基于主成分分析的豫北平原浅层地下水化学特征

地下水是豫北平原的重要工农业水源。为调查豫北平原北部地下水水质的空间分布、成因及其主要影响因子,采集了660个地下水样品,利用水化学分析及数学统计方法得出:研究区地下水TDS值为170.02~6970.30 mg/L,78%的地下水样品为淡水,22%的水样为微咸水、咸水。淡水的水化学类型以HCO_(3)-Ca·Mg、HCO3·Cl-Ca·Mg为主,微咸水、咸水水化学类型以Cl·SO_(4)-Ca·Mg为主。从西北到东南,地下水盐度逐渐增大,咸水呈条带状沿卫河流向展布。采用主成分分析法得出地下水水质的5个主成分,代表了含水层中碳酸盐、硅酸盐以及石膏等矿物的溶解,工农业污染,含锰、氟、铁矿物溶解的原生地质污染以及蒸发浓缩作用。依据主成分得分对地下水控制因素进行划分,发现区内地下水主要受到水岩作用影响,部分区域存在原生地质污染,而在城市周边地下水主要受到人为污染的影响,受污染的地下水零散分布。

豫北平原地热资源分区及其开发利用研究

豫北平原地处华北盆地边缘,具有较高的地热流和地温梯度,巨厚的新生界沉积及其覆盖下的下古生界奥陶系、寒武系形成良好的地下水热储层。分析了研究区地温梯度、地温分布、地温异常以及不同深度地温分布,基于此,将研究区划分为8个地热分区:太行拱断束地热分区、汤阴断陷地热分区、内黄凸起地热分区、东明断陷地热分区、济源凹陷地热分区、武陟凸起地热分区、中牟凹陷地热分区、菏泽凸起(河南部分)地热分区。将研究区地热资源开采适宜性划分为最适宜、适宜、差的、不适宜四个等级,针对地热水不同梯级,根据温度、水质确定其不同的开发利用方向,进行综合开发利用。研究为合理开发利用地热资源提供依据。

豫北平原乡村广场布局及其优化策略研究——以长垣市方里镇为例

乡村广场在豫北平原地区的公共生活中占有重要地位,对于促进邻里交往、丰富村民日常生活、创新基层治理的途径发挥着不可或缺的作用。梳理现有的有关乡村广场的规范、标准,发现其对于豫北平原地区乡村广场建设的指导的限制性,再通过研究人口、建设用地规模、广场尺度与功能性需求之间的联系,发现它们之间的内生联系,最后根据村民的使用评价,提出豫北平原乡村广场宜具有一定规模、合适的服务半径、结合公服设置、考虑适老建设和幼儿关怀等策略,为乡村振兴的公共空间和人居环境建设提供一定参考。

明清豫北平原民居形态特征研究

豫北平原民居地处黄河冲积平原,有着深厚的历史文化积淀和鲜明的地方特征,相比于豫北山地民居,对豫北平原民居的形态特征研究较少,因此其更具有代表性。文章以中原文化为切入点,采用现场测绘和类比分析等研究方法,探讨中原文化对明清时期豫北平原传统民居产生的影响,分析并归纳院落、建筑单体和建筑细部三个层面的民居形态特征。本文对比其他时期和地域,重点探究明清豫北平原民居在宅基地选择、院落组合形式、单体建筑、门窗细部、建筑材料等方面的地域特色,以期为本地域民居的传承、发展与保护提供参考,实现建筑形态与地域文化的融合,促进中原文脉的传承。

豫北平原地下水高砷和高氟分布规律与成因

豫北平原地处黄河中下游,同时存在着高砷和高氟地下水,但目前这种零星分布区砷和氟的共存机制尚不明确。本文采集了豫北平原332组浅层地下水样品,采用原子荧光光谱法测定砷含量,离子色谱和电感耦合等离子体发射光谱等方法测定氟及其他阴阳离子含量,探讨地下水中砷和氟的空间分布规律,并结合水化学图解和因子分析法提取出影响该区地下水演化的主要因子,以此为思路对该区高砷和高氟地下水的成因机制进行探讨。结果表明:该平原地下水中砷和氟的浓度范围分别为0.0001~0.1900mg/L和0.13~4.94mg/L。高砷地下水主要分布在太行山前冲洪积洼地和黄河决口扇垂向15~80m;高氟地下水分布于黄河沿岸的黄河现代河道影响带垂向7~100m。蒸发浓缩作用、矿物的溶解/解吸附作用和氧化还原环境是控制该区地下水演化的主要因子。氟在因子F1(蒸发浓缩作用)和F2(矿物的溶解/解吸附作用)中分别占有0.214和0.743的载荷,氟浓度与ρ(Na^(+))/[ρ(Na^(+))+ρ(Ca^2+))]呈正相关,高浓度氟出现在Ca^2+)浓度较低的地下水中。黄河现代河道影响带强烈的蒸发浓缩作用有助于含氟矿物的溶解,黄河水的灌溉增加了地下水中Na^(+)浓度,进一步增强了其溶解作用,在这种环境下氟会浓缩并富集在地下水中。砷在因子F3(氧化还原环境)中占有0.728的载荷,与Fe^2+)、NH^(+)4呈正相关,与NO^(-)_(3)、SO^(2-)_(4)呈负相关,Eh越低,砷浓度越高。太行山前冲洪积洼地和黄河决口扇的还原环境有利于含砷的铁氧化物/氢氧化物发生还原性溶解,从而形成高砷地下水。pH值升高引起的以阴离子形式存在的砷酸根/亚砷酸根/氟化物在矿物表面的解吸附作用有利于该区砷和氟在地下水中共存。然而,该区地下水中砷和氟的相关性并不十分显著,这是由于高砷区高浓度的钙离子不利于氟的富集,而高氟区的弱还原条件不利于含砷铁氧化物/氢氧化物的溶解。本文研究结果探讨了豫北平原地下水中砷和氟的共存机制,进一步丰富了高砷高氟地下水共污染的理论体系。

豫北平原土壤养分与施肥状况探析

为摸清豫北平原土壤养分状况、合理利用土壤资源和指导科学施肥,利用全球卫星定位系统(GPS)准确定位,在豫北平原进行网格取样(20km×20km),同时进行农业生产状况和农民施肥习惯调查。土壤样品分析结果表明:豫北平原土壤养分状况整体处于中等水平,土壤有机质、碱解氮,速效磷和速效钾平均含量分别为1.43%,65.38mg/kg、17.7mg/kg和74.23mg/kg。与第二次土壤普查结果相比土壤养分含量有明显变化,土壤有机质、土壤速效磷含量显著提高,而土壤碱解氮、土壤速效钾含量下降。施肥调查表明:90%以上农户采用秸秆还田,重视施用氮、磷肥,而忽视施钾肥,存在所施肥料养分单一、养分配比、施肥方式不合理等问题。豫北平原应重视有机肥施用、推广秸秆还田,注意减少磷肥用量、注重补施钾肥,采用复合和缓/控释氮肥及合理的施氮技术。政府和农业科技部门应重视宣传和加大平衡施肥技术的推广。

豫北平原粮田土壤养分状况研究

选取豫北平原粮食主产县代表性地块,对耕层土壤养分进行测定分析,调查玉米产量、农业生产状况和农民施肥习惯,旨在查明豫北平原土壤养分状况,为合理利用土壤资源和指导科学施肥提供依据。结果表明:豫北平原土壤养分状况整体处于中等偏上水平,土壤有机质、土壤全氮、速效氮、速效磷和速效钾平均含量分别为15.54 g/kg、1.04 g/kg、63.80 mg/kg、20.72 mg/kg和101.93 mg/kg。与第二次土壤普查结果相比土壤有机质提高了38.75%,土壤速效磷含量提高了55.79%,而土壤速效钾含量下降了40.63%。应重视施用有机肥和推广秸秆还田,注意减磷补钾平衡施用化肥,重视宣传推广作物专用复合肥和新型缓/控释肥的施用,不断提高土壤肥力水平和作物产量。

基于SBAS-InSAR技术的豫北平原地面沉降监测

豫北平原是河南省平原地区地面沉降灾害较严重地区之一,快速全面掌握豫北平原地面沉降信息、有效防控地面沉降的持续快速发展对中原城市群建设至关重要。本文借助中高分辨率RADARSAT-2雷达数据,基于SBAS-InSAR技术获取了豫北平原2014-2016年的地面沉降监测数据。监测结果表明:两年内豫北平原地面整体下沉,区内共圈定8个较明显的沉降区,总面积约3 006km2,各沉降区沉降速率在25.00~114.85mm/a之间;其中,除安阳县白壁镇—内黄县沉降区和辉县沉降区最大沉降速率分别达到95.36和114.85mm/a之外,其余6个沉降区最大沉降速率均小于73.58mm/a。根据沉降区现场实地调查和综合分析发现,豫北平原地面沉降主要是活动断裂、松软岩土、地下水超采、城市建设活动、石油和地热资源开采等共同作用的结果。建议将豫北平原地面沉降的防控重点放在人类活动引起的地下水超采和城市建设引发的松软岩土层超量堆载等方面。

南水北调中线工程对河南平原第四系地下水资源的影响

南水北调工程是优化我国水资源配置、解决北方水资源短缺问题的重大举措。由于南水北调中线工程的调蓄作用,河南省受水地区水源结构的改变对主要的供水水源第四系地下水资源势必造成一定的影响。论文在建立河南平原地下水流数值模型的基础上,按照受水区的分配水量相应压采各城市的浅层地下水开采量,模拟预测南水北调中线工程实施后第四系地下水流系统的演化趋势。预测结果表明:河南平原受水区浅层地下水位都得到了不同程度的恢复,到2010年,郑州市、新乡市、濮阳市漏斗中心水位相比南水北调中线工程实施前(2007年1月1日)将分别提高6.64m,8.15m和4.15m,很大程度上减轻了地下水的开采压力,有效地恢复了地下水位降落漏斗,缓解了当地水资源的供需矛盾;但是由于农业灌溉超量开采地下水,河南平原中部和东部的非受水区浅层地下水位仍持续下降;南部尽管不在受水区范围内,但是供水水源主要来自地表水,所以浅层地下水位无明显变化。结合前人的供需水量预测结果,到2010年,南水北调中线工程分配给受水区的水量与受水区的需水量基本持平。

豫北平原咸水水文地质特征及开发利用

豫北平原是河南省重要的能源、冶金和纺织等工业基地,也是粮棉油料作物的主要产区。同时,又是水资源较匮乏的地区。但大量咸水(矿化度>1 0g L)资源得不到开发利用,且广泛分布的咸水已日益突出地成为环境水文地质问题。根据大量实地调查资料和地质成果,文章较详细地论述了豫北平原咸水含水层分布、富水性、补给、径流和排泄、水化学和同位素、利用现状及动态等水文地质特征。为缓解豫北平原水资源供需矛盾的压力,变害为利,根据咸水的分布状况、咸水农业利用和咸水养殖利用的适宜性、咸水改造方法和补源条件等,提出咸水开发利用与改良规划应"以用为主,以用促改"。结合各地实际情况,对不同矿化度的咸水应采取不同的开发利用方式、改良方案和措施。

黄河故道—豫北平原土地整治片区水生态环境现状分析与评价

山水林田湖草作为生命共同体,其生态保护与修复必须以生态系统服务功能提升为导向,而且需要考虑生态系统本身脆弱性,协调好保护与发展关系,从山、水、林、田、湖、草六大生态要素总体归纳生态保护修复指导。按照生命共同体理念,系统分析黄河故道—豫北平原土地整治片区水生态环境问题,对片区水生态环境现状进行整理,采用多因素综合评价方法对片区水生态环境进行综合评价,为片区山水林田湖草综合分析耦合评价提供技术支撑。

豫北平原地热资源潜力分析

地热资源是清洁的新能源。地热资源的分布与新构造运动存在较密切的关系。本文根据豫北平原75口热井参数,计算了地温梯度,总结了地温梯度的平面分布规律,分析了地热水赋存规律。豫北平原地热水分布不均,与新构造运动密切相关,地温梯度一般为2.5~3.5℃/100 m,平均约3.0℃/100 m。本研究为地热水开发利用提供了地质依据。

豫北平原环境水文地质问题分析

通过对豫北平原地下水的综合调查,发现其环境水文地质问题以区域地下水位下降为主,并又导致了泉水消失、湿地减少、地面沉降和地下水污染等次生环境水文地质问题的发生。在环境水文地质问题形成背景和形成条件综合分析的基础上,认为其产生的根本原因是人为活动尤其是地下水的不合理开采破坏了地下水循环系统的天然均衡状态,其演化模式具双向性。最后,提出了减少和防止豫北平原环境水文地质问题的具体措施。

豫北平原的沙质草地及其畜牧业发展

豫北平原的沙质草地分布于黄河多次泛滥改道冲积形成的沙丘、沙地。其主要类型有 :1以白茅、达乌里胡枝子为主的草从草地 ;2刺槐、杨树等林地下层以藜、白茅、茜草等为主的林下草地 ;3以碱茅、狗牙根等为主的低湿草地。沙质草地的主要特征为种类组成简单 ,牧草产量低 (<2 0 0 0 kg· hm- 2 )且利用过度。但多种优良栽培牧草在沙地生长良好 ,可获较高产量。在沙地开发中 ,应针对各草地类型采取相应措施改造为人工、半人工草地。同时应结合沙地多种林木、果树和经济作物种植 ,建设农牧林复合经营的系统。畜牧业开发应以产业化为主导 ,发展适应市场需求的优良畜种 ,实行适度规模经营。

黄河冲积扇平原浅层地下水中氮循环对砷迁移富集的影响

黄河冲积扇平原浅层地下水砷含量超标情况严重,豫北平原的主体是黄河冲洪积扇平原。全面了解豫北平原浅层地下水氮循环驱动下砷的富集模式,对地下水资源的可持续利用和居民健康至关重要。本文采集豫北平原513组浅层地下水样品,采用原子荧光光谱法测定砷含量,原子吸收光谱和离子色谱等方法进行全分析及微量元素分析,对该地区高砷地下水的水化学成分以及地下水中硝酸盐、氨氮与砷之间的相关关系进行探究,并研究了氮循环对地下水中砷迁移富集的影响。结果表明:研究区浅层地下水中砷浓度超标率为17.3%。不同沉积环境条件下氮的赋存形态和转化方式是砷富集的重要驱动因素。山前冲洪积扇裙带中经硝化作用产生大量NO_(3)^(-),浓度平均值为9.3mg/L,为各区最高,同时砷浓度为各区最低,平均值为1.3μg/L,NO_(3)^(-)与砷浓度之间良好的负相关性表明硝化作用产生大量NO_(3)^(-),不利于含砷氧化铁的溶解;NH_(4)^(+)含量较高的冲洪积扇前洼地及黄河决口扇地区,为高砷地下水的聚集地,两地地下水砷浓度平均值分别为49.7μg/L和18.9μg/L,超标率达到87.5%和71.4%。地下水中砷含量与NH_(4)^(+)之间良好的正相关关系表明,反硝化和硝酸异化还原成铵(DNRA)过程消耗了地下水中的NO_(3)^(-),生成大量NH_(4)^(+),促进吸附了砷的铁氧化物的还原溶解而导致砷释放到地下水中,形成了富集砷的环境。

强降水条件下豫北平原地下水动态响应研究

为掌握强降水条件下豫北平原地下水动态响应规律,利用豫北平原水文地质、地下水位和水质动态监测资料等,建立了豫北平原强降水条件下地下水流系统数值模型,对地下水位、水质动态响应和地下水位变化趋势进行了研究。结果表明:受强降水影响,研究区地下水位变化可分为基本平衡区、缓慢下降区、急剧下降区、缓慢上升区和急剧上升区5个水位变幅分区,受7—9月强降水影响,地下水位埋深明显减小;受强降水影响,地下水化学类型和水化学组分均发生变化,地下水水质超标率减小;保持当前地下水开采量和降水量不变,7—9月增加降水量30%,其他月份降水量减少30%情景下,10 a后,地下水位整体有所下降,出现一定面积的疏干,但深层地下水未疏干;濮阳、内黄县和留固镇典型漏斗区浅层地下水和深层地下水均出现不同程度的下降,但后期地下水位下降速率趋于稳定。

豫北平原地下水水化学和水质分布特征

豫北平原为河南省重要的农业生产基地,其居民生活用水和农业生产用水主要依赖于地下水。为了保证工农业生产和生活用水安全,根据2018年的105个地下水化学取样分析数据,利用Piper三线图和Gibbs图研究了水化学的主要离子的空间分布特征及水化学形成机制,从而揭示了研究区水化学分布特征和主要形成作用,采用综合指标法和单因子法评价了水质问题,并分析了主要影响因素的超标情况。结果表明,豫北平原地下水类型以HCO3-Ca·Mg、HCO3·SO4-Mg·Na、HCO3·Cl-Na型水为主,地下水水化学成因以蒸发浓缩和水岩相互作用为主,浅层、中深层地下水水质Ⅳ~Ⅴ类水分布面积约占90%,深层地下水水质较好,Ⅱ~Ⅲ类水分布面积约占40%。

豫北平原潮土不同质地养分现状·分析

[目的]对豫北平原潮土不同质地的主要养分现状及消长原因进行分析。[方法]抽取豫北平原国家测土配方施肥补贴项目2005～2012年部分潮土取土化验数据,共计5 256个,与1986年第二次土壤普查土样化验结果进行对比。[结果]潮土有机质平均含量为12.20～15.00 g/kg,全氮平均含量为0.70～1.00 g/kg,有效磷平均含量为13.77～14.17 mg/kg,速效钾平均含量为96～146 mg/kg。[结论]与第二次土壤普查相比,豫北平原潮土有机质、全氮、有效磷、微量元素均呈上升趋势,氮磷钾处于中等水平,铜铁锌锰处于盈余水平。

豫北平原地下水与地表水联合调度初探

水既是重要的自然资源,又是重要的自然环境要素,是可持续发展的基础与条件,是环境问题与发展问题的核心。本文论述了豫北平原地表水和地下水联合调度的必要性及其理论基础;分析了利用地下水库蓄洪的可行性和技术思路,探讨了可能产生的生态系统平衡、调水随机性及泥砂问题;提出了豫北平原联合调度科学利用水资源的一些措施。

基于GIS豫北平原地裂缝易发性分区

本文利用"层次分析法"与地理信息系统(Arc GIS)的空间分析功能对豫北地区地裂缝灾害易发因素进行梳理,合理地赋予影响因素权重,建立易发性评价指标体系,并利用综合评价模型叠加分析,对整个豫北地区进行地裂缝易发性分区,结果与野外调查结果较为一致。