国家地下水监测系统数据治理技术和体系

针对地下水数据的特点,提出一套可以实现海量数据治理和整合的国家地下水监测系统数据治理体系。从监测站获取数据到形成数据成果的全过程,分析自动监测过程中异常数据产生的主要原因,针对地下水实时监测、历史监测、多元异构参数等不同数据类型的特点,采用统计分析、大数据多要素关联分析、自适应阈值对比分析、适用于地下水数据处理的数据驱动模型和地下水数值模型构建等关键技术,辅以一系列支撑关键技术的在线软件,实现数据处理由主要依靠人工识别转变为自动识别、人工校核的模式,极大提高数据处理和整编效率。国家地下水监测系统数据治理技术和体系的构建,使得整体数据完整率由92.90%提升至99.43%,可用数据率达到99.01%,数据平均日完整率提高5.93%,实时监测和整编数据修正率分别提升2.56%和0.06%,达到充分利用工程站点和数据、充分发挥工程效益的目标,为高水平地下水信息服务产品和智能应用提供坚实保障。

对国标《地下水监测工程技术标准》认识与研究

概要介绍了国家标准《地下水监测工程技术标准》修订背景,对比分析了监测站与自动监测系统建设、信息监测与资料整编、信息服务系统建设及监测系统运行维护等主要内容。重点对标准修订编制过程中所涉及的县级行政区地下水监测站网全覆盖、井口固定点设置、人工与自动监测比测误差精度、地下水动水位处理方法等技术问题进行了探讨。本标准实施后,将进一步提升我国地下水站网布设、成井、信息自动监测、资料整编、信息服务和运维技术水平,为国家地下水监测二期工程实施及水利高质量发展提供重要的技术支撑。

基于抽水试验的地下水生态可开采量研究

地下水是生态环境系统的重要影响因素,在维护经济社会可持续发展等方面发挥着不可替代的作用。水利部要求到2035年,全面实现地下水采补平衡,超采亏空水量逐步填补,对地下水实施精准合理利用就显得十分重要。通过现场抽水试验研究地下水库水资源生态开采量,基本确定了地下水库的总库容量及丰水期、枯水期地下水资源的生态可开采量,对不同时期地下水资源精准合理利用提供了借鉴,可以避免水资源超采对地表植被生长、海咸水入侵、地下水水质、地面沉降等的影响,为地下水超采综合治理,复苏河湖生态环境、地下水高质量可持续利用提供技术支撑。

关于提升国家地下水监测体系和综合分析能力的研究与思考

简要回顾了"十三五"时期我国地下水监测工作发展情况,介绍了国家地下水监测工程主要建设成果。从进入新发展阶段、贯彻新发展理念、构建新发展格局和推动高质量发展的角度,分析了"十四五"时期地下水监测工作面临的新形势与新任务,以及当前地下水监测体系和分析能力与管理需求的主要差距;从监测站网、监测仪器设备和应用服务三个方面,结合应用需求,提出了建设目标和思路思考;建议加快推进国家地下水监测二期工程建设,以实现国家地下水监测体系和综合分析能力显著提升,适应高质量发展对水资源科学、精准、动态管理的需要。

数字孪生技术使能智慧地下水

地下水作为流域水循环的重要部分,在稳定区域水资源、维系生态系统功能等方面扮演着非常重要的角色,为实现地下水预报精准化、预警实时化、预演实景化、预案实地化的目标,使能地下水智慧业务应用及管理,以数字孪生技术为核心,提出智慧地下水体系的概念。依托地下水数据底板、知识平台,构建地下水数值模型,分析研究区地下水数字流场,预测预报不同时期的地下水动态特征;通过制定分区分时段地下水水位水量控制阈值,建立地下水超采预警机制;对不同场景下的地下水动态过程进行预演,并结合实时监测数据,制定地下水应急场景下的预案。构建的具有预报、预警、预演、预案功能的智慧地下水体系,可为地下水的管理和科学研究工作提供技术支撑。

对地下水监测有关问题分析与思考

概述了地下水监测的重要性,从三个方面简介了我国地下水监测现状;对已建的国家地下水监测工程取得主要成就与存在问题进行了分析;着重对地下水站网补充完善、水位监测精度、地下水水质采样与检测、地下水水量监测、产品开发与应用等有关问题进行了分析研究,提出了相应的对策和技术发展方向。

阿拉善塔木素地段地下水补给来源与演化特征分析

内蒙古阿拉善塔木素地区是我国高放废物地质处置预选地段之一,开展相应的水文地质特性评价研究对于科学评估其适宜性尤为重要,而充分认识地下水的补给来源与演化过程是了解地下水的形成机制与更新能力的基础。结合塔木素地区水文地质条件,利用水化学与同位素技术对研究区26组水样进行分析,结果显示:研究区地下水氢氧同位素与西北地区大气降水氢氧特征类似,表明区内地下水主要受到当地大气降水补给,这也与水文地质条件认识相符;区内地下水呈现高矿化度特征,TDS均值达到了2.9g·L^-1,地下水化学类型为Na^+-Cl^-型,表现出干旱区地下水的典型特征;此外,地下水的氯碱指数均大于0,且Mg^2++Ca^2+-HCO3^--SO4^2-与Na^++K^+-Cl^-呈线性关系且斜率接近-1,说明了阳离子交换反应普遍发生在地下水化学演化过程中。塔木素重点地段地下水属于不适宜利用的高矿化度地下水,且深部地下水年龄大于5000年,循环交替能力较差。这一认识为该地段处置库选址和场址评价提供了重要的水文地质依据。

2021年强降水影响下的海河平原地下水动态特征研究

2021年7月—10月,海河平原出现多次强降水过程,降水呈现持续久、范围广、强度大的特点。受此影响,海河平原7月末浅层地下水平均埋深13.60 m,水位较该月初上升1.68 m,恢复至2018年春灌前水位水平。10月10日达到水位最高点,较7月1日累计上升3.45 m。水位上升区与降水集中区、第四系强入渗区和低水位区相一致,低水位区更有利于获得持续补给。暴雨洪水对于缓解海河平原地下水系统的超采现状具有积极作用。

巴彦诺日公地段花岗岩微裂隙发育特征研究

花岗岩是高放射核废料地质处置库的主要围岩之一,其水力学特征优劣直接决定了花岗岩体能否有效地阻隔地下水对处置库中核废物的侵袭。围岩微裂隙结构和化学风化程度是水力学特征的直观表现,微裂隙结构量化和化学风化程度计算对高放射核废料地质处置库埋藏深度的比选有一定的科学意义。本文以阿拉善某600 m的花岗岩钻孔内不同深度的岩芯作为研究对象,得到大量的微裂隙显微照片;通过测网法和图像处理技术,获得岩芯数字化的裂隙空间分布图像,并从中提取了微裂隙特征参数(裂隙条数、隙宽、裂隙率、裂隙面密度参数等);然后,对微裂隙特征参数进行了统计分析,描述了裂隙空间分布变异性。花岗岩样品的化学风化程度评价指标有:天然含水率、CIA。同时,利用SEM-EDS探测裂隙部位形貌特征及元素含量等数据。最后,对花岗岩完整性与核废料处置库适宜性进行综合评价。通过本研究,得到了以下结论:(1)研究区的花岗岩微裂隙发育情况随深度增大逐渐变弱。(2)花岗岩受外力作用后微裂隙首先发育在石英中,其次是在长石和黑云母中。(3)临近破碎带,裂隙率、平均隙宽、裂隙条数均增大,同时受后期热液填充的影响,CIA也会表现出高值。(4)破碎带的发育,对周边完整岩体的微观破裂影响距离可以超过10.6 m,后期热液对下方完整岩体的侵染蚀变影响距离可以超过50.27 m。(5)通过综合评价,来自该钻孔不同深度的7个样品中,取自地下598.8 m处的样品所代表的位置最适宜作为核废料处置库深埋区。