南水北调水源在密怀顺水源地回灌的地下水水质变化试验

南水北调水源进京后,部分水源计划将进入密怀顺水源地回补严重亏损的地下水。水源地地下水水质的未来变化引起了人们的关注。本次研究通过开展动态含水层模拟试验,分析了南水北调水源进入含水层过程中地下水水质变化,并利用溶质运移模型,在不考虑吸附、降解等水岩相互作用等条件下,模拟了试验土柱中各常规组分的水质变化。研究表明:南水北调水源进入含水层过程中,对地下水水质的稀释作用占主导地位,其它水岩相互作用对地下水水质的影响程度较小,南水北调水源在密怀顺水源地回补地下水是可行的。为此,南水北调水源回补地下水后,不仅能够涵养并增加水源地的地下水资源,而且能够改善地下水水质,保证水源地的供水安全。     

南水北调水源北京西郊回灌的水岩相互作用模拟

南水北调水进京后余裕水可能回灌至地下储存,以涵养严重亏损的地下水资源。为研究地下回灌后的水岩相互作用,为南水北调水的合理利用提供技术参考,本次试验利用丹江口水库水和北京西郊地下水、西郊砂样开展了两地原水七种配比下的模拟含水层试验。结果表明:当含水层中丹江口水库水占比较高时,可能发生程度较高的阳离子交换吸附和钾长石的溶解;各含水层发生硝化反应,且丹江水占比越高,硝化反应越显著;各含水层发生显著的碳酸平衡作用,白云石和方解石在饱和状态下持续溶解并趋于稳定,表明南水北调水回灌将引起地下水硬度的升高。     

怀柔应急水源地可持续供水与水源涵养研究

怀柔应急水源地自运行以来一直续采至今,由于连续干旱和多年的超设计规模运行,导致区内水文地质条件发生了较大变化,为保证其"应急供水"的能力,具备随时启动供水的功能,结合南水北调水源进京的机遇,从资源回补涵养和供水系统的热备运行两方面开展研究工作。在综合分析区域水文地质条件和研究多年地下水动态变化规律的基础上,利用地下水数值模型对怀柔应急水源地在不同开采条件下的回补方式和效果进行模拟,拟定了南水北调进京后区域水资源人工回补方案及应急水源地的热备运行方案,并模拟预测了水源地热备运行和地下水涵养效果,为怀柔应急水源地可持续供水提供科学依据。分析结果表明:南水北调水源进京后,怀柔应急水源地可采用夏季高峰集中供水与日常保压相结合的"集中开采"方案和日常"稳压开采"方案。     

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。     

南水北调中线丹江口水源区(河南省域)矿山地质环境水质安全分析

河南省部分的丹江口水库水源区矿产资源丰富、矿山集中分布和小规模露天民采及无序开采的特征,决定了水源区矿山地质环境恶劣的现状,并由此而产生一系列的矿山环境地质问题。其中以采矿活动对水质影响为甚。所以,依此经过对地下水、地表水及选矿废水排放等的确定,采矿活动引起地下水和地表水质量的恶化对丹江口水库水质的影响程度不太明显。为保障丹江口库区水质和南水北调中线工程引水水质的安全提出科学依据。     

高店子幅水化学特征及水质评价

为查明高店子幅地表水和地下水的水化学特征及水环境质量现状,为区域水资源保护与开发提供理论依据,运用数理统计分析、模糊综合评价和灌溉水水质评价方法对研究区地表水和地下水进行了分析与评价。研究结果表明:研究区地表水水化学组分波动较大,地下水水化学组分相对较为稳定。地表水水化学类型主要为重碳酸硫酸-钙镁型水和重碳酸-钙镁型水;地下水水化学类型主要为重碳酸-钙镁型水和重碳酸硫酸-钠钙镁型水。研究区地表水和地下水水力联系密切,水中主要离子组分来自于盐岩、石膏和碳酸盐的风化溶滤,另外还存在阳离子交换作用、蒸发浓缩作用和人类活动的共同影响。饮用水水质评价表明,54.5%的地表水和71.4%的地下水适于饮用或基本适于饮用,地下水水质稍好于地表水水质;灌溉水水质评价表明,研究区地表水和地下水均适于灌溉,合理灌溉不会造成盐害和碱害。     

南水北调中线河南省受水区浅层地下水水位演化规律

南水北调中线工程供水后对河南省受水区浅层地下水位、用水结构等产生了重要影响。首先回顾了河南省平原区以往地下水位埋深变化,并通过收集、统计2008—2018年河南省受水区浅层地下水位的监测成果,基于ArcGIS软件,针对南水北调中线供水前后河南省受水区浅层地下水位变化进行量化分区;结合降水量、地下水资源量、供水量等资料对供水前后河南省受水区用水结构变化等进行分析。结果表明:自20世纪60年代至2008年,河南省平原区浅层地下水位平均埋深整体逐渐增加;河南省受水区地下水资源量随降水量增加呈线性增加趋势;南水北调中线一期供水后,2015—2018年平均地下水供水量在地下水资源量中的占比较2008—2014年减少9.55%;受水区浅层地下水位有所回升,且主要体现在埋深 > 8~12 m范围向埋深 > 4~8 m及≤4 m范围的转变,埋深 > 12~16 m及 > 16~20 m范围在受水前后基本保持不变,埋深 > 20 m的区域范围有所减少;2008—2014年各监测点分布县区的浅层地下水位呈下降趋势,2015—2018年供水期间有2/3以上县区浅层地下水位逐渐恢复;农林渔业用水和工业用水占比在供水后均有所减小,城乡生活、环境综合用水占比增加明显。研究结果表明南水北调中线工程对河南省受水区浅层地下水位恢复及缓解供水矛盾问题等产生积极有效的影响。      

人工补给对含水层水质的影响

为了研究人工补给对含水层水质的影响问题,通过反向地球化学模拟方法对大庆西部地下水水质演化规律进行了分析。结果表明,地下水化学成分主要受含水层矿物相的溶解-沉淀作用、阳离子交换吸附作用以及氧化还原作用的影响,并确定方解石、白云石、盐岩、萤石、石膏、赤铁矿、菱铁矿、软锰矿、二氧化碳、阳离子交换剂等为影响地下水化学成分的控制性（矿）物相。在此基础上,采用正向地球化学模拟方法,以大庆市西水源地下水人工补给为例,模拟了地表水进入到地下后与含水层中原有的地下水以及含水层介质发生的水-岩相互作用。模拟结果表明,注入水与含水层中的水混合后,使地下水的矿化度有所降低,且混合水中地表水所占比例越大,地下水的矿化度越低;注入水与含水层中的地下水混合后,不会导致地下水水质的突变和水质级别的降低,还可在一定程度上改善含水层水质。     

江汉平原东部地区浅层地下水水化学特征

浅层地下水是江汉平原东部地区重要的供水水源,但面临着污染及天然水质异常等问题.基于水化学与氢氧同位素结果,并运用数理统计和因子分析等方法,查明了研究区浅层地下水的化学特征、控制过程以及影响因素.结果显示,浅层地下水的化学类型主要为HCO₃-Ca型;其中潜水中Ca2+和Mg2+含量与承压水接近,Fe、As和NH₄+含量低于承压水,而Cl-、SO₄2-、Mn和NO₃-含量高于承压水.浅层地下水主要为大气降水补给,其中潜水经历了一定程度的蒸发以及与地表水的混合.在影响浅层地下水化学特征的因素中,地质成因在总体上可能起主导作用;人类活动的输入显著地改变着潜水的化学特征,而浅层承压水则主要受径流过程中水-岩相互作用的影响.      

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。     

北京市建设地下水库的思考

为满足城市用水需求,北京市持续超采地下水,使地下水位不断下降,地质环境问题日益突出。地下水库作为一种高效的水资源调控工程措施,对于缓解供水紧张局面具有重要意义。文章分析了在水资源短缺以及南水北调工程即将通水形势下,北京建设地下水库的必要性,阐述了北京市地下水库的研究基础,讨论了地下水库的建设条件和工作方法,并对地下水库运行管理提出需要关注的问题,为北京市研究建设地下水库提供参考。     

Prediction of Impacts Caused by South-to-North Water Diversion on Underground Water Level in Shijiazhuang

After implementation of the South-to-North Water Diversion Project which has attracted worldwide attentions, new surface water sources would be added and, accordingly, mining of groundwater for industrial and living water would be reduced to ease the mining pressure of the underground water and abate the decline of the water level in the depression centers of Shijiazhuang and the whole intake area. Numerical model was established in this paper to respectively calculate the underground water level in 2020 based on three schemes including mining status of underground water, urban water resource planning of South-to-North water diversion in Shijiazhuang and Hutuo River infiltration with artificial regulation and storage. It is estimated that after implementation of the South-to-North Water Diversion Project, the buried depth of groundwater of depression centers in Shijiazhuang in 2020 will increase by 28.5~41.09 m comparing with that without water supply through South-to-North water diversion     

Assessing the influence of climate change and inter-basin water diversion on Haihe River basin,eastern China: a coupled model approach

The modeling of changes in surface water and groundwater in the areas of inter-basin water diversion projects is quite difficult because surface water and groundwater models are run separately most of the time and the lack of sufficient data limits the application of complex surface-water/groundwater coupling models based on physical laws, especially for developing countries. In this study, a distributed surface-water and groundwater coupling model, named the distributed time variant gain model–groundwater model (DTVGM-GWM), was used to assess the influence of climate change and inter-basin water diversion on a watershed hydrological cycle. The DTVGM-GWM model can reflect the interaction processes of surface water and groundwater at basin scale. The model was applied to the Haihe River Basin (HRB) in eastern China. The possible influences of climate change and the South-to-North Water Diversion Project (SNWDP) on surface water and groundwater in the HRB were analyzed under various scenarios. The results showed that the newly constructed model DTVGM-GWM can reasonably simulate the surface and river runoff, and describe the spatiotemporal distribution characteristics of groundwater level, groundwater storage and phreatic recharge. The prediction results under different scenarios showed a decline in annual groundwater exploitation and also runoff in the HRB, while an increase of groundwater storage and groundwater level after the SNWDP’s operation. Additionally, as the project also addresses future scenarios, a slight increase is predicted in the actual evapotranspiration, soil water content and phreatic recharge. This study provides valuable insights for developing sustainable groundwater management options for the HRB.     

近30年来降水量变化和人类活动对北京潮白河冲洪积扇地下水动态的影响

对北京潮白河冲洪积扇分布区30年来降水量、地表径流量、地下水水位和地下水储存量进行了时间序列分析。结果表明: 过去30年中,区域地下水动态发生了明显变化,特点是1998年以来,地下水位和地下水储存量迅速下降与减少。1998年以来,年降水量为以往多年平均值的76％左右。在储存量变化的影响因素中,降水量减少导致的补给量减少约占24％,人类活动,如工农业地下水开采、应急水源地地下水开采和地表水体入渗减少等因素约占76％。由于未来气候变化的不确定性,在南水北调的水进京后仍可能出现连续枯水年,因此,以丰水年降水进行水源涵养存在较大风险。对于已经处于严重超采状况的潮白河冲洪积扇来说,为了满足未来供水的需要,应急水源地从现在起应减少开采量或停采以逐步恢复地下水储存量。     

南水北调进京后怀柔应急水源地地下水资源涵养研究

怀柔应急水源地作为北京最大的应急地下水源地,在连续10多年的干旱期间,为保障城市供水安全做出了巨大贡献。文章在总结怀柔应急水源地10年供水历程的基础上,评价了连续干旱和应急开采条件下区域水资源的变化;结合南水北调进京的契机,从"资源人工回补"和供水系统"热备运行"两方面开展当地地下水资源涵养研究工作,以保障怀柔应急水源地可持续"应急供水"能力,为应对南水北调供水过程中的突发事件,做好水资源战备储备。     

北京西山泉域岩溶水系统特征探讨

北京西山地区岩溶地下水主要以相对独立的岩溶地下水系统进行循环,其水文地质条件、系统结构模式及其水资源的重要性等,在北方具有代表性。文章主要以北京西山鱼谷洞泉域岩溶水系统、黑龙关泉域岩溶水系统、玉泉山泉域岩溶水系统为研究对象,从岩溶含水层结构、地下水循环、地质构造等方面,总结出北京西山泉域岩溶水系统特征主要为:双层含水层结构、多个子系统构成且多点排泄、系统内岩溶水转化关系复杂多样、岩溶水富集带及系统边界集中在逆冲断层处。      

广州市花都区地下水应急水源地研究

广州市花都区地下水资源较丰富,根据地下水的赋存条件,地下水类型划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水、红层孔隙裂隙水、层状岩类裂隙水及块状岩类裂隙水。其中供水意义较大的地下水类型为松散岩类孔隙水和碳酸盐岩裂隙溶洞水。依据应急水源地圈定依据,圈定四处地下水应急水源地,对潜在供水能力、水质及地下水开采风险进行评价。结果显示:各应急水源地地下水水质总体良好,经相应处理后可满足应急供水水质需求,地地下水开采风险主要有地质灾害风险、地下水污染风险及开采技术风险。应急状态下,各水源地地下水总允许开采资源为72 119.13 m^3/d,可满足花都区63.86%常住人口的应急供水。     

Analysis of the effect of Water Diversion and Source Supplement Project on groundwater recharge in Daixi River Basin

The South-to-North Water Diversion Project is a major national water conservancy project, but the effect of the water transfer depends on the utilization of water in the receiving areas. Water Diversion and Source Supplement Project is a specific utilization of the South-to-North Water Diversion Project in Zouping City. In order to analyze the effect of Water Diversion and Source Supplement Project on groundwater recharge in Daixi River Basin, the authors adopted the water balance method to calculate the groundwater recharge and total recharge of water diversion sources, based on the analysis of the groundwater recharge items in Daixi River Basin after carrying out this project. The total recharge is regarded as the amount of exploitable groundwater resources. The exploitable potential of groundwater resources in this area is evaluated by the comparison of the amount of exploitable groundwater resources and the actual amount of groundwater exploitation, and the effect of Water Diversion and Source Supplement Project on the over-exploitation of groundwater on the remission area was also demonstrated. Besides, the effective replenishment effect of this project on the groundwater in the study area was also revealed based on the annual groundwater and multi-year groundwater level dynamic monitoring data, which provides some reference for the rational development and utilization of groundwater resources in this region.