再生水灌区地下水硝态氮空间变异性及污染成因分析

为了深入了解北京市再生水灌区地下水硝态氮空间分布规律及污染成因,该文基于地统计学理论、结合ArcGIS软件的地统计分析功能,绘制表达了该区域地下水硝态氮随机性和结构性的半变异函数图和空间分布图。结果表明,研究区域地下水硝态氮含量服从对数正态分布,且与1阶高斯克里格模型拟合最好,从获得的参数可知,地下水硝态氮的空间变程为9639.36m,为反应灌区硝态氮的分布特征,2个监测点的距离不应大于变程;其块金效应为0.43,表明地下水中的硝态氮含量的变化是结构性因素与人为因素共同作用的结果,同时还发现土地利用类型、地下水的开采强度与区域地下水是否容易遭受硝态氮的污染有很大的相关性,监测井深度越小、地下水位降幅越大,地下水硝态氮增幅越大,再生水蓄积区(坑塘水面)对应区域产生地下水硝态氮污染的风险较小。研究结果可为再生水的安全利用提供参考。

基于SWMM耦合HEC-RAS的人工建设水网防洪排涝模拟研究

对新建城区的水文、水动力过程进行准确模拟分析是人工水网规划建设及新建城区内涝防治的关键。应用SWMM分布式水文模型耦合HEC-RAS二维水动力SWE-ELW模型,对安徽省阜阳市城南水网进行模型模拟及防洪排涝分析。结果表明,SWMM模型中计算参数更多,排涝模数随汇水分区面积增大而减小,且与规划泵站排涝模数接近,计算结果更为合理。城南水网排涝标准30年一遇工况下,城南水网水系汛期最高水位为27.89 m,满足排涝方案要求;各闸门过流流量与其河道底宽成正比,各闸门各过程线波动程度与其河道底宽成反比;水网先蓄后排削峰57.21 m^(3)/s,错峰2.83 h,调蓄洪量169万m^(3),削峰率42.45%,防洪排涝效益显著。该方法具备一定的模拟效果及精度,可为相关人工建设水网的防洪排涝研究提供借鉴和指导。

北京市平原区农用机井水电折算系数试验研究

沿潮白河冲积扇、永定河冲积扇上中下游,针对不同包气带结构、不同地下水埋深条件,布置62个数据监测点,系统开展了水电折算系数率定测试试验.通过布置远程水量监测系统、远程电量监测系统、动态水位监测系统、数据实时传输系统,实时获得农用机井的出水量、耗电量以及动态水位,分析得出不同区域、不同动态水位下农用井出水量与耗电量之间的折算关系,发现含水层的富水性以及区域地下水埋深是影响水电折算系数的主要参数.对比分析研究区域内的含水层富水性以及地下水水位埋深,得知北京市各区县水电折算系数为2.53-4.88 m3/（k W·h）的结论.该成果为支撑水电折算计量系统在北京以及全国的推广,并为提高较高水电折算计量系统的精度,提供了技术支撑.

基于偏联系数的大兴区地下水水质时空动态演变趋势分析

为探究城镇化对大兴区浅层地下水水质的影响,采用大兴区2006—2016年浅层地下水水质数据,选择硝酸盐、总硬度、溶解性总固体(TDS)3个水质指标作为评价指标,基于ArcGIS的空间插值和区域分析工具,按照行政边界提取区域水质结果,通过集对分析确定各区域的地下水水质等级,基于偏联系数对大兴区地下水水质动态演化规律进行评价分析。结果表明:硝酸盐指标主要涉及Ⅰ~Ⅳ类水,总硬度指标主要涉及Ⅲ~Ⅴ类水,TDS指标主要涉及Ⅲ、Ⅳ类水;研究区地下水水质等级呈现缓慢增长的趋势,水质出现恶化趋势;从空间分布上看,大兴区北部地下水综合水质等级和基于TDS指标的水质等级最高、南部次之、中部最低,基于硝酸盐指标的水质等级北部最高、中部次之、南部最低,基于总硬度指标的水质等级南部最高、中部次之、北部最低;基于各指标的水质Ⅱ级支持度均为最高,2013—2016年综合水质和基于总硬度指标、TDS指标的水质Ⅲ级支持度高于Ⅰ级支持度,相应水质有恶化的趋势,基于硝酸盐指标的水质Ⅰ级支持度高于Ⅲ级支持度,说明大兴区基于硝酸盐指标的整体水质有好转的趋势,但北部相应水质呈现持续恶化的趋势。

污灌区土壤重金属空间结构与分布特征

该文探讨了地统计学插值模型应用于土壤重金属污染评价的适用条件,分析了北野场污灌区土壤重金属的正态分布特征和主导分布趋势,提出了不同重金属因子适宜的地统计插值模型。结果表明:土壤重金属空间变异系数处于12%～37%之间,整体变异性不大;Pb、Cd等因子的块金效应分别为0.90、0.87,空间相关性较弱,受人为随机因素的影响较大,As、Cr、Zn、Cu值等因子的块金效应分别为0.52、0.51、0.51和0.46,空间相关性中等,受人为随机因素和空间结构因素的共同作用,Hg和Ni的块金效应分别为0.253和0.06,空间相关性较强,受空间结构性因素的影响较大,可能受原生地质的影响较大。污灌区重金属含量存在增加趋势,灌区土壤重金属含量自北向南总体呈现较少趋势,这与灌区上下游灌溉保证率不同有关,表明长期污水灌溉可导致土壤重金属富集,但与全国其他污灌区相比,北野场污灌区土壤重金属污染相对较轻,应加强污水处理利用避免土壤重金属污染。

再生水灌区地下水防污性能区划模型的建立与验证

为促进地下水水资源保护和利用,根据研究区域的特点以及地下水防污性能的影响因素,基于DRASTIC模型,选用以下6个因子:地下水水位埋深、降雨入渗补给量、表层土壤类型、包气带岩性、含水水力传导度以及土地利用类型建立了再生水灌区地下水特殊防污性能区划模型。采用地理信息系统GIS技术和内梅罗指数法,绘制研究区域地下水综合污染指数分布空间图,并且探讨了防污性能区划的验证方法以及等级划分标准。结果表明:地下水综合污染指数与研究区域的防污性能具有很好的相关性(R2=0.9591),采用DRASTIC模型评价地下水特殊防污性能是可行的,可为再生水灌区地下水的保护以及利用规划提供重要借鉴。

北京市再生水灌区规划研究

以北京市大兴区和通州区境内的再生水灌区为研究对象,在分析灌区水文、气象、水资源开发利用与水量平衡状况、水利工程现状以及作物需水、灌溉水源等资料的基础上,采用系统工程的方法,通过构建多水源联合调度模型,统筹调度再生水、地表水、地下水等灌区内可利用水资源,使再生水灌区供水保证率得到显著提高,基本实现了地下水的采补平衡。提出了再生水灌区规划重点应围绕地表调蓄工程、田间配套工程、水网扩建工程以及灌区水资源管理信息化工程等4项内容。研究成果提升了再生水灌区规划的科学化水平,促进再生水资源高效合理利用。

北京市南部平原区地下水位及开采强度时空演变趋势分析

为了解南水北调水入京后对北京市南部平原区地下水位埋深的影响,以北京市大兴区为例,通过收集该区域2010~2020年的地下水位埋深监测数据及用水量数据,采用地统计方法对2010~2020年的地下水位埋深进行了时空变异性分析,并进一步采用主成分分析法评价了该时段的地下水开采强度。结果表明,南水北调入京后,区域地下水位埋深呈减小趋势,2015~2020年相比2010~2014年,地下水位平均埋深由19.13 m减至17.67 m,说明南水北调入京后,对区域地下水位的恢复具有明显的正向效应;基于地统计半变异函数模型计算南水北调入京前后地下水位埋深的块金效应值,发现2015~2020年与2010~2014年相比,地下水位埋深的块金效应值由55.92%减至39.05%,说明人为因素对地下水位埋深的影响处于减弱的状态;基于主成分分析法计算了2010~2020年对地下水开采强度的影响变化,表明区域用水对地下水开采强度的影响总体呈减小趋势,其中工业用水量、第三产业用水量及农业用水量对地下水开采强度的影响处于减小趋势,生活用水量对地下水开采强度的影响处于增大趋势。研究结果可为南水北调沿线区域的地下水资源管理提供理论和方法借鉴。

设施草莓耗水规律及灌水器选型试验研究

以揭示设施草莓耗水规律、明确灌溉器选型模式为研究目的,采用大型称重式蒸渗仪开展设施草莓耗水规律研究。基于生态环境要素构建了设施草莓耗水经验模型,对比试验分析了滴灌带(管)规格对土壤水分均匀度、产量、根系发育等因素的影响,按照需水特征将草莓全生育期划分为4个主要阶段:花芽分化期、越冬期、盛果期、盛果后期。研究表明:(1)设施草莓全生育期的耗水强度随生育期呈现"U"型变化趋势,其中越冬期耗水量最小,试验监测显示设施草莓全生育期(2013年9月5日-2014年5月23日)的耗水量为406mm,日均1.55mm;(2)相关性分析显示叶面积指数对草莓耗水强度影响较小;(3)在试验所处条件下,滴头间距为20cm的滴灌带(管)较为适于设施草莓灌溉。

基于GIS的再生水利用对地下水位影响的研究

基于ArcGIS9.3应用软件,系统分析了北京市大兴区地下水时空变化规律及蓄变特征,比较了不同区域地下埋深的变化。结果表明:大兴区的地下水埋深程逐年加大趋势,地下水储量逐年减少;2002年开始大量利用再生水以后,大兴区南红门再生水灌区的地下水位下降速度小于灌区以外的区域。

后奥运时期延庆区水资源现状评价与展望

延庆区作为首都生态涵养区,是2022年冬季奥运会的主办地之一,后奥运时期,全区大部分河流难以保障生态水流,水生态环境有待整治提升。通过分析延庆区的水资源现状及存在的问题,提出区域水资源调配优化措施及方案,通过区域水资源联合调配,白河堡水库可向区域内水系调水,以恢复妫水河南部和北部的水系联通,保证延庆区河道的生态基流和生态景观,为发挥延庆生态优势作出贡献;同时,可实现白河堡水库、密云水库、官厅水库、十三陵水库的水系连通,形成跨流域连通的水网,减轻官厅水库对外地调水的依赖性。本研究可为区域水资源规划利用及水环境有效治理提供参考。

基于减法集对势的大兴区地下水开采强度评价与诊断

为定量评价大兴区地下水开采强度,识别引起地下水开采强度增加的主要因素,基于集对分析构建了地下水开采强度评价模型,对研究区2006—2016年地下水开采强度进行了动态评价,并利用减法集对势识别了影响地下水开采强度的主要因子。结果表明:研究区2006—2016年地下水平均开采强度为中等强度,且有逐步恶化的趋势;2010年、2013年地下水开采强度平均联系数的减法集对势分别处于偏反势、反势,是地下水开采强度重点调控的年份;2010年有3个指标联系数的减法集对势处于偏反势或反势,分别为工业产值、第三产业产值和水浇地面积,涉及乡镇分别为3个、3个、5个,2013年有5个指标联系数的减法集对势处于偏反势或反势,分别为水浇地面积、菜田面积、设施农业面积、果园面积、机井数,涉及乡镇分别为5个、3个、7个、1个、4个。

基于偏联系数的地下水开采强度动态评价研究

为减少人类活动对地下水环境的影响,实现地下水资源可持续利用,需从时空尺度上对地下水开采强度进行动态评价。基于集对分析构建了地下水开采强度时空动态评价模型,并基于二阶偏联系数挖掘了同一度、差异度、对立度的动态演化过程,识别了影响地下水开采强度等级的主要因素。结果表明:2006-2016年,北京市大兴区地下水开采强度趋于增大,空间分布上中部地区>南部地区>北部地区;人口数、工业产值、第三产业产值对地下水开采强度等级影响的时空分布特征为北部地区>中部地区>南部地区。农业种植面积、机井数对地下水开采强度等级影响的时空分布特征为南部地区>中部地区>北部地区。依据二阶偏联系数识别结果,人口数、工业产值、第三产业产值对地下水开采强度的影响程度在增强,农业种植面积、机井数对地下水开采强度的影响程度在减弱。本文构建的地下水开采强度时空动态评价模型能够较好地反映研究区的地下水开采强度等级及动态演化过程,且计算简便,有一定的应用推广价值。

水资源系统优化原理与方法课程改革实践

高校承担着实现教育现代化的重要任务,同时又是培养中国特色社会主义事业建设者和接班人的主阵地。因此,课程体系建设是高校实现其自身功能任务的最为核心环节。水资源系统优化原理与方法是水文学及水资源专业的一门学位课程,传统的课程教学重知识轻思政,而有机结合思政与专业的课程思政改革实践势在必行。从课程背景、研究方法、实践效果等方面对华北电力大学水利与水电工程学院开展的水资源系统优化原理与方法课程思政实践展开分析,以期为相关课程思政教学提供参考。

温室滴灌条件下灌水下限对小型西瓜生长及耗水特性的影响

研究了温室覆膜滴灌下不同土壤水分下限对小型西瓜根冠发育、品质以及耗水强度的影响。结果表明。高水分下限处理促进了小西瓜冠层发育，低水分下限处理表层O～20cm根系分生能力及根系活力较强；处理间品质指标无显著差异。各处理（灌水下限由高至低）小西瓜全生育期耗水量分别为179．2、172．5和156．7mm。果实膨大期温室相对湿度为其蒸腾的主要驱动力，建立的综合考虑土壤一大气环境要素对植株蒸腾影响的日光温室小西瓜蒸腾量（Tr）估算模型，可用于实际生产栽培中的灌溉决策管理。

北京市再生灌区地下水动态特征及数值模拟研究

本文基于GMS软件建立了北京市再生水灌区地下水数值模型,预测了不同情景下地下水的动态变化趋势及调控方案。研究表明,随着再生水灌区的再生水利用率逐步提高,灌区内的地下水水位逐步抬升,向下游地区的侧向排泄量也呈加大趋势;为了减少下游的侧向排泄量、避免该区域由于地下水位过高而产生土壤次生盐渍化,应控制灌区内的地下水位埋深;再生水利用率达到50%时,每年需开采出3307.2万m3置换的浅层地下水资源,再生水利用率达到70%时,每年需开采出4567.0万m3置换的浅层地下水资源,再生水利用率达到90%时,每年需开采出6128.3万m3置换的浅层地下水资源。研究成果对再生水的安全利用、地下水资源的涵养具有重要意义。

基于环境同位素技术的再生水灌区水循环特征解析

再生水灌区水源包括再生水、地表水、地下水等,准确、客观的表征再生水灌区各水源之间的相互转换关系是开展多水源联合调度保障灌区用水安全和提高水资源利用率的关键。本研究采用环境同位素和水化学成分作为平原灌区水循环研究的示踪剂,揭示了灌区水循环特征。结果表明,灌区地表水和地下水之间存在强烈的水力联系,整个灌区的补给排泄关系主要是地表水补给地下水,人工抽取河道再生水灌溉农田产生深层渗漏,补给地下水是导致灌区地下水电导率明显波动变化的主要原因,同位素分析结果显示灌区再生水、地表水和地下水均呈现出强烈的蒸发浓缩作用,地表再生水对地下水的补给从北到南逐渐减弱。

北京市农业再生水利用现状与监测

为缓解水资源短缺问题，北京市从2002年开始大力发展再生水农业灌溉利用，截止到2010年，全市共发展再生水灌区3．87万hm2，年利用再生水量达到3．0亿m3。为了保障再生水的农业灌溉安全利用，从2003年开始，在再生水灌区内建设25个野外监测点，定期对灌区土壤、地下水、农产品质量进行跟踪监测，分析再生水灌溉对土壤、作物、地下水环境产生的影响，并对安全性进行评价。为北京市再生水农业安全利用提供技术支撑。

生态需水及其计算方法探讨

在我国经济发展过程中,水资源的不合理配置引发了一系列生态环境问题,研究生态需水对保护各区域的生态环境系统有着重要意义。笔者从生态需水的概念出发,将生态需水量化过程划分为河道内和河道外两部分,并介绍了相应的计算方法。

北京南郊平原地下水化学特征及成因分析

地下水是旱区重要的供水水源,水化学组成是决定地下水可利用性的关键因素之一。以北京南郊平原为研究对象,通过系统调查浅层地下水和深层地下水化学组成,利用水文地球化学图解、多元统计及空间插值分析等多种方法,探讨了快速城镇化及剧烈农业活动条件下旱区地下水化学空间演变特征及其成因机制。结果表明:研究区地下水均为弱碱性低矿化水,水化学类型主要为HCO_(3)-Ca和Cl-Mg·Ca,并有少量HCO_(3)-Na·Ca型。浅层地下水和深层地下水均存在不同程度的硝酸盐浓度偏高现象,二者水化学演变与NO^(-)_(3)浓度升高密切相关,随着NO^(-)_(3)浓度升高优势阴离子逐渐由HCO^(-)_(3)转变为SO_(4)^(2-)、Cl^(-)。浅层地下水和深层地下水化学组成受自然因素和人为因素双重作用控制,含水层结构控制着水化学主导因素的空间分布,人为因素主导的水化学区主要分布在单一含水层结构的西北部城镇地区,而自然因素主导的水化学区主要分布于多层含水结构的东南部农业区。水化学组分的自然来源机制包括岩石风化溶解和阳离子交替吸附作用等;人为来源主要为城镇地区地表污染物输入,再生水灌溉对水质影响较小。