基于人为开采响应的小尺度地下水可持续性评价--以吉林省大安市为例

为充分利用地表数据、小尺度考虑时空变异性评价地下水的可持续性,提出基于人为开采响应的地下水可持续性指标(artificial mining response-based groundwater sustainability index,AGSI),采用熵权TOPSIS(technique for order preferenceby similarity to ideal solution)法确定地下水人为开采程度,并通过分解系数将人为开采对地下水系统施加的压力分解至各监测井,进而与地下水响应状态关联。以大安市为研究区,使用Mann-Kendall检验法和Sen′s slope变化趋势分析法验证评价结果的准确性。结果表明:2008—2017年研究区地下水可持续性受到破坏的风险由潜水向承压水转移,而各含水层间、层内的地下水可持续性分布差异表明调控地下水开采布局是大安市未来地下水管理工作的重点;研究区地下水可持续性演变过程可被水位趋势分析结果验证,AGSI法强调了人工开采的作用效果,有助于更好地理解人类活动与地下水资源的相互作用过程,为评估地下水可持续性提供新思路。

浅层地下水中氯代烷烃生物降解的地下水化学响应规律研究

以东北某油田石油污染场地多期地下水化学监测数据为基础,分析氯代烷烃自然生物降解中充当第一基质、电子受体、中间产物的水化学组分及相关地球化学参数在污染晕演化的不同时段、不同部位的变化趋势,了解氯代烷烃生物降解的地下水化学响应特征,并以此为依据对污染场地浅层地下水氯代烷烃生物降解程度进行定性评价。结果表明:2010年6月,事故发生约1年之际,在ZK1—ZK3—ZK6纵向剖面上生物降解过程中充当电子受体的水化学组分(SO42–)、第一基质(CH2Cl2、CHCl3)和代表地下水环境的主要理化指标(pH、Eh)从上游到下游均呈递增规律,而相关还原产物(Fe2+、Mn2+、HCO3–)则呈递减规律,这也表明天然微生物降解具有一定的滞后性。2010年6月氯代烷烃天然生物降解评价表明ZK1属微生物降解证据充足;ZK3观测井属微生物降解证据有限;ZK6观测井属微生物降解证据不足。而2011年5月,事故发生约2年之际,封堵污染源后随污染晕中心的向下游迁移,ZK3观测井中生物降解作用逐渐明显,在ZK3—ZK6纵向剖面上地下水化学指标呈现上述响应规律,而ZK1观测井诸多水化学指标经上游未污染地下水的补充更新,逐渐趋向污染前的背景值。

基于MIKE SHE模型的流域地下水水文响应

为研究在流域或盆地尺度上降雨入渗补给地下水水文响应的滞后效应,采用Arc GIS技术,并基于MIKE SHE软件数值分析的方法,建立了丹麦Skjern流域地表水-地下水耦合的分布式水文模型,运用观测值对该模型进行参数率定。通过观测值和模拟值对比,同时分析了Skjern流域气候条件和地下水埋深对地下水水文响应的影响,结果表明：丹麦属于温带海洋性气候,Skjern流域地下水补给集中在9—12月和1—3月;地下水位埋深为1m左右时,降雨入渗补给很快到达地下水面,地下水补给峰值的滞后时间很短,大约1~2 d;对于地下水位埋深在2~5 m之间的,滞后现象较为明显,峰值滞后4~5 d;对于地下水位埋深〉10 m的,峰值滞后时间则很长。该模型模拟Skjern流域效果较好,模型对于Skjern流域具有一定的适用性和应用潜力。

塔里木河下游近20年植被演化特征对生态输水的响应

在塔里木河下游实施生态输水后,生态环境得到了初步改善。为评估生态输水后植被对输水水量以及地下水水位的响应,本研究以塔里木河下游的植被为研究对象,采用近20年长时间序列的植被净初级生产力(NPP)、归一化植被指数(NDVI)、蒸散量(ET)以及物种多样性Simpson指数,分析生态输水工程实施以后对下游植被生长状况的影响,运用相关分析揭示了生态输水水量与NPP、NDVI、ET以及物种多样性的相关关系。结果表明:(1)生态输水的水量与NPP和NDVI之间有显著的正相关关系,生态输水主要通过影响NPP和NDVI促进植被恢复。(2)干旱区人为因素干扰下,生态输水成为抬升地下水水位的有效措施。地下水抬升幅度整体大于1.38 m,且随着输水量的增多,抬升幅度增强。(3)生态输水使得下游植被面积、NPP以及ET全面提升,植被物种多样性逐步趋于稳定状态。植被面积显著扩大;2011年后,植被生产能力趋于增强;植被物种多样性Simpson指数总体上升,物种结构趋于稳定;表明塔里木河下游的植被生长状况得到改善。因此,生态输水后天然植被的覆盖度上升,植被生长状况好转。研究结果可以为塔里木河下游的植被恢复提供科学参考。

岩溶含水介质各向异性综合探究

岩溶地下水处于土壤与岩层之间,是联系土壤水与裂隙水的纽带,对岩溶地下水与周围联系的研究有着重要意义。介绍了地下水与土壤、地下水与围岩的作用过程,综述了当前人类活动的主要方面以及产生的后果,系统阐述了地下水、土壤水和地层之间的关系,希望通过溶质运移研究土壤有机物流失规律。岩溶含水层水力联系的各向异性在疏干排水过程中对地下水的动态影响,即岩溶含水层结构与土地利用方式差异对水化学物质运移的影响进行综合探究,并提出了一些参考意见。