河北省邢台市百泉泉域水资源供需平衡分析

为保证邢台市百泉泉域持续复涌,通过分析研究区域现状供、需水量情况,并预测该区域总需水量、地表水供水量、地下水供水量、非常规水和外调水量相关指标,定量分析水资源供需平衡。结果得出,上游水库的供水量可进一步置换泉域内生活、工业、农业用水及补充下游河道生态用水,各县(市、区)地下水开采量仍较高,而地表水实际利用量相对与地表水可供水量仍较低。建议该区域减少地下水开采量,科学合理分配利用地表水。

基于现场检测的邢台百泉泉域岩溶水硝酸盐氮形成特征

为了揭示邢台百泉泉域岩溶地下水中硝酸盐影响因素及成因,采用便携式分光光度计建立了水中硝酸盐氮现场快速定量检测方法,通过水文地质结构和水化学分析,研究了百泉泉域岩溶地下水中硝酸盐氮的分布特征及其与常规水化学指标之间的关系。实验结果表明:硝酸盐氮在0.60~30.00 mg/L浓度范围内线性关系良好,方法检出限为0.2 mg/L,现场检测与实验室标准方法检测结果之间的相对标准偏差为0.23%~6.70%,差异性检验结果为t=0.984,表明两种检测方法测定结果一致。硝酸盐氮分布特征表明:防污性能较差的百泉泉域西北部岩溶裸露区和东部被第四系上更新统砂砾石含水层直接覆盖的部分岩溶水排泄区硝酸盐氮浓度较高;径流区硝酸盐氮浓度整体较低;采样点岩溶地下水中硝酸盐氮浓度均在地下水质量标准规定的Ⅰ~Ⅲ类水。研究区岩溶地下水水化学类型较为复杂,阳离子以Ca、Ca·Mg型为主,阴离子以HCO_(3)、HCO_(3)·SO_(4)型为主,HCO_(3)·Cl-Ca·Mg型和Cl·HCO_(3)·SO_(4)-Ca型地下水中硝酸盐氮含量较高,硝酸盐主要来源于城镇污水,受大气降水和农业活动影响较小。研究成果为建立地下水中硝酸盐氮现场检测标准方法及百泉泉域岩溶水资源的供水安全和生态保护提供了参考依据。

灰色理论在新乡百泉泉水流量动态分析中的应用

新乡百泉具有供水、农灌、人文、旅游及生态等多种功能,研究其泉水流量动态,建立泉水流量动态预测模型,对泉域水资源评价和泉水资源保护具有重要意义。为了进一步研究新乡百泉天然状态下泉水流量动态特征、评价泉域岩溶水资源,基于1964—1978年泉水年均实测流量和泉域年均降水量资料,通过逐步回归分析,确定泉水流量的主要影响因素为前1年降水量,并建立了逐步回归模型,其回归效果显著;在逐步回归分析的基础上建立了泉水流量动态预测的GM(1,2)模型、NSGM(1, 2)模型和GM(0, 2)模型。结果表明:1964—1978年百泉泉水流量动态主要受泉域降水控制,且泉水流量滞后降水1年,反映了天然状态下泉水动态特征。3种灰色模型的精度等级均为最高级(优)。1964—1978年百泉泉水实测流量为2.347~6.448 m^(3)/s,平均为3.904 m^(3)/s;逐步回归模型预测值为1.882~6.383 m^(3)/s,平均为3.904 m^(3)/s;GM(1,2)模型预测值为2.327~6.448 m^(3)/s,平均为3.939 m^(3)/s;NSGM(1,2)模型预测值为2.133~6.448 m^(3)/s,平均为3.927 m^(3)/s;GM(0,2)模型预测值为1.787~6.448 m^(3)/s,平均为3.907 m^(3)/s。逐步回归模型和前述3种灰色模型的平均相对误差分别为7.794%、7.292%、7.122%、7.797%,均<10%,可用于泉水流量动态预测;其中NSGM(1,2)模型精度更高、对曲线“拐点”的拟合更好。根据4种模型预测的1964—2030年泉水流量,从保泉角度评价百泉泉域岩溶水的开采资源量不得超过1.69 m^(3)/s。研究成果可为泉水流量动态预测和泉域水资源评价提供科学依据,也可为类似地区地下水动态研究提供参考。

新乡百泉泉水复流与保护措施

新乡百泉是我国北方著名的风景岩溶大泉,以泉水出露的奇特景观而闻名于世,由于百泉泉水长期断流,生态环境恶化,严重影响新乡旅游业及其相关产业的发展。根据百泉泉域岩溶水的勘察和开采现状,重新认识其水地质条件,定量分析百泉泉水长期干枯的原因;依据区域水资源(包括云雨资源)分布和已有水利工程情况等,提出百泉泉水复流和保护措施。

邢台百泉泉域岩溶地下水流场演化

为探讨邢台百泉泉域岩溶地下水流场的演化,基于前辈们多年研究成果和相关部门长期监测数据,对泉域岩溶水系统近50年地下水位和流场变化特征进行总结。结果显示,泉域岩溶水系统经历了20世纪80年代之前的天然状态、80年代到2015年地下水位阶段性持续下降和2016年之后地下水位阶段性回升3个主要阶段。与之对应,岩溶地下水流场经历了天然状态、流场分化和流场恢复3个主要阶段。进一步研究表明,驱动泉域岩溶地下水流场演变的直接因素是补给项和排泄项变化所造成的补采失衡。20世纪80年代以来,地下水持续超采所引发的地下水漏斗驱使着岩溶地下水流场的分化;2016年以来,南水北调引江水对岩溶地下水的置换压采,则主导了岩溶地下水流场的恢复和地下水位的上升。

百泉断流解决途径的研究

随着工农业生产的发展及地下水开采的日益增加,历史悠久的百泉自20世纪80年代以后经常发生断流,百泉风光也因此大为逊色.针对百泉断流问题,根据百泉泉域地理、水文地质调查资料,在百泉泉域开展了南水北调中线工程岩溶水调蓄工程勘察(普查)与华北平原(河南)地下水可持续利用调查与评价.研究认为,百泉泉域南部岩溶覆盖区具备良好的岩溶水调蓄库地质条件,并提出了解决办法.

新乡市百泉泉水流量动态预测与资源评价

运用BP神经网络理论和方法,建立了河南省新乡市百泉泉水流量动态的BP神经网络模型,并与逐步回归模型和灰色模型进行了比较,结果表明:BP神经网络模型的预测值与实测值最为接近,拟合效果明显优于逐步回归模型和灰色模型的拟合效果,三者的相对误差分别为0.961%、10.734%、5.664%。根据三种模型的预测结果,利用周期分析法和补偿开采的观点评价百泉泉域裂隙岩溶地下水可开采资源为3.25 m3/s。

基于BP神经网络的新乡百泉逐月泉水流量动态分析

根据1964.01—1978.12新乡百泉泉水流量动态分析,泉水流量动态受大气降水控制,反映了天然状态下的泉水流量动态特征,并建立了百泉逐月泉水流量的逐步回归预测模型。用BP神经网络方法,建立了不同时段的逐月泉水流量动态预测模型,并与逐步回归模型进行比较,BP神经网络模型拟合效果优于逐步回归模型。根据逐步回归模型和BP神经网络模型预测的结果,极枯降水年份的泉水流量2.727m3·s-1作为百泉泉域裂隙岩溶地下水开采资源量,可在平水年和丰水年的丰水期有泉水自然涌出,重现自然美景,保护风景泉水旅游资源,做到先观后用,达到保泉和供水的目的。

地铁施工对济南白泉泉群流量的影响

为研究地铁建设对济南白泉泉群的影响,在综合分析白泉泉域地质、水文地质条件的基础上,假定研究区岩溶强径流带位置及水力性质,利用FEFLOW软件建立地下水流数值模型。以规划地铁M1号线为研究对象,分析了济南东站、梁王站、梁王东站分别施工及3个站同时施工4种情景下,采用施工降水或施工降水+人工回灌两种施工方式对白泉泉群流量的影响。结果表明:单独采用施工降水的施工方式使得白泉泉群流量衰减,其中3个站同时施工对泉流量的影响最大,泉流量最大衰减达5.48%;各站分别施工时,济南东站对泉流量影响最大,泉流量较未施工时减少了0.043×10^(4) m^(3)/d。采用施工降水+人工回灌的施工方式,能够有效缓解泉流量的衰减,各车站施工时的泉流量衰减由仅施工降水时的2.26%~5.48%降低至0.08%~1.21%。岩溶强径流带有利于地下水形成优势径流,促进白泉泉群补给,一定程度上缓解因地铁施工引起的泉流量衰减。

邢台市百泉泉群保护与修复的可行性探讨

百泉断流干涸是邢台市水生态环境遭到破坏的直接反映,是多种因素长期综合作用的结果。主要原因是有效降水的减少和人为超采,并引发一系列水生态和地质环境问题。通过对比邢台历史事件和有关治理泉水成功经验,提出修复治理方法。

百泉泉域岩溶地下水水化学演化特征及成因

百泉泉域岩溶地下水是河北邢台市生产和生活的主要供水水源。近年来受到自然条件变化和人类活动的影响,泉域地下水流场明显改变,水化学场演变机制有待查明。本研究在水文地质调查和样品采集测试的基础上,采用统计学方法(描述性统计、Person相关系数)、饱和指数计算和水化学方法(Piper图、Stiff图、Gibbs图、离子比例系数)对泉域岩溶水化学特征展开了系统分析。结果表明:泉域岩溶水为弱碱性淡水,Ca^(2+)、Mg^(2+)、HCO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)是地下水中的主要离子,主要来源于方解石、白云石和石膏的风化溶解,Na^(+)和Cl^(-)主要来源于少量岩盐的溶解。沿着径流方向方解石相对于地下水由溶解状态转变为平衡状态,而白云石、石膏和岩盐一直处于溶解状态。补给区和北部径流区基本为HCO_(3)-Ca·Mg型水,七里河、沙河附近和南部煤铁矿区岩溶水除HCO_(3)-Ca·Mg型外,还多出现HCO_(3)·SO_(4)-Ca型、HCO_(3)·Cl-Ca·Mg型和HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg型水,煤铁矿区附近岩溶水中SO24-的升高是受到了高SO24-矿坑排水的混合影响。蒸发浓缩作用仅在水位埋深浅且地下水流动相对滞缓的排泄区较为明显,排泄点——百泉泉水为HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Ca·Mg型。此外,人类工农业活动改变了地下水的径流条件和水质,使局部岩溶水中NO_(3)^(-)、Cl^(-)、Fe、总硬度含量升高甚至超标。

邢台百泉岩溶地下水系统水-岩反应特征分析

岩溶水是一种具有独特性质的地下水,它赋存和运移于岩溶化地层中,并且在运动过程中不断地进行差异性溶蚀,使岩层中原有的孔隙和裂隙扩展,使水质产生变化。通过对邢台百泉岩溶地下水系统水-岩反应特征分析及对水质的影响程度分析,揭示岩溶地下水质量浓度变化规律,为合理开发利用和保护岩溶地下水资源提供科学依据。

济南市趵突泉与白泉地下水位相关性研究

为查明济南市趵突泉与白泉之间的水力联系,选取2007~2011年趵突泉、白泉以及7个岩溶地下水动态观测井监测数据,采用相关性分析、EOF分析法、小波分析等方法对地下水位动态进行分析。结果表明:趵突泉和白泉之间岩溶含水层整体连通性较好,受济南岩体的影响,两者之间水力联系相对较弱。趵突泉和白泉地下水位动态空间分布形式相同,变化趋势一致,受水力梯度的影响,趵突泉地下水直接补给白泉地下水。趵突泉水位和白泉水位均存在约12个月的连续主振荡周期,两者之间的响应时滞为39.18d,地下水径流速度为平均433.89m/d。因此,白泉除了主要接受南部山区的大气降水和地表水下渗的补给,同时也接受趵突泉的补给。

济南白泉泉群形成机理研究

白泉泉群位于济南市历城区,有花泉、柳叶泉等20余处。20世纪五六十年代,因泉群四溢,形成一片开阔水域,泉群周围稻香四飘,荷塘遍地,因其独特的出露方式,在济南众多泉水中具有十分重要的地位。白泉泉域是一个相对独立的水文地质单元,南部以地表分水岭为界;北部以石炭、二叠系与岩浆岩接触带为界;东、西边界分别为相对阻水的文祖断裂和东坞断裂,总面积为783.48 km2。其南部山区大面积的寒武-奥陶纪石灰岩,大气降水在此入渗并向北径流,在王舍人、济钢附近遇到石炭、二叠系和岩浆岩体阻隔,在第四系薄弱处涌出地表。该文以前人所做的大量地质、水文地质工作为基础,从地貌、地层、构造、补给等条件入手深入分析研究了济南白泉泉群的形成机理,从而为白泉泉群的保护提供科学的地质依据。

GMS在白泉湿地公园地下水数值模拟中的应用

为探究白泉湿地公园建设过程中白泉湖开挖对白泉的影响,在系统分析白泉泉域水文地质条件的基础上,采用地下水数值模拟专业软件GMS建立2012—2014年白泉泉域地下水流数值模型。在此基础上,利用10年平均和10年典型2种降雨情景对公园建成前、后白泉水位和流量进行预测。通过对比分析,结果表明公园建成后未来10年白泉可以保持持续喷涌,不会有断流情况的发生。在保证白泉湖景观用水的前提下,每天至少有100 m^3的泉水通过河道排泄到小清河。白泉湿地公园建成后,随着附近地下水的进一步减采,白泉的流量将逐渐增大,白泉湖的景观水位更加有保障。

辉县百泉泉水断流原因分析

辉县市百泉自１９７９年以来出现数次断流干枯现象，严重制约了旅游资源的开发利用。文章从地下水的补给、迳流、排泄及泉水的动态等方面分析了百泉泉水断流的主要原因是大气降水的减少和人工过量开采地下水。

基于因子分析方法的百泉泉域岩溶水污染源识别

百泉泉域岩溶水是河北邢台地区的主要供水水源,近年来供需矛盾突出。为实现对百泉泉域岩溶水污染源的识别与管理,在研究区采集并测试岩溶水样品24组,综合数理统计、水化学和因子分析方法进行了研究。结果表明:研究区水化学类型以HCO_(3)-Ca·Mg和HCO_(3)·SO_(4)-Ca型为主,铁、总硬度、pH和硫酸盐有超标现象;因子分析共提取出4个公因子,F_(1)解析为元素富集和人类农业、生活活动,F_(2)代表其他含水层的混合作用,F_(3)代表矿山排水,F_(4)代表局部原生地质环境,四个因子贡献率分别为36.860%、20.396%、12.880%和10.295%。

济南新火车东站及轨道交通建设对济南白泉泉群的影响分析

近年来,随着经济的快速发展和城市的大规模建设,济南市的泉水保护与经济建设产生了一些矛盾。根据规划,济南市拟在白泉泉域的周边建设济南新火车东站、地下轨道交通等项目,项目建设将会对白泉泉群的喷涌产生影响,根据野外实际调查成果,从白泉泉群的补、径、排角度分析了项目建设对泉群产生的影响,提出在保护泉群的前提下进行新火车站及轨道交通建设的合理化建议。

恢复邢台百泉泉水流量可行性研究

通过百泉泉区天然状态与超采状态下的水环境对比分析,并对岩溶水补给量和开采量进行计算,阐述恢复邢台百泉泉水流量的可行性,随着“引朱济邢”和“南水北调”供水工程的实施,邢台百泉水生态环境的恢复将变为现实。

百泉泉域地下水水量-水位双控管理

当下全球地下水资源十分匮乏,使用传统的地下水管理方法已不能满足当前的需求,面对此问题,需要将水位和水量同时作为约束条件,对地下水资源进行管理。通过阅读大量文献,在明晰地下水双控管理意义的基础上,以河北省百泉泉域为研究对象,使用GMS数值模拟软件,建立水量和水位之间的关系;计算在水位指标约束条件下地下水长期可允许开采量;根据召马地表水厂建设方案,计算不同降水保证率下的泉域需水量,模拟对应情景下的泉域水位。依据方案得到百泉泉域控制性关键水位阈值为37~68 m,地下水长期可允许开采量阈值为[6981.07,19552.28]万m^(3)/a;2025年前泉域地下水水位波动区间为52.73~63.7 m;2025年召马地表水厂建成后泉域地下水水位波动区间为66.27~71.32 m。该方法对水资源开采-环境演化-经济发展进行了综合考虑,在生态修复基础上优化地下水分层抽水,进而为百泉泉域水资源管理配置及经济发展提供依据。