淮河流域及东南诸河流域土地利用和蒸散发量的多年时序变化

近几十年的土地利用变化,使水系格局发生了重大变化,对流域内水文过程也产生了明显的影响.作为水平衡研究的重要均衡项之一,地表蒸散发量的遥感反演也成为流域尺度水循环研究的热点."沙颍河涡河流域水文地质调查"项目组结合几十年的成果积累,采用不同空间分辨率的卫星遥感影像,融合多时相观测信息,开展淮河流域及东南诸河流域土地利用和蒸散发量的遥感反演工作,获得了以下新认识.     

基于物元可拓的河南省柘城县浅层地下水质量综合评价

该文采用物元可拓法对2008年和2019年河南柘城县浅层地下水质量进行综合评价,并与综合评分法、单指标评价法的评价结果进行对比,分析物元可拓法的可靠性及水质变化趋势。研究表明:柘城县浅层地下水综合质量等级总体好于综合评分法和单指标评价法评价结果,绝大多数样品点综合质量等级优于Ⅲ类,Ⅳ类、Ⅴ类地下水质量影响因素主要为F-和总硬度;对比2008年与2019年水质变化,柘城县浅层地下水具有Ⅰ类水向Ⅱ类水、Ⅳ—Ⅴ类水向Ⅲ—Ⅳ类水变化的趋势,与2008年样品的物元可拓指数预测结果一致。物元可拓法将综合关联度与可拓指数相结合,既客观地反映地下水水质总体状况,又定性地分析样本水质的变化趋势,使评价结果更接近于实际情况,评价方法在水质评价领域具有应用价值和研究意义。     

地下水与地表水水量交换识别及交换量计算——以新汴河宿州段为例

为提高地下水与地表水交换量计算结果的准确性,本文利用水力联系、水头差、水温、氡-222、氢氧稳定同位素构建综合识别方法(HHTRO),对新汴河宿州段地下水与地表水水量交换进行识别,并计算交换量。计算结果表明：研究河段单位河长地表水补给地下水的水量变化范围为8.69～366.82 m³/(d·m),地下水补给地表水的水量变化范围为0.72～120.90 m³/(d·m);研究河段左岸为地下水补给地表水,单位河长净补给量为45.26 m³/(d·m);河段右岸为地表水补给地下水,单位河长净补给量为214.33 m³/(d·m);研究河段地下水与地表水水量交换以地表水补给地下水为主,地表水补给地下水的比例为55.14%。本研究可推动地下水与地表水交换量计算方法的发展,为流域或区域水资源评价提供必要的理论方法。     

基于LBM-DEM细观数值模拟的水力诱导覆盖型岩溶地面塌陷发育过程分析

文章以水力驱动的覆盖型岩溶地面塌陷为背景,基于离散元方法和格子Boltzmann方法,采用Bouzidi插值反弹边界格式和动量交换法,建立一种可以从细观角度模拟覆盖型岩溶塌陷的二维格子Boltzmann方法—离散元方法流固耦合模型。在此基础上对承压水下降引起的覆盖型岩溶塌陷数值模拟开展了探索性研究。模拟结果表明：承压水位下降工况中地下水主要对隔水层岩溶开口处的颗粒产生影响,对土洞周围土体产生向下的作用力;土体颗粒的剥落容易造成土颗粒原位置和上方位置处水压的陡降,从而造成较强的水力坡降,使得地下水对内部颗粒作用力陡增,容易引起上方颗粒在地下水作用力和重力作用下失稳,导致从土体颗粒失稳至土层塌陷逐渐加速。研究成果对进一步从细观尺度进行水力驱动的覆盖型岩溶地面塌陷的发育过程与特征研究具有理论及实际意义。     

地下水位变化对透—阻型岩溶塌陷影响的分析

文章从一维地下水运动和渗透力学的角度,分析比较潜水位上升与承压水位下降对岩溶地区透—阻型盖层中阻水层渗透稳定性的影响,重点讨论了承压水位下降速度(降速)与下降深度（降深）对阻水层中渗透坡降的影响,结果表明:地下水位变化（潜水位上升或承压水位下降）产生的非稳定渗流不利于岩溶洞穴开口上方阻水层的稳定,承压水位的下降对岩溶开口附近处阻水层中渗透力的影响远大于潜水位的变化;在承压层水位最大降深确定的条件下,承压水位下降速度愈快,岩溶开口附近处阻水层中向下渗透力愈大。因此,在覆盖型岩溶地区抽取地下水时,为了减缓或避免覆盖型塌陷的发生,应同时控制好最大降深和最大开采速度。      

苏北阜宁县地下水水化学特征及成因分析

为了查明苏北阜宁县潜水和承压水的水化学成因和补给特征,文章采集区域内地表水、潜水、承压水(第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水)的水样,结合数理统计分析、Piper三线图、Gibbs模型和水化学特征系数等手段,分析了不同水体的氢氧同位素关系和矿化度分布、主要阴阳离子关系、水化学特征。结果表明:① 阜宁县地下水总体为弱碱性,潜水和承压水中阳离子质量浓度都呈现Na+>Ca2+>Mg2+>K+,潜水中阴离子质量浓度呈现HCO-3>Cl->SO2-4>NO-3,第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水中阴离子质量浓度皆呈现出HCO-3>SO2-4>Cl->NO-3;潜水的总溶解固体(TDS)比第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水偏高,局部区域的潜水为微咸水和咸水,第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水的水质明显优于潜水。② 地下水的补给与大气降水相关,潜水为现代降水补给,第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水源于晚更新世或者更早时期的降水补给。③ 地下水水化学特性受降水影响较小,主要受到水岩作用、阳离子交换作用控制,其中第Ⅱ、第Ⅲ、第Ⅳ承压水的盐分主要来源于硅酸盐岩风化,人类活动对地下水化学组分影响相对较弱。     

江苏省阜宁县地下水生态水位及生态需水量研究

苏北平原区浅层地下水与地表水体具有频繁影响、相互制约的特点,地下水的生态属性和环境功能十分重要,因此研究其生态水位及生态需水量盈亏特征对于生态保护具有重要意义。以江苏省阜宁县为例,在分析浅层地下水水位动态的基础上,通过统计分析的方法确定了生态水位的指标体系,研究了地下水生态水位,并基于Arcgis平台评估了浅层地下水生态水量盈亏特征。结果显示:阜宁县大部分地区生态水位埋深上限值为1.5~3 m,生态水位埋深下限值为2.63~3.18 m;2021年1月,25.3％左右的区域地下水位处于非适宜区,生态需水量为589.96万 m3;2021年5月,生态需水量为747.19万 m3。在地下水非适宜区,要结合县域供水现状,调整浅层地下水利用方式,宜禁则禁,宜采则采,实现地下水生态和环境功能的高效管控。     

淮北平原浅层地下水多年动态变化及监测统测评估

【研究目的】变化环境下地下水时空规律的研究有助于水资源精细化管理和区域水资源安全保障。【研究方法】本文基于淮北平原区典型气象站1953—2019年月降雨数据,采用小波分析及M-K检验法,研究多年尺度降雨周期性变化及趋势规律;结合395个国家级监测井及地下水统测数据,采用主成分分析法进行监测井优化评价。【研究结果】淮北平原多年降雨量呈现多时空尺度变化特征,南部地区主周期较北部地区偏小,但周期尺度较多,变化更为复杂;西北部的浅层地下水位持续下降,其余区域水位处于有升有降的波动状态;南部区域浅层地下水水位在1970年、2003年及2019年3个时段呈现出先降低再恢复,北部部分区域地下水水位则呈现先升高再降低的特征,研究区水位总体存在下降趋势,但2000年以来水位总体有所回升;经主成分分析优化后的277个监测井（221个水利井和56个自然资源井）能代表395个原国家监测井的总体水位变化情况。【结论】国家地下水监测工程长序列监测数据能够很好地服务于流域尺度水资源评价及管理,但省市级尺度或重点区域还需要进行优化和加密,地下水位统测可有效填补,该工作应在重要河湖两侧、淮河北岸一带、东北部山前平原等高水力梯度区域进行加密。     

降雨及库水位影响下麻地湾滑坡地下水响应特征分析

精细化衡量地下水对外界因素的响应规律对分析滑坡稳定性具有重要意义。考虑库岸边坡的稳定性同时受库水位和降雨作用影响,提出了一种基于数据挖掘的滑坡地下水响应特征的研究方法。以三峡库区麻地湾滑坡为例,首先通过特征时段分析和Granger检验确定地下水响应滞后期,然后基于响应滞后期确定地下水水位的影响因素,结合Apriori数据挖掘算法揭示了麻地湾滑坡地下水的响应特征。研究结果表明:滑坡前缘地下水变化与库水位波动相关性较大,滑坡中后缘地下水变化与降雨相关性较大; 麻地湾滑坡地下水对于降雨和库水位的最佳响应滞后期为1 d;滑坡后缘的地下水水位对降雨响应较为强烈,而前缘的地下水水位对库水位响应更为强烈。     

淮河流域平原区高铁锰地下水环境健康风险评估

基于近期获得的水文地球化学分析数据,应用指示克立格法开展了淮河流域平原区高铁、锰地下水环境健康风险评估,并分析了高铁、锰地下水的形成原因。结果表明:铁、锰是影响研究区地下水质量的主要化学组分,铁、锰在地下水中的空间分布上表现出明显的变异性。铁、锰超标概率峰值具有相似的空间分布格局,铁、锰高风险地区呈岛状分布,深层地下水的环境健康风险明显降低。含铁浅层地下水高风险地区面积为1 257.15 km2,面积占比0.07％;含铁深层地下水高风险地区面积为476.93 km2,面积占比0.03％。含锰浅层地下水高风险地区面积为35 883.16 km2,面积占比19.19％;含锰深层地下水高风险地区面积为1 269.30 km2,面积占比0.07％。淮河流域高铁锰地下水是原生成因,铁、锰离子主要来源于含水层中含铁、锰矿物的还原性溶解。高铁锰地下水的风险评价结果,可为区域供水区划提供指导。