基于环境同位素技术的河水补给研究——以沈阳黄家傍河水源地为例

河水入渗补给是傍河水源地的主要补给来源,确定河水补给强度对于促进水源地长期安全的开采具有十分重要的意义。以沈阳黄家水源地为研究区,通过对比研究区河水、地下水的水化学及氢氧稳定同位素特征,分析了水源地地下水的补给来源及强度。结果表明:傍河水源地地下水主要接受河水的入渗补给和区域地下水的侧向补给;受河床沉积物和含水介质的岩性及结构在空间上的差异影响,河水入渗补给后在向地下水位漏斗中心流动的过程中具有浅层和深层两条地下水流路径,深层地下水与河水的水力联系更为紧密;河水对地下水的补给强度具有明显的时空变化特点,表现为雨季河水入渗强度明显大于旱季,并且随着与辽河距离的增加,水源地地下水获得的河水补给量呈逐渐减小的趋势。

南水北调中线工程对河南平原第四系地下水资源的影响

南水北调工程是优化我国水资源配置、解决北方水资源短缺问题的重大举措。由于南水北调中线工程的调蓄作用,河南省受水地区水源结构的改变对主要的供水水源第四系地下水资源势必造成一定的影响。论文在建立河南平原地下水流数值模型的基础上,按照受水区的分配水量相应压采各城市的浅层地下水开采量,模拟预测南水北调中线工程实施后第四系地下水流系统的演化趋势。预测结果表明:河南平原受水区浅层地下水位都得到了不同程度的恢复,到2010年,郑州市、新乡市、濮阳市漏斗中心水位相比南水北调中线工程实施前(2007年1月1日)将分别提高6.64m,8.15m和4.15m,很大程度上减轻了地下水的开采压力,有效地恢复了地下水位降落漏斗,缓解了当地水资源的供需矛盾;但是由于农业灌溉超量开采地下水,河南平原中部和东部的非受水区浅层地下水位仍持续下降;南部尽管不在受水区范围内,但是供水水源主要来自地表水,所以浅层地下水位无明显变化。结合前人的供需水量预测结果,到2010年,南水北调中线工程分配给受水区的水量与受水区的需水量基本持平。

大气降水对承压型地下水库水资源调蓄的影响分析

地下水库作为一种"环保型水资源开发工程"越来越受到人们的关注,而目前建设的地下水库多以潜水含水层作为调蓄目标含水层,对于承压型地下水库的研究相对较少。定量化研究大气降水对承压型地下水库水资源调蓄的影响成为承压型地下水库规划建设的一个研究问题。本文在介绍地下水库及其水资源调蓄的基础上,以大庆市西部地下水库为例,运用地下水流数值模拟方法定量研究了大气降水对承压型地下水库水资源调蓄的影响程度,研究表明,大气降水对该地下水库水资源调蓄的影响很小,在进行地下水库调蓄运转模型的设计时,可将多年平均降水入渗补给量作为该地下水库库区所接受的大气降水入渗补给量。

人工回灌条件下地下环境要素对氯苯生物降解行为的影响研究

为控制区域地面沉降,计划开展相应的地下水人工回灌,而在拟采用的回灌水源中监测到氯苯等有机组分,因而确定回灌过程中氯苯的环境行为是十分必要的。由于人工回灌过程会对地下环境产生扰动,所以不同回灌季节会导致地下环境温度以及溶解氧发生变化。基于此,开展了一系列的生物降解实验,研究不同地下环境要素下人工回灌过程中氯苯的生物降解作用。实验数据表明:一定浓度条件下氯苯的生物降解反应符合一级衰减动力学和Monod方程。由Monod方程得出:随着温度升高和溶解氧的增加,降解速率加快,降解效果更好。阿伦尼乌斯方程能够量化温度对生物降解速率的影响。不同浓度氯苯生物降解计算出最大的降解量为:在好氧与厌氧条件20,10,0℃下,分别为35,31,28μg/g和30,27,23μg/g。就温度和溶解氧对氯苯生物降解的影响来看,确定人工回灌最佳季节是夏季。

基于多层递阶回归方法的裂隙水资源评价

裂隙地下水在我国许多城市和工矿企业供水中有着重要的作用.在地下水流态复杂、含水介质不均一地区,当具有系统动态观测资料时,多宜采用随机模型方法.考虑到地下水是一种时空变化的动态系统,以往用于地下水位预测和资源计算的数理统计方法均为固定参数模型,不免影响了计算结果的可靠性.而多层递阶回归方法,是针对时空动态系统而言的,模型中的参数是随时间变化的,能很好的反映出系统动态变化情况.以吉林省四平市为例,阐明了多层递阶回归方法在白垩系孔隙裂隙水允许开采量计算中的应用,为区域水资源优化管理提供科学依据,也为裂隙水资源评价提供一定的借鉴.

河岸渗滤带含砷地下水环境稳定碳同位素特征

溶解有机碳(DOC)对砷(As)的生物地球化学过程具有重要影响,为查明河岸渗滤带含砷地下水环境稳定碳同位素特征,识别有机质对含砷地下水形成的影响,进行地下水水化学指标及同位素分析。结果表明:研究区地下水中δ^(13)C_(DOC)值变化范围为-31.95‰~-24.16‰,δ^(13)C_(DIC)值变化范围为-13.19‰~-2.19‰,δ^(13)C_(DIC)相较δ^(13)C_(DOC)富集^(13)C。含水介质δ^(13)C值为(-28±4)‰,地下水中DOC主要来源于内源有机质。δ^(13)C_(DIC)-δ^(13)C_(DOC)与As含量呈现负相关,δ^(13)C_(DIC)与As含量呈现显著负相关,表明有机质的微生物降解促进了As的释放。

鄂尔多斯白垩系盆地地下水系统研究

地下水系统研究是正确评价和合理开发利用区域地下水资源的基础,也是区域地下水资源规划的重要依据。在对鄂尔多斯盆地白垩系岩相古地理和含水介质空间展布研究的基础上,应用区域地下水动力场、水文地球化学场和深井Packer系统所获得的不同深度的水位数据以及同位素资料,将白垩系地下水流系统概括为局部水流系统、中间水流系统和区域地下水流系统3种类型。以盆地中部的白于山地表分水岭为界,划分为南北2个地下水亚系统和5个分支系统,其中南部黄土高原地下水亚系统为典型的自流水盆地,而北部沙漠高原地下水亚系统则具有潜水盆地的特征。

修复石油类污染地下水的PRB反应介质研究

以石油类污染地下水为研究对象,选用颗粒活性炭、草炭土、粒径为1 mm和3 mm的页岩陶粒、泥岩陶粒、高岭土、聚乙烯醇、细砂和白砂等9种材料进行PRB反应介质筛选及其性能研究。筛选实验结果表明,草炭土去除地下水中总石油烃的效果最好;动态吸附实验结果表明,在吸附1 h时,草炭土去除总石油烃已经达到动态平衡;通过热处理改性,草炭土去除石油烃效果得到提高,在130℃、热处理2 h去除石油烃效果最好;颗分后吸附实验结果表明,在粒径<2 mm范围内,草炭土吸附效果均十分显著。在此基础上进行吸附石油烃前后草炭土的微观结构观察及理化性质分析。以上研究表明,草炭土作为PRB反应介质处理石油类污染地下水具有良好的应用前景。

吉林市地下水中“三氮”迁移转化规律

通过对吉林市1988-2004年地下水水化学资料进行分析，认为地下水中“三氮”的分布、随时间变化的特点与其来源有极为密切的关系，农灌区地下水中“三氮”含量在空间上分布比较均匀，丰水期含量升高、枯水期含量降低；工业污染导致地下水中“三氮”含量变化较大，年内丰枯水期变化表现不明显；多年基本表现为地下水中“三氮”不断增高。地下水中“三氮”的增加是土壤和地表水中污染源的增加与补给地下水的渗流共同作用的结果。污染源不同、地表水污染、水文地质条件、水土流失、地下水中Fe^2＋含量较大对“三氮”迁移转化及其空间分布都有一定的影响。

抗生素在地下环境中的淋溶迁移能力分析

文章在总结归类环境中抗生素的基础上,按物理化学以及药物性质对抗生素进行分类,筛选出含列于EPA中的优先控制污染物,计算各种抗生素的地下水污染指数GUS值并估算各类抗生素的淋溶迁移性。同时,结合水文地质条件,总结出地下环境中影响抗生素淋溶迁移及污染地下水的影响因素。结果显示,在总结出18类196种抗生素(除复合类药物之外)中,可计算地下水污染指数GUS值的抗生素133种,含列于EPA优先控制污染物的抗生素有97种;具有高淋溶迁移性的抗生素有123种,占所有抗生素的62.76%。土壤溶液中抗生素浓度和抗生素本身物理化学性质以及土壤类型、土壤pH值、有机质含量、植物覆盖情况等场地水文地质条件是影响抗生素淋溶迁移的重要影响因素。

潜流带生物地球化学特征研究进展

潜流带(即地表水-地下水交互作用带)是位于地表水和地下水之间发生物质和能量交换的,具有物理、化学、生物梯度的饱和含水带。潜流带内发生着强烈的生物地球化学过程,在改善水环境质量和维持水生态系统稳定中发挥着重要作用。潜流带生物地球化学特征主要受河床沉积物结构特征、水文特征、环境特征、生物群落格局、物质输入等因素的影响,潜流带内C、N、P元素以及有毒金属元素(Fe、Mn、As、Hg等)会发生氧化-还原、吸附与解吸、沉淀与溶解、生物催化等生物地球化学过程。原位监测、数值模拟、原位培养和地球物理探测等技术是潜流带中生物地球化学过程研究中常用的研究手段。未来针对潜流带的研究可以从监测和数值模拟技术、河床沉积物变化特征以及微生物生态系统的结构和功能等方面进一步开展。

基于DEM的洪泛平原湿地数字水系提取研究

为了研究探索洪泛平原湿地区域基于DEM的地表水要素数字特征,采用ArcGIS9.0的Hydro Arc Tools模块,配合改进升值裂开算法编制的程序在三江平原洪河保护区1:1万比例尺的DEM基础上进行了数字水系提取研究,将研究区划分为6个数字集水区,提取出以沃绿兰河-浓江河为主的数字河网,以及大小82处泡沼和洼地。研究表明,在保持高精度DEM前提下,数字地表水系统可以通过基于DEM自动提取出来,但是存在河道偏移以及河网形态失真等问题,需要在进行数字提取前后进行多次修正。在DEM数字高程预处理过程中保持高程信息的水文特征不丢失,以及发展专业处理平坦区域和低洼地域的有效算法,将是进一步提高洪泛平原湿地区域数字水系提取效率和精度的关键。

吉林西部地区第四系潜水水质影响因素的R型因子分析

利用R型因子分析法对吉林西部地区第四系潜水样的水化学数据进行分析,识别出影响地下水化学组成的4个主因子。因子1以Na+,HCO3-和F-为主,揭示了土壤的溶滤作用对地下水化学成分的影响;因子2以Cl-,SO42-和Ca2+为主,反映蒸发浓缩作用对地下水化学成分的影响;因子3以K+和pH值为主,代表地下水的弱碱环境地球化学背景;因子4以NO3-为主,反映了人类活动(化肥和农药的广泛施用、大中城市的生活污水和工业污水的污染)对地下水化学成分的影响作用。

吉林中部平原区地下水动态变化特征和地下水超采状况的判定

以长春、四平市为中心的吉林中部平原区是吉林省经济最发达的地区和全国商品粮基地。由于城市、工农业用水量很大,水资源供需矛盾突出。正确认识该区的地下水资源的开采现状,对正确制定未来的用水规划有着很重要的意义。本文通过对该区百余眼地下水动态观测井近10多年地下水位动态的系统分析,提出了在无明显区域水位降落漏斗的情况下,如何判别地下水超采的方法,为正确制定未来供水规划提供了科学依据。

六盘山岩溶水与白垩系地下水的水力联系研究

为了查明鄂尔多斯白垩系盆地西南边界的性质,揭示边界两侧六盘山东麓岩溶地下水系统与白垩系地下水系统之间的水力联系,分析了该区域同位素组成特征和水化学演化特征。结果表明:白垩系盆地地下水接受西侧六盘山东麓岩溶地下水的补给,总体上地下水由北西流向南东并向盆地中南段富集。

大庆市西部地下水库人工回灌方案研究

为了缓解大庆市水资源供需矛盾,提高城市供水安全保障程度,利用业已形成的大庆市西部地下水位降落漏斗,建立地下水库实施水资源人工调蓄。综合分析回灌水水源、回灌水水质、回灌水量、回灌方式等,设计大庆市西部地下水库人工回灌方案,通过数值模拟计算,模拟人工调蓄效果。模拟结果表明,人工回灌可使降落漏斗区地下水位有明显上升,采用压采的同时将注水井布设于龙虎泡管线南侧的注水方案,水位恢复效果最为明显,可使漏斗区地下水位回升11 m左右。

大克泊湖淖地区地下水—湖水转化关系研究

运用水化学和同位素方法研究了鄂尔多斯沙漠高原大克泊湖淖地区地下水与湖水转化关系,结果表明:大克泊湖淖地区地下水来源于大气降水,并受到不同程度的蒸发作用影响;浅层地下水在大克泊湖淖四周接受降水补给,向大克泊湖淖流动,受到溶滤、蒸发、沉淀、蒸腾作用,沿地下水流方向水化学类型表现出分带性,由HCO3-Ca.Mg型水向HCO3.Cl-Na型水演化;地下水最终补给湖水,运用稳定同位素质量守恒方程估算地下水补给湖水量占总补给量的57%。

硝基苯在含水层中迁移转化影响因素的定量研究

通过室内模拟实验,确定了影响硝基苯在含水层中迁移转化的主要因素,并采用解析解方法计算出各因素的影响水平。研究表明,硝基苯在淤泥介质中的吸附能力大于砂砾介质,其在淤泥介质中的阻滞系数为2.22,在砂砾介质中的阻滞系数为1.74。根据一级动力学方程计算得出,硝基苯在淤泥介质中的自然衰减总速率常数为0.063 5/h,在砂砾介质中的自然衰减总速率常数为0.0059/h。而且,不论是在淤泥介质还是在砂砾介质中,生物降解作用均是硝基苯迁移转化过程的主要影响因素,其影响水平占硝基苯自然衰减能力的50%左右。

硝基苯在含水层中的迁移规律及其转化机理研究

本文通过室内模拟实验,探讨在河流入渗补给地下水的条件下,硝基苯在含水层中的迁移规律及其转化机理。迁移规律实验结果表明,从进水口至出水口的各取样点依次出现硝基苯浓度峰值,并且随着硝基苯迁移路径的延长其浓度峰值相应变小。硝基苯的浓度峰值在含水介质中的持续时间并不很长,但由于硝基苯解吸附作用的存在,在此后相当长的一段时间里都存在较为明显的拖尾现象。转化机理实验结果表明,吸附与生物降解作用是影响硝基苯在含水层中迁移转化的主要因素。淤泥介质对硝基苯的吸附能力要明显大于砂砾介质,淤泥介质中的微生物对硝基苯的吸附影响较大,而砂砾介质中的微生物对硝基苯的吸附影响较小。

VR-GIS技术在地面沉降研究中的应用

将虚拟地理信息系统技术应用于地面沉降研究中,以VisualC++6.0为开发工具,利用OpenGL(Open Graphics Library)开放图形库渲染三维空间信息。以苏锡常地区为例,实现以三维水文地质结构为基础,虚拟地面沉降动态过程;在三维水文地质结构模型的基础上构建地面模型,在虚拟模型中耦合地下水位埋深和地面沉降间的关系模型,实现地面累计沉降量的模拟预报,从而,为地面沉降研究提供一个可视化操作平台。