Numerical simulation of sea water intrusion near Beihai, China

 A leaky aquifer system occurs in the coastal plain near Beihai, China. Seawater intrusion into the confined aquifer took place along the northern coast. Chloride concentrations at some observation wells increased steadily from 1988 and were at their peak in 1993. A quasi-three-dimensional element model has been developed to simulate the spatial and temporal evolution of hydraulic heads and chloride concentrations of the groundwater near the northern coast. The simulation model was based on the transition zone approach, which requires simultaneous solution of the governing water flow and solute transport equations. An irregular grid of a quadrangle was used to discretize the flow domain. Various aquifer parameters were verified with the numerical model in order to obtain satisfactory matches between computed values and observed data from an investigation. Three pumpage schemes were designed to use the calibrated model for prediction of future changes in water levels and chloride concentrations in groundwater in the study area. Results show that seawater intrusion would worsen in the confined aquifer if the current rates of groundwater pumpage continue. The alternative, to eliminate pumpage in the intruded area and to moderate pumpage rates from water supply wells far from the seashore, may limit seawater intrusion significantly and is considered attractive in the area. Received: 27 September 1999 · Accepted: 27 December 1999     

海潮引起有越流的滨海承压含水层地下水头变化的数值模拟

海潮波动可以引起海岸带有越流的承压含水层地下水头发生波动。建立了基于有限差分法的滨海地区一维承压含水层地下水运动数值模型。通过将潮汐波动概化为正弦波,分别对初始水头水平及线性倾斜的承压含水层模拟了滨海地区有越流的承压含水层地下水头随潮汐波动的变化。通过对两种情形下的变化比较,结果表明,受海潮影响的滨海承压含水层地下水头与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加,地下水头的变幅及潮汐效率呈负指数函数衰减,水头倾斜情形下变幅更小,潮汐效率更小,滞后时间更短,地下水头对海潮的滞后时间随距离呈线性增加。     

广西北海市地下水系统水化学特征的分析

对广西北海市近20年的地下水水质监测资料和2002-2003年野外实地取样的测试资料进行分析,并采用Piper图和Q型群分析进行水化学分类,结果表明该地区北部地下水以Ca·Na-HCO₃型为主,水化学特征显示地下水化学成分受降雨入渗和溶滤的影响,而南部地下水以Na-Cl或Na·Ca-Cl型为主。北海市天然条件下地下水的矿化度低,pH值低,呈偏酸性。低矿化度的雨水、可溶盐含量极低的含水介质、迅速的水循环以及长期的淋滤作用,导致了北海地区地下水低矿化度的特点。     

广西北海市海城区西段含水层海水入侵地球化学过程研究

广西北海市海城区西段地下含水层出现过海水入侵.海水入侵过程中可能发生哪些地球化学作用是人们关注的问题.本文运用绘制Piper图、理论混合线(TML)、计算离子delta值和饱和指数SI以及水文地球化学模拟等方法研究了该区含水层在海水入侵后发生的地球化学作用.通常海水入侵后地下水含水层容易发生白云岩化作用,要通过模拟计算...     

浅析广西北海市偏酸性地下水的形成原因

广西北海市滨海平原松散沉积物中分布有潜水含水层和承压含水层,地下水的pH值普遍偏低,一般4.0～6.0者居多。第四系松散沉积物的矿物成分石英占50%～80%,含少量粘土矿物,化学成分中SiO2占绝大多数。以难溶成分为主的沉积物和长期的淋滤作用使地下水具有低矿化度。天然状态下偏酸性地下水的H 来源于碳酸的离解、粘土层中的H2O 以及雨水中的酸度。碳酸则是由CO2溶解于水而形成。其中CO2主要来源于生物成因。地下含水系统中缺少可以中和酸的碱性物质,有利于H 集聚,使地下水pH值偏低。     

苏北沿海三市三维地下水流数值模拟

20世纪80年代以来,苏北沿海三市（连云港、盐城和南通）地下水过量开采导致部分地区水位持续大幅下降,引发地面沉降、水质咸化等问题。本文基于研究区大量地质、水文地质资料,以及2005—2013年地下水开采和水位观测数据,经过模型识别、验证,建立了能刻画苏北沿海三市地下水流场演化的三维非均质各向异性地下水流数值模型,模拟了研究区2005—2013年开采量由约2.03亿m³逐渐减少到1.56亿m³条件下深部地下水系统流场（包括第Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ承压含水层）的动态演化过程。结果表明,各观测孔的水位实测值与模拟值吻合良好,水位及水均衡模拟结果显示各含水层水位下降得到有效控制,但是该区域地下水仍处于超采状态。为进一步控制水位下降,防治咸水扩散、地面沉降等地质环境灾害,模型预测并比较了现状开采和限制开采2种不同开采方案下2014—2020年苏北沿海三市深层地下水流场的变化趋势。预报结果显示,2种开采方案下,各含水层水位下降速率均减小,尤其是限制开采方案下,第Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ承压含水层的区域水位平均下降速率依次为0.15、0.16和0.15 m/a,分别比模拟期减小了46.43%、65.21%和48.28%,在开采强度降至最低的条件下储存量变化速率仍为负值,说明需要进一步加强地下水限制开采的力度。     

Characteristics of natural low pH groundwater in the coastal aquifers near Beihai, China

Groundwater with low total dissolved solids （less than 200 mg/L） occurs in the unconfined and confined aquifers near Beihai in southern Guangxi, China. Under natural conditions the groundwater ranges in pH from 3,33 to 7,0 with an average value of 5.12. The pH in the unconfined aquifer varies from 3.67 to 7.0 with an average value of 5.17 and the pH in the confined aquifer is in the range 3.33-6.97 with an average value of 5.07. The pH in the groundwater does not show significantly increasing or decreasing trends with time. Fluctuations in pH exist at some of the monitoring wells and the pH in groundwater is a bit higher in the rainy season than in the dry season, Monitoring data show that the pH in rainwater is higher than in groundwater in the unconfined aquifer, whereas the pH in the latter is a bit higher than in the confined aquifer. A slightly decreasing trend in the pH was also found from the inland area to the coastal zone. The occurrence of weakly acidic groundwater in this area is attributed to the recharge from low pH precipitation and the multi-aquifer and leaky groundwater system.     

海岸带咸淡水界面位置确定方法的介绍

Ghyben-Herzberg公式依赖潜水位确定海岸带咸淡水界面位置,被广泛应用但存在误差。Hubbert公式严格描述突变界面问题的水头和界面位置之间的关系,但在实际中难以应用。通过考察咸淡水界面之下咸水带任意点的压力平衡关系和咸水带及淡水带任意点的水头描述得知,当地下水流处于稳定状态且满足Dupuit假设时,可以根据同一垂直线上界面之下咸水带任意点(含界面)的咸水测压水头和界面之上淡水带任意点(自潜水面至界面)的淡水测压水头确定滨海均质各向同性潜水含水层咸淡水界面的位置。Ghyben-Herzberg公式是这一方法的特例,描述界面位置的Hubbert公式也是该方法的一个特例。这一方法需要两个相邻的分别揭露淡水带和咸水带的测压孔。     

Groundwater response to dual tidal fluctuations in a peninsula or an elongated island

Groundwater flow in a peninsula or an elongated island is influenced by tidal fluctuations on both sides of the peninsula or island, which is named as dual tidal fluctuations. In this study, semianalytical solutions of transient groundwater flow in response to dual tidal fluctuations in an aquifer–aquitard system were presented for cases with and without the aquitard storage. These solutions were first derived using the Laplace transform and subsequently computed by the Fourier series numerical inverse Laplace transform. The derived solutions were found to agree very well with the results of numerical simulations by MODFLOW. The solution ignoring the aquitard storage approached the quasi‐steady state solution quickly when the mean sea level initial condition was used. The solutions with and without the aquitard storage were nearly the same at the early time and were separated from each other during the intermediate time, and the difference of solutions became constant at late time for small aquifer/aquitard storativity ratio and large tidal frequency. The propagation bias, which is the departure from the theoretical ratio of tidal attenuation to tidal lag, was enhanced not only with increase of the dimensionless specific leakage (aquitard/aquifer hydraulic conductance ratio) but also with decrease of the aquifer/aquitard storativity ratio and with the increase of the dimensionless tidal frequency. The solution with the aquitard storage was more sensitive to these three parameters. The newly developed solutions were capable of handling realistic initial conditions that might be approximated by piecewise linear functions. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

利用不对称的地下水位潮汐波动确定滨海含水层参数

在滨海地区,地下水水位受潮汐波动影响较大,使得传统的抽水试验、水位回复试验等方法确定含水层参数存在困难且花费较大。通过对广西北海市滨海含水层地下水位动态资料进行分析,发现其上升段和下降段是不对称的。基于海岸带承压含水层正弦潮汐波的传播理论,提出了确定含水层参数的分段法,并与振幅衰减法和滞后时间法进行对比,各种方法求出的储水系数与导水系数之比(S/T)很接近,说明分段法是有效的。对于北海市滨海含水层,上升段求出的S/T值比下降段要大,其成因机理还有待进一步分析。     

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.     

海岸带城市地下水分布特征

我国城市海岸带地下水类型和分布主要受控于陆地地质作用,尤以大地构造作用和河流地质作用为主导。松散沉积物类海岸带地下水为孔隙水,含水介质单一,空间变化大,地下水的赋存和分布规律亦相应复杂。以距今78万年晚更新世为界线,可将第四纪松散沉积物含水层组划分为上（浅）下（深）两层（部）。下部的全新统（Q4）和上更新统（Q3）含水岩组以微咸水、咸水多见;上部的中更新统（Q2）和下更新统（Q1）分布有淡水,部分地下淡水资源有一定的供水意义。基岩类海岸带地下水主要为裂隙水和岩溶水,多为淡水,其水资源量与当地的降水量和基岩入渗系数的大小有直接关系。除砂砾石台地的基岩类海岸带、少数溺谷型泥质海岸带的河谷内和碳酸盐岩分布区外,一般无集中供水意义。     

历史海平面变化对上海地区地下水的影响

在总结海平面变化及长江三角洲古河道分布的基础上,通过上海地区第Ⅱ至第Ⅴ承压含水层地下水化学、~(14)C年龄特证的分析,探讨了因海平面变化引起的长江及支流河道的侵蚀、堆积对地下水径流交替的影响,提出了滨海三角洲地区地下水补给、径流、排泄的一种模式。     

武汉市区第四系含水层地下水有机污染敏感性研究

在详细调查武汉市水文地质条件和地下水污染现状的基础上，获得了高精度的武汉市水环境中微量有机污染物的组成数据。所检测出的有机组分达30余种，以苯及相关苯系物为主，污染程度较高的地下水主要分布在人口密集区和工业，商业区，应用改进的DRASTIC模型－地下水污染敏感性评价模型，在GIS平台上，编制了武汉市区地下水污染敏感性分区图。根据其评价结果，建议集中对那些敏感性相对较高的区域采取有效的环保措施，开发利用时应作出风险评价。     

西北黑河额济纳盆地水资源管理研究——三维地下水流数值模拟

在大量实测资料的基础上, 建立了额济纳盆地地下水流系统饱和-非饱和三维数值模型, 对4种不同输水量情况下盆地内区域地下水位的变化趋势进行了预测, 进而提出了合理的输水方案, 黑河上中游向额济纳盆地合理的输水总量应为7.5亿m3/a, 其中通过狼心山水文站的水量不应小于5.5亿m3/a.这一方案为流域水资源的合理调配及额济纳绿洲生态环境保护和建设提供了依据.      

中国沿海地区海水入侵机理及防治措施研究

早在1964年,中国大连市就发生了过量开采地下水引发的海水入侵现象。目前有十几座沿海城市发生了不同程度的海水入侵。海水入侵不仅恶化了滨海地区的生态环境,而且阻碍了沿海地区的经济发展。中国沿海地区海水入侵面积经历了20世纪80年代的快速增长后,近些年来呈缓慢增长态势,甚至有些地区海水入侵面积不再增加。为了深入了解海水入侵的机制,从20世纪70年代后期开始,有关学者相继开展了一系列研究,如通过水-岩间阳离子交换实验来了解海水入侵的地球化学作用,建立三维有限元变密度的过渡带数值模型模拟与预报海水入侵过程及发展趋势。为了预防和治理海水入侵,除了控制地下水开采量及开采布局外,沿海地区还园地制宜采取了相应的防治措施,包括人工补给、地下防渗帷幕、节水灌溉以及远距离调水等工程措施。     

拉萨城市地下水系统可开采资源评价

本文在青藏铁路区域水文地质调查工作的基础上,以系统理论的基本原理为出发点,利用地下水系统数值模型的运行,来对拉萨城市地下水系统可开采资源进行评价,取得了比较理想的结果.     

利用滨海地下水潮汐效应估计含水层参数:以北海半岛为例

通过分析滨海含水层中观测孔的水位动态资料,确定含水层的水力性质和某些参数,或推测含水层在海底的延伸长度和露头处是否存在覆盖层,是水文地质学家一直很感兴趣的问题之一。文中充分分析了广西北海半岛滨海地区水文地质条件,将研究区第一个承压含水层系统概化为具有上覆弱透水层越流和含水层海底露头覆盖层的垂向三层结构的不稳定流模型。应用该模型的解析解对广西北海半岛滨海含水层系统的观测数据进行了分析,拟合效果很好,并利用最小平方罚函数法估算了研究区含水层的参数。     

Hydrogeochemistry and Origin of Thermal Groundwater in Bedrock Aquifers in Tianjin, China

INTRODUCTIONThermalgroundwaterisfoundtohaveoccurredinthebedrockcarbonateaquifersofLowerPaleozoicandMeso toNeo ProterozoicErathemsnearTianjin ,China .Thebedrockaquifersexistinthelayersbetweenabout 10 0 0mandmorethan 4 0 0 0mbelowthelandsurface .Thethermalwaterhasbeensuccessfullydevelopedoverthepast2 0yearstoprovideasourceofhotwaterforavarietyofresidentialandindustri alpurposes.Geothermalwellstappingtheaquifersarecapa bleofproducingcommercialquantitiesofhotwaterwiththetemperaturesranging…