两水源地间相互影响的数值评价

四柏树水源地和炼油厂水源地是靖边县的主要供水水源.两水源地处于同一水文地质单元且相距较近,地下水联系较为紧密.为了更好地为地下水资源的可持续开发提供依据,利用Modflow软件建立区域地下水流数值模型,并运用模型分析了不同开采条件下两水源地的相互影响评价.结果表明:两水源地均属开采"消耗"型水源地;区域上地下水位(头)近于等幅下降,水源地开采区内大致以芦河为界分别形成两个以水源地开采区为中心地下水降落漏斗;随着水源地开采量的增加,两水源地水位(头)降均呈逐渐增大的趋势,相互的影响也越来越显著.     

Visual MODFLOW在李官堡水源地水流模拟中的应用

数值模拟方法目前是模拟地下水流动和评价地下水资源量的主要技术方法之一。Visual MODFLOW软件具有系统化和可视化的突出特点,因此应用该软件建立地下水系统的数学模型,对沈阳市李官堡水源地的水流情况进行了模拟和预测。模拟结果表明,该水源地为建设项目提供所需的9.8×104m3/d水量是可行的。模型的建立对傍河型水源地的建设和开采水量的预测有一定的借鉴价值。     

朔州市区重点水源地地下水动态分析

位于雁门关外的朔州市,是一座新型能源城市。现城区已建有南磨、耿庄、四圣店、刘家口、平朔生活区等5个水源地,取水均属永定河水系浅层地下水。为保障城区供水安全,在5个水源地共选择了7眼井进行地下水水位动态监测,以便发现问题及时采取应对措施。据2017-2018年监测资料,地下水水位除个别少数监测井汛期水位下降外,大部分呈上升趋势;相比于2017年,2018年汛末各个监测井的地下水水位均呈上升趋势,但上升幅度有所差异。     

复合井修复地下水硝酸盐污染的效果

为探寻更适用于农田周边硝酸盐污染地下水的原位生物修复技术,该研究构建了A、B、C3套试验装置,分别刻画管井(A)、大口井与管井组成的复合井(B、C)。基于3套物理试验模型,定量对比分析了管井与复合井修复地下水硝酸盐污染的效果。结果表明:受水力停留时间的影响,相同流速条件下,A、B、C三套修复系统的硝酸盐负荷分别介于75～100、100～125、125～150 mg/L之间;在允许硝酸盐负荷范围内,去除率均可达到95%以上,且不会出现亚硝酸盐累积及氨氮超标现象,表明了复合井修复系统的可行性,可以实现地下水开采与修复同步进行,提高了地下水水源地供水安全保证率。     

吕梁市城市饮用水水源地安全现状调查

根据山西省水利厅《关于开展全省城市饮用水水源地安全保障规划编制工作的通知》精神,吕梁市组织了有关部门对全市13座县级城市的需水情况、供水情况及33处饮用水水源地进行了调查。根据调查结果,2004年城市总的用水量为2 860.79万m3,其中居民生活用水量为1 517.49万m3,第三产业用水量601.5万m3,第二产业用水量653.99万m3,城市生态用水量87.81m3;33处水源地,地表水2处,地下水31处,年供水总量为2 860.79万m3,其中地表水供水量322.0万m3,地下水供水量2 538.39万m3。地表水水质类别为Ⅰ级,地下水水质达到Ⅰ级的5处,Ⅱ级的7处。城市饮用水水源地总体安全状况为安全和基本安全。     

不同胶结度的饱和土壤孔隙尺度结构对地下水渗流特性的影响

饱和土壤中地下水渗流过程的研究在诸多领域具有重要意义，土壤孔隙尺度结构差异对地下水渗流特性有显著影响。土壤颗粒胶结度是土壤的基本属性之一，但是目前针对不同胶结度的土壤孔隙尺度结构差异对地下水渗流影响的研究尚少。采用整体重排算法构建不同胶结度的土壤介质孔隙尺度结构，基于此运用有限元软件模拟介质中地下水渗流过程开展相关研究。结果表明：土壤颗粒胶结度对饱和土壤中地下水渗流具有显著影响。随着胶结土壤颗粒百分数Pc从0增至60.20%，流场的变异函数增大了70.15%（从1.233到2.098），即随着胶结度增大，流速空间非均质性显著增强。此外，沿地下水主要流动方向和垂直于主要流动方向上的流速概率密度分布函数均越来越发散。流速接近平均流速的区域减少，不流动区、优势流区同时显著增大。当Pc从0增至60.20%时，地下水中不流动区比例增大了23倍（从2.06%到48.31%），而优势流区比例增大了将近9倍（从0.27%到2.41%）。当平均流速不同时，以上渗流特征的变化趋势保持不变。此外，本研究发现不同胶结度介质间的孔隙尺度结构差异正是引起地下水渗流特性发生上述变化的内在原因。     

地下水数值模拟计算与预测

为了保障阜新地下水的开采量能够满足阜新供水的需求,针对阜新凌河地下水状况进行了预测。以阜新凌河地下水源区为例,建立地下水流数学模型,运用该模型对地下水流系统进行预测。应用GMS软件,用有限差分法的MODFLOW程序进行求解。在1方案总计6.42万m³/d和2方案总计8.42万m³/d的开采情景下,分别预测2015年阜新凌河地下水状况。结果表明所建立的数学模型能够较为真实地刻画研究区地下水系统的特征,仿真性强。从而得出文中所提出的两种方案均可行。     

应用径流试验法评价水资源

正确评价山区局部地段的地下水资源贮量 ,关系到取水的成败、水资源合理利用问题。位于本溪市西部的兴安地区 ,1 8km2 内共有取水深井 13眼 ,取水量为 2 95万t d。用降水入渗系数法评价山区局部地段的地下水资源贮量误差较大 ,而采用径流试验法校正降水系数 ,可提高评价精度 ,从而为合理开发利用水资源提供可靠依据。利用 1983～ 1995年水文测验资料确定降水入渗系数 ,并通过对兴安地区水文地质条件的分析 ,采用径流试验法校正。结果表明兴安地区地下水资源较为丰富。多年平均日补给量为 8 4 4万m3,现状情况下取水量 2 95万t d是有保证的     

基于热平衡分析的地埋管地源热泵换热方案模拟优化

为了确保丹阳中心城区浅层地热能可持续开发利用,避免丹阳中心城区地埋管地源热泵运行期间出现热堆积问题,基于地下水渗流和热量运移原理,建立了丹阳中心城区地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数值模型,结合未来地埋管地源热泵系统的运行工况,预测丹阳中心城区地下温度场的热平衡发展趋势。在此基础上,规划设计了3种优化方案:(1)按行政区划Ⅰ~Ⅴ个开发利用分区,调整地埋管间距分别为18,23,17,20,20 m;(2)地埋管间距5 m,加热秋季生活用水Ⅰ区157 798 m~3/d、Ⅱ区413 235 m~3/d、Ⅲ区339 322 m~3/d、Ⅳ区261 266 m~3/d、Ⅴ区27 6205 m~3/d,加热春季生活用水Ⅰ区473 394 m~3/d、Ⅱ区123 9705 m~3/d、Ⅲ区1 017 966 m~3/d、Ⅳ区783 798 m~3/d、Ⅴ区828 615 m~3/d;(3)地埋管间距5 m,增设冷却塔辅助地埋管换热孔进行夏季排热,冷却塔夏季冷却温度Ⅰ区为4.35℃、Ⅱ区为6.12℃、Ⅲ区为4.87℃、Ⅳ区为5.29℃、Ⅴ区为4.80℃。3种方案均可以有效减缓和避免丹阳中心城区地埋管地源热泵运行期内的热堆积问题。地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数值模型是优化确定浅层地热能地埋管地源热泵可持续开发利用方案的有效方法。     

热渗耦合的分层土壤中管群换热器热性能分析

准确获取管群换热器在复杂土壤中的传热情况,有利于合理设计地源热泵系统。该研究建立了考虑地下水渗流的三维管群分层数值模型,通过引入区域热效率(E)和动态性能损失(Dynamic Performance Loss,DPL)2个指标,评估不同因素对渗流作用下管群在分层岩土中传热的影响。结果表明:当渗流速度为100m/a且渗流层厚度较大时,管群在分层岩土中的传热可以简化为在均质岩土中的传热;通过调整不同导热系数的土壤层的位置和厚度,管群区域热效率的变化可以忽略不计;变等效入口流速和变入口温度的变化对管群区域热效率的影响可以忽略。在渗流速度为100 m/a、连续运行2 000 h、管间距为3 m的叉排管群,下游DPL仅比管间距为6 m的顺排管群高1.27个百分点。因此,当渗流速度为100 m/a且渗流层厚度较大时,建议顺排和叉排的管间距分别为4和3 m。此外,渗流速度越大,管群的区域热效率越大,DPL越低,且趋于稳定的速度越快。研究结果可为合理设计热渗耦合分层土壤中的地埋管管群以及有效缓解土壤热堆积提供参考依据。     

山前冲积扇蓄洪入灌坎儿井水源保护方法研究

新疆吐鲁番盆地的坎儿井是我国宝贵的非物质文化遗产,且对吐鲁番绿洲生态的存在与发展具有不可替代的作用。近年来随着大量机电井的使用,区域地下水位持续下降,致使坎儿井出水流量减少甚至干涸。吐鲁番盆地北侧天山山脉的年降雨量可达300~400 mm,该降雨除一部分通过多条河流排出外,在山前冲积扇上也会造成一定规模的洪水,给盆地边沿地区带来一定的威胁。通过分析吐鲁番盆地基本情况、坎儿井现状和山前冲积扇蓄洪入灌的自然条件,提出一种山前冲积扇蓄洪入灌坎儿井水源保护方法,并采用数值模拟对此方法进行了研究。山前冲积扇蓄洪入灌坎儿井水源保护方法,即在冲积扇修筑拦洪坝的方式,拦蓄该部分洪水,一方面起到防洪效果,另一重要方面就是补给地下水,抬升地下水位,从而增加该区域的坎儿井的出水量。研究表明:该方法可以大幅提升地下水位,增加坎儿井的出水量,甚至可使得已经干涸的坎儿井重新出水,是经济可行的一种保护坎儿井的方法。     

近60年鄯善县地下水补排量演变与坎儿井流量衰减关系

为揭示干旱区地下水补排量演变规律及其与坎儿井流量衰减的关系,通过梳理1949年以来鄯善县水资源开发利用、地下水资源调查评价资料,分析了地下水补排量的变化,划分地下水补排量演化的阶段。利用双变量相关分析法,分析了地下水主要补排量演化与坎儿井流量衰减之间的关系,并分析了其原因。结果表明：1）鄯善县地下水补排量的变化主要受人类活动影响,气候变化的影响微弱,且主要补排量变化的突变点与国家实施改革开放、西部大开发等政策的起始点相一致,政策是人为因素中的关键因素;2）坎儿井出流量与河道渗漏补给量、渠道渗漏补给量、田间入渗补给量、机井地下水开采量之间的相关系数依次为0.312、?0.327、?0.574、?0.959,说明坎儿井流量的衰减主要受机井开采地下水影响,其次为田间入渗补给量,河道和渠道（干支渠）渗漏补给影响较小;3）坎儿井出流量与地下水补排量的响应关系主要由其空间分布位置决定。该研究对坎儿井保护和超采区治理提供参考。     

Matrix and bypass-flow in quaternary and tertiary sediments of agricultural areas in south Germany

In hilly areas of south Germany with tertiary and quaternary sediments, percolation has been studied applying an isotope tracer of the water molecule in small-scale field experiments to better understand the hierarchies and interconnections of quick and slow seepage. On a catchment-related scale, these results have been connected with traditional and environmental isotope analysis of discharge to better quantify quick and slow seepage components, and to better assess the export of agrochemicals into ground- and surface waters. Consequently, the development of improved application techniques of agrochemicals and better strategies for ground and surface water protection is possible. The unsaturated zone of the study area was traced with Deuterium on areas of about 50 m². Results show that infiltration splits into bypass and matrix-flow. Bypass-flow exceeds flow velocities of 0.5 m day⁻¹, which is close to flow velocities of overland-flow, and matrix-flow ranges between 0.7 m year⁻¹ (Loess) and 1.2 m year⁻¹ (Tertiary gravels and sands). In these unconsolidated rocks, bypass-flow seems to (1) be strongest under wet and dry conditions at the soil surface; (2) be more dominant in coarse than fine-grained sediments; (3) be more pronounced in terrestrial than in marine sediments; and (4) penetrate to an average depth of less than 1 m in fine-grained sands and silts, and deeper than 3 m in gravels before it either finally incorporates into matrix-flow or generates interflow. Hydrographic analysis shows that more than 21% infiltration produces interflow by the transformation of bypass-flow into lateral flow, and about 75% infiltration groundwater recharge; 4% of bypass-flow incorporates into matrix-flow. In the study area, plowing techniques and field size influence significantly and proportionally the distribution of overland- and interflow-flow. However, groundwater recharge is not significantly changed. As matrix-flow is too slow an indicator to clarify how changes in land use affect groundwater quality over time, the analysis of direct discharge may be considered a good early indicator to assess land use changes on the export of agrochemicals.     

纳林河二号煤矿首采区煤矿涌水量预测及其参数灵敏度分析

[目的]煤矿业开采规模与深度的不断增加导致煤矿水害事故发生,故为确保煤矿安全高效开采,必须对煤矿涌水量做充分预测研究。[方法]依据研究区自然地理、地质条件,并且结合富水性分布规律等,充分认识煤矿水文地质条件。运用地下水流数值模拟方法,针对纳林河二号煤矿首采区3#1煤层,建立起煤矿涌水量预测模型,并选取各层渗透介质的水文地质参数进行灵敏度分析,最终预测涌水量的大小。[结果]首采区工作面采掘至第5,11a末时潜水位最大降深值分别为32.30,47.72m,3#1煤层顶板承压水位最大降深值分别为530.37,564.63m;煤矿涌水量分别可达57 994,86 240m3/d。[结论]首采区矿坑不断排水疏干,降深越来越大;模型参数对预测结果影响较大。     

Soil and Groundwater Relationships with Pistachio Yield in the Rafsanjan Area,Iran

This study was conducted to examine the spatial variability of groundwater quality factors and to determine soil physicochemical properties in order to distinguish their relationships with pistachio yield in the Rafsanjan area, Iran. One hundred fifty-seven water samples from the wells of the studied area were evaluated for electrical conductivity (EC), sodium (Na⁺), calcium (Ca²⁺), magnesium (Mg²⁺), sulfate (SO₄ ^2–), bicarbonate (HCO₃ ^–), chloride (Cl^–), total hardness, and sodium adsorption ratio (SAR). Groundwater levels of the wells were also recorded. The EC and SAR values of groundwater for some of the wells separately compared with pistachio yield in the orchards irrigated with these wells. Six pistachio gardens with the same management but in different parts were selected, and each garden was divided in two (desired and undesired) parts. In each part of these orchards, soil samples were randomly taken in three replicates from depths of 0–40 and 40–80 cm to determine soil properties. One soil profile was also excavated for soil classification in each part of these gardens. Groundwater in most of the area had EC > 8 dS m^–1 and SAR ≥ 13 (meq L^–1)^0.5. The lowest qualities of groundwater were found in the eastern, southern, and the northern parts of the area, where water's negative effects on pistachio yield have been reported. Statistical results for selected gardens showed that pistachio yield was affected considerably by salinity and clay content of the soils. Modern irrigation techniques and mixing high-quality water with poor-quality water in the area is necessary to prevent the reduction of the water table in the area. Preparing continuous soil salinity and texture maps are recommended for proper pistachio management in the area.     

近60年新疆吐鲁番盆地坎儿井衰败的影响因素及环境效应

近60a来,吐鲁番盆地坎儿井经历了先增加后急剧减少的变化。引起坎儿井变化的主要原因是：(1)绿洲规模不断扩大。解放初期至60年代初,坎儿井的变化和绿洲耕地面积的增加相一致,而60年代中期至今,二者变化趋势则相反。(2)坎儿井补给水源减少。60年代初,盆地开始开发利用地表水,在各流域上游和中游修建水库和防渗渠道。到1993年修建中小型水库8座,总库容达8.00×10⁷m³,防渗渠长达4774km,防渗率达70%。减少了坎儿井水源的补给。(3)盲目发展机电井,掠夺式开采地下水。吐鲁番盆地机电井数量由1966年的127眼增至2009年的5309眼,相应地年出水量由1.10×10⁸m³增至7.04×10⁸m³;机电井布局不合理,有相当数量的机电井打在坎儿井分布区或是其上游。地下水位下降,坎儿井干涸,严重影响了当地居民的生活及生态环境。具体表现在：居民生活受到严重影响,部分村庄整体搬迁;盆地坎儿井的控灌面积不断减少,同时盆地旱灾和风灾呈现不断增加趋势;由坎儿井水维持生长的天然植被面积减少了45.37%。     

通过三维渗流计算评价某滑坡坝渗透稳定性

黄河上游某滑坡坝由两岸滑坡物质形成,进而形成了天然堰塞湖,附近区域现已成为国家自然保护区核心区。为了对该滑坡坝的渗透稳定性进行较深入的研究,首先通过试验资料确定了坝体与湖积纹泥渗透稳定的可能破坏形式、临界水力坡降和允许水力坡降,在此基础上通过三维数值计算对滑坡坝在正常湖水位与极限湖水位两种工况进行了渗透稳定性评价。具体评价方法为,在每种工况下先评价计算范围内最大水力坡降方向每一格点（计算剖分网格）的渗透稳定性,进而评价整个坝体的渗透稳定性。研究结果表明,在正常湖水位与极限湖水位两种工况下,坝体均不会出现渗     

基于井电双控平台的地下水流场动态监测与提取

[目的] 基于灌区已建成“井电双控”平台的优势，提出利用抽水井水位来获取开采期地下水流场的动态变化，为地下水资源的科学管理及合理利用提供技术支撑。[方法] 利用Processing MODFLOW软件模拟得出研究区的仿真流场，以此作为抽水井水位确定流场的判别标准，并对该方法下流场的拟合效果进行评价与改进。[结果] 直接使用抽水井水位得出的流场较仿真流场整体偏小；使用抽水井降深修正后的水位得出的流场与仿真流场拟合效果较好，但实际中需要结合模型计算；在部分抽水井内安装水位监测设备基础上增加专用监测井，其得到的动态流场与仿真流场接近且易于实现，说明该方法可用于研究区流场的动态监测。[结论] 基于“井电双控”系统下，将抽水井作为监测井的方法有效解决了因地下水监测站网密度低、信息传输时效性差等造成对地下水管理存在偏差的问题，对加强地下水位—水量的双控管理及区域地下水资源的保护具有一定的应用价值。     

河北平原农田耗水与地下水动态及粮食生产相互关系分析

农田耗水是河北平原地下水资源消耗的主体,农田耗水与地下水动态、粮食生产互制机理研究可为农业节水提供重要依据。基于1981—2010年河北省经济统计年鉴、地下水开采量与地下水位、常规气象等数据,分析了河北平原近30年来农田耗水、粮食产量、降水量、地下水等动态变化特征,揭示了它们之间的相互响应关系。结果表明,近30年来,河北平原农田耗水总量约722.4 km3,生产粮食约5.9×108 t,开采地下水约440 km3(其中约330 km3用于农田灌溉),地下水位共下降约11.5 m;河北平原农田耗水与粮食产量总体呈逐年上升趋势,尽管2000年以来地下水开采量有所减少,但地下水位一直持续下降;农田耗水与地下水开采量、地下水埋深、粮食产量相互之间关系密切,每生产1 t粮食所消耗的水资源约1 224.4 m3(包括地下水597.1 m3),而地下水开采量每增加1 km3,河北平原地下水位实际下沉约0.03 m;农田耗水、地下水埋深均与年降雨量无明显相关性,由于降水入渗、灌溉渗漏不足以弥补开采的地下水,超采是引起河北平原地下水位持续下降的直接原因。因此,进一步发展节水农业、提高灌溉效率是促进河北平原农业可持续发展的必然选择。