考虑参数不确定性的地表水与地下水交换量的计算方法

在计算地表水与地下水的交换量时,常规的方法是对实际获取的渗透系数采用集中式数学模型或者分布程度较低的分布式模型,使用以代表观测井为中心的泰森多边形划分计算区域。本研究在考虑实际获取的渗透系数基础上,进一步考虑参数空间分布的不确定性,利用渗透系数服从对数正态分布的已有研究成果,使用数字仿真技术,另外考虑地表水水位、地下水水位的动态变化对渗流方向的影响,在常规方法的基础上,基于D8算法提出改进,使用分布式模型计算地表水与地下水交换量,并与常规方法的结果进行对比。结果表明常规方法计算的交换量结果偏小,两者水位动态变化对渗流方向的影响显著。     

环境同位素技术在水源地勘探中的应用——以河北姜泡水源地为例

本文以采样和测试取得的第一性资料为依据,配合水源地勘察和群孔抽水试验开展河北滦南姜泡水源地第四系含水层同位素水文地质研究,查明天然和开采状态下地下水环境同位素丰度及其变化规律性,结果表明Ⅰ、Ⅱ含水层地下水与河水存在水力联系,是近代渗入成因水.主勘探层Ⅲ含水层与河水无联系,是不同年代形成的古渗入成因水,以侧向迳流补给为主,补给区位于研究区的东部.该层地下水由NE朝SW,后折向正南方向流动,速率为1～1.5m/a.Ⅲ1含水层组地下水的贮留时间距今2 300～15 700a,Ⅲ2的贮留时间距今5 800～23 200a,地下水pH为7.2～8.3、溶解固体量小于300mg/L、水质较好的淡水,具有开发应用前景.     

渭河平原地下水分布特征与环境同位素研究——以白杨水源地为例

白杨水源地座落在渭河下游重镇——渭南市西北约5km处，为渭河冲积平原的一部分。区内第四纪松散堆积物巨厚，地形平坦，降水充沛，地表水丰富，为地下水储存提供了良好的空间。按含水介质的埋藏条件可划分为潜水、浅层承压水、中层承压水和深层承压水4个含水岩组。为了进一步研究地下水的补给形成机制、储存运移过程、排泄开采条件，本文结合环境同位素（包括14C、13C、3H、D和18O）对水源地地下水年龄、地下水运动速率以及一些水文地质参数进行研究和探讨。而同位素测定表明：水源地潜水为现代水，3H含量较高，河水补给量占1/2     

倾斜平原区地下水的开发决策与管理——以济宁地区为例

在多年监测资料的基础上，根据倾斜平原区的水文地质特征，建立地下水水位降速与大气降水、地下水开采量的回归方程，对不同大气降水、地下水开采量条件下的地下水水位降速进行了预测，在考虑了大气降水概率、保证率及不同降水时地下水开采量概率的条件下，对地下水水位降速进行了随机综合决策。依据不确定决策法中的乐观系数法，获得了不同大气降水前提下，地下水开采量的最佳对策，并提出了地下水开发管理的原则。     

地下水微量元素与同位素特征对海水入侵和地下水起源的指示意义——以深圳市宝安区为例

深圳市是我国沿海经济最发达的地区之一,但同时也是受海水入侵影响非常大的沿海地区。以深圳市宝安区为典型研究区．开展了钻孔施工及地下水样采集工作,并测试了水样的微量元素含量和稳定氢氧同位素组成。在此基础上,探讨了地下水微量元素与同位素特征对海水入侵以及地下水起源的指示意义,发现Br,B,Li,Sr等微量元素和δD及δ^18O可用于有效指示海水入侵的发生,并分辨地下水的不同起源,可为区内地下水资源的保护工作提供科学依据。     

扬-泰-靖地区地下水系统水力联系与硫酸盐污染特征

本文对长江三角洲扬-泰-靖地区第四系松散层地下水中环境同位素(D、18O、34S)的分布特征进行了分析,旨在揭示大气降水、长江水、潜水及承压水之间的水力联系,辨别地下水中硫酸盐的来源及其污染状况。研究结果表明潜水含水层接受大气降水及长江水的补给,硫酸盐主要为农业污染来源或与海源硫酸盐的混合。承压含水层主要接受大气降水的补给,与潜水含水层及长江之间的水力联系较差,硫酸盐来源不同。在研究区顶部和沿江地段的浅层孔隙承压水中,硫酸盐来源于硫化物的氧化;在东部的深层孔隙承压水中,硫酸盐主要来源于硫酸盐岩的溶解或海源硫酸盐的滞留,基本未受到潜水或地表水中硫酸盐的污染。     

稳定同位素分馏的量子化学计算研究——以硼和铁同位素为例

稳定同位素分馏研究是整个地球科学领域的基本核心内容之一.对其量子化学从头计算,是刚刚兴起的世界前沿.同半经验方法比较,从头计算更加准确和更具广谱性,是同位素实验方法的重要补充和延伸.本文简略介绍了稳定同位素分馏的量化计算的背景、方法,并用硼同位素和铁同位素的几个简单体系进行示例.     

基于数值模型的地下水水位预警体系研究——以临汾盆地为例

地下水是中国许多城市主要的供水水源,对地下水的过量开采将导致地下水降落漏斗、地面沉降和地裂缝等环境地质问题.进行地下水水位预警体系的研究对于合理开发和有效利用地下水资源具有重要的现实意义,笔者以临汾盆地为例,根据当地的水文地质条件,利用数学模型建立了地下水水位预警体系,研究结果可为当地水资源的可持续利用提供科学依据.     

迭代法在现代地下水年龄估算中的应用——以银川平原为例

为克服应用氚同位素方法确定现代地下水年龄过程中存在的,需确定地下水系统输入项的历史背景浓度问题,本文根据地下水同位素数学物理方程,以全混模型为例,利用不同时期地下水同位素的测试结果,通过数学迭代运算,推导出计算现代地下水年龄的计算公式。该方法不仅可以很好地解决地下水系统输入项氚背景浓度恢复时间序列较长的问题,而且对于提高地下水的定年精度具有十分重要的意义。该方法应用到银川平原取得良好的效果,研究表明银川平原浅层地下水的周转时间为30 a。     

合理地下水生态水位的估算方法研究——以塔里木河下游为例

从合理地下水生态水位的定义出发,探讨了各类估算合理地下水生态水位的方法。以塔里木河下游为例,分析应急生态输水后,地下水埋深与胡杨样枝生长情况的关系,结果表明,塔里木河下游合理地下水生态水位埋深为4～6m。     

井周流场,水跃值与井内水位降深的关系

本文以单井稳定流抽水为例，从井固流场与地下水向集水井幅射流的涌水量方程入手，阐明井结构，井周泥浆堵塞和井内水位降深的关系。证明了水跃值是井周泥浆堵塞降深与井周三维流域或紊流引起的二次项降深（简称“井损“）之代数和，并得出了水跃值不同组成部分随井内降深变化而变化的规律。从而提出了消除水跃值，利用裘布依涌水量方程进行水文地质参数计算。     

第二松花江流域地表水与地下水相互关系

通过野外采样和室内分析,采用稳定氢氧同位素和水化学相结合的方法,研究了第二松花江地表水和地下水的相互关系。地表水和地下水中稳定氢氧同位素（δD,δ18O）空间差异明显,上游水体中同位素最贫化,下游最富集。水化学类型从长白山源区的Na-HCO₃型,演化成Ca-Mg-HCO₃型;而在人类活动的影响下,向Ca（Mg）-Cl（SO₄）演化。运用端元法定量计算了地表水与地下水的相互转换比例,上游山区深层地下水接受江水和浅层地下水的补给,浅层地下水补给比例占50%左右;下游平原区浅层地下水补给江水,补给比例占20%左右。研究结果可为综合利用地表水和地下水、促进水资源的可持续利用提供理论基础。     

白洋淀湖岸带地表水与地下水垂向交换研究

地表水与地下水相互转化关系一直是水文地质研究的热点问题。以往研究更多关注河流的河岸带,但对于相对静止水体——湖泊的湖岸带研究相对偏少。选择白洋淀湖岸带作为研究对象,在周边湖岸带系统部署水位、水温监测系统,采用温度示踪法,开展白洋淀湖岸带区域的地表水与地下水垂向交换量化研究。同时,结合达西定律,间接反演获取垂向渗透系数,系统总结出一套联合利用温度示踪法和达西定律定量研究湿地垂向水交换的方法。结果表明,白洋淀湖岸带以地表水渗漏补给地下水为主,其垂向交换流速可达0.2～1.1 cm/d,沉积岩性主要为粉质黏土、粉土及粉细砂,垂向渗透系数为0.038～0.912 m/d。研究结果可为制定白洋淀湿地补水方案和生态环境保护措施提供基础数据支撑。     

主成分-聚类复合模型在水环境管理中的应用--以松花江吉林段为例

以松花江吉林段5年的监测资料为依据,采用主成分分析与聚类分析的复合模型,定量诊断出水污染因子对松花江吉林段的污染贡献率,合理划分出各类水环境管理区域,并提出相应的水环境管理措施。结果表明:松花江吉林段主要污染物是挥发酚、COD和氨氮,表现为有机污染和非点源污染;在水环境管理分区中,丰满-龙潭桥区域属于轻污染,为水源保护江段,龙潭桥-哨口区域属于重污染,为水环境控制江段,哨口-白旗区域属于中度污染状况,为水环境自净江段。这一工作的开展对于实施河流水环境总量控制,实现松花江吉林段水域的科学化分类管理具有一定的参考价值。     

虚拟水战略新论的社会经济效益分析——以石羊河流域民勤县为例

虚拟水战略已经被认为是一种提高全球水资源利用效率和缺水地区获得水安全的有效工具. 虚拟水战略新论指出, 应充分利用各种社会资源, 打通优化配置水资源(实体水和虚拟水)的渠道. 虚拟水战略能否有效实施的首要任务, 是地区产业结构内部配置的优化. 本文在估算民勤县主要农作物虚拟水量的基础上, 利用部门水效益分析了虚拟水由农业(种植业)部门向第二、三产业转移的三种情景下产生的净效益和创造的社会就业机会, 刻画了实施虚拟水战略的重要理论意义, 佐证了虚拟水战略全新定义的现实意义.     

生态输水条件下塔里木河下游断面尺度地下水流数值模拟

由于中国西北地区地表水资源有限,地下水则成为重要的备用水资源,而地表水和地下水转化过程及其耦合模拟是水资源开发利用和科学评价的基础,因此,为了准确反映塔里木河下游间歇性生态输水后地下水的动态变化,以塔里木河下游英苏断面为例,基于Boussinesq方程建立了改进的地下水动力学(GH-D2)模型,模拟了塔里木河下游绿色走廊典型断面地下水对全时段(2000-2015年)间歇性生态输水的响应过程。结果表明,尽管Boussinesq方程的GH解能较好地模拟地下水位的瞬态变化,但模拟地下水位多年变化的结果并不理想,而改进的GH-D2模型考虑了间歇性生态输水对地下水位变化的滞后效应,对长时间尺度地下水位变化的模拟具有较好的效果。与GH和GH-D1模型相比,GH-D2模型模拟的地下水位值更接近于观测值,这将对塔里木河下游实施科学合理的生态输水计划以及生态恢复和重建策略提供关键的技术支撑。     

潮白河再生水补给河道对周边浅层地下水影响的数值模拟研究

再生水在北京被广泛用于补给河道,2007年底至2017年共有2.3×108 m3再生水补给至潮白河顺义段。其污染物本底值较高（Cl−浓度约62~122 mg/L）,通过河床入渗补给到周边的含水层中,对周边地下水产生一定影响,尤其是浅层地下水。为了定量评价再生水补给河道对周边浅层地下水的影响,基于10年（2007—2017）的地下水监测数据,建立了再生水补给河道周边的地下水水流和溶质运移模型,模拟了受水区浅层地下水的水位和Cl−浓度的变化,分析了浅层地下水水量、Cl−负荷和NO3-N负荷的变化。结果表明,再生水补给河道后的前2年（2007—2009）,河道周边浅层地下水水位迅速抬升了3~4 m,之后在再生水的持续补给下保持稳定。但受深层地下水开采影响,2007—2014年研究区整体浅层地下水的水量仍在下降。2014年底实施地下水压采措施后,浅层地下水水量从2014年底的3.76×108 m3恢复到了2017年底的3.85×108 m3。周边浅层地下水中的Cl−浓度从再生水补给前的5~75 mg/L变化到了补给后的50~130 mg/L,之后保持稳定。浅层地下水水质受再生水影响的范围从2008年底的11.7 km2扩大到2017年的26.7 km2,影响区内的Cl−负荷从2008年底的1.8×103 t增加到2017年底的3.8×103 t,NO3-N负荷从2008年的29.8 t下降到2017年的11.9 t。尽管研究显示影响范围外的浅层地下水质受再生水影响不明显,但潜在的咸化和污染的隐患不容忽视,需要在后续研究中进一步明确。     

水资源管理制度超模博弈分析——以钱塘江与黑河为例

运用超模博弈理论,以流域水资源管理制度形成的角度来解释流域各区段水资源管理政策执行面临的外部环境约束与激励,并通过模型描述了水资源管理域与外部关联域之间的博弈关系。分析发现：超模结构在当前钱塘江与黑河流域的水资源博弈中发挥着重要影响。钱塘江流域水资源管理制度收益函数对水功能区治理变量和经济域治理变量有递增差异。黑河流域水资源管理制度收益函数对分水治理变量和社会域治理变量有递增差异。由于这种关联作用对各区段主体策略集的限制,流域间水资源管理制度逐渐异质化,各流域管理结构呈现出一定的区域特色。钱塘江流域水资源管理偏重于扁平化、职能化管理,黑河流域为科层结构下水资源的层级分配。并依据以上研究结论提出了制度建议。     

水位变化影响下的河水-地下水侧向交互带地球化学动态

为了解不同水位变化影响下的河水与地下水侧向交互带地球化学特征动态,以重庆市马鞍溪为研究对象,选取丰水期向枯水期过渡的10-12月为研究期,对河水、地下水及交互带的水位、水温、溶解氧（DO）、pH值、电导率（EC）进行监测,结合对水体主要离子浓度的分析。结果表明,随枯水期到来,侧向交互带水位发生较大变化,交互带与河水间的水位梯度缩小,河水入渗动力逐渐减弱。水位的变化及入渗水温的降低,使交互带微生物活动减弱,pH值上升且变幅减小,DO上升。在其影响下,交互带EC下降,变幅减小,交互带对NO₃-、SO₄2-的净化能力降低,对Mn、Zn等重金属固定能力增强。通过分析交互带地球化学特征的变化,可推断出随马鞍溪枯水期的到来,侧向交互带边界由距河岸30~50 cm移动至距河岸30 cm以内。     

洞庭湖湖区降水-地表水-地下水同位素特征

为探明洞庭湖湖区水体稳定同位素时间和空间上的变化规律,弄清各水体间的相互关系,分别在2012年4月和8月对区域内具有代表性的采样点进行了地表水和地下水的采样。通过对样品进行D、18O同位素分析,结合全球大气降水同位素监测网（GNIP）公布的1988—1992年间长沙降水同位素数据,发现湖区年内受不同盛行风影响,降水及地表水的同位素存在较大的季节性差异,4月份同位素富集,8月份贫化。此外,河水、湖水同位素也呈现明显的空间差异。两个时期地表水的水线斜率均小于当地降水线,地表水在两个时期均存在蒸发作用。虽然地表水和地下水的来源均为大气降水,但与地表水相比,地下水同位素季节变化较小,地下水接受地表水补给是一个较为长期的过程。