地下水超采综合治理水源替代工程建设浅析

总结河北省地下水超采综合治理水源替代工程建设经验,为今后项目实施加快建设进度、提高工程质量、发挥工程作用提供借鉴。

哈尔滨年底前将启用新水源替代松花江取水

今年年底前，哈尔滨市新的城市水源将实现向市区供水，整个哈尔滨市区都将使用新水源地的优质水。此前，哈尔滨城市供水完全依赖松花江。

南水北调西线工程水源区可调水量“十问”

南水北调西线工程是我国“四横三纵”国家水网主骨架尚待建设的最后一环,而水源区可调水量是西线工程规划论证面临的焦点和难点问题。本文从水资源本底条件与演变趋势,生态环境与经济社会发展需水,调蓄水库与输水工程规模,调水对水源区及其下游水资源开发利用、水生态环境、水力发电、航运等方面影响的角度,提出了与水源区可调水量相关的10个问题;以长江上游分布式水文模型为基础,建立了南水北调西线工程水源区可调水量模拟分析模型,力图系统、定量地回答所提问题。本文的主要研究结论有:在仅考虑满足水源区河道内外生态环境和经济社会需水的前提下,“上线+下线”组合方案多年平均可调水量为1.59×10^(10)m^(3),“完全下线”方案在建设岗托水库进行联调时,多年平均可调水量将达到1.74×10^(10)m^(3);在综合考虑调水对水源区水平衡、水力发电和航运影响及其可接受程度后,南水北调西线水源区可调水量为1.22×10^(10)~1.26×10^(10)m^(3)。长远来看,应谋划西南片区水网与国家水网主骨架、“大动脉”的连接与融合,在减小南水北调西线工程调水影响的同时,提高南水北调西线工程的整体供水能力以及对气候变化等外部条件的适应性。

我国城市水源水库水质风险成因及对策

我国城市水源中约40%为湖泊或水库,且大部分为水库,因此水源水库的水质状况对我国城市安全极其关键。本文综述了我国水源水库水质问题研究进展,分析了22个代表性水源水库的周年水质状况。结果发现,当前我国城市水源水库水质风险类型主要是异味问题、藻类水华、铁锰超标、有机质偏高、营养盐超标等。引发水源水库水质问题的主要原因包括流域开发强度过大、库底淤积及内源释放、生态系统结构失衡、气候与水文异常变化等。针对上述主要问题,提出了构建在线水质监测预警体系、控制流域土地开发强度、构建面源拦截及流域净化系统、疏浚底泥、优化生态系统结构、实施应急曝气与控藻工程、完善流域生态保护法律法规等多种水源水库水质安全保障技术措施。鉴于水源水库水质及水生态对暴雨、高温热浪等极端气象响应敏感而复杂,在当前极端天气事件频发、强度不断增加的气候背景下,还应加强水库生态学基础研究,以深入理解水源水库水质对气候变化的响应机制,提高水库水安全保障科技支撑能力,满足我国城市高质量发展的水资源需求。

千鹅冲钼矿采选工程占用农业灌溉水源替代方案探讨

千鹅冲钼矿采选工程位于光山县晏河乡，该矿生产用水需要占用农业灌溉用水。按照水利部颁布的《占用农业灌溉水源、灌排工程设施补偿办法》要求，需编制灌溉用水补偿方案。本文主要通过对井灌工程、塘堰蓄水工程、渠道防渗工程方案比较研究，提出渠道防渗工程替代优选方案。

环境变化的径流效应研究进展及黄河水源涵养区研究展望

针对变化环境下黄河流域实测径流大幅度锐减,严重影响流域水资源与生态安全的问题,面向黄河生态保护和高质量发展的国家重大战略需求,梳理了变化环境下径流效应研究中亟待解决的关键科学问题与关键技术。以黄河水源涵养区为对象,以环境变化的径流效应和水资源预测为核心,细化了数据集构建、机理解析、模型研发、趋势预估4项具体研究内容与研究方案。预期研究成果将揭示黄河水源涵养区水文-生态过程的互馈耦合机理、创新变化环境下生态水文的模拟和预测技术,科学预测变化环境下流域水安全和生态环境风险趋势,有效支撑流域水资源可持续利用与生态环境保护决策。

永定河流域水文演变与多水源联合优化调度

水资源是保护修复永定河生态环境功能、维护河流生命健康的控制性因素。永定河流域水资源极为紧缺,且地表水资源量呈显著衰减态势。为实现紧缺严苛的水资源条件下永定河生态水量的有效保障,系统解析了流域水文演变特征,核算了分河段基本生态水量和多水源生态补水潜力,建立了耦合水资源供用耗排过程和水工程群联合运用的多水源优化调度模型,提出了常规和极端情况下的多水源生态水量调度方案和基于降水年型研判的调度方案运用方式。研究成果为有效保障永定河生态水量、提升应对变化环境的韧性提供了关键方法和模型,为华北地区其他河流生态保护修复和综合治理提供技术参考。

地下水型饮用水水源补给区划分——以辽宁省沈阳市北部某地区饮用水水源为例

选择辽宁省沈阳市北部某地区集中式地下水型饮用水水源作为研究区,收集其地形地貌、水源所属地下水含水系统的地质和水文地质概况等相关信息进行分析。选择公式法,根据含水层岩性,采取经验值参数,以水源开采井保护区外为基准,以15 a(5475 d)为地下水质点迁移时间,计算得出补给区面积为40.18 km^(2)。鉴于补给区边界部分横跨村庄,在补给区定界过程中,将横跨村庄纳入补给区范围内,切实加强补给区安全防护。并从补给区环境管理方面提出对策和建议。

基于遥感和通量观测的实际蒸散发时空变化特征——以黄河流域水源涵养区为例

蒸散发是地表水热平衡的关键要素,分析蒸散发的时空分布特征及其影响因素,对于深入理解区域水文循环与生态系统过程至关重要。基于通量观测站数据,评估GLEAM、MTE、GLDAS和AVHRR共4种蒸散发产品在黄河流域水源涵养区的适用性,利用水量平衡方法验证其在流域尺度上的精度,并探讨实际蒸散发的影响因素。结果表明:在站点尺度上,GLEAM蒸散发产品精度最高;在流域尺度上,校正后的GLEAM蒸散发产品与实际蒸散发的相对误差在渭河南山支流区最小,其次是兰州以上地区;1982—2015年黄河流域水源涵养区实际蒸散发整体呈增加趋势,空间分布上自西到东逐渐增加;不同植被类型年均蒸散发差异较大,阔叶林的蒸散发最大(575.2 mm),其次是农田(504.3 mm),高山草甸的蒸散发最小(358.2 mm);实际蒸散发变化主要受到太阳辐射与气温的影响。

黄河水源涵养区土地利用变化的区域分异特征及未来格局

解析黄河水源涵养区历史和未来的土地利用/覆盖变化(LUCC)对于保护黄河流域水土资源和维系生态系统服务功能等具有重要意义。在研究区及其三大子区(Ⅰ黄河上游水源区、Ⅱ渭河南山区、Ⅲ伊洛河区),基于1990—2020年的土地覆盖产品数据,采用转移矩阵、地理探测器、CA-Markov模型等方法,分析LUCC特征、探测驱动因素和预测未来期(2025年)空间格局。结果表明:自2000s以来,研究区及分区地类呈现退耕还林还草和建设用地快速增长的2条主线变化趋势,其中,全区LUCC主要受到粮食产量、高程和人口密度驱动,Ⅰ区、Ⅱ区和Ⅲ区LUCC的主导驱动因素分别是高程、人口密度和粮食产量。未来生态保护情景相对于自然发展情景,耕地和建设用地扩张将受到约束,能更好地保障生态用地面积以支撑水源涵养等生态服务功能。

地下水源热泵回灌中大肠杆菌阻塞试验研究

以地下水源热泵回灌过程中大肠杆菌堵塞作为研究对象,通过自主研发的砂层颗粒迁移-沉积试验系统观察大肠杆菌在多孔介质孔隙孔道内的运移、沉积。分别以石英石、玻璃珠作为多孔介质做对比性试验,通过试验得出:石英石颗粒不均匀,级配不良,颗粒间的咬合力为大肠杆菌的沉积提供了“温床”,进而孔隙水压力呈现先增大后减小再稳定的状态;但玻璃珠颗粒粒径均匀,同时颗粒之间光滑,咬合力小,不利于大肠杆菌的沉积,孔隙水压力呈现陡减的现象。建立大肠杆菌渗透率衰减数学模型,将理论值和室内试验值进行数据拟合,从验证的结果看,所提渗透率衰减模型对预见微生物的迁移和沉积所引起的孔隙率减小是有效的。

水源热泵回灌中大肠杆菌阻塞迁移沉积特性参数试验研究

以地下水源热泵回灌过程中大肠杆菌堵塞作为研究对象,通过自主研发的砂层颗粒迁移-沉积试验系统观察大肠杆菌在多孔介质孔隙孔道内的运移、沉积。以3种不同长度的试验箱体开展大肠杆菌在多孔介质里的运移沉积规律,通过试验得出:1)石英石颗粒内部的内摩擦力有利于大肠杆菌的沉积,流动速度对大肠杆菌引起的微生物堵塞起到关键作用:2)3种(60、80、100 cm)不同长度的试验箱体在流速作用下以100和80 cm为对象,其沉积率提高了57.1%;以80和60 cm为对比对象,其沉积率提高了27.3%;3)大肠杆菌的恢复率与流体速度也成正相关作用,其堵塞原理类似沉积率特性。

基于“南阳实践”的云蒙湖水源地风险应急研究

借鉴河南省南阳市淇河水环境污染事故处置经验,大力推广“南阳实践”经验,是推动水源地风险应急能力建设的重要手段。以山东省蒙阴县云蒙湖水源地为例,对风险应急能力建设现状进行了分析。在云蒙湖主要风险源分析的基础上,提出了云蒙湖流域7个典型突发环境事故情景,针对每种情景,提出了风险应急预案。通过预见性地制定风险应急预案,事先构筑必要的工程设施,加强风险应急管理,可在污染事故一旦发生时变被动为主动,为应急处置赢得时间,最大程度地减轻或消除污染事故对云蒙湖的影响,保障临沂市城区饮用水供水安全。

基于生态网络的黄河上游(四川段)水源涵养生态安全格局构建

在对黄河上游四川段水源涵养功能及修复潜力评估的基础上,利用形态学空间格局分析法(MSPA)识别黄河上游四川段生态源地,运用最小累积阻力模型识别生态廊道.结果表明:整个研究区水源涵养能力由南至北逐渐降低,水源涵养修复潜力等级高的区域主要分布在研究区域北部;MSPA识别的核心区主要位于若尔盖县和石渠县,占总面积的44.04%,形成由3个等级的生态源地和3个等级的生态廊道组成的黄河上游四川段生态安全格局;整个生态网络均集中于研究区中北部,东西部和南部生态网络分布较少.基于生态网络进行生态安全格局的构建,可为黄河上游四川段水源涵养生态修复布局提供重要依据.

异龙湖流域水源污染调查及原位降氮关键技术研究

为确保颜洞、燕子洞提水回补异龙湖水体水质满足要求,对异龙湖流域泸江河团山—颜洞—燕子洞段水质状况和污染源开展了调查分析,结合该河段水质污染现状,设计了河道全方位的拦截、吸收、净化等措施组合的原位河流治理系统方案并开展了试验验证。结果表明:该河段污染严重,总氮质量浓度严重超标,岩溶污染突出,水质类别属于Ⅳ类及Ⅳ类以下;原位河流治理系统方案可使河道水质总氮污染得到明显改善,模拟河道上覆水、间隙水总氮质量浓度呈下降趋势,对上覆水总氮的实际平均削减率为49.99%。

典型多水源平原区暴雨洪水特征及相关性分析

新沭河下游区域有蔷薇河、范河、石安河等洪水来源,同时接纳沂沭河闸坝调控分洪洪水,为典型多水源平原区,所纳洪水均通过三洋港闸泄洪入海。本文对新沭河下游区域洪水来源分为7个区域,对近10年发生的8场暴雨洪水过程特征进行分析,建立暴雨洪水数据集,计算各洪水来源区的暴雨洪水关系。沂沭区暴雨与三洋港闸上游水位具有较好的正相关,沂沭区暴雨对新沭河下游洪水具有控制性作用,三洋港闸调度运行应密切关注沂沭区暴雨状况。该数据集构建方法可作为雨洪大数据分析模拟计算研究的技术基础。

南水北调中线水源区植被指数时空变化分析

通过单线性回归(SLOPE)和地理加权回归(GWR)法,用植被指数(NDVI)研究南水北调中线水源区的植被分布变化趋势及机制,为保障水量和水质提供理论支撑。结果表明,2000—2019年水源区NDVI和入库流量呈现同步增长,植被逐渐变好,2007年以前NDVI增长幅度大,2008—2011年处于波动阶段,2012年以后增长幅度减小;NDVI变化最明显的是研究区东北部、西部和丹江口库区周边,这些区域地势相对低平、人口集中,中山和高山区NDVI变化不大;高程、坡度、人口数和城镇化是影响水源区NDVI分布的主要因素,降水、气温和产业比重是次要因素;各因素影响的强度和方向在空间上有异质性,自然地理因素对NDVI影响的最显著范围为高程1090 m以下、年均降水量980 mm以上的区域,人文地理因素影响的显著范围区是人口密度大、城镇化率高的地区。

水源供给服务供需流空间不匹配特征识别及优化

如何识别水源供给服务在自然-人类社会系统中的空间流动过程和匹配特征,对于区域水资源管理和可持续利用具有重要意义。以重庆市为研究区域,基于InVEST模型和社会经济发展视角定量评估流域尺度下的水源供给量和需水量,结合水资源安全指数和热点分析构建水源供给服务流模型,揭示水源供给服务供需空间匹配关系,依据水源供给服务流空间属性特征划分供需匹配关系的区域类型,借助地理探测器从自然、社会和生态三个角度讨论影响各区域类型水源供给服务供需匹配关系的影响因素。结果表明:(1) 2000、2010、2020年重庆市流域水源供给量与需水量均先减少后上升,供需比平均值分别为1.17、1.08、0.9,整体供需不匹配的问题逐渐得到缓解,但局部仍有供需不匹配现象。空间上中高度赤字区域集中在主城区内,向外辐射为轻度赤字区域,盈余区域分布在东北和东南方向。(2) 2000、2010、2020年重庆市水源供需比冷、热点范围均在缩小,流域面积分别相对减少了25.34%、9.2%。水源供给服务流空间上整体呈现出自东北、东南方向向西流动的路径,同时冷点区内部呈边缘向中心流动。(3)汇流区集中在西北部,经流区位于中部,外流区集中在东南和与东北部。影响汇流区供需匹配关系的主导因素是蒸散发,解释力为74.08%;影响经流区的主导因素是第三产业GDP,解释力为51.44%;外流区各影响因子的解释力均较低。不同影响因子之间蒸散发与其它因素的交互作用显著增强。研究可以为重庆市自然资源的管理与流域生态补偿机制的建立提供科学依据。

多水源灌溉系统的管网布置与管径协同优化研究

基于多水源灌溉系统,考虑系统水资源分配并确定管网拓扑结构与连接管道尺寸,以最小化系统流量分配成本和管道安装成本之和为目标函数建立混合整数规划模型。设计一种混合启发式算法将局部搜索与精确算法结合,协同优化管网布置与管网设计两个阶段,分析各节点之间的连接情况与连接管径,并为需水节点分配流量。通过不同规模的测试算例验证协同优化算法能有效降低多水源灌溉系统的建设成本。

大规模调水对水源区流域农业用水的影响与应对——评《中线调水对汉江流域农业用水影响评估研究》

跨流域调水工程是解决水资源空间分布不均和区域间水资源供需不平衡问题的常用工程措施。科学评估调水工程对调水区特别是对中下游地区的经济、生活生产、生态环境造成的影响,是推动国家水网建设的重要课题。作为南水北调中线工程的水源地,汉江流域是我国自古以来重要粮食主产区,南水北调中线工程从丹江口水库取水,是否会对该流域的农业用水产生影响,影响强度如何,如何尽可能减少这种影响,河海大学张玲玲教授团队撰写的《中线调水对汉江流域农业用水影响评估研究》一书进行了系统回答。该书视角独特,选题新颖,顺应时代的发展需求。