洞庭湖区浅层地下水水质指标空间分异及其控制因素研究北大核心CSCD

利用1258个地下水水样的水质指标数据,对洞庭湖区浅层地下水水质指标空间分异及其控制因素开展了研究。从地下水系统、氧化还原环境和第四纪沉积物物源角度,剖析了浅层地下水水质指标空间分布的内在影响因素。研究结果表明,洞庭湖区浅层地下水7个水质指标的空间分布都呈现出一定的规律性,自洞庭湖区外围至湖盆腹地,浅层地下水中的氨氮、铁元素、溶解性总固体和化学需氧量含量逐渐增大,硝酸盐氮含量的空间分布规律则与之相反,锰元素含量的空间分布独具特点,水体pH的分布呈现出西北—东南单向减小特征;洞庭湖区大范围浅层地下水中的氨氮、铁元素和锰元素含量超过Ⅲ类地下水该指标的限值,在洞庭湖区外围的零星区域,浅层地下水中的硝酸盐氮含量小幅度超标,其溶解性总固体和化学需氧量含量仅在大通湖附近的局部区域略超标;洞庭湖区的基底构造对浅层地下水系统的整体空间格局有重要影响,主要体现在对“四口”水系地下水系统、澧县盆地地下水系统、赤山隆起-大通湖地下水滞留区等的控制作用;独特的受构造格局控制的地下水系统格局宏观上决定了地下水化学场的空间分布;受地下水系统格局控制的浅层地下水水体的氧化还原电位对硝酸盐氮、氨氮、铁元素、锰元素和化学需氧量含量的空间分布有重要影响,平原区浅层地下水水体的氧化还原电位较低是氨氮、铁元素和锰元素含量大范围超标的主要原因;洞庭湖区浅层地下水的pH“西北—东南单向递减”的分布特征主要受湖区第四纪沉积物物源的空间差异的影响。     

宁夏南部地下水系统控制构造及其系统划分

受多种构造体系复合交汇控制,宁夏南部地区水文地质条件异常复杂.通过岩相古地理分析和区域性大断裂控水分析,研究了构造对宁南含水岩组形成和地下水系统分布的控制作用,认为加里东旋回和喜马拉雅旋回是宁南三大含水岩组形成的主控因素;区域性深大隔水断裂控制着地下水循环演化,使宁南形成了一系列独立的地下水系统.在构造控水分析基础上,界定了以构造为主的划分原则,首次对宁南地区地下水系统进行了整体划分,划分为10个地下水系统,13个子系统.研究成果对该地区地下水资源评价、水资源管理与开发利用都具有重要指导意义.     

基于组件式GIS的地下水动态管理系统设计与开发

该文根据地下水动态管理现状,结合地下水动态管理系统的开发,为地下水资源合理开发利用规划提供辅助决策支持。在分析组件软件技术的基础上,采用组件式GIS技术,从系统结构、系统功能、数据库结构、集成方式等方面来完成地下水动态管理系统的设计。实现了地下水动态监测数据管理中多源数据的整合、图层的建立以及专题图的制作,完成了地下水动态管理系统的开发。组件式GIS技术应用于地下水动态管理系统的开发,可以方便的对目前已有的大量地下水动态监测资料进行管理,有利于合理的开发利用地下水资源。     

长江河口地区第四系地下水化学演化机制

长江河口地区第四系沉积体系的发育很大程度上受到海面波动的控制,其中地下水化学场也不可避免地受此影响,从而具有独特的演化模式.本文根据研究区的水文地质条件,划分出3个含水系统:全新统、中上更新统和下更新统含水系统;利用Piper图解区分了更新统2个含水系统中的水化学类型;同时探讨了地下水形成后所发生的演化.研究发现,区内地下水化学演化主要通3三种作用进行:①后期补给淡水对咸水的稀释作用;②地下水中钙离子对含水层沉积物中吸咐钠离子的交换作用;③不同类型地下水通过越流等形式发生的混合作用.另外,本区地下水中的Ca2+和CO32-离子对方解石来说已达过饱和.     

长江河口地区第四系地下水化学演化机制

长江河土地区第四系沉积体系的发育很大程度上受到海面波动的控制。其中地下水化学场也不可避免地受此影响,从而具有独特的演化模式。本文根据研究区的水文地质条件,划分出３个含水系统;全新统、中上更新统和下更新统含水系统;Ｐｉｐｅｒ图解区分了更新统２个含水系统中的水化学类型;同时探讨了地下水形成后所发生的演化。研究发现,区内地下水化学演化主要通３三种作用进行：①后期补给淡水对咸水的稀释作用;②地下水中钙离子     

黑河流域土地利用变化对地下水资源的影响

土地利用与覆被变化对区域水文过程具有深刻影响。利用1960s以来的三期遥感数据和1980年以来的地下水长期观测数据, 从地下水补给和排泄系统两方面, 分析了近30年来甘肃省黑河流域中游地区土地利用与覆被变化对地下水系统的影响, 结果表明：以1985年为界, 随土地利用与覆被变化强度不同, 前后15年土地利用变化对地下水系统补给的影响分别达到2.602亿m³/a和0.218亿m³/a, 对排泄系统的影响分别为2.035亿m³/a和4.91亿m³/a, 在保持区域人工开采量不超过3.0亿m³/a的合理幅度下, 土地利用变化对区域地下水资源变化起着决定作用;在区域土地利用与覆被变化和近10年来人类较大规模开采影响下, 甘肃省张掖盆地地下水资源变化出现了显著的区域差异性。认识土地利用变化对流域地下水系统的作用与区域地下水资源的时空变化特征, 对流域水土资源合理利用规划与管理有重要意义。     

基于生态用水的地下水系统模拟与优化管理模型

通过对地下水系统与生态用水相互作用过程的研究，把生态用水作为重要的用水项目纳入到地下水系统模型考虑范畴，兼顾地下水的经济、环境和生态功能三者统一，在吉林省大安试验区建立了基于生态用水的地下水系统三维模拟与优化管理模型，采用该模型，分别模拟出试验区1998年和1999年地下水系统水资源各项均衡量，并确定了2000年地下水最佳开采利用方案，实现了地下水资源持续讥效利用，取得了良好的经济、生态和社会效益     

地下水污染防治在我国地下水污染控制与治理中的措施

为了进一步提升我国地下水污染控制与治理效果,实现水资源的高效保护,文章以地下水污染防治作为研究重点,结合广东地区地下水污染防治工作开展的实际,从多个维度出发,提升地下水污染防治能力,构建起科学全面的地下水污染控制与治理机制。     

黄河下游浅层地下水资源潜力与含水系统调蓄能力分析

该文对黄河下游地区地下水环境问题进行系统调查,采用对比分析方法,以环境约束为条件,评价黄河下游浅层地下水资源及其潜力,探讨浅层地下水资源变化的原因,并针对浅层地下水无潜力区进行了含水系统调蓄能力分析,提出合理开发利用地下水的模式和建议。近二十年来,由于黄河断流及气候的影响,黄河下游地区地下水补给条件发生了变化,与20世纪80年代相比,浅层地下水可开采资源减少19．19亿m^3／a,地下水资源潜力减少29．62亿m^3/a．在地下水无潜力区讲行含水系统调蓄尤为重要．     

塔里木盆地南缘策勒绿洲区地下水TDS空间变异及水化学特征分析

基于策勒绿洲78个取样点的地下水的观测资料,结合地理信息系统,运用地统计学方法和Sigmaplot10.0中的Piper模块,研究塔里木盆地南缘策勒绿洲区地下水TDS（Total Dissolved Solids）的时空变异,揭示地下水水化学特征及其演变的主要水化学过程。结果表明:①地下水TDS存在强烈的空间相关性,其空间相关距离为4.4 km,在步长为6 km范围之内,地下水TDS的空间变异是各向同性的,当步长大于6 km时,4个方向上的半变异函数发生了不同的变化;②绿洲南部区域为地下水TDS的低值区,最小值为551 mg·L-1,由南向北地下水TDS呈增加的趋势,在北部地下水埋深低值区的TDS最大值为7 192 mg·L-1;从地下水水流方向上看,即从绿洲西南的低值区向北,再转向东北区方向,地下水TDS逐渐增加,最大值为3 677 mg·L-1;③浅层地下水化学类型变化复杂,主要从Na-Ca—SO4-Cl-HCO3、Na-Ca—SO4-Cl型向Na—SO4-Cl-HCO3和Na—SO4-Cl型演化。     

Data model for system conceptualization in groundwater studies

Development of a conceptualization of a hydrogeologic system serves as the basis of groundwater modeling. While existing groundwater data models are designed to store groundwater system information, none is designed to capture its conceptual view. This study addresses this need by presenting a new object-oriented Conceptualization Groundwater Data Model that represents a groundwater system as a series of aquifer layers with defined aquifer properties and water boundary conditions. A case study is presented that develops the conceptual view of the groundwater system beneath Konza Prairie. This single conceptualization is used to support groundwater models across existing technologies of finite difference, finite element, and analytical element methods. While the models each employ different mathematics, data input files, and formats, all models are founded on the same conceptualization process that is represented using this new data model. The case study illustrates the data model's promise as an effective mechanism for groundwater system conceptualization and data storage, and utility for various groundwater computational models. This conceptualization of a groundwater data model suggests a new focus on incorporating system conceptualization into data model design.     

地下水降深的未确知风险分析

地下水资源系统具有未确知性特征。在定义水文地质未确知参数的基础上,运用未确知数学理论建立了地下水位下降量预测的未确知数学模型。根据该模型不仅可以得到地下水位下降量的可能取值区间,也能够得到相应区间的主观可信度分布。通过将地下水位下降量超过某一给定限值定义为未确知事件,又建立了度量这一事件发生可能性的未确知可靠性计算模型。实例研究表明,所建模型对地下水降深风险的可靠性分析具有很好的适用性,研究成果有效地弥补了以往确定性模型的不足。     

地表水和地下水耦合模型研究进展

地表水和地下水的转换及其过程耦合模拟,是水资源开发利用和科学评价的基础。本文归纳了国内外16 种地表水和地下水耦合模型,并根据耦合模型的特点和耦合方式,划分了三类耦合类型,即：紧密耦合型、半松散耦 合型和松散耦合型。对其中比较典型的“四水”转化模型、SWATMOD、MIKE- SHE、MODBRANCH 模型进行了对比分 析,剖析了不同耦合模型的优缺点,为地表水和地下水耦合模拟研究提供了很好参考。     

湖泊集水域地表—地下径流联合模拟

研制了流域尺度的地表- 地下径流联合模拟的分布式水文模型。模型考虑了地表径流、土 壤水、地下水之间的相互作用和水量交换, 更真实地模拟径流系统。特别是, 考虑了湖泊- 流域系 统的特点, 例如, 多条入湖河流、直接入湖的坡面水流和地下入湖径流等, 使模型比现有水文模型 更适合于湖泊集水域径流系统的模拟。模型在云南抚仙湖集水域作了初步应用研究, 模拟结果与 河道径流、土壤含水量和地下水位等观测数据的比较显示, 模型模拟效果理想。此外, 模拟结果与 SCS 模型结果的对比分析, 进一步验证了模型的有效性。该模型可用于研究湖泊与流域的相互作 用、模拟流域水文过程对自然条件改变或人类活动的响应、探究地表径流- 地下水- 湖泊之间的相 互作用。模型也可用作湖泊- 流域系统水量平衡分析和水资源管理的有效计算工具。     

地下水环境风险的模糊多指标分析方法

从影响地下水脆弱性的地质与水文地质条件、地貌特征、污染物性质、土地利用状况以及地下水社会价值功能等因素出发,筛选出22项评价指标,初步构建具有多层次结构特点的地下水环境风险评价指标体系。在将地下水环境风险定义为风险等级与风险重要性乘积的基础上,对风险等级与风险重要性等级的分级标准进行探讨,建立风险评价的模糊多属性决策分析模型。作为案例,将上述指标体系和评价模型应用于皖北3个城市浅层地下水环境风险的分析,取得较好效果,为地下水环境风险评价研究提供了新思路、新方法。     

基于盲数理论的地下水允许开采量计算初探

基于地下水系统所具有的多种不确定性特征,运用盲数理论,定义了水文地质参量盲数等基本概念,在此基础上,尝试性地提出了盲信息下地下水资源允许开采量计算模型。由此模型不仅可以求得地下水补给量(或允许开采量)的各种可能取值区间,也能得到各灰区间对应的主观可信度,从而为地下水资源管理决策提供了更为科学、丰富的信息,也为地下水开采的风险分析提供了依据。实例研究表明,运用盲数理论进行地下水允许开采量计算,所得结果较传统水文地质学方法计算结果更加符合实际情况。     

毛乌素沙地海流兔河流域水文地质特征

海流兔河流域是毛乌素沙地的代表性流域,开展以流域为单元的研究,将为毛乌素沙地的流域水资源配置提供科学依据。通过系统分析海流兔河流域的含水层展布和地下水分布特征,创新性地将含水层厚度和地下水埋深的分区进行小波图像融合后,得到了新的水文地质参数分区。结果表明：海流兔河流域的第四系及白垩系为该区域的巨厚含水层系统,其中白垩系含水层由南向北逐渐增厚,整体上该流域地下水资源量丰富。克里金指数模型适用于海流兔河流域的地下水埋深插值,该模型得到的流域地下水埋深为0—43 m,其中地下水埋深3 m以上的区域占流域的主体部分。以Symlets小波函数作为离散小波变换的图像融合技术对海流兔河流域的水文地质参数分区具有较强的适用性。     

Modeling Short-Term Spatial and Temporal Variability of Groundwater Level Using Geostatistics and GIS

Continuous depletion of groundwater levels from deliberate and uncontrolled exploitation of groundwater resources lead to the severe problems in arid and semi-arid hard-rock regions of the world. Geostatistics and geographic information system (GIS) have been proved as successful tools for efficient planning and management of the groundwater resources. The present study demonstrated applicability of geostatistics and GIS to understand spatial and temporal behavior of groundwater levels in a semi-arid hard-rock aquifer of Western India. Monthly groundwater levels of 50 sites in the study area for 36-month period (May 2006 to June 2009; excluding 3 months) were analyzed to find spatial autocorrelation and variances in the groundwater levels. Experimental variogram of the observed groundwater levels was computed at 750-m lag distance interval and the four most-widely used geostatistical models were fitted to the experimental variogram. The best-fit geostatistical model was selected by using two goodness-of-fit criteria, i.e., root mean square error (RMSE) and correlation coefficient (r). Then spatial maps of the groundwater levels were prepared through kriging technique by means of the best-fit geostatistical model. Results of two spatial statistics (Geary’s C and Moran’s I) indicated a strong positive autocorrelation in the groundwater levels within 3-km lag distance. It is emphasized that the spatial statistics are promising tools for geostatistical modeling, which help choose appropriate values of model parameters. Nugget-sill ratio (<0.25) revealed that the groundwater levels have strong spatial dependence in the area. The statistical indicators (RMSE and r) suggested that any of the three geostatistical models, i.e., spherical, circular, and exponential, can be selected as the best-fit model for reliable and accurate spatial interpolation. However, exponential model is used as the best-fit model in the present study. Selection of the exponential model as the best-fit was further supported by very high values of coefficient of determination (r ² ranging from 0.927 to 0.994). Spatial distribution maps of groundwater levels indicated that the groundwater levels are strongly affected by surface topography and the presence of surface water bodies in the study area. Temporal pattern of the groundwater levels is mainly controlled by the rainy-season recharge and amount of groundwater extraction. Furthermore, it was found that the kriging technique is helpful in identifying critical locations over the study area where water saving and groundwater augmentation techniques need to be implemented to protect depleting groundwater resources.     

下辽河平原浅层地下水环境风险评价及空间关联特征

以下辽河平原浅层地下水为研究对象,将自然灾害风险理论引入地下水环境风险评价,从脆弱性、功能性、胁迫性、适应性4个方面选取指标,构建地下水环境风险评价指标体系和模型。运用GIS空间分析方法对地下水环境风险进行评价,并对风险值进行空间关联特征研究。结果表明：① 研究区内地下水环境中度以上风险区占整个研究区面积的63.12%,其中高风险区占6.79%,较高风险区占18.96%,中等风险区占37.37%;较低风险区占21.98%,低风险区占14.90%。② 地下水环境风险最高的地区主要位于下辽河平原中部的新民市东北部、灯塔市、辽中县西部、黑山县部分地区及凌海市东南部。③ 研究区内地下水环境风险呈现较高的正相关性,相似性高的区域主要分布在中东和中西部风险高值区,以及东北和东南部风险低值区。研究成果丰富了地下水环境风险理论,对下辽河平原地下水环境保护实践具有一定的理论和实践意义。     

Regional groundwater flow modelling of Upper Chaj Doab of Indus Basin, Pakistan using finite element model (Feflow) and geoinformatics

A 3-D finite element model (Feflow) has been used for regional groundwater flow modelling of Upper Chaj Doab in Indus Basin, Pakistan. The thematic layers of soils, landuse, hydrology, infrastructure and climate were developed using Geographic Information System (GIS). The numerical groundwater flow model is developed to configure the groundwater equipotential surface, hydraulic head gradient and estimation of the groundwater budget of the aquifer. Integration of GIS with groundwater modelling and satellite remote sensing capabilities has provided an efficient way of analysing and monitoring groundwater status and its associated land conditions. The Arcview GIS software is used as additive tool to develop supportive data for numerical groundwater modelling, integration and presentation of image processing and modelling results.
The groundwater behaviour of the regional model shows a gradual decline in watertable from year 1999 onward. The persistent dry condition and high withdrawal rates play an influential role in lowering down the groundwater levels. Different scenarios were developed to study the impact of extreme climatic conditions (drought/flood) and variable groundwater abstraction on the regional groundwater system. The results of the study provide useful information regarding the behaviour of aquifer in order to organize management schemes on local and regional basis to monitor future groundwater development in the area.