秦岭北麓地下水水文地球化学演化规律及模式

秦岭北麓是黄河重要的水源涵养区,分析其水文地球化学特征及演化模式对于加强秦岭地下水资源的开发与保护、推进关中平原乃至黄河流域生态保护与高质量发展具有重要意义。利用2019—2021年在渭河流域开展水文地质调查所获取的资料,运用数理统计、水文地球化学反向模拟等方法,分析了秦岭至渭河河谷地下水的水文地球化学演化规律及模式。结果表明:由基岩区至细土平原区,地下水水化学类型由HCO3-Ca型向HCO3·SO4-Ca·Na型转变,溶解性固体总量(TDS)浓度由254 mg/L增至889 mg/L,分带性不强;随着地下水流动,水-岩作用主要由碳酸盐岩风化溶滤控制向硅酸盐岩与岩盐风化溶滤控制转变,同时阳离子交换作用增强;14C测年显示研究区地下水年龄多在2 450 a以内,地下水循环更新快,蒸发浓缩作用不显著;山前洪积扇作为地下水重要的涵养区与径流通道,对于关中平原潜水和承压水水质保障有关键作用,由于洪积扇含水层防污性能差,在地下水开发利用和工农业活动中要加强地下水资源的保护。

陕西北洛河流域地下水水化学和同位素特征及其水质评价

【研究目的】北洛河是黄河的重要二级支流,研究该流域典型支流地下水的水质状况对于黄河流域生态保护和高质量发展具有重要意义。【研究方法】本文以北洛河流域为主要对象,系统查明流域地下水水质现状,圈定劣质地下水分布区,为饮水安全提供保障。此外,对该区地下水水化学和D-18O同位素组成进行分析,研究地下水水化学特征及演化机制,揭示水文地质条件及人为因素对区域地下水水文地球化学特征的控制和影响作用。【研究结果】区内地下水水化学成分除受岩石风化和蒸发浓缩作用的共同控制之外,部分还受到人类活动的影响。D-18O同位素组成指示了地下水整体上受蒸发浓缩作用影响。【结论】上游碎屑岩中的石膏、盐岩等易溶矿物经溶滤进入地下水,下游松散孔隙水在蒸发浓缩的作用下积聚盐分导致上、下游地下水TDS较高;奥陶系岩溶含水岩组和新生界断陷盆地含水岩组地下水水化学组成主要受蒸发盐岩影响,此外还受到人类活动的影响。白垩系和石炭系—侏罗系含水岩组地下水主要分布于岩石风化区,说明该地下水水化学组分主要受岩石风化作用控制,且主要受硅酸盐岩和蒸发盐岩风化影响,人类活动影响的扰动相对较小。上、下游地区地下水受工矿活动影响较严重,中游地下水受工矿活动、农业活动、生活污水影响均较小,水质整体较好。

安固里淖内陆河流域地下水硝酸盐污染时空分布特征及成因分析

安固里淖内陆河流域为严重缺水区,多年来,此区域的地下水研究集中水资源量及其开发方向,含水层遭受的污染受到了忽视,其中硝酸盐污染是安固里淖内陆河流域最突出的水质问题。本研究采集流域雨季前和雨季后地下水样品共258组进行全分析检测,分析流域硝酸盐分布及成因。结果表明,流域补给区水化学类型以HCO_(3)-Ca为主,阴离子类型沿流向向HCO_(3)·SO_(4)、HCO_(3)·Cl、Cl·HCO_(3)、Cl型过渡;部分地点硝酸盐超标严重,超标率达44.3%;降雨期结束后流域硝酸盐浓度升高,且污染羽沿地下水流向扩大呈条带状分布;流域地下水处于弱碱性氧化条件,适宜硝酸盐的积累。硝酸盐主要受土地利用类型影响,来源主要为农业化肥和人畜生活用水排放。

北洛河流域生态环境变迁及对水资源和水沙关系的影响

黄土高原地区水土流失严重,水资源短缺,生态系统脆弱,限制了该区域的社会和经济发展。针对人类活动将如何影响黄土高原水沙变化以及如何配置退耕还林还草面积的问题,目前尚缺乏定量分析和研究。以黄土高原渭河子流域北洛河流域为研究区,分析了北洛河流域近20 a降雨、径流、水资源量、产沙量和归一化植被指数的时空变化,建立了流域分布式水文模型,定量评价了退耕还林还草对水资源和水沙关系的影响,探索了不同决策条件下的最优退耕方案。结果表明:流域水资源总量、径流量、地下水资源量和产沙量呈现递减趋势,年均减少量分别为0.07×10^(8)m^(3)、0.01×10^(8)m^(3)、0.012×10^(8)m^(3)、163×10^(4)t;归一化植被指数和降水呈现递增趋势,年均增加量分别为0.006 4,0.65×10^(8)m^(3);生态环境变化导致径流量和产沙量减少,流域分布式水文模型模拟显示退耕还林还草或植被覆盖率增加会导致流域径流量和产沙量共同减少,但产沙量的响应更为敏感;综合考虑径流与产沙的影响,基于多目标优化提出了退耕还林还草面积的优化配置建议,最优退耕面积约为全部耕地面积的28.1%。本研究可为黄土高原地区生态环境建设、水土保持、水沙资源的合理利用提供决策支持。

黄河流域陕西省地下水资源分布特征、影响因素及开发潜力

【研究目的】陕西省是黄河流经的重要省份,揭示黄河流域陕西省地下水资源禀赋,探究地下水资源分布特征、影响因素及开发利用潜力可为黄河流域生态保护和高质量发展提供重要支撑。【研究方法】本文以黄河流域陕西省为研究区,划分评价单元,评价地下水资源量;引入泰尔指数从人口和面积两方面评估各区域地下水资源分布差异;通过灰色关联分析探究地下水资源分布的影响因素及影响程度;利用水资源负载指数和开采潜力指数,定量评价各行政区地下水资源开发利用程度及潜力。【研究结果】黄河流域陕西省多年平均地下水资源量为77.59×10^(8)m^(3)/a,地下水资源分布差异较大,各评价单元中关中盆地区地下水资源人口和面积分布差异最大,行政区中延安市与西安市地下水资源分布差异最大。降水是全区地下水资源最主要的影响因素,其次为人类活动尤其农业灌溉,地表水因素对渭南市、榆林市有较大影响,蒸散发对延安、榆林、宝鸡地下水资源有一定影响。研究区地下水开采潜力指数介于0.8~2.5,地下水资源负载指数呈现上升趋势,较全国属于高负载区,各行政区开发利用潜力差异明显,开发程度较高区域集中在关中城市群,西安市开发程度最高,铜川市开发利用程度最低。【结论】黄河流域陕西省地下水资源及开发潜力分布差异大、影响因素多元,应进一步加强水资源优化配置与分区分类调控,构建更加协调的资源发展格局。

节水灌溉对黄河流域宁夏引黄灌区水平衡的影响机制及其生态效应

【研究目的】宁夏引黄灌区是中国重要的粮食生产基地之一,自实施节水灌溉以来,渠系衬砌、田间节水等节水工程影响了区域水平衡状况,研究节水灌溉对水平衡的影响机制及其生态效应对于区域水资源优化管理具有重要意义。【研究方法】通过构建宁夏引黄灌区“水-土-气-生”多元化数据库,运用秩相关分析和Spearman相关分析方法,研究了2000—2020年宁夏引黄灌区的水平衡要素演变趋势、水平衡演化机制及其生态效应。【研究结果】宁夏引黄灌区社会经济发展主要依赖过境黄河水,节水灌溉后水循环通量显著减少,2000—2020年农业用水量减少21.38×10^(8)m^(3),引黄水量减少19.52×10^(8)m^(3),排水量减少19.11×10^(8)m^(3);节水灌溉是水平衡演化的主要驱动因子,农业用水量减少直接导致引黄水量与地表水体补给地下水资源量减少(P<0.01);节水灌溉后地表水体补给地下水量减少8.68×10^(8)m^(3),地下水资源量减少8.89×10^(8)m^(3),地下水位普遍下降,盐渍化程度有所减轻,但改变了湖泊和地下水的水力联系,导致生态需水量增加。【结论】节水灌溉后农业用水效率得到提高,水循环通量显著减少,地下水位下降对生态环境造成一定影响,建议以生态安全为底线进一步优化节水方案,相关研究成果为区域自然资源管理及生态保护修复提供支撑。

陕西省榆林市水资源承载力与协调发展

[目的]分析陕西省榆林市水资源承载力状况,为该区水资源开发利用和协调发展提供科学参考。[方法]构建水—经济—社会—生态评价体系,利用AHP、熵权法并结合TOPSIS方法评价榆林市水资源承载力,引入耦合协调度和障碍度模型分析区域协调发展水平和承载力主要障碍因素,结合发展规划进行承载力演化分析和预测。[结果]榆林市各区县水资源承载力整体处于中等偏弱水平,榆阳区、神木市、定边县等存在发展不协调问题,人口密度大、农业用水量高是榆阳区承载力主要障碍因素,生态环境用水需求是神木市主要障碍因素,水资源本底弱、可利用量低和水土流失问题是东部区县承载力的主要障碍因素。2020年区域水资源承载力较2016年整体提升,未来经济社会发展和引水工程实施下,榆阳区、神木市、府谷县和横山县水资源承载力提升,其他区县受经济社会发展等因素影响水资源承载力进一步弱化。[结论]榆林市水资源承载力和地区协调发展存在局部脆弱和失衡问题,应进一步调整用水结构、优化水资源配置,统筹规划水—粮食安全—生态保护。

深部咸水层CO_2地质储存适宜性评价方法研究

随着温室效应的加剧,CO2地质储存已成为减缓全球气候变暖的有效方法之一.可用于CO2地下储存的场地主要有枯竭的油气田、深部咸水层和深部不可开采的煤层等,我国深部咸水层CO2地质储存潜力占总潜力的98%以上.在全面分析CO2地质储存适宜性影响因素的基础上,建立了适宜于沉积盆地深部咸水层CO2地质储存的适宜性评价体系,主要包括地质安全性、储存规模、社会环境风险和经济适宜性4大指标层,共计28个评价指标,评价方法以层次分析法及指标叠加法为主.以西宁盆地为研究实例,通过基于排除法的地质条件综合分析与层次分析法的定量评价相互验证,表明该指标体系和评价方法具有广泛的应用价值.结果表明,西宁盆地一级构造单元中双树坳陷最适宜CO2地质储存,可作为CO2地质储存的优先选区.

黄河流域地下水资源状况及其生态环境问题

黄河流域是中国重要的生态屏障和经济地带,上中下游面临着不同生态环境问题,水在生态环境问题的形成演化过程中起着重要作用。本文从黄河流域地下水动态特征、地下水资源的数量、质量及开发利用等方面,分析了黄河流域地下水资源及饮水安全状况。黄河流域年度地下水资源量393.55亿m3,银川平原、河套平原等7处主要平原(盆地)地下水资源量为81.91亿m3,占比超过20%;黄河流域地下水质量以Ⅰ~Ⅳ类为主,劣质地下水主要受总硬度、硫酸盐、铁、溶解性总固体等天然原生组分影响,砷、氟、硒、碘等原生组分超标是流域部分地区地下水饮水安全的主要威胁;2020年与2019年同期相比,黄河流域地下水位呈上游稳定、中游局部上升、下游下降的态势,主要地下水降落漏斗形态基本稳定。针对黄河源区、宁蒙河套平原等重点区段,分析了存在的主要生态环境问题,提出了全面开展流域水文地质与水资源调查评价,深入开展黄河流域及重点地区水平衡分析等工作建议。

江西兴国县偏酸性地下水研究现状

兴国县浅层地下水为各城镇和农村的主要饮用水源,浅层地下水中酸性地下水(p H<6.5)分布范围占全区面积的1/2,区域地下水酸化现象较为明显,已成为该地区安全用水问题之一。中国地质调查局根据原国土资源部的统一部署,于2017年启动了兴国水文地质调查工作。基于768组地下水现场水质测试和80组相关水化学分析资料,本文研究了兴国县偏酸性地下水的分布特征及其影响因素。结果发现:pH<6.5的偏酸性地下水分布普遍,主要分布于花岗岩类裂隙水中,地下水pH值受当地酸雨影响明显,与酸性土壤分布吻合,与含水介质类型密切相关,随地下水位埋深的增加,pH值增大。本研究对正确认识偏酸性地下水分布特征与影响因素,促进城镇农村居民安全用水,为预防地下水酸化污染具有重要意义。

典型电厂海洋CO_2地质储存场地选址适宜性评估

我国华东和东部沿海地区分布有大量的火电、水泥和炼油等CO_2排放源,但由于距离陆域大中型沉积盆地较远,限制了规模化的深部咸水层CO_2地质储存工程选址。本文以华能玉环电厂为实例,开展了东海陆架盆地瓯江凹陷场地选址适宜性评估。通过瓯江凹陷CO_2地质储存地质条件分析,初步圈定出了发育有利储盖层的目标靶区,并依次开展了地质安全性和经济适宜性分析。利用碳封存领导人论坛潜力评估公式,计算了目标靶区推荐储层的单位面积储存潜力;并在构建综合储集条件、地质安全性条件和经济适宜性条件的指标体系基础上,开展了GIS多源信息叠加评估,在丽水西次凹内筛选出两处较好的场地。研究对开展该区海域CO_2地质储存选址具有一定的探索意义。

干热岩勘查开发工程场地选址评价指标体系研究

干热岩是储量大、用途广的新型、可再生绿色能源,对其进行开发利用意义重大。就我国现状而言,寻找适宜的干热岩勘查开发工程场地是成功实现干热岩开发利用的关键。从干热岩工程开发亟待解决的选址问题出发,系统地总结了国内外干热岩勘查开发的选址经验,从资源、技术、安全和经济4个方面建立了包含4个指标层共20个指标的干热岩勘查开发工程场地选址评价指标体系;基于层次分析法,计算了各评价指标的权重,并提出了基于层次分析-综合评分法的干热岩勘查开发工程场地选址评价方法。该指标体系和评价方法对干热岩勘查开发工程场地选址具有一定指导意义。

内蒙古高原内流区土壤水溶盐空间变异特征及其影响因素

内蒙古高原东部处于中国二三级阶梯和半干旱、半湿润区的过渡区。近20年来,农业的快速发展显著改变了流域的地下水循环和土壤积盐条件。笔者选取安固里淖小流域为对象,基于多元统计学对流域土壤水溶盐空间分布特征、影响因素和生态环境变化进行了分析。结果表明:研究区土壤水溶盐阴阳离子以Cl^(-)和Na^(+)为主,处于土壤积盐的早期阶段;多数土壤水溶盐空间变异较为强烈,特别是溶解度高、迁移性强的Na^(+)、Cl^(-)、SO^(2-)_(4)、CO2-3沿地下水流向有明显的积聚效应,Na^(+)、Cl^(-)、SO^(2-)_(4)贡献了全盐量约60%的含量;土壤积盐易发生于地下水位埋深小于1m、地下水矿化度大于1g/L、地下水水力梯度小于3×10-4的区域;受流域径流区地下水超采与农业灌溉影响,排泄区出现了湖淖干涸和生态环境退化问题,同时径流区有土壤次生盐渍化的风险。

安固里淖流域地下水水化学特征与水质评价

安固里淖内陆河流域为严重缺水区,多年来,该区域的地下水研究集中于水资源量及其开发方向,地下水水化学特征和水质情况受到了忽视,其中硝酸盐污染、原生氟化物超标、排泄区TDS过高是安固里淖内陆河流域最突出的水质问题。该研究采集流域地下水样品共258组进行全分析检测,分析水化学特征并评价水质。结果表明,流域补给区水化学类型以HCO3-Ca为主,阴离子类型沿流向向HCO3·SO4、HCO3·Cl、Cl·HCO3、Cl型过渡;受土地利用类型影响,部分地区硝酸盐超标严重,超标率达44.3%,来源主要为农业化肥;排泄区蒸发浓缩和原生地质环境共同导致流域部分地区氟化物超标片状分布,威胁当地居民饮水安全并有地方病风险;流域下游地下水埋深浅,且内陆河流域蒸发量大,导致排泄区TDS普遍较高。

黄河流域灌溉发展演变及对地下水资源的影响

在黄河流域水资源量短缺和高质量发展日益增长的用水需求量矛盾下,分析灌溉用水效率和灌溉对流域地下水资源和生态保护的影响意义重大。利用多种方法开展了1998—2019年黄河流域地表水与地下水的灌溉取水量与耗水量演变分析及灌溉演变对地下水资源的影响判别研究,结果表明:20世纪末灌溉取水量达到峰值,1998年以来是灌溉取水量、耗水量变化最复杂的阶段;1998—2019年地表水灌溉取水量先下降后逐渐稳定,地下水灌溉取水量则逐年下降,地表水和地下水灌溉水量占各自总取水量的比例分别下降了20%和10%,生态补水和流域外调水成为黄河流域用水的主要增长方向;地下水灌溉耗水率逐年减小,节水农业的发展显著减少了地面蒸散发量;引黄灌溉对稳定灌区地下水位、补给地下水资源起到了重要支撑作用,地下水蓄水量变幅与上年度地表水农田灌溉水量显著相关。渠系衬砌和灌溉方式的演变使得灌溉对地下水资源的补给量呈下降趋势,黄河流域生态保护和高质量发展要求加强水资源节约集约利用,灌溉取水量将进一步压减,必须协调好地表水和地下水的综合调度,促进黄河流域生态保护和高质量发展。

安固里淖内流区基岩地下水赋存特征及蓄水构造模式

安固里淖补给区岩性多为玄武岩或花岗岩。受地貌、岩性、构造、多期喷发旋回层、古风化壳和下伏碎屑岩层等多因素制约,玄武岩或花岗岩含水层富水性差异大,整体为贫乏,制约了张北县贫困区人民群众的生产生活。通过大比例尺地面调查、物探解译、钻探验证等手段,基于基岩山区蓄水构造概念,总结分析了安固里淖流域补给径流-侵蚀型、补给径流-接触型、断裂带集水蓄水型、含水岩组蓄水型4种地下水赋存类型。在玄武岩区采取以瞬变电磁法为主,高密度法等为辅的勘探方法,找水的目标层位为砂砾岩和裂隙孔洞发育的玄武岩,二者在视电阻率上相比泥岩反映为次高阻和高阻。在花岗岩区采用电法勘查构造裂隙较为适合,目标层位为电阻率陡降段的线性构造区。通过地下水勘察实例,确定了玄武岩风化裂隙孔洞水、岩浆岩构造裂隙水、风化壳等层间裂隙水、碎屑岩孔隙裂隙水4个找水方向及适宜的开采方式。可为岩浆岩缺水区应急找水提供找水靶区与勘探方法参考。

线性反馈移位寄存器在射频识别技术中的应用

给出了一种将线性反馈移位寄存器应用于射频识别系统中的设想.由于线性序列的伪随机性特点,这种将线性反馈移位寄存器应用于射频识别系统中的技术大大提高了系统的效率和保密性;移位寄存器和电可擦除随机存储器(EEPROM)作为控制单元,提高了系统的响应速度;以铁电存储器(FRAM)作为存储单元,降低了读写的响应时间和系统功耗.

电路原理智慧实验系统的设计与实践——以清华大学“电路原理”实验课程为例

文章以清华大学"电路原理"实验课程为例,介绍了借助便携式实验设备和雨课堂进行智慧实验教学改革的设计理念和教学实践:首先,利用便携式实验设备有效实现了实验与理论教学的有机融合;然后,基于雨课堂设计开发了电路原理线上线下混合式智慧实验系统,进一步提升了实验的智慧化水平。该系统为学生提供了电路仿真、搭建实际电路、测量实验结果、保存实验数据的功能,最终自动生成实验报告并上传。据此,教师可以全程准确掌握每位学生的实验状态,使得教师对实验结果的评判更加准确。该系统已于2017年春季学期起在清华大学投入使用,获得了学生的支持和好评。

一种小电流接地选线新方法的研究

小电流接地系统在我国配网中普遍存在,当配网出线发生单相故障时,可以带故障运行1￣2小时,这期间要求运行人员根据故障特征量判断是哪条线路出现了问题,并对其作相应处理。目前基于零序量的选线方法有：首半波法、零序有功分量法、五次谐波法和群体比幅比相法。这些方法各有其优缺点,本文在分析了小电流接地系统单相故障的原理的基础上,提出了一种新的方法,并作了仿真验证。

基于LabVIEW的PVD/CVD材料生长平台真空控制系统

为了能够实时、准确地获取PVD/CVD(物理/化学气相沉积)材料生长平台内部的真空情况,监控真空系统各个部件的运行状态,以及实现便捷安全的实验操作,设计了基于Lab VIEW的PVD/CVD材料生长平台真空控制系统。该系统同时实现了气压数据曲线图表显示,仪器状态可视化监控,实验数据自动保存等功能。经实验室测试使用,效果良好,可靠性高。