浅层地下水补给对人类活动影响的响应特征研究

本文通过数据整理分析,查明滹沱河流域平原区1976-2005年以开采量、灌区引水量和河道过水量为代表的人类活动逐渐增强,分析了浅层地下水补给在大气降水减少和人类活动逐渐增强背景下大幅减少的响应特征:综合补给量所占比率由1976-1980年的21.6%下降到2000-2005年的11.3%.随后,从开采量、河道过水最和灌区引水量三个方面分析了浅层地下水补给响应人类活动的变化特征:地下水补给量与开采量呈y=65.412x-0.2576模式随降水量增减而负相关变化;河道渗漏补给量和渠水入渗量在地下水位不同埋深条件下表现出随来水量、引水量增加而增大的态势,但在不同埋深条件下,河道渗漏补给量与来水量之间、渠水入渗量和引水量之间关系不同.     

年降水量变化条件下农灌引水与开采对地下水位影响

通过分析滹沱河流域降水量对黄壁庄水库径流量及石津灌区引水量影响,及其对引水量利用效率及地下水开采量影响分析表明,降水量与水库径流量、引水量和弃水量具有一定的正相关性,与引水利用效率成负相关。渠灌区农业地下水开采受降水量影响不明显,多年地下水位在潜水强蒸发带区间波动;井灌区以开采地下水灌溉为主,并受到降水量的明显影响,地下水呈逐年下降趋势。由此不同变化趋势,提出渠灌区适度开采浅层咸水与渠水混合灌溉,扩大渠灌面积,减少井灌区面积,对缓和井灌区地下水位下降有重要意义。     

东疆白石头泉含黄玉天河石花岗岩体的地球化学：分带和岩浆演化

白石头泉含黄玉的天河石花岗岩体Rb-Sr等时线年龄209.6±9.6 Ma，从下至上可分为5个连续过渡的岩相带，即淡色花岗岩（a带），含天河石花岗岩（b带），天河石花岗岩（c带），含黄玉天河石花岗岩（d带）以及黄玉钠长花岗岩（e带）。岩体的岩石地球化学特征是高F（> 2 %）、高 Rb (500×10-6～1 087×10-6)，低 P2O5 (≤0.06%)，Na2O>K2O，弱过铝 (A/NKC=1.00~1.11)、翼型稀土元素配分曲线 (ΣREE=28.6×10-6~231.9×10-6)、低(La/Lu)N值 (0.11~0.68)、强烈Eu负异常(Eu/Eu* = 0.0005~0.0110)、Nd同位素富集（εNd (t )= -4.4~-4.9）。该岩体的岩浆是中地壳云母片麻岩部分熔融的产物。从a带到e带的地球化学变化是：（1）F，A2O3和Na2O含量逐渐增加，而SiO2，（Fe2O3+FeO+MgO+MnO）、FeO和K2O含量逐渐减少，在标准矿物的Qz-Ab-Or图上总体向Ab角顶移动；（2）总体而言，Cr，Ni，Co，V，W，Nb，Zr，U，Th和Y含量逐渐减少，而F，Li，Rb，Hf，Ta，Sn，Sc，Ga和Zn含量逐渐增加，但d带到e带间存在Li，Rb，Sn，Sc和Zn含量的突降；（3）K/Rb，Al/Ga，Nb/Ta和Zr/Hf值下降， 但K/Cs，Th/U，(La/Lu)N值上升；（4）全岩的δ18O 值从a带的9.25 ‰~9.75 ‰降低到e带的7.32 ‰，d带与e带间存在2.1‰的δ18O值突降。岩浆从a带到e带的垂向分带是分离结晶和流体输运的共同结果。岩体的d带与e带存在明显的成分间断。在矿物成分上表现为黄玉、钠长石和白云母的剧增，钾长石和天河石的剧减。在主量元素上表现为 Na2O和CaO含量的剧增，SiO2和K2O含量的剧减。在微量元素上表现为F，Ga，Sr和Ba含量的剧增，Li，Rb，Sc，Zn和Sn含量的剧减。在稀土元素上，Eu/Eu*和(La/Lu)N值增加，而ΣREE值降低。在氧同位素特征上，δ18O值显著降低。这种间断不仅受分离结晶和流体输运的制约，也与天水加入、围岩混染和亚固相线淋滤有关。     

灌溉农田节水增产对地下水开采量影响研究

据实际资料研究结果表明,近50年来滹沱河流域平原区粮食产量持续增加导致农业区地下水开采量不断增大,同时灌溉节水水平的不断提高有效地缓解了地下水开采量增加的速率。若按1953-1970年期间平均每公斤粮食生产耗用地下水开采量(3.11 m3/kg)推算,现状粮食生产规模下地下水开采量应为142.3亿m3/a,较实际开采量(24.4亿m3/a)多117.9亿m3/a,平均每5年递增11.74亿m3。以2001-2005年平均耗用地下水开采量(0.53 m3/kg)计算,粮食增产促使地下水开采量平均每5年递增2.45亿m3,平均每5年少递增9.45亿m3。因此,大力发展抗旱节水作物及高产节水技术,合理调控农业种植结构,对于缓解研究区地下水不断恶化态势具有实质性促进作用。     

鲁北平原地下水同位素年龄及可更新能力评价

笔者采用大量的地下水环境同位素数据,利用天然放射性氚和14C的通用测年技术,分别估算浅、深层地下水的形成年龄,评价地下水的可更新能力.研究结果表明,鲁北平原浅层地下水的主要补给来自当地的大气降水和引黄河灌溉水,循环速度较快,循环时间20~50 a,更新能力较强.深层地下水主要起源于古代大气降水,是在比现在寒冷的气候条件下由大气降水入渗形成,循环速度较慢,循环时间8~20 ka,更新能力较弱.     

试论在我国北方应用零通量面法计算浅层地下水补给量问题

在我国北方地区,冬季,气候寒冷,气温均在0℃以下,包气带上部水分发生冻结,岩土水分呈固体状态。一般情况下,从11月中旬开始进入冻结期,持续到来年的3月中旬,时间长达四个月之久,甚至更长一些时间。冻土深度由东北地区的1.5米到华北地区     

海河平原地下水资源可持续利用前景评价

本文通过综合分析海河平原地下水资源盈余量以及建立典型三级区平原开采系数与地下水水位下降速率、地面沉降速率的关系,分析了各三级区平原依靠环境容量可扩大开采量,根据疏干时限性评价指标对海河平原地下水的开采潜力进行了评价,客观展现了维持现状开采条件下研究区地下水资源可持续利用的暗淡前景。     

海河平原东部地区地面沉降机理与趋势

海河平原东部地区是中国水资源最紧缺的地区之一。地下水开采量占该地区供水总水量的60％以上。深、浅层地下水超采量均超过500亿m^3。该区也是山前拦蓄地表径流最高的地区,大小水库达1820多座,拦蓄能力320亿m^3,控制山区流域面积近90％。在地下水补给源减少与大规模超采地下水的综合作用下,造成平原区河流干涸、地下水水位持续下降、含水层疏干及地面沉降等环境地质问题。同时诱发了含水层之间强越流渗透以求动力场平衡问题,第四系松散地层出现垂向压密而导致地层塑性变形。在滨海平原区,区域性地层垂向压密变形存在缓慢发展趋势。研究表明,地面沉降致灾过程至少存在3个阶段,即自然沉降机制阶段、缓变劣变质变阶段以及快速衰变破坏阶段。缓变劣变质变阶段是采取措施减灾最佳时期。     

坡面薄层流水动力学特性的实验研究

采用变坡实验水槽研究了坡面薄层水流水动力学特性——流态、流速、水深及阻力系数随流量和坡度的变化规律,实验坡度5°～25°、单宽流量为0.625×10-3～12.5×10-3m3/(s·m).研究结果表明,坡面薄层水流流态与水深密切相关,坡面流的流态基本上呈过渡流和紊流;薄层水流平均流速、水深和Darcy-Weisbach阻力系数主要受流量控制,坡度的影响并不显著,其关系均可用流量和坡度的幂函数形式模拟,相关系数(R2)分别为0.98、0.97和0.95,去掉坡度后相关系数分别下降7%、16%和3%.随着雷诺数的增大,Darcy-Weisbach阻力系数下降.当单宽流量小于0.008m3/(s·m)时,坡度对阻力系数的影响较为显著;当流量大于0.008m3/(s·m)时,阻力系数基本受流量控制.随着流量增大,阻力系数呈幂函数形式递减.     

中国北方第四系地下水同位素分层及其指示意义

中国北方第四系地下水中的D, 18O, 3H和14C含量存在明显的分层现象, 这种现象与末次冰期以来的古气候变化有着较好的对应性, 反映了全新世和末次冰期气候条件的差别以及地下水不同的形成机制.深层地下水为晚更新世末次冰期时期形成, 其δ(D) 和δ(18O) 值与全新世补给形成的浅层地下水相比, 分别贫4× 10-3~ 16× 10-3和1× 10-3~ 2× 10-3, 说明末次冰期时期年均气温较低.古地下水中D和18O的大陆梯度与全新世以来地下水中的梯度基本相同, 说明在过去30000a来尽管气温发生变化, 但中国北方大陆的大气循环模式没有发生实质性的改变.地下水同位素分层现象反映了3种不同的补给机制及参与现代水循环程度.这些信息对大陆尺度上的水循环研究和地下水的可持续开发利用有着重要的意义.