基于不同开采方式的煤矿涌水量预测及其环境影响分析

煤矿开采不当会对水资源与水环境造成破坏,尤其在生态环境相对脆弱地区更是如此。针对目前矿井涌水量预测大多以单一工作面或煤矿为评价单元,对沟域内煤矿群同时长期开采的地下水环境影响重视不够。选择头道河则沟域为研究区,以地下水勘查、井田勘探资料为依据,构建了头道河则完整沟域的地下水三维非稳定流数值模型,根据地下水、地表水监测数据和煤矿群开采涌水量的长观资料进行模型的识别与验证,以9#煤矿为典型矿区,分析综采和条带充填2种不同开采方式下矿井涌水量及其对水环境的影响。研究结果表明：(1)综采状态下,矿井涌水量增加0.70×10⁴ m³/d,导致地下水溢出量减少0.20×10⁴ m³/d,引发矿区及区域地下水水位下降0.21～17.92 m;条带充填开采状态下,矿井涌水量增加0.11×10⁴ m³/d,导致地下水溢出量减少0.04×10⁴ m³/d,引发矿区及区域地下水水位下降0.01～0.44 m。(2)煤矿按综采方式开采,...     

基于地面沉降控制的区域性松散沉积层地下水可采资源规划评价

为了满足区域性松散沉积层地区地面沉降的防控要求,规划评价地下水的可采资源量,根据渗流理论和土力学理论,建立了地下水三维非稳定渗流与地面沉降耦合数学模型,并考虑了含水层孔隙度、渗透系数、储水率随含水层发生固结沉降的变化特征。采用三维有限元数值分析方法,以江苏省南通市地下水开采为例,基于地面沉降的控制要求,规划评价出了各乡镇各含水层的地下水可采资源量。结果表明：地下水开采布局科学规划后,总的可采资源量为17 870.56×10⁴ m³/a,较现状开采量10 902.32×10⁴ m³/a有较大幅度的增加。地下水三维变参数非稳定流与地面沉降耦合模型可以更加精确地刻画三维水文地质体的特征,更加符合实际情况。     

基于地下水陆面过程耦合模型的黑河干流中游耗水分析

耗水分析能够直接揭示水资源利用的本质, 蒸散发是流域尺度耗水的主体. 将一个典型的陆面过程模型和一个地下水模型紧密耦合, 从而在地下水模型中增加具有物理机理的蒸散发描述, 同时改进陆面过程模型中地下水的动力过程, 由此在发挥这两类模型各自优势的基础上, 构建了一个地下水-陆面过程耦合模型. 利用该模型模拟了黑河干流中游2008年逐小时的蒸散发过程. 结果表明: 黑河干流中游2008年总耗水量约为35.7×10⁸ m³, 耗水最大的地表类型是农作物为19.3×10⁸ m³、 裸地和戈壁为7.2×10⁸ m³、 草地为6.0×10⁸ m³、 稀疏植被为3.1×10⁸ m³, 其中, 不同地表类型的年蒸腾量分别为8.8×10⁸ m³、 0.02×10⁸ m³、 2.2×10⁸ m³以及0.4×10⁸ m³, 对应它们的年蒸散发强度分别为: 580 mm、 117 mm、 331 mm以及202 mm. 通过耗水平衡分析也得到2008年黑河干流中游地下水呈负平衡状态, 全年地下水超采约0.9×10⁸ m³, 其中区内地下水储量在7—11月间呈增加趋势, 其他各月呈减少趋势.     

鲁西北平原地下水资源评价与可开采潜力分析

为研究山东省鲁西北平原地下水资源情况,为地下水资源的可持续利用提供合理化建议,采用水均衡法对研究区地下水资源进行评价,并采用开采系数法对研究区地下水可开采潜力进行分析。结果表明,均衡期内研究区总补给量为1 224 411.90×10⁴ m³·a^-1,总排泄量为1 187 412.52×10⁴ m³·a^-1,补排差为47 380.47×10⁴ m³·a^-1,研究区地下水资源处于正均衡状态;多年来平均计算均衡差较小,地下水处于相对稳定状态;全区可开采资源量为1 040 750.11×10⁴ m³,现状开采量为655 550.26×10⁴ m³,潜水开采潜力指数为1.59,地下水资源具有开采潜力,但是开采潜力较小,需要对地下水资源进行合理规划。     

滦县新建地下水源地开采方案论证

合理的水源地开采方案对地下水资源可持续利用,避免影响周边水资源和地质环境,均有重要的意义。以滦县新建傍河地下水水源地为研究对象,在明确研究区域水文地质参数的基础上,对水源地开采方案即水源井数量、布置方式、水源地中心点位降深、允许开采量及对周边环境地质的影响进行论证。开采方案确定为靠近滦河布置两排共12眼水源井,开采水量4×10⁴ m³/d。结果显示,连续开采30 a中心点水位降深为7.35 m,开采条件下对滦河的激发补给量会有所增加,水源地开采4×10⁴ m³/d地下水是有充分保证的,地下水仍保持采补平衡略有盈余的状态,且对周边的地质环境不会产生不利影响。     

大渡河上游鸡心堡滑坡形成的古堰塞湖及其环境效应

堰塞湖及其溃决洪水对山地地表过程具有强烈影响,严重危害山地区域的安全,对堰塞湖开展相关研究,可为区域现代堵江风险分析提供参考。以青藏高原东缘大渡河上游支流小金川鸡心堡古滑坡堰塞湖为研究对象,采用单片再生剂量法与标准生长曲线法相结合的方法对深度约12.5 m的湖相沉积剖面上的7个光释光样品测试年代,并进行了详细的地层学与年代学研究,恢复该堰塞湖的年代和范围,重建该古滑坡的规模,讨论了该古堰塞湖的成因及其环境效应。研究结果表明：1)研究区在距今约2～3 ka发生过一次滑坡堵江事件,形成鸡心堡古滑坡堰塞湖,持续一段时间后,形成最大流量约为2.70×10³ m³/s的洪水溃决过程;2)该古堰塞湖的堵江残留滑坡坝高约150 m,滑坡坝面积约1.41×10⁵ m²,体积约4.19×10⁶ m³,堰塞湖的面积约1.84×10⁶ m²,库容水量约6.10×10⁷ m³; 3)依据现有地...     

新会区地下淡水资源量分析计算

地下水资源具有水质好、水量稳定且不易被污染的特点。广东省江门市新会区作为一个以地表水供应为主的地区,探明该地区的地下水资源量对于该区应对突发情况下的水源应急问题具有重要的战略意义。结合新会区城市地质调查项目资料,综合含水层富水性特征,对新会区地下淡水资源量进行计算分析,结果显示：新会区地下水资源总量为111.49×10⁴ m³/d,允许开采资源总量为38.44×10⁴ m³/d。区内基岩裂隙水空间分布不均,且利用率低,区内基岩裂隙水量为古兜山区域>牛牯岭区域>圭峰山区域。     

社会经济发展及气候变化对中国水资源的影响

根据 20世纪 80年代初水利部对全国水资源进行的评价,我国的多年平均降水总量为 6.2×10¹²m³,除通过土壤水直接利用于天然生态系统与人工生态系统外,可通过水循环更新的地表水和地下水的多年平均水资源总量为 2.8×10¹²m³.按 1997年人口统计,我国人均水资源量为 2220m³,预测到2030年我国人口增至 16×10⁸时,人均水资源量将降到 176.0m³.按国际上一般承认的标准,人均水资源量少于 170 0m³为用水紧张的国家.     

基于氡同位素示踪的洞庭湖区枯水期湖水与地下水交互作用研究

洞庭湖区水系发达,水文地质条件复杂,人类活动强烈,地表水和地下水的水力联系变化频繁,其研究的难度以及由此造成的研究不足影响了对湖区地下水赋存和运动规律的深入认识。本文以洞庭湖整体为研究对象,采用水位动态分析和氡(²²²Rn)同位素示踪法,定性和定量研究枯水期洞庭湖区地表水与地下水的交互作用关系与交互通量。枯水期洞庭湖区水位和氡浓度空间分布特征指示研究区内地下水向湖水排泄,尤以东洞庭湖最为显著。氡箱模型计算结果显示枯水期地下水排泄²²²Rn通量为455.09 Bq/(m²·d),占总输入²²²Rn通量的60.07%,地下水排泄总量为0.29×10⁸ m³/d,平均排泄速率为56.27 mm/d,地下水排泄对湖水的贡献率为7.04%。敏感性分析表明：风速、地下水和湖水²²²Rn浓度以及湖面面积等参数较为敏感,合理布置取样点并提高敏感参数测量准确度能提高模型计算结果的可靠度。氡同位素示踪法物理意义明确、操作过程简便,是研究复杂区域地下水补、...     

新疆开都-孔雀河流域绿洲需水量与稳定性分析

水是绿洲存在和发展的核心, 干旱区绿洲稳定性与水密切相关. 根据2000-2009年资料, 采用蒸发系数法和定额法估算开都-孔雀河流域绿洲自然生态系统和社会经济系统综合需水量, 并对水资源约束条件下的绿洲稳定性进行初步探讨. 结果表明: 2000-2009年, 绿洲年均总需水量理论值约为54.80×10⁸ m³, 其中开都河绿洲总需水量约为20.55×10⁸ m³, 孔雀河绿洲总需水量约为21.90×10⁸ m³, 博斯腾湖区耗水量约为12.35×10⁸ m³, 与绿洲10 a平均供水量相比, 供需表现出极大地不平衡性. 水资源可承载绿洲面积(不含博斯腾湖)约为3139.66 km², 其中可承载灌溉地面积约为1395.41 km², 与绿洲10 a平均面积5 248 km²相比, 差别较大, 绿洲处于不稳定状态, 现状绿洲面积应适当收缩. 最后, 对博斯腾湖最低生态水位进行讨论, 初步把大湖最低水位定为海拔1 045 m, 小湖最低生态水位定为海拔1 046.5 m.     

辽宁抚顺西露天煤矿涌水研究

利用水文地质钻探、同位素技术、水位统测等方法，分析西露天矿涌水来源，评价各来源对西露天矿涌水的补给量，为西露天矿地质灾害评估和矿坑规划利用提供科学依据.结果表明：西露天矿坑是区域地下水汇集区，周边地下水向矿坑内径流.周边地区进入西露天矿的总水量为2477.8×10⁴m³/a，来源主要为浑河通过北帮第四系含水层的侧向补给和大气降水补给.其中北帮浑河侧向补给的涌水量约1115.7×10⁴m³/a，约占45.0%，大气降水直接降入矿坑水量约997.8×10⁴m³/a，约占40.3%.古城子河通过西露天矿西帮侧向补给矿坑的水量约177.9×10⁴m³/a；地下水通过西露天矿南帮杨柏河、刘山河古河道等地段侧向径流补给的水量约186.4×10⁴m³/a；东帮在东露天矿影响下接近疏干.     

1980—2017年祁连山水源涵养量时空变化特征

祁连山是中国西北地区十分重要的生态安全屏障,也是当地极为关键的水源涵养区。基于InVEST模型中的产水量模块,对祁连山水源涵养量和时空变化进行了分析并探讨其影响因素。结果表明：祁连山多年平均产水总量和水源涵养总量约为93.03×10⁸ m³和57.83×10⁸ m³。从时间变化来看,水源涵养量呈上升趋势,上升速率约为0.196 mm·a^-1;在空间上呈“东多西少”的分布格局,与年降水量的空间分布大致相同。不同土地利用类型下的水源涵养总量依次为：草地（31.87×10⁸ m³）>林地（16.71×10⁸ m³）>耕地（4.92×10⁸ m³）>其他用地（2.29×10⁸ m³）>建设用地（0.63×10⁸ m³）。降水量与水源涵养量在所有研究时段内均存在显著正相关性。不同时期土地利用类型的变化也会对水源涵养量产生重要影响,研究区草地面积变化对水源涵养量影响较大。根据建立的经验公式并参考已有研究成果,估算得出研究区多年冻土地下冰储量在550 km³以上,在全球气候变暖的背景下,消融趋势明显。研究可为祁连山水资源合理配置和生态系统保护提供参考。     

地面沉降对高速铁路的影响分析

北京平原区快速发展的地面沉降对高速铁路的发展构成了威胁,地面沉降与过量开采地下水造成的水位下降关系密切,为此有针对性地开展基于高速铁路的地下水动态与地面沉降相关关系研究对于高铁安全运行意义重大,特别是对于制定高铁沿线地下水开采方案、地面沉降减缓措施和工程措施至关重要。基于其对高速铁路的影响模式,本文将地面沉降分为区域沉降和局部沉降两种类型。针对区域沉降,利用Logistic方程,使用天竺、望京及王四营分层地面沉降和地下水位数据,构建了不同层位地下水水位变化与地面沉降之间的相关关系模型,通过ABAQUS计算局部地区,对于6m高路堤和15m CFG桩处理深度的地基而言,当渗透系数k=2m／d,距离线路边缘25m处浅层地下水下降10m将产生约61—85mm的沉降。     

基于SWAT模型的格尔木河径流演变特征研究

我国西北旱区生态环境脆弱，是全球气候变化的敏感区域之一。近几年来，在全球暖化的大环境下，区域地表水产流机制改变诱发的水文与生态问题越发突出。本文以青藏高原北部极端干旱的格尔木河流域为例，利用SWAT建立流域主要产流的山区地表水文模型，结合区域水文资料等定量研究格尔木河径流演化及其渗漏补给地下水的时空演变特征。结果表明，在1976～2014年期间格尔木河出山口径流量呈递增趋势，年增长率达0.38 (m³·s^-1)·a^-1,多年平均径流增量约1.66×10⁸ m³,且夏季径流量增加较冬季更为显著。降水和温度是影响流域山区地表产流量增加的主要气象因子。流域出山口径流量的增加改变了盆地内地表径流入渗补给地下水的条件，格尔木河多年平均渗漏补给地下水量为9.89×10⁸ m³。河流渗漏量的递增会打破区域地下水系统平衡，诱发一系列水文生态问题，威胁区域可持续发展。本研究可为我国应对全球气候变化带来的旱区水资源和生态环境挑战提供科学支撑。     

基于MODFLOW-CFP的贵州大井流域岩溶地下水数值模拟

贵州大井流域岩溶分布广泛，岩溶水是当地人民生产和生活的主要来源。由于对岩溶水资源的不合理开发利用，水资源短缺现象经常发生。大井流域水文地质条件复杂，管道-多孔介质双重介质特征明显。文章采用MODFLOW-CFP耦合模型对大井流域展开数值模拟，进而掌握大井流域地下水运动规律、准确评价岩溶水资源，促进其合理开发利用。结果表明：大井流域管道与多孔介质交换量为6 719.1 m³·a^-1，主要集中在上游和中游；总补给水量为10 977.3×10⁴ m³·a^-1，补给模数为133.495m³·km^-2·a^-1，其中降雨汇入量和降雨入渗量占总补给量的81.35%，而总排泄量为10 813.47×10⁴ m³·a^-1，主要在地下河出口排泄。     

格尔木河222Rn同位素变化及其对地表水-地下水交互关系的指示意义

我国西北内陆干旱区水资源匮乏,生态环境脆弱,在全球气候变化和人类活动干扰背景下,采用同位素方法进行精细尺度地表水-地下水交互作用研究是探求当地水循环变化和水资源管理的基本要求。通过测量格尔木河流域河水、地下水样品2019年5月和8月的²²²Rn浓度和典型断面流量,结果发现：山区河段河水²²²Rn浓度最高,平均值为948.72 Bq·m^-3,指示基岩裂隙水是山区河段重要补给来源;山前冲洪积扇河水²²²Rn浓度最低,平均值为76.71 Bq·m^-3,地下水补给较少;溢出带地区河水²²²Rn浓度上升至平均676 Bq·m^-3,地下水溢出补给河水,向下至细土平原,河水²²²Rn浓度呈下降趋势。时间变化上,8月与5月相比,河水²²²Rn浓度下降,表明地下水补给减少。溢出带S1~S2河段河水与地下水交互关系以双向转化为主,基于质量守恒原理计算河水与地下水交互通量,5月和8月累积河水渗漏通量分别为3.87 m³?s^-1和0.9 m³?s^-1,地下水补给通量分别为0.51 m³?s^-1和0.47 m³?s^-1,河水渗漏强度大于地下水补给,二者交互通量存在时空差异。     

基于Visual MODFLOW地下水数值模拟的水源地保护研究

明确地下水运移条件是城市地下水水源地保护的基础。为确保沈阳市某地下水源地的可持续开发,依据沈阳市某地下水水源地的水文地质条件,构建了研究区水文地质概念模型和地下水数值模型,采用Visual MODFLOW软件对模型进行求解,并基于大量监测井水位数据对模型进行参数的识别和验证。依据校正后的数值模型分析了水源地运营后地下水漏斗的范围及水位降深,并对水源地停采后水位恢复状况进行了模拟预报。结果表明：通过模型计算可知,研究区水源地地下水含水层总补给量为62 230 m³/d,总排泄量为63 400 m³/d,均衡差为-1 170 m³/d,多年地下水动态呈负均衡状态;通过对研究区水源地开采2 a、5 a、10 a后承压水状态进行预测,地下水水位分别平均下降6 m、8 m、9 m,形成中心漏斗区,面积分别为54.56 km²、65.04 km²、65.80 km²,开采初期降落漏斗急剧扩张,然后速度逐渐放缓;研究区水源地承压含水层开采对周围流场产生了一定的影响,但这...     

河南省兰考县新生界地热资源特征及开发利用前景

以兰考县区域地质构造及物探解译成果为基础,结合已有地热钻探资料,分析研究区地热地质特征及水化学特征,建立热储概念模型,评价地热资源量。通过分析可知：研究区地热流体的补给源是位于开封凹陷外西部山区的大气降水,自西向东或由西北向东南缓慢径流,热储资源量为5.20×10¹⁹ J,储存水量为9.96×10¹⁰ m³,可采量为1.07×10⁸ m³/a,兼具地热资源开发的经济性与适宜性,适合大规模开发利用。提出了今后地热资源开发利用的重点研究方向,为今后地热资源开发提供可靠的理论支撑。     

开采状态下河北平原孔隙热储地热水资源的构成——以辛集集中开采区为例

地热水属于承压水,其储存量包括容积储存量和弹性储存量两部分,当水位处于含水层顶板以上时,已开采出的地热水只能是弹性储存量。在河北平原区进行区域地热资源评价时,地热水可开采量按照开采系数法、解析法等不同方法计算,与弹性储存量存在巨大差距。为研究地热水开采资源的构成并更加准确评价集中开采区地热水的可开采量,采用地下水均衡法对辛集集中开采区地热水开采资源量进行了计算,结果显示: 侧向补给量为126×10⁴ m³,占开采资源量的60.9%; 越流补给量为19.7×10⁴ m³,占开采资源量的9.55%; 弹性释水量为33.1×10⁴ m³,占开采资源量的16.1%; 弱透水层压密释水量为27.4×10⁴ m³,占开采资源量的13.3%。研究结果说明,集中开采区地热水的开采资源量不仅仅来自于热储层的弹性释水量,还包括侧向补给量、越流补给量和弱透水层的压密释水量。研究成果对于科学合理地开发地热资源、更好地遏制和缓解地热水开采引发的地质环境问题具有一定意义。     

北京平原区现阶段主要沉降层位与土层变形特征

超量开采地下水引发的地面沉降已成为北京平原区最主要的地质灾害之一.精准识别现阶段地面沉降主要贡献层位,查明不同水位变化模式下土层变形特征,对实现地面沉降精准防控,建立合适的地下水-地面沉降模型具有重要意义.本文根据北京市7个地面沉降监测站内分层标和水位近十几年观测资料,对不同深度土层沉降变化特征和主要沉降层位进行了精准...