河水下悬挂饱水带及非饱水带水分布与运移特征试验研究

地球陆地表层非饱和带是自然界水循环的枢纽,研究其水分布与运移特征具有重要意义。本研究通过室内砂箱试验,开展不同河水深和地下水埋深的河水渗漏补给地下水模拟试验。结果表明:河水渗漏过程中,随地下水埋深的增加,河水下渗水流由饱水状态逐渐转化为非饱水状态,河水与地下水发生脱节。脱节后,河水下保留悬挂饱水带,悬挂饱水带与地下水饱水带之间为非饱水状态,具有负压,且负压值随着与饱水带距离的增大而增大。靠近饱水带的支持毛细水,可以在水头差驱动下形成连续水流流出。悬挂饱水带大小与河水深成正比,非饱水带流动水的空间分布不均,可传导水压,在重力及压力共同作用下运动,并发生弥散作用和横向运动。示踪试验显示,河水补给地下水时垂向水流速度大于横向。综上,脱节型河水下存在悬挂饱水带,大气降水或地表水可经由非饱水带形成持续的下渗水流补给地下水。该研究可以加深对降水、地表水与地下水相互作用的理解。

黑河流域中游地区地下水水位多年变化特征

为了解黑河中游地区多年地下水位动态变化情况,依据收集的地下水水位观测资料,以均值的方法计算了1986～2011年地下水位年均变幅值K,并进行了相关分析。结果表明,地下水位多年动态变化过程可划分为快速下降、缓慢下降、基本稳定、缓慢上升和快速上升5种类型,得出了研究期地下水位变化特征。整体上看,研究区地下水水位表现出明显的阶段性;第一阶段为1986～2001年,地下水水位呈普遍下降趋势;第二阶段为2001～2011年,地下水水位下降速度减缓,部分地区呈逐渐抬升的趋势。地下水位变化由人为因素和自然因素共同控制,其中人为因素尤其是工农业生产和国家政策对地下水水位的影响较大。

秦皇岛海岸带地下水重金属特征及健康风险评价

地下水作为海岸带地区重要的饮用水源,其水质与人类健康息息相关,因此研究海岸带地下水水质有重要的现实意义.本次研究于秦皇岛海岸带地区采集了25个地下水样品,并对其重金属(As、Cr、Cd、Ni、Cu、Zn、Pb)含量进行了测试,并以测试结果为基础进行了健康风险评价.结果表明,研究区地下水重金属含量均值从高到底排序为Zn>Cu>As>Ni>Pb>Cr>Cd.所有水样的重金属含量均低于地下水质量标准(GB/T 14847—2017)Ⅲ类水及WHO限值.地下水中的Cu、Zn主要来源于工业活动,Ni、Cd、Pb受工业活动和海水入侵的共同影响,As、Cr主要来源于矿物溶解.致癌重金属(As、Cd、Cr)产生的健康风险远超非致癌重金属(Zn、Cu、Ni、Pb).致癌重金属的健康风险排序为Cr>As>Cd,其中Cr和As的健康风险均值分别为4.73×10^(-6)a^(-1)和1.7×10^(-6) a^(-1),占比71.1%和25.5%,表明Cr和As是研究区地下水中值得关注的重金属.致癌重金属与非致癌重金属产生的健康风险均低于国际放射防护委员会和美国国家环境保护局的最大可接受水平.空间分布上,健康风险自昌黎县的2.86×10^(-5) a^(-1)向北逐渐降低到秦皇岛市的1.26×10^(-6) a^(-1).

河西走廊浅层地下水主离子特征及水质评价

为查明河西走廊浅层地下水的主离子特征及浅层地下水水质状况,运用数理统计法、Piper三线图、相关性分析、Gibbs图及离子比例系数等手段,对研究区75个水样点的水化学指标进行了全面研究。在此基础上,采用了模糊综合评价法与内梅罗指数法对该地区浅层地下水进行了水质评价。结果表明:河西走廊浅层地下水整体偏碱性;Cl^-、Na^+、K^+、NO3^-和SO4^2-在空间上存在较强的变异性;水化学类型整体上为重碳酸硫酸型水;研究区内浅层地下水中的Na^+、SO4^2-和Cl^-很可能有相同的来源;水化学组分主要受蒸发-结晶作用,硅酸盐矿物、蒸发岩盐及硫酸盐溶解的控制。水质评价结果表明人类聚集地浅层地下水水质较差。

河水渗漏量影响因素的砂箱试验研究

利用模拟河水渗漏补给地下水的砂箱完成了在不考虑天然堵塞的情况下,不同渗透介质、不同河水深及不同地下水埋深的试验,本文总结归纳了河水渗漏量的影响因素。试验得出:河水深度越大,其渗漏量越大;河床及其周围透水介质的渗透性越好,则渗漏量越大;地下水与河水间的水头差越大,则渗漏量越大,但是存在极大值。极大值出现在河水与地下水脱节阶段,脱节后河水与地下水的水头变化不再影响河水渗漏量。

拉萨河流域中下游地区水化学及地表水-地下水转化关系研究

为研究拉萨河流域中下游地区水化学及地表水地下水转化关系,利用水化学资料分析了不同水体水化学和稳定同位素特征,并探讨了地表水-地下水之间的转化关系。结果表明:拉萨河流域中下游地区不同水体中主要离子含量均较低,矿化度较低,呈弱碱性,水化学类型均以HCO3·SO4(SO4·HCO3)-Ca·Mg(Mg·Ca)型为主。不同水体的水化学组成主要受岩石风化作用控制,且以碳酸盐岩和硅酸盐岩的溶解风化为主。水化学及同位素分析表明:水样点可分为地表水、地下水以及混合区三个区域,说明研究区地表水和地下水水力联系密切,存在明显的转化关系;地表水、地下水、泉水的主要来源均为大气降水,不同水体均受到不同程度的蒸发作用影响;支流地表水主要受地下水补给,拉萨河中下游地表水和地下水存在地段性互补关系,拉萨河是区域地下水的主要排泄通道。

拉萨河谷地区孔隙地下水水化学特征及水文地球化学模拟

为研究拉萨河谷地区地下水水化学特征及演化规律,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图等进行水化学分析,并运用PHREEQC软件进行水文地球化学反向模拟。结果表明:拉萨河谷地区地下水主要阳离子呈Ca 2+>Mg 2+>Na+>K+的关系,阴离子则存在HCO 3->SO 42->Cl->NO 3-的关系;拉萨河谷地区与堆龙曲河谷地区地下水水化学组分具有一定的差异性,且地下水水化学类型均以HCO 3·SO 4-Ca·Mg为主,水岩作用是地下水水化学组分的主要控制因素。堆龙曲模拟路径发生了斜长石和伊利石的连续溶解,绿泥石的连续沉淀;盐岩先沉淀后溶解,石膏先溶解后沉淀;石英先发生沉淀,后未参与反应;CO 2先逸出,后又溶解。拉萨河路径发生了绿泥石连续沉淀,斜长石开始未参与反应,后发生了溶解;盐岩、石膏、石英和伊利石发生了先溶解后沉淀,CO 2则发生了先溶解后逸出。两条路径都发生了阳离子交换作用,地下水的演化受矿物相的溶解沉淀以及阳离子交换作用的共同影响。

酒泉东盆地地下水化学特征及成因分析

为研究酒泉东盆地地下水化学特征及其成因,采用描述性统计、舒卡列夫分类、相关性分析、Gibbs图解法及离子比例系数法,对研究区地下水107组水样进行系统的研究分析。结果表明:研究区地下水总体呈弱碱性淡水;阳离子以Mg2+和Na+为主,阴离子以SO42-和HCO3-为主;水化学类型由盆地南部山前单一结构平原的HCO3·SO4-Mg·Ca型向盆地中部的细土平原区的HCO3·SO4-Mg·Na、HCO3·SO4-Na·Mg、SO4-Na·Mg型过渡,最后演变为盆地北部金塔南山前的SO4·Cl-Na·Mg型;在盆地南部山前的地下水补给-径流区,地下水中的化学组分主要来源于水岩作用下硅酸盐岩、蒸发盐岩及碳酸盐岩的溶解,随着由补给-径流区向盆地北部的排泄区过渡,蒸发浓缩作用及阳离子交替吸附作用逐渐成为地下水化学成分演变的主控因素。

天津市海岸带地下水重金属特征与健康风险评价

为了解天津市海岸带地下水重金属的分布特征、海水入侵对重金属含量的影响及其对居民健康的影响,运用统计学、相关性分析等方法对研究区海水入侵情况、地下水重金属特征及海水入侵对地下水重金属含量的影响进行了研究,并运用USEPA的健康风险评价模型对地下水中重金属产生的健康风险做出了评价。结果表明:重金属含量排序为Mn>Ba>Zn>Cu>As>Ni>Cr>Pb>Cd,研究区地下水受海水入侵影响明显,导致地下水中Mn含量上升;重金属致癌风险排序为Cr>As>Cd,健康风险排序为Mn>Cu>Pb>Ba>Ni>Zn,其中Mn的健康风险远大于其他重金属,海水入侵对健康风险程度产生较大影响;整体而言,研究区地下水中致癌污染物的致癌风险大于非致癌污染物的健康风险。