黄河下游大堤外侧地下水涌水机制研究

针对黄河下游艾山段秋汛期间大堤外侧水井涌水现象,整理研究区内的地下水位动态监测资料与地下水位统测资料,采集相关水样,结合黄河径流与当地降雨情况,综合分析研究区内第四系孔隙水井涌水机制。通过地下水位统测查明,持续高强度的降雨造成区域水位平均抬升幅度达3 m以上,减少了地下水的径流排泄量,是水井涌水的基础原因;黄河下游艾山段秋汛期间持续高水位运行,导致黄河水强烈补给地下水,是造成水井涌水的直接原因;经分析,黄河下游艾山段的水井涌水警戒水位为39.5 m,持续高水位(39.5 m及以上)运行导致水头压力显著增加,进而使大堤外侧水井涌水;涌水范围在大堤外侧500 m内。该研究阐明了黄河大堤外侧地下水的涌水机制,为预防黄河下游大堤外侧水井涌水,汛期提前排查涌水隐患提供了依据,有助于黄河下游大堤安全防护。

华北平原地下水脆弱性评价

针对华北平原地域广阔,地貌和水文地质条件复杂、地下水开发利用程度高,地下水位埋深、包气带和含水层岩性差异性大等特点,基于大量钻孔和地下水位监测资料,厘定了包气带岩性和地下水位埋深变化对脆弱性评价影响,进而建立适宜华北平原的DRITC评价指标体系,并应用于华北平原地下水脆弱性评价。评价中,根据华北平原水文地质条件,划分4评价分区,剖分2 km×2 km单元34 253个,采用地下水位埋深、净补给量、包气带岩性、含水层累积厚度和渗透系数5个因子作为评价指标,求得地下水脆弱性综合指数及脆弱性分布图。结果表明,华北平原山前冲洪积扇和古黄河冲洪积平原的现代黄河影响带地下水脆弱性高或较高。野外采样7 472组地下水有机污染测试分析结果佐证,脆弱性高或较高区有机污染检出项数多,其他地区较少,由此验证评价结果的客观性。

华北平原地下水脆弱性演变及对埋深变化的响应

人类长期大规模开发利用地下水,使地下水位埋深增大,进而引起地下水脆弱性变化,这对采取合理的地下水保护措施具有指导意义。应用改进的DRASTIC模型对华北平原1959年、1984年和2005年地下水脆弱性进行了评价,结果表明华北平原地下水脆弱性以一般脆弱性、较低脆弱性和较高脆弱性为主,低脆弱性和高脆弱性所占比例较小;与1959相比,2005年低脆弱性区和较低脆弱性区面积增大,一般脆弱性区、较高脆弱性区和高脆弱性区面积减少;与1984年-2005年相比地下水脆弱性各级面积变化速率远大于1959年-1984年。地下水脆弱性降低程度与地下水位降幅呈正相关性。

天津污灌区水稻土壤汞形态特征及其食品安全评估

选择天津污水灌溉区作为研究区域,该文的主要研究目的是分析土壤不同形态汞对水稻不同组织中总（THg）和甲基汞MeHg富集的影响以及评估污灌区稻米食用汞暴露风险,并对污灌区土壤溶解与可交换态汞安全阀值进行了初步分析。结果表明,北塘、大沽和北京污灌区稻田土壤THg和MeHg浓度显著高于对照区海河土壤THg浓度。大沽、北京河污灌区和海河土壤汞的形态为残渣态浓度最高,而北塘污灌区为有机结合态浓度最高。由于水稻地上组织中THg浓度受到大气汞浓度影响,各组织中汞浓度在不同污灌区分布规律不同。水稻籽粒的MeHg富集系数为1.63～3.70,通过人体每天摄入MeHg量的安全值计算得出土壤溶解与可交换态汞质量分数应低于9.19 ng/g。污灌区食用稻米MeHg暴露对居民健康存在较大风险,人体MeHg每天摄入量超标率达到20.83%。因此,可以对超标土壤进行治理或改变耕作方式来降低土壤污染对人体MeHg暴露造成的影响。

区域地下水系统防污性能评价方法探讨与验证--以鲁北平原为例

区域地下水系统防污性能评价,面临影响因子多又复杂、评价指标难以客观性选定和权重不易确定等难题,以至严重影响评价结果的可信性。本文以鲁北平原为例,在以往地下水脆弱性评价常用的DRASTIC模型基础上,采用创新的迭置指数方法,改进为"DRITCS法",选择地下水位埋深、包气带综合岩性、地表2 m内单层厚度大于0.5 m的粘土层厚、含水砂层厚度及其渗透系数、和地下水净补给量等因子,组成区域地下水系统防污性能评价模型。合理地确定了区域地下水系统防污性能评价中关键指标——包气带粘性土层变化影响,并在鲁北平原示范性应用和通过以面源污染为主的三氮污染现状验证的结果表明:本文提出的方法能够客观地反映流域性相变造成的地下水系统防污性能空间差异性和区位分布特征,具有较强的实用性。

华北平原地下咸水垂向变化及机理探讨

为探讨华北平原地下水开采对供水安全的影响和地下水水质的变化趋势,采用地下水水质动态监测、地面物探现场试验和成井物探等大量的实测资料验证地下水咸水下移的事实,并从水文地质条件、地下水位下降和地下水开采利用状况等方面,对咸淡水界面下移的机理进行分析。结果表明：咸淡水界面从20世纪70年代以来下移约10-20 m,开采地下水造成上下层水头压力变化是其主要原因之一。

生物炭和锌对土壤镉赋存形态及小麦镉积累的影响

为探讨生物炭单独施用及其联合锌施用对镉污染土壤安全利用的可行性,采用污灌区镉污染土壤种植小麦盆栽试验,结合小麦生长参数、抗氧化酶活性、相关基因表达,研究单独施用0、1.0%、1.5%和2.0%小麦秸秆生物炭以及与锌混施(在上述4个处理组土壤中施加30 mg/kg七水合硫酸锌)对镉胁迫下土壤镉形态特征和小麦镉积累特征的影响.结果表明:①施用生物炭可促使土壤可交换态、碳酸盐结合态向稳定性强的有机结合态和残渣态转化,且随着生物炭施用量的增加,转化比例显著增加,但锌施用对土壤镉形态没有显著影响.②土壤施加1%~2%生物炭能够显著降低小麦籽粒镉含量29%~57%,且施用2%生物炭可将籽粒镉含量降至0.1 mg/kg以下,土壤同时施用生物炭和锌可在单施生物炭基础上降低籽粒镉含量21%~39%,具有协同效应.③施用生物炭和锌均可促进植物生长,提高小麦产量,并通过调节小麦丙二醛(MDA)和抗氧化酶(SOD、POD和CAT)活性提升小麦根系细胞抗氧化能力,以及调节镉转运基因(TaNramp5、TaLCT1、TaHMA3和TaHMA2)的表达,降低小麦根系从土壤吸收镉以及向地上部分转运,从而减少小麦对镉的吸收和积累.研究显示,向土壤添加生物炭和锌对污灌区小麦的安全生产具有参考和指导意义.

海河平原1956年-2011年降水特征分析

基于海河平原28个四级子区1956年-2011年逐月平均降水量数据,运用线性倾向估计、Mann-Kendall趋势检验、Morlet小波分析等方法,对海河平原年降水量变化特征进行研究。结果表明:海河平原北部和南部降水最丰,中部滨海地区次之,而中部山前地带最寡;降水主要集中在夏季,约占全年降水量的68.7%,冬季降水量最少,约占全年降水量的2.5%。研究还发现,近56年来海河平原年降水量呈现不明显的下降趋势,这主要是由夏季降水量明显减少造成的。28个四级子区中,年降水量下降趋势较为显著的子区有12个,主要分布在黑龙港运东平原及西北部山前平原,而个别子区降水量变化呈现不明显的上升趋势。近56年,海河平原年降水量整体上的周期性变化不明显,但在1956年-1990年、1956年-1980年、1993年-2008年期间分别存在4a、11a和7a尺度的周期变化。

改进的灰色聚类法在地下水质量评价中的应用

选择50项地下水评价指标,利用灰色聚类法对滹沱河冲洪积扇平原区地下水质量状况进行评价,发现由于参评指标中痕量指标较多,导致评价结果失真。通过修正其聚类权的计算方法将原有方法加以改进,得出结论:区内绝大多数地区水质状况良好,影响区域地下水质量的指标主要为溶解性总固体、总硬度、硝酸盐氮等无机指标,水质较差区主要分布在城区、城镇周围区、排污河道两侧、地表污染水体分布区及引污水灌溉农田地区。指出工农业发展及人类活动加剧是造成研究区水质变化的主要原因。

滹沱河超采区地下水回补的水化学效应研究

由于长期超采地下水,导致滹沱河冲洪积平原地下水位持续下降,水质恶化,为缓解滹沱河超采区水资源矛盾,2018年开始实施了河道回补工程,回补水源为黄壁庄水库水和“南水北调”水.为了研究回补后地下水化学效应变化,应用水文地球化学、水文学和统计学等理论方法,开展了现场动态监测、地下水化学检测工作.结果表明:①实施滹沱河补水后地下水位上升显著,滹沱河沿线地下水位平均回升5.83 m;2019年较2015年滹沱河超采区地下水位平均回升5.93 m,地下水漏斗形状发生改变,地下水向漏斗中心汇集已不明显.②滹沱河多年受上游高硫酸盐水源补给的影响,滹沱河沿岸分布HCO 3·SO 4-Ca·Mg型地下水,并在HCO 3·SO 4-Ca·Mg型水两侧形成了条带状的HCO 3·SO 4·Cl-Ca·Mg型水.与2015年相比,2019年HCO 3-Ca·Mg型水的面积减少了20.6%,HCO 3·SO 4·Cl-Ca·Mg型水和HCO 3·SO 4-Ca·Mg型水的面积增加了13.6%.③河道补给有效缓解了地下水环境恶化,区域地下水中硫酸盐平均含量基本持平,氯化物浓度、TDS(溶解性总固体)浓度、总硬度呈下降趋势;受上游黄壁庄水库补水影响,滹沱河沿岸附近地下水中硫酸盐的浓度升高,高浓度的硫酸盐主要分布在滹沱河、石津灌渠及黄壁庄水库副坝附近,随着补水的不断推进,水位持续回升,在水动力作用下,其有向下游扩散的趋势.研究显示,科学合理地选择补水水源与回补方式是减缓该地区地下水硫酸盐污染及保持地下水可持续利用的有效方式.

小浪底水库运行后黄河下游侧渗影响范围及对地下水环境的影响

文章通过对2019年黄河下游平原区地下水流场的刻画,结合黄河水和沿岸地下水的稳定同位素^(18)O和放射性同位素^(3)H的分布特征,分析了小浪底水库运行20年后黄河下游侧渗影响带的范围及变化。结果表明:小浪底水库运行20年后,现状黄河下游影响带在5~25 km,在新乡—开封一带最大,约25 km,在滨州一带最小,约5 km。相对于小浪底水库运行初期,影响带在滨州以西增加0.5~5 km,尤其在新乡—郑州沿线增大最为显著,而在滨州以东影响带略有缩小。黄河影响带主要由介质条件,补给源条件和能量条件等因素控制。小浪底水库运行后,河道下切,河床渗透性增强,降低了河床物质对黄河水的“吸附和净化”能力。黄河水的水质将对沿岸地下水产生更加明显的影响,控制和改善黄河水质是保障黄河下游区生态环境高质量发展的基础。

东阿县沿黄区孔隙地下水化学特征及成因分析

基于东阿县牛角店镇、乐平铺镇等地区38组孔隙水样品和3组黄河水样品,采用水化学离子比法和氢氧同位素分析法,系统分析了东阿县沿黄区孔隙水化学特征的形成机理及黄河水对孔隙水的影响。结果表明,研究区孔隙地下水以HCO_(3)-Na型为主,含水层中主要发生硅酸盐岩溶解和碳酸岩溶解过程;黄河水入渗、大气降水的入渗和水-岩相互作用是区内地下水化学成因的主导因素;区内地下水化学与同位素特征反映出研究区内黄河影响带范围在18 km以内,影响带范围内地下水参与外界循环不积极,主要受黄河水的补给,地下水化学组成主要受黄河水和水-岩相互作用的影响,在影响带范围外地下水化学组成受到大气降水的影响程度增大。

滹沱河平原地下水有机污染健康风险评价

本文根据有机物的挥发性对计算结果的影响大小,对U.S.EPA的健康风险评价模型进行适当改进,在模型中添加了污染物煮沸后的残留率TF项,评价分析了滹沱河冲积平原的健康风险。结果表明：（1）研究区典型的检出有机污染物为：三氯甲烷、四氯化碳、三氯乙烯和四氯乙烯,各采样点风险的主要贡献污染物为三氯甲烷和四氯化碳,主要的污染源应以工业和工业产品的使用污染为主;（2）对于非致癌风险和致癌风险,3种暴露途径的健康风险顺序均为：呼吸途径〉饮水途径〉皮肤接触途径;（3）非致癌风险中3个点均超过规定限值1.0,致癌风险中有4个点超过规定限值10~6;（4）使用和饮用开水并保持厂内工作车间和办公环境内空气畅通,可以在一定程度上降低健康风险。

水位回升对超采区地下水污染风险评价的影响研究

南水北调受水区地下水压采方案正在实施,南水北调客水入河道生态回补地下水工程也已启动,这必将引发石家庄超采区地下水水位逐渐回升。数据显示:原水位降落漏斗没有形成封闭的等水位线,2019年底原漏斗中心上升了5.66 m;滹沱河补水河段下段回升6.1 m。地下水污染风险评价结果显示:污染风险变化主要体现在地下水漏斗区和滹沱河河道带,漏斗区污染风险由低变为较低。风险区面积变化较大的为低风险区,面积减少了14.02%,其次为高风险区,增长了8.45%。地下水污染具有隐蔽性和难以治理的特点,因此,进行水位回升后的地下水污染风险评价,查明地下水污染风险区分布特征,对地下水污染治理的“以防为主,防治结合”方针具有实际的指导意义。

铁锰结核与石油相互作用的环境行为机制

为揭示铁锰结核与石油污染物相互作用的环境行为机制,通过条件实验,综合考虑氧化还原环境、有机物、微生物等因素对反应的影响,研究了反应过程中各指标变化趋势,揭示了二者相互作用的主控因子。结果表明:铁锰结核与与石油类污染物在还原环境下,通过微生物相互作用,总石油烃被有效分解,铁锰结核被溶蚀;石油烃类(TPH)总浓度由1274 mg/L降至405 mg/L,铁锰结核除析出大量Fe 2+(78 mg/L)、Mn 2+(6.1 mg/L)外,还析出部分重金属元素;经气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析石油烃类主要是大分子有机物被分解,小分子直链烷烃及代谢中间产物残留,具有较强的迁移性。由此可见在还原环境中的微生物作用下,铁锰结核与石油污染物相互作用,释放大量重金属离子与小分子有机物等副产物,可能对土壤与地下水造成次生污染。

华北平原河道地下调蓄与利用潜力

长期超采地下水形成的华北平原浅层含水层疏干空间是利用河道进行地下调蓄增加地下水补给的有利场所。在野外调查基础上,根据水文地质条件、地下水动态资料和地表水观测统计分析得出:华北平原主要水系永定河、大清河、子牙河和漳卫南运河等河段具有良好的人工地下调蓄潜力;在相同地下水水位埋深条件下,干涸河道的渗漏率明显大于有底水条件的渗漏率,河道在无底水条件下,当地下水埋深大时,渗漏率较大;山前平原主要水系的砂层裸露及浅埋型可调蓄区面积4 703.13 km2,现状可利用调蓄库容66.28×108m3;以不引起陆表生态环境负效应为原则,拟定上限约束深度4 m,计算得出大型冲洪积扇区主要河道带现状可利用地下调蓄库容42.59×108m3,可供调节水量22.83×108m3/a,地下水补给量增加14.82×108m3/a。

滹沱河平原地下水矿化度和硬度变化分析

地下水为石家庄市的主要供水水源。在开采时间增长和开采量增加的作用下,地下水位下降且形成常年性地下水降落漏斗。地下水位下降对地下水质量的影响程度,一直为人们所关注。通过分析20世纪90年代以来滹沱河平原典型农业开采区的地下水水质资料,得出矿化度和总硬度与地下水位埋深密切相关的结论。

非结构化与结构化网格剖分在地下水数值模拟中对比分析

MODFLOW作为水文地质行业一款标准三维地下水流模拟程序,受到科研及生产领域从业人员的广泛应用。作为改进版本的MODFLOW-USG采用了高效灵活的非结构化网格剖分进行空间离散,相比于传统结构化网格剖分,非结构化网格剖分可使用更少的网格数量提高局部的模拟精度,同时大大减少模型的运行时间。深入认识和理解非结构化网格剖分与结构化网格剖分的区别与特点,有助于建模人员根据实际需要选择适合的模拟程序。

50年来华北平原降水入渗补给量时空分布特征研究

针对华北平原水文地质条件复杂,地下水开发利用程度高,地下水位埋深和包气带岩性在时间和空间上差异大的特点,基于大量钻孔和地下水位监测资料,将华北平原划分为4个水文地质单元,以埋深7 m作为降水入渗稳定点,根据各分区的水文地质条件对钻孔岩层赋予入渗系数值,应用加权平均法求得华北平原20世纪60年代、80年代和21世纪初的降水入渗系数分布图。利用华北平原1956—2008年水资源四级区逐月降水量数据,求得华北平原20世纪60年代、80年代和21世纪初各分区单元的降水入渗量。结果表明,50多年来华北平原降水量呈减少的趋势,降水入渗系数呈增加的趋势,降水入渗量呈增加的趋势。3个年代的降水入渗量分别是118.86×108,147.91×108和174.33×108 m3。

黄河下游典型悬河段地表水-地下水对湿地形成条件影响

对比分析黄河下游径流及河道变迁特征、不同时期地下水流场特征,结合遥感解译手段解析地下水和地表水对沿黄湿地条件的影响,为该区湿地生态修复提供理论依据。结果表明:(1)黄河下游典型悬河段人工湿地面积增幅较多,自然湿地仍呈萎缩趋势,滩涂湿地破碎度上升,生态环境稳定性较差。(2)地表水流量和水位整体呈现逐年降低的趋势,且河道的游荡摆动依然明显,直接影响了河流滩涂湿地面积及其稳定性。(3)研究区浅层地下水位十余年最大下降5 m、二十余年最大下降9 m。浅层地下水的持续下降导致北岸堤外湿地面积减少;南岸堤外因引黄水和退水侧渗形成新的背河洼地,湿地面积呈增长趋势,生态环境稳定性相对较好。地表水和地下水连通性较好,较低的地下水位将会削弱河道径流的作用,对沿黄湿地整体发展不利。(4)减少地下水的开采,确保引黄水量充足,对黄河大堤外背河洼地部位湿地的发展有利。