含量随土壤深度的增加呈下降趋势;当地下水埋深较深时,绿洲内土壤盐份呈菱形分布,中层土壤盐分高,且地下水矿化度和土壤盐分分布转折点均为6.0m。据此推断,6m是地下水盐分积聚和表层土壤盐分积累停止的临界地下水埋深。     

极端干旱沙漠中无沙埋干扰时几种固沙植物栽植试验研究

沙埋干扰是沙漠地区乡土植物生存繁殖的必要条件。在塔克拉玛干沙漠腹地,无沙埋干扰地段大多是高矿化度地下水埋深较浅的地段,这些地段盐渍化较重。7a定点观测和试验表明,塔里木沙漠公路沿线丘间地栽植固沙植物逐渐死亡的主要因素不是沙层水分和沙层盐分,而是高矿化度地下水埋深太浅(0.8~1.0 m),即这类地段植物死亡的原因主要是由于植物长期吸收高矿化度地下水使得体内盐分积聚过多无法调节而造成的。因此,在干旱区高矿化度地下水埋深太浅的地段,无沙埋干扰时建立固沙植被应谨慎。     

地下水深埋区咸水灌溉对土壤盐渍化影响的初步研究——以民勤绿洲为例

 针对民勤绿洲近几十年来大量开采地下水造成地下水位急剧下降,同时大规模开采地下劣质咸水用于农业灌溉的现状,采用咸水沟灌大田试验,就绿洲地下水深埋区（＞5 m）咸水灌溉对土壤盐渍化的影响进行了研究。结果表明,在地下水深埋区,灌溉水带入的盐分是土壤表层盐分积累的主要来源;播种前大定额淡水灌溉,土壤明显脱盐,但随着生长季内咸水灌溉及灌溉定额的减少,土壤开始返盐,到生长季末,根区土壤显著积盐,2 g·L-1和5 g·L-1咸水灌溉下土壤的积盐率分别为22.67%和35.30%;高垄覆膜种植方式下,膜上沟灌对沟下土壤盐分淋洗明显,但是在行间非覆膜区盐分强烈聚集;咸水灌溉导致根区土壤pH值升高,碱化度增大,绿洲土壤存在着明显的碱化趋势。     

黄淮海平原地下水开采的水文效应

黄淮海平原是我国地下水开发最早,利用程度最高的地区。随着地下水开采量急剧增长,已产生了一系列水文效应变化,其中包括区域地下水位下降和地下水降落漏斗的形成;开采浅层地下水对地表径流和降雨入渗补给的地下水量的影响,井灌井排在盐碱土的改良作用等。     

塔里木河下游地下水化学特征对生态输水的响应

结合2000~2002年塔里木河下游5次生态输水过程,通过对沿河40眼地下水监测井采集的水化学资料的分析表明：塔里木河下游地下水化学特征随五次间歇性生态输水发生明显变化。地下水化学对输水的响应表现为初期、中期和后期三个阶段：初期,地下水化学成分中的主要离子含量和矿化度都明显上升;中期逐步下降;输水后期又逐步上升。通过对地下水盐运移机理以及生态输水后地下水化学变化特征的分析得出,单一河道输水方式不如双河道,甚至多河道输水更有利于生态的恢复,另外,生态输水只是对地下水中盐分浓度起到了稀释作用,只有采取一系列工程和管理措施才能使下游水质真正好转。     

全球变化对塔里木盆地北部盐化草甸植被的影响

本文探讨了全球变化对塔里木盆地北部盐化草甸净第一性生产力和群落演替的影响。全球变化对土壤蒸发和盐分积累的影响依地下水埋深的不同而有所差异,地下水埋深愈大,ＮＰＰ对全球的响应愈明显,ＮＰＰ的增幅也愈显著。地下不埋深愈小,土壤积盐愈强烈,盐化草甸植被的演替也愈明显,由此导致多数草甸植物的逐渐消失和多汁盐类灌木数量的不断上升。     

额济纳三角洲土壤盐分特征分析

根据42个土壤剖面, 225个土壤样品, 58个水样的分析结果, 讨论了额济纳三角洲地区土壤的基本特征, 并研究了土壤盐分分布规律以及与地形地貌部位、地下水水化学的关系。结果表明: 额济纳三角洲地区的土壤具有质地粗、含盐量高, 盐分表聚性强的特征; 在所有剖面上盐分的分布呈现漏斗型分布, 土壤中盐分随地形变化较为复杂, 但与地下水化学类型一致。     

华北半干旱平原区表层土壤盐分累积的影响因素分析

定量评价各因子对盐渍区表层(0~5 cm)土壤盐分累积的影响,以华北半干旱平原为研究区,综合考虑盐分来源、盐分化学组成、地下水状况、区域气候,地形条件等内外影响因素,应用通径分析方法评价各影响因子强度。结果表明:各影响因素通过直接和间接作用于表层土壤积盐过程,总体看盐源对表层土壤积盐影响强度最大,其次是盐分组成,再者是地下水状况,而区域气候和地形的影响较小。单因素而言,反映盐源的Sal_5-10、反映土壤盐分组成的SAR和反映地下水状况的TDS是主要的控制因素。研究结果为认识华北半干旱平原土壤盐渍化过程及影响机制提供参考依据。     

塔里木河下游间歇性输水对土壤水化学的影响

根据塔里木河下游2000-2006 年11 次间歇性输水影响下沿输水河道两侧地下水埋深、地下水化学组分变化的资料, 结合有关输水的基本资料和土壤盐分含量变化的适时监测数据, 分析了地下水化学特征的变化及影响其变化的各相关因子,结果表明：地下水化学特征的变化呈现明显的阶段性规律, 地下水化学组分的变化与距离输水河道的远近、地下水埋深、河道径流量以及土壤盐分含量之间具有较高的相关性; 地下水埋深在5 m 及5 m 以下时, 地下水化学组分含量较低, 水质较好。而埋深在5 m 时的水位条件能够满足该区域建群种植物的生存, 为输水条件下的理想水位;地下水化学特征变化的阶段性特点和土壤剖面盐分含量的分布规律及其相互关系说明,在当前输水模式下配合面上输水将能更好地促进生态恢复。     

基于GRACE数据的黄河流域地下水储量变化与人口暴露研究

近年来黄河流域人与水资源矛盾愈发突出,尤其是地下水储量的过度消耗已成为限制该区域人与自然和谐发展的主要矛盾之一。基于重力反演与气候实验卫星数据和全球陆面数据同化系数数据,根据流域水循环与水量平衡原理,测算2003—2016年黄河流域地下水储量的变化情况,在探究其时空变化特征的基础上,识别了地下水储量下降明显区域的人口暴露度。结果表明：（1） 空间分布上,黄河流域地下水储量西多东少,由西向东下降程度不断加剧,且下降区域呈现由下游向中上游扩散的态势。下降区域主要集中在中东部地区,变化等级以较剧烈减少和剧烈减少为主。（2） 时间变化上,2003—2016年黄河流域地下水储量整体呈下降趋势,年均降幅为5.93 mm·a^-1。其中,2004—2016年为连续下降,2015—2016年的下降幅度最大;另外,地下水储量时间变化存在季节效应,地下水储量下降幅度春季最大、冬季次之、秋季再次之、夏季最小。（3） 地下水暴露风险状态下的地级市人口密度在空间上呈东高西低、中部交错分布的状态,暴露风险人口密度最大地级市共16个;地下水储量下降人口累积百分比呈现明显上升的趋势,在2016年达到最大值。研究结果以期为黄河流域地下水资源可持续利用提供科学参考。     

人工智能计算技术在新疆干旱区典型绿洲土壤盐分预测中的应用

针对新疆渭干河-库车河三角洲绿洲土壤盐分动态监测中存在的方法问题,首先用灰色关联度模型分析影响形成土壤盐渍化的各因子,并确定其与土壤盐分之间的关联度,然后将人工智能计算技术引入土壤盐分的预测中,经过多次调整网络结构和参数,建立了预测表层土壤盐分的BP神经网络模型和RBF神经网络模型。结果表明：以潜在蒸散量、地下水埋深、地下水矿化度、土壤电导率、总溶解固体、pH值、坡度和土地利用类型8个因素为输入因子,以土壤含盐量为输出因子的BP网络模型和RBF网络模型可有效模拟土壤盐分与其影响因子之间的内在复杂关系,并且有较高的精度。BP网络模型预测误差略低于RBF神经网络。本研究可为分析和预测土壤盐渍化动态规律提供一种有效可行的新途径,是对传统土壤盐分动态研究的补充。     

黑河下游地下水波动带土壤盐分空间变异特征分析

以黑河下游地下水波动带为研究区,根据64个样点的实验数据,采用地统计分析法对区域土壤盐分空间变异函数理论模型进行了选择,同时还利用GIS交叉验证(Cross-Validation)对目前较为薄弱的空间插值方法的适用性选择问题进行了分析.并在此基础上对整个区域土壤盐分空间分布进行了模拟,进而分析了其空间变异特征.结果表明:(1) 受地下水影响,黑河下游地下水波动带土壤盐分含量整体较高,且其空间分布具有明显的变异特征.在沿河流流向及垂直于河流流向方向上,各盐分要素在整体规律性变化基础上都存在局部性变异,且这种局部性变异在垂直于河流流向方向上比河流流向方向更显著;(2) 各盐分要素的变程为本研究今后合理布置采样点提供了参考依据,同时也为黑河下游地区水文及生态研究提供了有关研究尺度的参考信息;(3) 研究区土壤盐分空间分布模拟也为该区植被恢复提供了必要的土壤盐分信息,这对本区乃至整个黑河下游植被恢复及生态重建工作都具有重要指导意义.     

玛纳斯河流域山前平原地下水资源分析及合理开发利用研究

以玛纳斯河流域山前平原为例 ,论述我国西北内陆盆地地下水资源特点和组成 ,即地表水 -地下水联系密切、转化频繁。在已建立的研究区地下水流数值模拟模型的基础上 ,进行地下水均衡分析 ,得出研究区多年地下水补给资源量为 5 9816× 10 4 m3/a、可开采资源量为 396 90× 10 4 m3/a、地下水可利用量为 44 6 90× 10 4 m3/a。给出了不同水文地质分带的地表水 -地下水转化关系和转化量 ,预测需水量以每年 1.5 6 %～ 2 .17%的速度增长情况下 ,到 2 0 2 0洪积扇的中上部地下水位下降幅 2～ 5m ,而在溢出带以下下降小于 2m ,含水层的贮存量累计减少了6 85 0 0 .88× 10 4 m3。提出了地下水的合理开发利用模式 ,并将研究区分为 4个水资源开发利用分区 :冲洪积扇上部地表水利用区、中部地下水集中开采区、冲积扇缘井泉灌区和冲积平原井渠并灌区。     

咸水滴灌下塔里木沙漠公路防护林土壤盐分分布特征分析

对塔里木沙漠公路防护林地进行实地取样分析,研究咸水滴灌条件下土壤盐分变化规律及其离子分布特征。试验采用5个矿化度水平的咸水灌溉处理:29.70(1号井),25.90(2号井),20.99(8号井),16.95(14号井)和5.75 g·L-1(18号井)。试验结果表明:咸水滴灌对土壤盐分含量和离子组成有显著影响,土壤积盐程度随灌溉水矿化度的增大而加剧,土壤盐分组成以Cl-、Na+和SO42-为主;不同盐分离子在土壤剖面上的分布特征不同,Cl-、Na+、Mg2+和SO42-四种离子的分布较一致,在垂直滴头向下方向浓度最低,远离滴头径向浓度逐渐增大,Ca2+和HCO3-在剖面上的分布存在明显的不一致性,在水平方向上远离滴头HCO3-离子浓度向上层聚集,Ca2+则表现为向下层淋溶。研究结果对极端干旱区高矿化度咸水的合理开发利用及防护林的可持续发展具有理论意义和应用价值。     

民勤盆地地下水水位下降特征与可持续利用评价

在水文地质调查的基础上，以地下水化学与同位素为基础数据，研究了民勤盆地地下水组成的琏本特征．自然演变规律和人类活动影响下的变化过程。地下水δ^18O较现代降水值低-3．5‰左右，表明民勤盆地地下水均为地质时期封存或入渗补给年代久远的古水，现代农业灌溉地下水是不可再生资源，大规模超采地下水导致地下水水位形成漏斗形曲面下降。作者以水量平衡理论为依据建立了估算地下水储量与农业经济规模灌溉可开采储量的“漏斗”模型，经计算绿洲浅层、深层地下水可开采静储量632亿m^3；绿洲浅层地下水淡水农业生产经济资源可开采总量为110亿m^3；按照目前开采速率，维持目前产业经济规模极限时问约为16．7a。因此，必须实施农业种植业经济向农业畜牧业、草业经济发展，以及产业调整期经济平稳过渡。     

成水滴灌下塔里木沙漠公路防护林土壤盐分分布特征分析

对塔里木沙漠公路防护林地进行实地取样分析,研究咸水滴灌条件下土壤盐分变化规律及其离子分布特征.试验采用5个矿化度水平的咸水灌溉处理:29.70(1号井),25.90(2号井),20.99(8号井),16.95(14号井)和5.75 g·L-1(18号井).试验结果表明:咸水滴灌对土壤盐分含量和离子组成有显著影响,土壤积盐程度随灌溉水矿化度的增大而加剧,土壤盐分组成以C1-、Na+和SO42-为主;不同盐分离子在土壤剖面上的分布特征不同,C1-、Na+、Mg2+和SO42-四种离子的分布较一致,在垂直滴头向下方向浓度最低,远离滴头径向浓度逐渐增大,Ca外和HCO3-在剖面上的分布存在明显的不一致性,在水平方向上远离滴头HCO3-离子浓度向上层聚集,Ca2+则表现为向下层淋溶.研究结果对极端干旱区高矿化度咸水的合理开发利用及防护林的可持续发展具有理论意义和应用价值.