黑河流域中游盆地地下水动态特征及其调蓄能力分析

40多年来,我国西北地区大规模的地下水开发利用造成了部分地区地下水水位持续下降甚至泉水干涸,部分地区地下水仍能维持动态稳定,判断这类地区水资源开发利用是否具有可持续性是必须解决的重大科学问题。以黑河流域中游盆地作为研究对象,采用MK检验和连续小波分析等方法,分析长时间序列地下水水位数据的变化特点,研究区域地下水动态特征;结合区域水文地质条件,综合划分黑河流域中游盆地地下水补排平衡区与非平衡区;利用克里金插值法估算1990—2020年盆地含水层对水资源的调节水量,并评价不同动态平衡区的调蓄能力。结果显示,黑河流域中游盆地地下水水位动态类型有:水文型、水文-开采型、开采型和蒸发-开采型4种长周期动态稳定型,过量开采型或上游过度引用地表水型2种长周期持续下降型。黑河-梨园河倾斜平原、酒泉盆地和黑河中游下段侵蚀堆积平原的大厚度含水层是黑河流域中游盆地的地下水补排平衡区,其在1990—2001年共输出地下水12.06×10^(8) m^(3),2001—2020年共储存地下水9.06×10^(8) m^(3)。大厚度含水层为地下水的长周期调蓄提供了充足的空间,在合理控制开采量的前提下,该类含水层的天然调蓄能力可满足生产生活和下游生态用水需要。盆地地下水补排非平衡区,如黑河以东诸河倾斜平原、盐池盆地和榆木山山前诸小河流域等地区,目前的地下水开发利用方式和强度是不可持续的,应适当减少地下水开采量,调节盆地上游的引水量和开采量,抑制地下水资源枯竭。本研究成果可为西北干旱内陆地区水资源管理和持续开发利用提供参考。

雄安新区地下水水位与降水及北太平洋指数的小波分析

基于1991—2016年雄安新区4个地下水监测孔的长时间序列水位数据、降水数据及北太平洋指数(North Pacific Index,NPI),采用连续小波、交叉小波变换等方法,分析了三者的周期性变化及其之间的相互关系。结果表明:(1)雄安新区地下水水位、降水与NPI的主波动周期及各序列间共振周期均为1 a。(2)丰水年的地下水水位时滞小于全时段的地下水水位时滞,高降水量对潜水-承压水水位时滞的影响大于对承压水的影响。(3)地下水水位对NPI的时滞大于对降水的时滞;在丰水年,地下水水位对NPI的响应更快;地下水对降水和NPI的响应速度,明确反映了研究区地下水水位动态变化的主要气候影响因素是降水。

松散岩类承压含水层影响半径计算方法

在研究地下水污染修复、确定群井抽水的井间距、矿坑涌水量和渠道排水等问题时,需要采用稳定流公式进行相关参数的计算。在稳定流公式中,当抽水试验的观测井数量大于2时,计算的影响半径和含水层参数是比较接近真实值的。但在实际工作中,很少有抽水试验设专门观测井,因此只能利用单井抽水试验非稳定流的影响半径公式进行求参,然而该时间变量函数包含了多个未知参数。为了简化影响半径的计算方法,将函数中的抽水稳定时长t和贮水系数μ*用工程试验的经验值进行替换,得到一个影响半径与含水层导水系数的简单函数,然后将Dupuit公式中的影响半径用此函数替代,最后通过牛顿迭代法能够同时得到影响半径和含水层导水系数的值。利用该简便公式计算的影响半径值与带2个观测井的Dupuit公式和Theis公式计算的值进行对比,发现误差都在可接受范围之内,并且该值与Modflow水流模型模拟的抽水试验最大影响半径接近。因此,可以认为该简化后的影响半径公式适用于松散岩类承压含水层抽水试验求参。

雄安新区地下水资源概况、特征及可开采潜力

地下水资源在中国社会经济发展中发挥重要作用,特别是在地表水资源相对匮乏的北方地区。掌握一个地区地下水资源状况、动态变化特征及可开采潜力,对该地区的供水安全保障至关重要。本文选择雄安新区,在近年来开展的区域水文地质调查、监测及综合研究等成果基础上,结合前人研究,对雄安新区区域水文地质条件、地下水动态变化特征等进行分析总结;以恢复地下水降落漏斗为地下水可持续开采利用方案的目标,从白洋淀流域平原区尺度,设置现状开采条件、河流补水、工农业节水及地下水禁(限)采等不同情景方案,采用地下水数值模拟技术,综合分析不同情景30年后的预测结果,提出白洋淀流域平原区地下水可持续开采利用方案;在流域地下水可持续开采利用方案基础上,分析雄安新区地下水可开采的最大资源量,进而评价雄安新区地下水可开采潜力。结果显示,雄安新区区域水文地质条件相对简单,浅层富水性中等,深层富水性较强;地下水位为多年下降状态,近年来,浅、深层地下水整体呈企稳或回升状态,局部地区仍有所下降;地下水质量总体良好,且较为稳定。根据评价结果,雄安新区地下水可开采潜力约为1.80×108m^(3)/a,其中,浅层地下水可开采潜力约为1.50×108m^(3)/a,深层地下水可开采潜力约为0.30×108m^(3)/a。

气压对观测井水位的影响及校正方法

地下水监测能为有效管理地下水资源提供重要信息。大气压力对观测井水位有着重要影响,正确地分析这种影响可以有效判别地下水的流向,判断含水层的性质、识别井筒存储效应(well bore storage effects)和井薄壁效应(well skin effects),计算包气带中空气的扩散度等。随着现代化监测仪器的推广使用,高质量的监测数据为分析气压对观测井水位的影响提供了基础和保障。系统分析了不同类型含水层中井水位对大气压力的响应模式,并对校正气压对水位影响的方法进行了分析和讨论。最后,以北京平原区两口监测井为例,运用多元回归反卷积方法分析了气压对井水位的影响,并对井水位进行校正。结果表明该方法能有效地分析和校正观测井水位中的气压影响。

济南岩溶泉域泉群区水化学与环境同位素研究

本文通过对济南岩溶泉域排泄区地下水样品的分析,采用主要离子(Cl、NO_3、Mg、Ca、HCO_3、SO_4)、微量元素(Br、Ba、Sr)、氢氧同位素(~2H和^(18)O)、硫同位素(^(34)S)等示踪因子的综合研究方法,结合岩溶泉域实际水文地质条件,揭示了济南泉水的水文地球化学特征、枯丰期水化学动态和环境同位素特征,确定了泉水在枯、丰水期不同的补给来源及补给途径。研究显示,泉群区出流的泉水可以分为三组,黑虎泉出流的路径是经奥陶系灰岩直接出流,趵突泉是经奥陶系灰岩与第四系沉积层出流地表,而五龙潭泉、珍珠泉和53号井则是在灰岩和侵入岩体的接触地带及第四系沉积层较薄弱处涌出地表;在丰水期地下水是混合补给,包括来自奥陶系岩溶水直接补给和硅酸盐岩裂隙水的间接补给,而在枯水期地下水主要由奥陶系岩溶水直接补给;泉群区地下水中的S主要来源于燃煤,而且有不断增加的趋势。

新疆乌鲁木齐河流域北部平原区水文地球化学

乌鲁木齐河流域是西北干旱地区内流盆地的典型代表,也是水文地质研究的重点区域。本次研究利用以往工作的资料,并在流域下游北部平原区采集地下水和地表水样品21组,用无机离子作为示踪剂,结合环境同位素的分析,提出乌鲁木齐河流域平原区的地表水普遍溶解有蒸发盐,与晚全新世（近4000年）以来我国西北地区气候不断变得干旱有关;并将北部平原区的地下水划分为三层不同水体：现代水（埋深21～65 m）是乌鲁木齐河河水经蒸发后入渗补给的,而下面二层水为晚全新世初期（埋深179～259 m）和晚更新世末次冰期（埋深～353 m）补给的水都是原地的降水入渗。

乌鲁木齐河流域西山地区地下水化学特征

乌鲁木齐河西山地区位于流域中游上段山间盆地的西部,具有独特的水文地质条件,作为乌鲁木齐市的备用水源地,其地下水环境和补给排泄条件的研究非常重要。通过地表水和地下水的化学成分演化研究,结合氢氧稳定同位素分析,将地下水的补给分为两期,即全新世补给和晚更新世补给,并以此得出乌鲁木齐河在晚更新世发育于研究区现在河道的西侧,自末次冰期后由西向东摆动的结论。另外西山地区农场的灌溉活动,促进了河水的蒸发以及后续的溶解交替发生,方解石和石膏矿物不断从河水中溶解,芒硝的相对浓度不断在地下水中累积。当原河水蒸发成固相蒸发盐,然后溶解在新补给的水体中时,原河水的氢氧同位素值不再被保留下来。

基于工业通讯和云主机的地下水监测系统设计

当前,高速发展的物联网和云计算技术为工业、农业、生活等多方面带来了革命性升级。该文设计的地下水监测系统可利用工业通讯技术自动采集传感器中的数据,形成基于OPC规范的数据集,并被云主机的组态软件引用和记录,实现地下水信息存储至服务器的功能。该系统对数据采集和传输技术进行了优化升级,极大提高单服务器控制的监测点数量,具备实现大规模动态监测的能力,以满足对地下水环境信息数据的需求。

庄浪县梯田水土保持效益分析

庄浪县水土流失形成以水蚀为主,境内面蚀发生最广,坡耕地被称为“三跑田”。经过34年的努力建造了94.5万亩的梯田,治理水土流失的面积达1070万km2。本文根据准市场价值法和机会成本法,对庄浪的梯田进行水土保持效益分析。分析计算结果表明,因地制宜的水土保持可以带来不一般的经济、社会收益。

中国干旱内陆河出山径流对流域气象要素与全球气象指数的响应特征研究

干旱内陆河出山径流及其影响因素分析对于流域水资源评价、流域经济生态安全保障具有重要意义。基于1960—2012年塔里木河流域"三源流"与黑河流域的出山径流、降水、气温资料及4个全球气象指数监测数据,采用小波分析方法研究了各水文气象要素的周期特征,以及流域出山径流对气象要素与气象指数的响应特征。结果表明:(1)各水文气象因子多具有1～2个显著周期,周期多在2～7 a尺度范围内。(2)叶尔羌河、黑河出山径流与流域降水分别在6～17 a、2～16 a周期上关系显著。各出山径流与流域降水、气温的多尺度共振周期性差异,反映了各径流来源构成及其与气象要素年际动态方面的差异。(3)各流域出山径流对气象指数的响应特征不同,这在显著时频域以及径流响应时滞等方面均有表现。此研究可为气候变化条件下干旱内陆河流域生态—水文过程响应及水资源管理提供依据。

基于HYDRUS-1D模型模拟关中盆地氮在包气带中的迁移转化规律

以陕西关中盆地为研究区,利用HYDRUS-1D软件构建土壤水分运移模型、作物根系吸水模型和溶质运移模型,模拟了"三氮"在包气带中的迁移转化过程。结果表明:1)作物根系吸水吸氮规律一致,且主要吸收氨氮形式的氮素,吸收率为35%;2)亚硝态氮和硝态氮更容易被淋失到地下水中,且主要以硝态氮为主;3)不同包气带岩性对"三氮"向下迁移的速率和迁移量影响很大。

雄安新区土壤地球化学特征及控制因素

研究土壤地球化学分布模式和驱动机制,是区域生态环境评价、土地资源合理开发的重要支撑。本文利用空间分析和多元统计分析方法,利用土壤地球化学调查数据,探讨雄安新区土壤地球化学分布模式及成因。结果表明:研究区土壤元素普遍富集,Cd、Cu、Pb、Zn、Se和Corg呈明显富集,平均值约为河北平原背景值1.16~1.44倍。大部分土壤地球化学元素分布模式受成土母质、地貌类型、风化淋溶作用等控制,高值区主要分布在冲湖积平原区;淋滤径流、蒸发浓缩、工农业生产、土地利用等是影响土壤地球化学分布的重要因素;重金属和养分元素受人为因素影响明显。因子分析共提取8个主因子,F1因子由造岩元素和微量元素组成,代表自然成壤作用;F2因子由重金属元素组成,与污水灌溉、冶炼制造等活动相关;F3因子由CaO、TC、Ge、Ti、SiO_(2)组成,主要与硅酸盐矿物风化、次生碳酸盐形成等成土过程相关;F4因子由Cl、S、pH组成,主要受淋滤径流、蒸发浓缩作用影响;F5因子由土壤养分元素和植物营养元素组成,主要受农业种植影响;F6因子由B和Sr组成,主要与黏性土壤的物理化学吸附作用有关;F7因子由卤族元素I和Br组成,主要与地表径流过程相关;F8因子由Hg组成,与当地工业生产以及城镇生活排放活动相关。研究结果清晰地反映了研究区土壤元素地球化学分布模式和主控因素,可为区域规划建设、资源环境评价和合理开发保护提供基础资料和重要依据。

国家级地下水监测网点运行与地下水动态分析

“国家级地下水监测网点运行与地下水动态分析”是中国地质环境监测院承担的“国家级地质环境监测与预报”项目中的工作之一。该项目始于2004年，后来都以每年延续项目的形式下达，由中国地质环境监测院组织实施，并委托全国31个省地质环境监测总站（院、中心）负责本辖区内国家级地下水监测点的日常维护，监测数据采集、汇总及分析工作。