气候变化和人类活动对于滹沱河区水资源变化的影响

滹沱河区1980—2000年系列与1956—1979年系列的平均水资源相比,以每年2.59%的速度减少。其中,由于气候变化使径流量以每年1.01%的速度减少;由于人类活动使径流量以每年1.58%的速度减少。在气候变化的影响中,年降水量的减少5.8%成为径流减少的主要因素,气温平均每年升高0.05%,使得蒸发量增加,也对径流量减少有一定影响。

滹沱河上游区地表水和地下水同位素特征

在滹沱河上游区采集了河水、地下水、泉水、水库水弹品，分析了各类水的氢、氧、氮同位素和化学特征，并将氢氧稳定同位素与平原区大气降水进行了对比，分析了沿流程的变化，识别了硝酸盐来源。结果表明：滹沱河源区河水、地下水和泉水与平原区大气降水的同位素组成差别明显；滹沱河水进入水库以后，水库水受到明显的蒸发浓缩作用，也可区别于平原区大气降水；水样的NO3^-含量变化花1．68～87．4mg／L之间，大部分洋品的δ^15N值大于8‰，指示水中NO3^-来自污水或粪便。

滹沱河超采区地下水回补的水化学效应研究

由于长期超采地下水,导致滹沱河冲洪积平原地下水位持续下降,水质恶化,为缓解滹沱河超采区水资源矛盾,2018年开始实施了河道回补工程,回补水源为黄壁庄水库水和“南水北调”水.为了研究回补后地下水化学效应变化,应用水文地球化学、水文学和统计学等理论方法,开展了现场动态监测、地下水化学检测工作.结果表明:①实施滹沱河补水后地下水位上升显著,滹沱河沿线地下水位平均回升5.83 m;2019年较2015年滹沱河超采区地下水位平均回升5.93 m,地下水漏斗形状发生改变,地下水向漏斗中心汇集已不明显.②滹沱河多年受上游高硫酸盐水源补给的影响,滹沱河沿岸分布HCO 3·SO 4-Ca·Mg型地下水,并在HCO 3·SO 4-Ca·Mg型水两侧形成了条带状的HCO 3·SO 4·Cl-Ca·Mg型水.与2015年相比,2019年HCO 3-Ca·Mg型水的面积减少了20.6%,HCO 3·SO 4·Cl-Ca·Mg型水和HCO 3·SO 4-Ca·Mg型水的面积增加了13.6%.③河道补给有效缓解了地下水环境恶化,区域地下水中硫酸盐平均含量基本持平,氯化物浓度、TDS(溶解性总固体)浓度、总硬度呈下降趋势;受上游黄壁庄水库补水影响,滹沱河沿岸附近地下水中硫酸盐的浓度升高,高浓度的硫酸盐主要分布在滹沱河、石津灌渠及黄壁庄水库副坝附近,随着补水的不断推进,水位持续回升,在水动力作用下,其有向下游扩散的趋势.研究显示,科学合理地选择补水水源与回补方式是减缓该地区地下水硫酸盐污染及保持地下水可持续利用的有效方式.

水坝建设对滹沱河流域平原区地下水系统干扰结果分析

在分析大量地下水实测数据的基础上,研究了黄壁庄水库修建及坝基防渗处理后滹沱河流域平原区浅层地下水的响应变化,结果表明:水库修建后,滹沱河经历了由常年有水到间歇性过水直至常年干涸的过程;在地表水补给不断减少的条件下,滹沱河流域平原区的浅层地下水则随之经历了由浅到深的变化过程;河水流量相同条件下,同一位置处的浅层地下水升幅减小;河水位与浅层地下水位的吻合关系不复存在。

人类活动对浅层地下水干扰程度定量评价及验证

以滹沱河流域平原为研究区,选取地下水开采量作为人类活动影响地下水变化的特征值(母序列),开采机井数量、水浇地面积等7个因子作为影响地下水变化的变量指标(子序列),采用综合指数法和MapGIS技术,借助1.25×1.25km2剖分体系,量化研究了自20世纪60年代以来不同时期人类活动对浅层地下水影响程度演变时空特征。自20世纪60年代以来,人类活动对滹沱河流域平原浅层地下水位变化的影响程度不断加剧,影响程度"低"或"较低"分布区面积不断缩小,"较高"和"高"分布区面积不断扩大,这些变化与地下水位下降时空变化特征具有较好的吻合性。目前,人类活动对地下水变化影响程度"较高"和"高"级的分布区面积已占滹沱河流域平原总面积的83.8%。规范人类合理利用地下水,加强地下水涵养势在必行。

近50年太行山前平原地下水演变的时代标志性特征

针对太行山前平原浅层地下水超采日趋严峻问题,以滹沱河流域为例,采用MapGIS空间分析技术,探讨了近50年来该区地下水位埋深及分布面积演变的时代标志性特征。研究表明,该平原区浅层地下水呈现区域疏干加剧的态势;1963年,地下水以小于5m埋深的分布区为主,其面积占全区面积的96.8%,尚未出现大于10m埋深的分布区;1975年,5～10m埋深的分布面积迅速扩大,占全区面积的67.3%,大于10m埋深的分布区面积达23.1%;1985年,10～20m埋深的分布面积占69.4%,出现大于20m埋深的分布区,面积340km^2;1995年,20～30m埋深的分布面积占全区面积的51.7%,为4238km^2,大于30m埋深的分布区面积达4.7%;2005年,大于30m埋深的分布面积占全区面积的49.9%,出现大于40m埋深的分布区,面积达330km^2。目前,局部出现了大于50m埋深的分布区。气候旱化,加剧地下水补给量减少和开采量不断增大,加之河道长期干涸,是主导成因。因此,适时调控开采量,使其与气候变化规律相适应,将有利于遏制该区地下水超采疏干态势。