晋祠泉域岩溶地下水防污性能评价与水质保护区划分

晋祠泉域岩溶水是太原市生活和工农业生产等重要的水源。文章以新划分的晋祠泉域岩溶水系统为评价对象,在欧洲方法及“水量脆弱性评价”的基础上,选取包气带厚度、入渗补给强度、上覆地层岩性及岩溶含水层的富水性4个指标,进行泉域岩溶水系统防污性能评价及水质保护区划分。结果表明:泉域泉源保护区主要分布在晋祠公园及周边;一级保护区主要分布在汾河主干流、西山山前碳酸盐岩裸露区,屯兰川、天池河及柳林河碳酸盐岩渗漏段等;二级保护区主要分布在泉域北部、汾河北岸等;准保护区主要分布在汾河南岸、东南部的太原盆地地区等。

晋祠泉域罗家曲至龙尾头段生态补水分析

晋祠泉是“三晋第一名泉”,在大规模采矿以及过度开采地下水的双重破坏下,地下水位持续下降,于1994年4月30日出现了断流。文章针对晋祠泉域罗家曲至龙尾头段生态补水工程进行分析;在汾河干流上游强渗漏段自上而下兴建了4座拦河闸坝进行生态补水,可加大地表水的下渗量和晋祠泉域岩溶水的入渗补给量,从而促进地下水位抬升,推动晋祠泉早日实现复流,同时也能改善汾河河道生态环境。

基于EOF和M-K的晋祠泉域岩溶地下水水化学时空变化特征分析

为研究晋祠泉域岩溶地下水水化学的时空变化规律,以2001-2014年该泉域内具代表性的岩溶水监测点水质资料为基础,以pH值、7大主要离子及TDS作为因子,运用经验正交函数(EOF)分析与Mann-Kendall(M-K)突变分析相结合的方法,对晋祠泉域14年的水化学场进行时空结构分离。结果表明:在空间分布特征上,pH值由北向南逐渐减小,汾河中段以南出现低值区;Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO^-_3、SO^(2-)_4和TDS的空间变化趋势相似,整体上均是由北向南逐渐增加,等值线在古交一带较周围地区升高;K^++Na^+和Cl^-含量在整个泉域普遍较低,但K^++Na^+在泉域边界处的王封和西寨一带含量升高,Cl^-在古交以及西华苑处增高。在时间演化特征上,从2001-2014年pH值、Mg^(2+)、K^++Na^+、HCO^-_3和Cl^-含量基本在平均值上下波动;Ca^(2+)和SO^(2-)_4含量逐年降低,且分别在2008年和2009年之后呈明显的下降趋势;TDS在2005-2007年呈明显的下降趋势,在其它时段下降趋势不显著。

基于修正PI模型的晋祠泉域岩溶水脆弱性评价

为有效管理和应用晋祠泉域岩溶地下水资源,需要确定晋祠泉域岩溶地下水保护带。根据晋祠泉域水文地质条件及岩溶地下水特征,在PI评价模型的基础上,增加煤层开采S和人工排泄Ad两个影响因子,构建PISAd指标体系,应用CIM-AHP评价体系,基于GIS技术,对晋祠泉域岩溶地下水脆弱性进行评价。结果表明:晋祠泉域岩溶地下水脆弱性分区面积比例由大到小依次为高脆弱区38.3%、较高脆弱区26.8%、中等脆弱区18.0%、较低脆弱区9.8%和低脆弱区7.1%。高脆弱区主要集中在灰岩裸露区、汾河渗漏段以及煤层带压开采区。

晋祠泉域地下水开采决策的风险分析

以山西省太原市晋祠泉为例 ,在简要阐述研究区基本条件及风险分析基本概念的基础上 ,对该泉域地下水开采决策进行了风险分析 ,计算泉水发生断流的概率 ,分析断流对工农业生产、旅游业和生态环境的影响 。

山西晋祠泉域地下水位回升原因分析

通过对晋祠泉域地下水动态监测资料和水文资料的分析研究,确定泉域地下水位回升的主要原因是关井压采和煤炭资源整合压采,汾河清水复流等水生态系统修复工程对泉域地下水位回升也起到了不可忽视的作用。

ANN技术在岩溶地下水可开采量评价中的应用——以山西晋祠泉域为例

以晋祠泉域为例,分析该泉域水文地质特征。应用神经网络技术(ANN)建立泉域内县代表性的难老泉岩溶地下水位与各种补排项之间定量数学模型,对该泉域地下水可开采量进行了评价。研究结果表明,所建立的岩溶地下水位多因素神经网络模型具有较好的拟合精度,仿真程度较高,所得到的地下水可采资源量评价结果与该地区地下水开发利用实际情况较为一致。同时,还计算了不同降雨条件下地下水的可开采量,使其对地下水的开采规划更具有指导意义。

晋祠泉域岩溶水生态系统健康评价

文章尝试性地提出岩溶水生态系统的概念,从系统的特征、功能和面临的威胁三方面论述了其内涵,基于驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型,综合考虑自然因素和人类活动叠加影响,构建了岩溶水生态系统健康评价指标体系;用层次分析法(AHP)确定指标权重,用综合评价法确定岩溶水生态系统所处健康状态,并将其分为很健康、健康、亚健康、不健康和病态五级。并以晋祠泉域为例,采用ArcGIS空间分析技术确定岩溶水生态系统健康评价等级。结果表明:泉域煤矿开采区处于不健康状态,东部平原区和中部径流区均处于亚健康状态,碳酸盐岩裸露区和汾河周边区域处于健康状态,分别占晋祠泉域总面积的29%、31%和40%。

晋祠泉域岩溶地下水三维水流模型及复流方案

针对晋祠泉断流提出了解决方案。基于Visual MODFLOW建立晋祠泉域岩溶地下水位与各种源汇项间的定量数值模型,分析了晋祠泉域岩溶地下水位的现状及趋势,从控制人为开采量(包含采煤排水)和加大补给量两个方面提出使得晋祠泉复流的方案,并预测了复流时间。结果表明,所建立的三维地下水水流模型具有较高的拟合精度,运行模型所得的预测结果与实际情况相符,对晋祠泉域的岩溶地下水研究具有指导意义。

太原市晋祠泉域岩溶水水质现状及对策

根据2001～2004年的水质监测资料,运用内梅罗指数法对太原市晋祠泉域岩溶水水质进行分析评价,并提出了污染防治对策。

基于模糊加权马尔科夫模型的晋祠泉域降水预测

由于降水的不确定性和随机性,其预测精度往往难以提高。鉴于此对常用的降水量预测模型马尔科夫链进行了加权和模糊等数学方法的改进,并以晋祠泉域1956—2013年的降水资料为基础,进行了模型的计算、检验和预测。其中1956—2011年的降水资料用于模型计算,2012和2013年的资料用于模型检验,对2014—2020年的降水量进行了预测。结果显示:2012年的降水量预测的相对误差为8.38%,2013年的相对误差为0.65%,远小于水文预报中误差要求的20%。2014—2020年的预测降水量在451.66~480.81 mm之间,降水量变化趋势较平稳,降水年份属于平水年。

太原市晋祠泉域生态环境特征分析

山西太原市晋祠泉是华北有名的岩溶大泉,近年来泉水流量一直呈衰减趋势甚至断流,恢复和保护晋祠泉水的昔日风貌让名泉复流,深化对泉域的研究在全省的水资源战略格局中至关重要。文中从水土保持的角度研究了晋祠泉域的自然地理与水资源系统环境特征。泉域内有土石山区、黄土丘陵沟壑区、黄土丘陵阶地区三种地貌类型;土地利用布局不合理,水土流失严重,土壤侵蚀模数500～7 000 t/(km.2a);降水是泉水流量变化的主要影响因素,1974年之后,降水量与汾河渗漏量的逐年减少、岩溶地下水开采逐年增加以及补给区水土流失成为导致晋祠泉水流量衰减的综合因素;结合晋祠泉岩溶水介质系统构造发育,研究了晋祠泉水资源系统结构特征与泉水补给区域特点,泉水的补给主要依靠灰岩裸露区接受大气降水和河流渗漏。对晋祠而言,汾河水在深水位灰岩区的渗漏则不容忽视,这种补给更可能占主要地位。

晋祠泉域地下水动态研究及保护措施

介绍了晋祠泉域基本情况和泉域地下水动态监测情况,针对岩溶水和孔隙水的不同水文地质分区,对水位和水质的变化情况进行了分析和研究,通过对岩溶水和孔隙水水质进行评价,得出对不同水文地质分区地下水的保护措施。

晋祠泉域地下水位控制指标及其生态修复研究

晋祠泉域是山西省重点保护的岩溶泉域之一,由于其地下水的不合理开发利用,引发了泉域地下水位下降、泉水断流、水生态环境恶化等一系列问题。分析了晋祠泉流量及水位动态变化,总结泉域现状存在的生态环境问题,并提出泉域生态修复目标及地下水水位控制指标,研究制定其生态修复措施。各项措施的实施将对推进晋祠泉域水生态文明建设,加快水生态系统保护,促进泉水恢复出流具有十分重要的意义。

晋祠泉域采煤保水措施初探

晋祠作为山西省的著名风景名胜旅游区,由于泉域内岩溶地下水的大量开采和西山煤田的大规模开发,致使岩溶地下水采补失衡,造成泉水断流、部分区域出现地面塌陷等一系列环境地质问题。针对目前晋祠泉域存在的水环境问题,提出了划分限采、禁采区,建立监测系统,实施矿区综合治理等采煤保水措施。

清徐化工新材料园区项目对晋祠泉域水环境影响分析

在泉域内建设大型煤化工项目将不可避免的对泉域水环境产生影响。文中以晋祠泉域内的清徐化工新材料园区项目为例,简要介绍了项目水文地质概况,论述了项目在建设和运行过程中可能对晋祠泉域水环境产生的影响以及相应的防治措施并提出了应急措施。

晋祠泉域岩溶地下水水质评价

介绍了晋祠泉域基本情况,分析了该泉域岩溶地下水化学特征及分布规律,从地下水质量、污染源、地下水污染主要特征等方面对地下水水质进行了评价。通过水质监测发现,泉域水环境质量整体较为稳定,泉域水资源实现基本好转,但局部区域水质异常,总硬度、硫酸盐等呈逐渐增高趋势。

晋祠泉域重点保护区内污水处理厂水环境影响分析

在泉域内建设城市配套大型污水处理厂项目将不可避免地对泉域水环境产生影响。文章以古交市第二污水处理厂项目为例,简要介绍项目区地理、水文地质概况,论述了项目在建设和运营过程中可能对汾河、晋祠泉域水环境产生的影响,论述该类项目在无法避让泉域重点保护区的情况下对汾河、晋祠泉域水环境的影响与保护,为水行政主管部门对该类项目决策提供理论依据。

晋祠泉域生态补水工程拦河坝坝型比选

自20世纪80年代以来,在大规模开采地下水和煤矿开采的双重作用下,对地下水资源造成了严重破坏,导致晋祠泉域地下水资源采补失衡,地下水位大幅下降,“三晋名泉”晋祠泉断流。文章针对晋祠泉域汾河罗家曲至龙尾头段生态补水工程的拦河坝坝型选择进行了分析,对橡胶坝、常规水闸、液压翻板闸及钢坝闸等四种闸坝进行了综合比选,推荐采用液压翻板闸坝方案作为拦河闸选择坝型。