我国地下水生态环境保护项目入库方案技术要点探讨

水污染防治项目储备库建设是解决地下水突出问题、确保完成地下水生态环境保护目标和任务的重要举措.入库方案技术成熟度是项目通过率最大的影响因素.本文首先梳理总结了地下水生态环境调查评估、地下水污染防控修复(含废弃井封井回填)和地下水环境监管能力建设三类项目入库时存在的实施方案目标不明确、缺少因地制宜的具体方案、不满足相关技术文件要求、缺少前期工作基础等问题.然后有针对性地提出了具体建议:①调查评估类项目应明确因地制宜的工作内容和工作量,成果支撑环境管理或后续风险管控修复措施,高度重视全链条质量控制;②监管能力建设类项目应充分整合评估现有可用监测井,建设完善地下水环境监测网,明确地下水环境监管信息化需求,探索构建智能高效监管平台,聚焦地下水环境监管短板,提升地下水监管软硬件能力;③防控修复类项目应明确地下水污染防控修复必要内容,优先采用工艺成熟、低成本、绿色低碳化的管控修复技术,充分体现“源−路径−受体”的系统整治思路,复杂地下水污染区探索建立分区分级管控与修复集成模式.最后从完善技术指导文件、联合不同部门积极探索可复制和可推广的技术模式以及统筹谋划重大项目等方面提出入库建议,以期为提高地下水生态环境保护项目入库质量提供技术支撑.

江苏省阜宁县地下水生态水位及生态需水量研究

苏北平原区浅层地下水与地表水体具有频繁影响、相互制约的特点,地下水的生态属性和环境功能十分重要,因此研究其生态水位及生态需水量盈亏特征对于生态保护具有重要意义。以江苏省阜宁县为例,在分析浅层地下水水位动态的基础上,通过统计分析的方法确定了生态水位的指标体系,研究了地下水生态水位,并基于Arcgis平台评估了浅层地下水生态水量盈亏特征。结果显示:阜宁县大部分地区生态水位埋深上限值为1.5~3 m,生态水位埋深下限值为2.63~3.18 m;2021年1月,25.3%左右的区域地下水位处于非适宜区,生态需水量为589.96万m^(3);2021年5月,生态需水量为747.19万m^(3)。在地下水非适宜区,要结合县域供水现状,调整浅层地下水利用方式,宜禁则禁,宜采则采,实现地下水生态和环境功能的高效管控。

干旱区绿洲地下水生态水位阈值研究进展

地下水生态水位是干旱区绿洲水资源管理、地下水保护和生态环境保护的关键指标。从地下水生态水位的概念、确定方法、阈值区间等方面入手,综述了干旱区绿洲地下水生态水位研究的重要进展及未来发展建议:(1)干旱区绿洲地下水生态水位存在显著的多功能性和尺度特征;(2)生态调查统计与分析、模型计算分析和遥感统计分析是确定地下水生态水位的主要方法;(3)区域地下水埋深适合控制在2.0~4.0m,不同功能地下水埋深阈值差异显著,这种差异性主要受气候、下垫面植被、土壤、地质条件等因素影响;(4)建议加强多尺度、多维度的干旱区绿洲地下水生态水位阈值研究。

石羊河流域下游天然绿洲地下水生态功能强弱周期性与机制

西北内陆的石羊河流域下游区降水稀少、蒸发强烈,天然植被对潜水埋深具有强烈依赖性,对地下水这种生态功能的强弱变化特征与机制尚缺乏深入认识。本文采用原位监测、高分辨遥感探测与解译和多元相关分析方法,研究地下水生态功能强弱变化与潜水埋深、气温、降水和出山地表径流水量之间的关系。结果表明:(1)地下水生态功能越强,天然植被覆盖度越高或归一化植被指数值越大;(2)地下水生态功能具有时效性和年际及日际变化周期性,每年4月至7月上旬是地下水生态功能作用逐渐增强时段,每日7∶30—19∶00是地下水生态功能主要作用时段,主要受控于气温、日照、蒸发、上游区降水与出山地表径流水量和潜水埋深的一年四季周期性变化影响;(3)每年潜水埋深大于极限生态水位时段,地下水生态功能处于失效状态,且气候越干旱,每年的失效时段起始越早和结束越晚。因此,西北内陆的石羊河流域下游天然绿洲区地下水生态功能强弱具有年际、年内变化周期性。

基于生态水位约束的下辽河平原地下水生态需水量估算

以我国北方典型的大型地下水盆地——下辽河平原为研究对象,在考虑地下水蒸发特点基础上,统筹考虑对地下水依赖程度较高的天然草地、天然湿地和河流生态系统对于地下水位的要求,综合水文和生态两方面因素确定地下水生态水位;利用Golden surfer软件的体积计算功能,计算出研究区内全年各月的地下水生态需水量;采用正态信息扩散模型,运用月保证率法得到不同保证率、不同恢复等级下的年地下水生态需水量。结果表明:下辽河平原不同月份的地下水缺水量41.83×108—60.07×108m3、缺水区面积2.05×104—2.34×104km2、盈余水量2.73×108—6.68×108m3、盈余区面积0.30×104—0.59×104km2、地下水生态需水量35.15×108—57.33×108m3;经月保证率法整合后的年地下水生态需水量变化规律为,随着保证率的降低,地下水生态需水量不断增加,而需水量等级越高,需水量增加幅度越大。

辽河流域平原区地下水生态水位及水量调控研究

对辽河流域平原区地下水生态水位及水量调控进行了初步研究,界定了地下水生态水位概念、分类及其特征,论述了该领域的研究现状。以辽河平原为研究对象,阐述了研究区地下水生态水位的确定原则、依据及地下水生态调控量的计算方法,其中地下水生态调控量采用情景分析方法,通过设置两种情景,构建了两套地下水生态标准,计算出地下水生态调控量。研究结果表明:通过确定地下水的生态水位,并将其与实际地下水水位埋深进行比较,结合水文地质参数,可以计算出地下水生态调控量。

下辽河平原地下水生态水位与可持续开发调控研究

下辽河平原是辽宁省老工业基地的核心地区,水资源问题已经成为制约该区经济发展和生态环境改善的重要因素。地下水资源在整个供水系统中一直占有65%左右的比例,但由于地下水开采所导致的环境水文地质问题也很严重,因此开展研究区内的地下水生态水位及其调控的研究具有重要的意义。首先在研究区内降水入渗与蒸发规律的基础上,结合野外试验资料,采用情景分析的方法,设置了两种情景下地下水生态水位标准,并在第二种情景里又分为考虑地下水调蓄功能与不考虑地下水调蓄功能两种方案;然后通过对地下水实际埋深与生态水位埋深的比较,结合相应的水文地质参数,计算出各种方案下满足地下水生态水位要求的地下水调控量;最后论述了研究区内地下水资源可持续开发利用的对策措施。研究成果对于区内地下水资源的科学开采与有效保护具有一定的参考意义。

干旱区地下水生态水位研究进展

地下水位是维系干旱区生态系统稳定的主要限制因子,而地下水位又同时受到干旱区气候变化因素、植被特征因素及土壤理化性质因素的影响。在评述干旱区地下水生态水位概念的发展和内涵的基础上,分析了在地下水生态水位变化影响因素方面所取得的研究进展,总结了近年来在地下水生态水位研究领域的主要计算方法,进而结合干旱区在生态水文地质领域存在的主要科学问题,提出了未来研究的重点方向。

包气带岩性结构对地下水生态功能影响特征

西北内陆流域下游区天然植被对地下水生态功能具有强烈依赖性,而包气带岩性结构对地下水生态功能具有明显影响,但是在目前的研究中,缺乏定量分析评判。以甘肃石羊河流域下游天然绿洲区为研究区,基于包气带岩性结构野外调查、室内土柱试验和Hydrus1-D数值模拟,研究包气带岩性结构与地下水耦合作用的生态效应,分析不同岩性结构包气带获取地下水供给水分和持水能力差异,定量对比不同包气带岩性结构对地下水生态功能影响特征,得到以下认识:(1)在地下水水位埋深增大和减小的情况下,不同包气带岩性结构对地下水生态功能影响不同;(2)当地下水水位埋深逐渐减小时,在相同植被条件下,包气带岩性颗粒越细,其支持毛细水上升高度和速度越大,土壤获得地下水的补给水分越快越多,对地表植被的生长越有利;(3)当地下水水位埋深大幅增大后,旱区包气带的有效持水量具有继续维持陆表植被存活的生态效应,中等岩性颗粒的有效持水量最大,对维持植被的生态效应最明显。与单一岩性相比,多种岩性的组合结构有效持水量较大,生态效应更强。研究结果加深了对包气带在地下水生态功能中调节作用的认识,可以为旱区水资源的精细化管理及生态保护提供科学依据。

格尔木河流域地下水生态功能及经济损益阈值解析

为保护西北地区地下水资源和脆弱的生态环境,亟待开展地下水合理开发利用研究。在分析格尔木河流域水文地质条件、环境地质问题基础上,采用遥感解译、野外调查和地下水动态监测的方法,界定了地下水的生态功能及阈值,即维系植被生态地下水埋深为0.5～10 m、减轻盐渍化程度的地下水埋深应大于3 m、减轻城市内涝的地下库容应大于3.42×10~8 m^3、维系达布逊湖面积的入湖流量应大于2.82×10~8 m^3·a^(-1)。基于格尔木河流域生态系统服务价值构成,得到减轻城市内涝及减缓盐渍化程度的环境正效益值分别为8 000×10~4元·km^(-2)和163×10~4元·km^(-2);地下水的不合理开发利用导致植被退化、河湖面积萎缩的环境负效益值分别为191元·km^(-2)和1 032元·km^(-2)。研究成果可为流域内地下水资源开发利用和生态环境保护提供科学依据,同时也可为西北其他内陆河流域地下水合理开发利用提供借鉴依据。

中牟县地下水生态水位研究

地下水位是生态控制性因素之一。根据中牟县地下水位、蒸发、土壤、土地利用等资料,采用动态资料相关法计算地下水生态水位下限值;根据各类土壤质地的毛细水上升高度实测结果,结合植被根系层厚度,通过对两者求和计算地下水生态水位上限值。经分析计算,研究区地下水生态水位下限值为4.00～13.00 m,上限值为1.30～4.50 m。通过所给出的地下水生态水位上、下限阈值对地下水位进行调控,既能防止土壤干燥、植被退化,又能维持植被（或作物）正常生长的需要、防止土壤盐渍化。研究得到的地下水生态水位上、下限值的空间分布可为区域地下水管理和调控提供依据。

地下水生态系统健康评价指标体系的构建

地下水生态系统是重要的生态系统类型,由于地下水资源不合理的开发利用和污染物排放强度的增大、并长期积累,已导致许多地方产生生态环境劣变,甚至酿成难以弥补的严重后果,地下水生态系统健康问题已经成为许多国家和地区重点关注的环境问题之一。在科学把握地下水生态系统健康的概念和内涵的基础上,从系统结构特征、生态功能、资源功能、系统保护以及社会环境等5个方面选取了29个典型指标构建了地下水生态系统健康指标体系,对关键评价指标的意义进行了具体分析。出于服务于地下水生态系统健康评价的目的,对重要指标的评价标准进行了划分,并探讨了地下水生态系统健康评价的主要方法及发展方向,研究成果在一定程度上可以丰富生态系统健康评价研究理论与方法体系。

石佛寺水库周边地下水生态水位研究

鉴于地下水生态水位埋深确定的重要性,通过室内土柱蒸发试验、毛细上升高度试验进行分析计算,确定极限蒸发深度与毛细上升高度,从而确定石佛寺水库不同功能区地下水生态水位埋深上、下限。结果表明,粉质砂土区、粘土区极限蒸发深度分别为4.1、4.0m;水库及周边地区毛细水上升高度约为1.5m;库区内各植物生长最适宜地下水位埋深为2.0m,附近农田区水稻高产的最适宜地下水位埋深为1.8m。因此,为均衡合理地利用地下水资源,避免产生生态负效应,应将石佛寺水库漫滩区地下水生态水位埋深控制在2.0~4.1m之间,湿地区生态水位埋深控制在2.0~4.0m之间,附近农田区生态水位埋深控制在1.8~4.0m之间。

基于ArcView-WOE的下辽河平原地下水生态系统健康评价

地下水生态系统是生态系统的重要类型,随着社会经济的发展,地下水资源与环境压力日益增大,地下水生态系统健康问题已经成为人类重点关注的环境问题之一。以ArcView为平台,以下辽河平原硝酸盐氮浓度为响应因子,并从地下水系统结构特征、区域自然条件、外界压力、资源与保护和生态环境5个方面建立证据因子的图层数据库,利用证据权重法(WOE)对下辽河平原地下水生态系统健康进行评价,得到硝酸盐氮后验概率分布图。结果表明:下辽河平原的西北、东北部、东南部及抚顺和辽阳地区地下水生态系统健康处于相对高和较高概率区,东部山前冲洪积平原及下辽河平原的周边地区处于中等概率区,下辽河平原的中部平原、南部滨海平原地区处于相对低和较低概率区。将地下水水质监测点硝酸盐氮含量与后验概率分布图进行对比分析,发现二者对应性较好,这说明WOE可以用于地下水生态系统健康评价,其概率表现形式能够有效的弥补传统生态系统健康评价结果是一个具体值(或等级)而无法反映生态系统健康不确定性的不足。

依赖地下水生态系统的生态水文研究评述

变化环境下的地下水水文情势变化直接影响到地表生态的格局与过程,是引起生态系统结构与功能演变的关键因素.针对依赖地下水生态系统,评述了其生态水文研究的主要进展:依赖地下水生态系统的生态水文识别,变化环境条件下依赖地下水生态系统的水文响应,依赖地下水生态系统的生态需水规律,以及依赖地下水生态系统的生态水文模拟4个方面.总体而言,随着依赖地下水生态系统研究的深入,目前研究已经从单一关注地下水与生态系统交互作用,过渡到多要素耦合驱动、多时空过程相互影响的研究阶段,将地表水与地下水以及二者与地表生态的交互作用纳入到统一的研究框架中.未来重点研究领域与方向包括:依赖地下水生态系统的识别与演变机制研究;依赖地下水生态系统的分类及其空间绘图;依赖地下水生态系统的生态需水规律;依赖地下水生态系统的生态水文要素与过程综合模拟.上述研究的开展将为生态系统的保护与恢复提供切实的理论与实践支撑.

合理地下水生态水位的估算方法研究——以塔里木河下游为例

从合理地下水生态水位的定义出发，探讨了各类估算合理地下水生态水位的方法。以塔里木河下游为例，分析应急生态输水后，地下水埋深与胡杨样枝生长情况的关系，结果表明，塔里木河下游合理地下水生态水位埋深为4～6m。

政府主导的城市地下水生态补偿机制研究

本研究从地下水超采所引起的生态环境问题出发,以北京地下水生态补偿为研究对象,分析了政府主导地下水生态补偿机制的优势,提出政府主导地下水生态补偿机制的理论框架,并对其构成要素进行了分析。在此基础上,探讨了北京市复合型多层次的地下水生态补偿模式,并对补偿机制建立过程中的政府角色进行了深入分析。

地下水生态系统价值评估方法研究

各种生态系统价值评估已成为当前国内外关注的热点,但对地下水生态系统价值评估的研究刚刚起步。文章基于前人研究,综合多种价值评估方法,构建地下水系统价值评估模型,将地下水系统价值分为深层地下水的资源功能价值和浅层地下水的生态服务功能价值,细化之。并以华北缺水地区——石家庄为例进行测算,得出石家庄地下水系统总价值接近65亿元,其中资源功能价值约为33.1亿元,占总价值的49.1%,地下水水源涵养功能的生态价值约为31.9亿元,占总价值的50.9%。模型测算应用的相关数据取自年鉴统计数据,初步验证了该模型的效率性与可行性。该测算模型可根据不同地区地下水功能状态进行测算。

寒区地下水生态水位研究

文章在分析三江平原地下水动态规律及包气带岩性基础上,根据土壤防次生盐渍化地下水埋深及潜水极限蒸发深度,进一步对寒区地下水生态水位阈值进行了研究,提出了地下水生态水位阈值的调控原则。

不同生态保证率方案下的地下水生态水位确定及调控措施研究

本文建立4种地下水生态保证率(50%、60%、70%、80%)情景方案,并以辽宁西部某区域为研究实例,对该区域地下水生态水位进行了确定,并针对不同地下水生态保证率情景方案提出地下水补给和开采的调控措施。经计算研究区域不同生态保证率情景方案下的适宜生态地下水埋深在4.45―6.21m之间;在夏季多水季节应逐步增加地下水的生态补给量,在冬季应减少地下水开采量,从而确保地下水水位处于适宜生态水位区间。研究成果对于区域地下水水生态保护规划提供方法参考。