地下河水人工补给洞穴滴水、碳酸盐(钙)沉积特征及景观恢复探讨

岩溶旅游洞穴碳酸盐岩沉积物景观容易受到污染、风化,为了探讨受污损洞穴碳酸盐沉积物的修复方法以确保岩溶旅游洞穴的可持续发展,对广西桂林七星岩No.15支洞距洞口约150m长洞段的滴水物化指标、现代碳酸盐岩沉积物进行了为期4年的监测分析。结果表明：（1）该洞段的滴水主要源于抽取地下河水的水柜渗漏及降水补给,地下河水和滴水的电导率、[Ca^2＋]、[HCO3^-]在4个水文年中的变化趋势基本相同,雨季洞穴滴水电导率、[Ca^2＋]、[HCO3^-]等显著降低,降雨稀释效应明显;（2）现代洞穴碳酸盐岩沉积具有明显的季节性变化,雨季洞穴滴水量/速率、碳酸钙沉积速率加快,最大沉积量达0.8g/半月,洞穴入口约150m长洞段快速滴水碳酸盐最大沉积量达2～4g/半月,旱季碳酸盐沉积速率减少,最大沉积量仅为0.4g/半月;（3）抽取岩溶地下水经由地表补给洞穴滴水可提高滴水的电导率、[Ca^2＋]、[HCO3^-]及CaCO3饱和度,促使大量碳酸盐（CaCO3）快速沉积,实现对洞穴受风化、污染景观的修复,新沉积的碳酸钙（CaCO3）还可以将基岩裂隙和洞穴内破损、破裂的钟乳石重新＂粘结＂起来,利于洞穴的稳定性。

基于温度示踪的高寒地区河水与地下水相互作用:以黑河上游流域为例

高寒地区是世界众多大型河流的源区,了解区内河水与地下水的相互作用对流域水资源科学管理具有重要意义。因广泛发育多年冻土,高寒地区河床底部局部融区的形成和动态变化控制着河水与地下水的转换,导致两者间水力关系的复杂性和特殊性。受观测条件限制,目前高寒地区河水与地下水相互作用的研究极少,少量已有研究也多采用同位素和水化学示踪方法,成本高且精度低。采用观测成本更低但精度与密度更高的温度信号作为示踪剂,以量化河水和地下水之间的交换;利用垂向一维瞬态热运移解析模型,定量计算不同深度处河水与地下水的交换流速;利用分布式测温光纤系统的观测结果,分析河水与地下水相互作用的时空动态变化特征。研究结果表明:高寒地区河水与地下水的交换存在强烈的时空差异,季节与气候的转换对河水与地下水的交换量起着控制作用,甚至能够改变河水与地下水的交换方向,河水与地下水的交换量随着冻土活动层加深而增加。温度示踪方法适用于高寒冻土区河水与地下水相互作用研究,2种温度示踪方法的联合使用可有效提高研究精度与准确性,为缺乏基础水文地质数据的高寒地区提供一种可行的研究思路。

基于^(222)Rn的马莲河下游地下水补给河水空间差异特征研究

河水和地下水转化关系的定量评价是流域水资源量管理和合理利用的基础。在西北内陆马莲河流域下游开展氡同位素示踪,利用河水222Rn通量模型评价了地下水沿河排泄强度。结果表明:地下水222Rn活度高于河水1个数量级,潜流带水222Rn活度受河水、地下水混合作用及沉积物氡释放影响。马莲河下游均为白垩系环河组地下水排泄补给河水,累计排泄量4.5 m3/s,占河流流量的73.2%。排泄强度存在空间变异,上段及下段为地下水强排泄区,中段作用强度较低。模型不确定性主要受地下水端元、潜流带输入及气体逸散系数三个因素控制,222Rn示踪方法在地下水补给河水型地区较为适用。

马莲河河水与地下水的相互关系:水化学和同位素证据

查明地表水与地下水的转化关系是建立区域水循环模式、揭示水资源形成机制、评价水资源总量以及可持续开发利用水资源的必要环节。马莲河位于我国西北干旱半干旱气候区,流域内水资源时空分布不均,生态环境脆弱,水资源问题严重。受到区域气候、地质构造和自然地理环境的影响,河水与地下水的转化频繁、关系复杂。在分析了流域内地下水动力场特征的基础上,应用水化学方法和同位素技术相结合的方法分析了马莲河河水与地下水的相互转化关系。马莲河河水主要以接受地下水补给为主,仅在中游个别河段与地下水的水力联系较弱。

基于水化学和同位素评价马莲河下游地下水补给河水的时空变化

准确评价地下水对河水的补给量是流域水资源量管理和合理利用的基础。在马莲河流域下游采集不同季节地表水和地下水样品75组,利用Cl-、电导率(EC)和D、18O同位素多方法联合评价,识别了地下水补给河水的位置、补给量及其季节变化。结果表明:马莲河水EC和Cl-质量浓度沿着流向均呈降低趋势,δD和δ18O值沿流向减小。雨季EC和Cl-质量浓度最低,δD和δ18O值最高。地下水各组分浓度均低于河水,时空变化不明显。地下水单宽排泄量存在时空变异,上段和下段为地下水强排泄区,中段地下水排泄较弱,不同季节地下水排泄量占总排泄量的72.20%~95.07%。雨季地下水单宽排泄量显著降低,河水中基流比例由雨季前期的68.89%降至29.43%。整体上,地下水补给河水季节变化明显,而空间变化规律较为稳定。研究成果有利于深入认识河水和地下水的相互作用机制,并为当地水资源利用提供基础依据。

马莲河下游河水与地下水转化的环境示踪

为深入了解马莲河下游河水与地下水转化关系,沿河采集河水与地下水样品各15组,利用水化学分析、数值模拟等方法揭示了地下水与马莲河水的转化趋势及空间变化,并评价了转化强度。结果表明,河水Cl-质量浓度、总溶解固体(TDS)和电导率均高于地下水,沿流向呈降低趋势。地下水以补给河水为主,补给强度为0~4.66m2/d,累计补给量为1.65m3/s。补给强度受岩性分布影响存在空间变异,R12~R13、R14~R15段为地下水强补给段,R04~R09段补给较弱。地下水样品的代表性、水均衡要素的完整性和采样密度可能影响环境示踪方法的评价精度。应采用多方法示踪对比、加强支流的调查监测及增加采样密度等手段降低评价的不确定性。研究成果可为水资源统筹利用提供参考。

基于氧同位素(δ^(18)O)的塔里木河下游河水向地下水的转化研究

中国西北属于干旱区,区域内发育有很多内陆河。在内陆河流域,地表水与地下水之间的转化十分明显。为探索干旱区地表水对地下水的转化特征,以便为有效开发利用水资源和预测地下水环境变化提供理论依据,本研究以塔里木河下游为研究区,对不同河段的河水与地下水进行了取样,并利用同位素技术研究了地表水对地下水的转化比率。结果表明:在塔里木河下游地区,河水向地下水的转化明显,阿拉干断面河水向地下水转化率最高;总体而言,沿河道向下游,河水向地下水的补给量呈减少趋势;本文运用质量守恒原理,并通过定量分析,得出塔里木河下游河水向地下水的平均转化率为43.36%,这对于合理利用区域内的水资源、正确评价生态输水效益具有重要意义。

第二松花江下游洪水过程对河水——地下水交换的影响

为分析第二松花江下游洪水过程对河水-地下水交换的影响,以第二松花江下游德惠河段2016年10月15日~11月16日经历的一次涨洪—退洪过程为例,根据热示踪法,运用VFLUX2.0.0程序计算了该河段河水—地下水交换强度,探讨了洪水前和洪水过程中研究区河水—地下水交换模式及交换强度的变化。结果表明,洪水过程改变了河水—地下水交换模式,使交换强度增加。研究结果为该流域地下水资源的评价与管理、地表水与地下水的综合利用提供理论依据。

河水和地下水相互作用带中硝酸盐浓度影响因素研究——以黑河中游临泽河段为例

黑河中游张掖盆地地表水和地下水均遭受不同程度的硝酸盐污染。选取了黑河中游河水和地下水相互作用带中典型剖面,研究了河水和地下水相互作用对硝酸盐污染物迁移过程的影响,分析了控制硝酸盐从地下水向地表水迁移的因素及途径。结果表明:河水和地下水相互作用带中物理混合过程对硝酸盐浓度分布的影响明显,氧化还原过程等化学作用对其影响不显著;河水与地下水的补排关系及其强度控制着硝酸盐的迁移过程。基于该研究结果,选用二元混合模型计算了河水与地下水相互作用带中不同位置处的混合比例,定量分析了河水混合作用对地下水中硝酸盐浓度的影响。

泰莱盆地地下水傍河水源地准保护区形态研究

划分准保护区是水源地污染防治的重要依据与措施,前人通过河流附近抽水井准保护区理论研究将其分成三类。此次基于泰莱盆地多水系多水源地特征,利用数值法获得地下水流场,并用MODPATH划分水源地准保护区。根据计算结果对泰莱盆地内水源地准保护区进行划分,分析准保护区面积与开采量、开采深度、水源地到河流距离之间的关系;为前人理论研究提供了实际支撑,并将傍河水源地准保护区增加到五类;通过水源地附近流线分析得出开采水的来源区域并进行归类,分析了准保护区类型随开采量变化的特征;利用准保护区与河流间位置关系得出附近河水及河流另一侧地下水对水源地水质的影响,进而为水源地监测规划提供科学依据。

三江平原挠力河干流河水与地下水转化关系分析

为了确定三江平原挠力河干流河水与地下水转化关系及转化量,对挠力河干流不同区段、不同时期河水和周边地下水的水化学、δ18O同位素样品进行了分析和定量计算。研究表明:挠力河干流河水与地下水水化学类型相近;两者的同位素数据均分布在当地大气降水线附近,大气降水是主要补给源之一。4月上游及中游区段地下水补给河水,补给比例为77.27%和66.67%,下游河水补给地下水,补给比例38.43%;7月上游地下水补给河水,中上游及中下游河水补给地下水,补给比例为15.04%和11.82%,同时挠力河受到七星河补给,补给比例为32.50%;10月上游及中上游地下水补给河水,补给比例为15.95%,中下游河水补给地下水,补给比例为16.18%,七星河补给挠力河,补给比例为18.99%。说明挠力河干流不同河段河水与地下水的转化关系和转化量具有季节变异性,研究成果可以为合理利用挠力河流域水资源等提供科学依据。

乌兰木伦河流域地下水水化学同位素特征及补给关系

研究河水与地下水的水化学同位素特征及相互作用,对流域内水资源的保护与开发利用具有重要意义。以地处神府东胜煤田的黄河流域内的乌兰木伦河流域为研究对象,采用统计分析、Piper三线图和两端元模型分析流域降水、河水、地下水(矿井水、生活井水)的水化学特征、氢氧稳定同位素特征及其分布规律,探讨了流域内降水、河水与地下水的补给关系。水化学分析结果表明:河水的水化学类型为HCO_(3)-Na型和HCO_(3)+SO_(4)-Na型;矿井水的水化学类型为HCO_(3)-Na型、HCO_(3)+Cl-Na型和HCO_(3)+SO_(4)-Na型;生活井水的水化学类型为HCO_(3)-Ca型,矿井水与河水联系较为密切。同位素分析结果表明:地下水受到大气降水和河水的共同补给,三者之间存在水力联系以及一定程度的水体转化。当地下水井深小于135 m时,大多数采样点河水对其补给贡献率为58.47%~80.94%;当地下水井深大于135 m时,河水对其补给贡献率为21.47%~58.69%。在地下水采样点距离河道8.8 km范围内,河水对地下水的补给贡献率超过45%,表明河水是地下水的重要补给来源之一;当地下水采样点距河道超过8.8 km时,河水对其补给贡献较弱。随着水井深度的增加、与河道距离的增大,河水对地下水的补给贡献率越来越小。该研究可为流域水资源管理与保护提供基础支撑。

重庆老龙洞地下河不同部位水体、表层沉积物有机氯农药含量及组成研究

为研究重庆老龙洞地下河不同部位水体、表层沉积物有机氯农药分布特征,用气相色谱—微池电子捕获检测器(GC—μECD)分析了样品中OCPs含量。结果表明:研究区水样、表层沉积物中OCPs检出率均为100%,其浓度在时间上存在季节差异,水体中OCPs、DDTs、HCHs含量丰水期小于枯水期,而在表层沉积物中则表现为OCPs、HCHs丰水期大于枯水期,DDTs丰水期小于枯水期;在空间上则表现为水体中有机氯农药总体下游大于上游,而沉积物中则与之相反。通过对比可知,岩溶洞穴环境由于缺乏光照,空气流动缓慢,生物活动不频繁,使水体中的HCHs不易降解,沉积物中的HCHs不易重新释放而浓度高于洞外。枯水期由于洞内流速较小且变幅不大,水体中的DDTs大量沉积因而其浓度低于洞口,而丰水期洞口因受大量雨水的稀释作用DDTs反而低于洞内的含量;洞内沉积物中的DDTs则因洞内环境恒定不易重新释放和枯水期水体中的大量沉积而一直高于洞外。洞穴环境、不同污水汇入对水体中DDTs和表层沉积物中DDTs、HCHs的组成结构均有不同程度的影响,而对水体中HCHs的组成结构影响不大。此外,地下河不同部位污染源的输入对有机氯污染物的组成结构也有影响。与国内外水体及表层沉积物中HCHs、DDTs相比较,研究区水体、表层沉积物中HCHs、DDTs浓度分别处于中等和偏高水平。

河水-地下水侧向交互带微生物群落分布特征及其主控因子

河水-地下水交互带独特的水文地球化过程会严重影响微生物群落分布,研究该分布特性可为一系列生物地球化学循环提供新的认识.以汉江下游侧向交互带沉积物为对象,通过16SrRNA基因高通量测序分析交互带沉积物二维剖面中微生物群落多样性、物种组成及其与环境因子的关系.研究表明:以河水补给地下水为主流方向的剖面中微生物群落分布差异性较大;交互带微生物多样性与TOC、Mn极显著负相关,与NH4+、As显著负相关,近河处水位线下分布着微生物多样性高的区域,富集氧化态的NO_(3)^(-)、Fe(Ⅲ)、SO_(4)^(2-),其中大量化能异养菌丰度下降,聚磷酸盐、氨氧化和噬甲基相关功能微生物丰度升高;而交互带边缘区域微生物多样性低,TOC、NH_(4)^(+)、Mn和As相对较高.总之,水流交互作用决定了交互带沉积物的DO和TOC的分布,从而调控着其中微生物群落变化及多种元素的生物地球化学过程.

重庆丰都雪玉洞水文地球化学指标的时空变化研究

自2006年11月到2007年12月对重庆丰都雪玉洞地下河水和滴水进行了近1年的观测,结果表明其主要水化学指标均表现出明显的季节变化趋势。地下河水Ca2+、Mg2+、HCO3-浓度和电导率在雨季升高而旱季降低,pH值在雨季降低而旱季升高。在地下河径流路径上,由于溶蚀效应与沉积效应的相互制约以及受采样点水动力条件和水气CO2交换程度的影响,水化学指标的空间变化较为复杂。位于洞穴顶部的滴水由于受顶板覆盖层厚度的影响,洞穴上层滴水点Ca2+、Mg2+年平均浓度分别为95.1mg/L、7.87mg/L,而下层滴水点分别为110.1mg/L、9.68mg/L,表现出上层高、下层低的空间变化特征。由于[Mg2+]/[Ca2+]值具有雨季低而旱季高的变化特征,所以可用之来指示洞穴所在地区降雨条件的变化。

马莲河流域下游水体222Rn特征及指示意义

为揭示黄土高原典型流域地表水和地下水相互作用规律,以马莲河流域下游为例,应用氡同位素 222Rn示踪方法分析了不同水体 222Rn分布特征、影响因素以及河水和地下水转化关系,并利用氡同位素梯度指示河水和地下水作用强度。结果表明:马莲河下游不同水体 222Rn活度差异较大,表现为白垩系地下水>黄土地下水>第四系地下水>河水。岩性是控制地下水中 222Rn活度分布的首要因素,构造和氧化还原条件对其也有影响,河水 222Rn活度主要受地下水补给的影响。马莲河下游各段 222Rn同位素梯度分布表明R02—R03,R03—R04,R13—R14段地下水大量补给河水,其他区段地下水无补给或补给强度较低。

保护环境从细微处做起

保护环境需要从细微处做起,从现在做起,从身边做起,从细微的小事做起,每一天都是环境日。高楼大厦林立,工厂的浓烟依旧在腐蚀着空气,也正因为张牙舞爪的浓烟,天空不在碧空如洗。排放的废水,又害死了多少小鱼小虾,地下河水也会被污染。还有乱砍树木,纸张浪费,天气环境越来越恶劣,这对环境保护会产生直接的影响。所以,可以在空地上种植小树,参加植树活动,一点点的添加花草树木,改善我们的生活环境。不能乱扔垃圾,如果看到垃圾,随手捡起来,我们要时刻要求自己的行为,不能破坏环境,从细微处使我们的家园变得清新。

基于河岸带地球化学特征的河水-地下水交互边界识别——以广州市流溪河为例

河水-地下水交互作用对河流水质净化、流域水生态健康和河岸土地合理规划具有重要意义.本文以广州市流溪河为研究对象,实时监测河水和河岸带地下水基本理化指标并采集水样和土样进行水体主离子、氮形态、金属离子浓度、氘(δD)氧(δ^18O)同位素和土壤渗透系数(K)测试分析.结果表明:监测期间以河水侧向补给地下水为主,对地下水水位的影响范围在距河岸10 m内;距河岸1 m处地下水溶解氧(DO)浓度、电导率(EC)和氧化还原电位(ORP)变化明显,变异系数(n=7)分别为30.9%、42.0%和44.4%.河水和河岸带地下水水化学类型均为HCO3-Ca型,受碳酸盐岩风化控制.河水入渗补给地下水初期,河岸带含水层向还原环境转化(ORP平均下降92.25 mV),非饱和带Mn氧化物发生还原性溶解,地下水中Mn^2+浓度逐渐增加并达最大值(0.52 mg·L^-1);基于δD、δ^18O和Cl^-浓度的混合模型估算的河水对距河岸5 m处地下水的贡献率分别为10.4%、11.6%和11.5%,表明监测断面河水-地下水交互边界约在距河岸5 m处.

汉江下游河水-地下水交互带中地下水水化学和氮分布特征

河水-地下水交互带被称为生物过滤器,对氮等污染物有截留净化功能。为研究汉江下游河水-地下水交互带氮的分布特征,本文设立了3个剖面和9口钻井,采集沉积物和地下水样品并进行测试。结果表明,在样品采集期间交互带剖面1河水补给地下水,剖面2地下水补给河水,剖面3河水和地下水水位持平。交互带地下水pH整体上呈中性,主要水化学类型为HCO_(3)-Ca型,处于缺氧或厌氧的还原环境,地下水硝态氮0.02~0.22 mg/L,亚硝态氮小于0.02 mg/L,小于Ⅰ或Ⅱ类地下水氮的浓度限值,位于农田的1-2井氨氮1.93 mg/L,符合Ⅴ类地下水氨氮浓度限值,而其它8口井氨氮0.01~0.32 mg/L,小于Ⅲ类地下水氨氮浓度限值。交互带沉积物pH呈中性偏弱碱性,1-2钻井不同深度沉积物氨氮0.05~2.45 mg/kg,其它钻井沉积物氨氮0.03~0.34 mg/kg。这些结果表明农业氮肥是导致交互带高氨氮的主因,但是影响范围比较有限。此外,交互带中氨氮主要以交换态铵氮存在,溶解态氨氮占比较少。

黄河水与地下水水质综合分析评价

目的为了解我市黄河水与地下水水质,为政府决策提供科学依据,为群众的饮用水健康提供科学指导.方法：本次组织人员分别采取不同地点黄河水水样36 份,地下水水样21 份,对PH 值、总硬度、氟化物、硫酸盐、氯化物根据GB5749-2006《生活饮用水卫生标准》进行了监测分析.结果：本市地下水与黄河水的PH值、总硬度、硫酸盐基本符合国家《生活饮用水卫生标准》,两者无显著性差异,地下水氟化物、氯化物多数不符合国家标准,黄河水则完全符合国家标准.讨论：群众如果进行饮用浅层地下水,对身体健康会造成极大的危害,而黄河水各项指标均符合国家标准,应大力提倡饮用黄河水.