三江平原建三江地下水动态变化特征

【目的】探明建三江分局地下水动态变化规律,为水资源开发利用及科学管理提供理论支撑。【方法】在综合分析建三江分局1997—2017年15个农场监测井地下水位标高、农业种植结构、土地利用类型等统计资料的基础上,应用衬度系数方差分析、Arcgis空间插值分析、OriginPro趋势分析等方法,分析了地下水动态变化规律及地下水流场空间变异特征。【结果】由于地下水的过量开采,地下水位呈持续下降趋势,下降幅度为1.60～9.29 m,中东部、中西部下降幅度表现为最大;地下水位衬度系数方差与地下水位下降幅度空间异变特征一致,中西部、中东部地下水动态受人类开采作用影响最为强烈;地下水流场空间异变特征明显,北西、南东、南部地下水水力梯度明显增大,局部地区地下水接受河水入渗补给,中部低平原区为地下水集中汇流区。【结论】地下水过量开采引起的地下水流场变化,激发了河水入渗补给地下水能力,增加了地下水侧向径流补给量,改善了地下水径流条件;为合理开发利用地下水,优化地下水资源管理提供了水文地质依据。     

水均衡法评价玛纳斯河流域莫索湾灌区地下水资源

莫索湾灌区位于玛纳斯河下游,地下水补给以侧向径流补给和灌溉水入渗补给为主,因此,地下水位多年动态变化特征基本上反映了地下水开采量的变化特征。基于水均衡分析法,分析了研究区地下水资源利用情况,对灌区1998-2007年地下水系列各项补给量和排泄量进行平衡计算,指出灌区地下水位明显受灌溉用水量和人工开采量的双重控制,尤其是人工开采量对地下水位变化影响最大。基于此,地下水开采应该以保证生态环境为前提,合理地开发利用地下水资源,实现地下水资源的可持续利用。     

廊坊平原区浅层地下水流场异变与影响因素研究

廊坊平原区地下水监测工作已开展了30余年,监测区主要为平原区。根据多年地下水位监测资料,对研究区孔隙浅层地下水多年水位动态特征、区域浅层地下水流场变化及其影响因素进行了分析研究。结果表明:(1)多年来,廊坊平原区浅层地下水位总体呈下降趋势,35 a累计下降约7.97 m,平均下降速率为0.23 m/a;(2)浅层地下水流场由1974年监测初期的天然状态,经过1981-2000年期间的水位迅速下降期,2000年后进入水位匀速下降期,地下水水位降落漏斗形成,水流方向也发生改变;(3)降水量是影响研究区地下水流场变化的重要因素,而人工开采是主导因素。     

呼和浩特市平原区地下水水位动态与降水量及开采量的互馈效应

通过研究呼和浩特市平原区内降水量,开采量,地下水位动态变化过程及特征,运用数理统计方法分析影响区域地下水水位动态变化的影响要素,进而揭示三者之间的互馈效应.结果表明,降水量对地下水位直接影响并不明显,它通过影响农业地下水开采量从而影响地下水位变化;开采量时增时减,水位却不断降低,其原因是开采量大大超出了地下水资源可利用量;通过对32年内降水量、开采量与地下水位之间的简单相关分析和回归分析,量化了降水量和开采量对地下水位的影响程度,得出开采量对地下水影响是显著的,远大于降水量的影响.     

区域地下水资源量计算及水位动态变化分析

本文根据水源地水文地质条件,结合抽水试验数据资料,确定该区域含水层平均厚度、单井涌水量、渗透系数、影响半径及水力坡度等水文地质参数,采用水均衡法计算地下水资源量,分析补给量与排泄量平衡情况,采用开采系数法确定地下水可开采量,并分析区域地下水位动态变化趋势.     

基于GMS的博兴县南部区域浅层地下水流数值模拟

博兴县南部地区由于常年过量开采地下水致使地下水位持续下降,局部地区形成了一定规模的降落漏斗.运用GMS(Groundwater Modeling System)软件建立博兴县南部浅层地下水流数值模型,并对2020年的地下水流场变化情况进行预测,同时对该区过去、现在和未来的地下水流场进行对照研究,结果表明未来10年该区地下水位依然呈下降趋势.     

松花江佳木斯以下干流段地表水与地下水相互转化关系研究

松花江下游干流段地区内地表水与地下水转化频繁,关系复杂。因此开展松花江下游干流段地表水与地下水转化关系的研究对于建立松花江下游干流段内的水循环模式和指导区内水资源的可持续开发利用有重要的实际价值。利用地表水水量平衡法和地下水水量均衡法,在充分分析松花江下游干流段地区的地质、水文地质条件的基础上,通过对地表水的蒸发量、开采量、补给量和排泄量以及地下水的补给量和排泄量的计算,研究了地表水与地下水的转化关系。     

河南新乡市傍河水源地浅层地下水资源评价

为了摸清新乡市傍河水源地浅层地下水资源状况,对浅层地下水资源总量进行了计算和分析。结果表明,利用均衡法计算得出现状年浅层地下水总补给量为13 289.85万m3/a,排泄量为13 260.05万m3/a,均衡差为29.8万m3/a。各均衡区计算水位与实测水位亦比较接近,表明计算所选参数比较合理,计算的补给量和排泄量可靠;采用均衡法、解析法和数值法对设计新增的地下水允许开采量35万m3/d进行了评价,结果表明本次评价的水源地地下水允许开采量的补给量是有保证的;水源地内浅层地下水水质较好,经适当处理后适宜饮用;通过建立水源地保护区和水源地开采监测来保证饮用水的水质安全。     

美国西部实行地下水分配制度

<正> 在美国西部,由于过量开采地下水用于农田灌溉,已引起一些地区的地下水位明显下降。为了使开采量和补给量处于相对平衡状态,即做到“安全开采”,这些地区已开始实行地下水使用分配制度。     

基于地下水均衡的灌区合理渠井用水比例

基于地下水均衡模型,分析了陕西泾惠渠灌区不同频率典型年的地下水均衡状况,结果表明降水入渗补给、渠系渗漏及田间灌溉入渗补给、井灌回归补给是灌区地下水的主要补给源,占总补给量的85.99%~82.89%;而人工开采是灌区地下水的主要排泄途径,农灌地下水开采量、人畜和工业用水开采量占总排泄量的69.7%~72.86%.以2010年为现状基准年,2020年为规划水平年,结合灌区发展规划,设置了4种不同的灌区发展情景模式,运用所建立的地下水均衡模型计算了不同情景模式下的地下水位埋深,其变化范围为0~0.07 m;以地下水位变幅最小为准则,得出了不同频率典型年合理的渠井用水比例范围为1.49~1.53,从而为灌区地下水资源的高效持续利用提供了依据.     

地下水库回灌补源的数值模拟研究--以山东省邹平县城北水源地为例

通过邹平县城北水文地质条件分析,建立了引黄补源条件下的邹平县城北地下水库补源模式数值模型,采用准三维非稳定流有限元法进行地下水库开发利用渗流场模拟,对地下水库在各种开采方案下的供水能力、流场演化趋势和资源优化开发模式进行预报评价。研究表明,坚持引黄补源,在保证总开采量平衡前提下,减少城东北地下水开采量,扩大渠网内地下水开采,将激发引黄渠道对地下水源地的补给、提高水源地效率、阻止城东北老开采区地下水位降落漏斗急剧下降。     

基于Budyko假设的岷江流域实际蒸散模拟研究

基于Budyko假设,采用傅抱璞模型对1980—2010年岷江流域实际蒸散进行模拟,将Mann-Kendall检验法、Pettitt突变检测法、反距离权重插值法用于分析实际蒸散的时空变化特征,以灵敏度及Pearson相关系数为指标分析了岷江流域实际蒸散的主要影响因子。结果表明,基于Budyko假设的傅抱璞模型对岷江流域实际蒸散的模拟效果较好。岷江流域多年平均实际蒸散在空间上呈自东南向西北逐渐减少的分布特征;在研究时段内,流域的多年平均实际蒸散呈显著下降趋势(通过99%置信度检验),并于1991年发生显著性突变(通过90%置信度检验)。岷江流域实际蒸散的变化是多种因素共同影响的结果,其中降雨是主要的气候影响因素。     

三江平原井灌水稻区地下水人工补给方法初探

针对三江平原井灌区地下水位逐渐下降、急需恢复的现状,结合国内外地下水人工补给实践,对三江平原井灌区地下水人工补给方法进行了探讨,提出了今后地下水人工补给实践的初步设想,为该区域地下水资源的可持续利用提供了参考依据.     

基于数值模拟的天津市地下水资源均衡分析及压采方案制定

【目的】在深层地下水超采严重地区,分层组进行深层地下水资源均衡分析,合理开发利用地下水资源。【方法】以天津市平原区为研究区,将含水层结构概化成Ⅰ～Ⅴ共5个含水层组,分层组概化边界条件、进行水文地质参数分区,整理源汇项、蒸发量、各含水层组分乡镇开采量和观测孔水位数据,在Visual Modflow平台建立了地下水流数值模型。通过对开采量进行调参、反演,完成模型识别与验证。据此进行深层各层组地下水均衡分析,计算地下水蓄变量,制定了分层组压采方案。【结果】末刻第Ⅱ～Ⅴ含水层组的模拟流场和观测流场分布一致,观测孔模拟水头和实测水头相关系数分别为0.961、0.968、0.951、0.960,典型观测孔动态水位变化过程拟合较好。2013—2015年,深层各层组地下水蓄变量分别为-12 499.3×10~4、-12 055.7×10~4、-9 257.81×10~4m~3,处于超采状态。压采方案下,各含水层组压采量分别为15 862.98×10~4、4 961.24×10~4、1 414.97×10~4、2 469.38×10~4m~3,2020年、2030年深层地下水的蓄变量分别为1.09×108m~3和1.05×108m~3。【结论】模拟结果与天津市深层地下水实际情况相符。     

地表水与地下水联合运用井灌开采强度的确定

在我国北方地区,开展地表水与地下水联合运用,对合理利用水资源和综合治理旱涝碱,保证农作物高产稳产,具有十分重要的意义。地下水的开采,过少则不能满足农田灌溉;过多则会引起地下水径降低而出现漏斗区。正确的开采方法是:根据不同类型区域和不同水文年条件,分别计算出地下水采补平衡时和允许超采地下水位下降不同深度时,可得到的井灌开采强度。用此数值指导地下水的开发,可避免盲目开采带来的不良后果。该文提供的一些数值,是在人民胜利渠灌区得到的,其假设条件为地下水径流微弱、地下水补给仅受降雨和灌溉入渗的影响。所得到的数值可供类似地区参考。     

安徽淮北平原井灌几个问题的探讨

安徽淮北平原宜井灌溉面积占总耕地面积近80%。从该区井灌水量平衡分析入手，指出在一般干旱年份（P=75%）淮北平原井灌区的灌溉率（可灌面积/耕地面积）仅为54%左右，即使考虑短期超采，缺水率仍达23%；由于存在两类不均匀系数，井灌的实际可开采程度只有可开采地下水资源量的70%左右，考虑这一因素的影响，对井灌区的地下水资源量进行了校核，结果表明对于一次灌溉而言井灌区的地下水实际可开采量大于灌溉需水量，完全能满足灌溉开采的需求；同时，推荐了该区合理的机井数量、布井方式及井点密度，并就井灌工程建设和地下水的开发利用提出了几点建议。     

基于ELM模型的浅层地下水位埋深时空分布预测

选用石家庄平原区补排因子的多种组合为输入参数,利用28眼水井的实测资料作为预测目标值,首次建立基于极限学习机(Extreme learning machine,ELM)的地下水位埋深时空分布预测模型,讨论补排因子在不同缺失情况下对模型精度的影响;利用Arc GIS分析误差空间分布趋势,并与常用的三隐层BP神经网络模型进行对比。结果表明:基于水均衡理论的ELM地下水位埋深模拟模型能够准确反映人类和自然双重影响下地下水系统的非线性关系,模型输入因子中缺失降水量或开采量的模拟结果均方根误差(RMSE)比缺失其余因子的RMSE高2.00倍及以上,同时模型有效系数(E_(ns))和决定系数(R~2)进一步降低;与BP模型相比,ELM模型可使RMSE减小43.6%,误差区间降低46.4%,Ens和R2提高至0.99,且RMSE在空间相同区域上均明显呈现出ELM模型小于BP模型;ELM模型在南部高误差区的移植精度(RMSE低于1.82 m/a,E_(ns)高于0.95)高于BP模型(RMSE超过3.00 m/a,Ens低于0.85);因此,影响地下水位埋深的主导因素是降水量和开采量,且ELM模型在精度、稳定性和空间均匀性上较优,移植预测效果较好,可利用已知资料推求区域空间内其余未知水井的浅层地下水位埋深;该模型可作为水文地质参数及补排资料缺乏条件下浅层地下水位埋深预测的推荐模型。     

大庆市西部地下水库人工回灌方案研究

为了缓解大庆市水资源供需矛盾,提高城市供水安全保障程度,利用业已形成的大庆市西部地下水位降落漏斗,建立地下水库实施水资源人工调蓄。综合分析回灌水水源、回灌水水质、回灌水量、回灌方式等,设计大庆市西部地下水库人工回灌方案,通过数值模拟计算,模拟人工调蓄效果。模拟结果表明,人工回灌可使降落漏斗区地下水位有明显上升,采用压采的同时将注水井布设于龙虎泡管线南侧的注水方案,水位恢复效果最为明显,可使漏斗区地下水位回升11 m左右。     

土地利用方式对平原-丘陵-湿地交融区水资源的影响

近年来三江平原的平原-丘陵-湿地交融区土地利用方式变化显著,造成地下水水位下降、水资源紧缺等问题,然而揭示该区土地利用方式变化对水资源影响的报道较少,且难于精准描述地表、地下、湿地和绿水等水资源量时空变化。本文联合基于格子波尔兹曼法的分布式TOPMODEL和湿地水流运动模型构建平原-丘陵-湿地交融区水文模型,利用GIS和RS技术,结合地学信息图谱与空间自相关方法,分析了挠力河流域土地利用方式变化及其对水资源量影响。结果表明:根据耕地面积变化和动态度分布得1990—2013年间挠力河流域草地和林地面积变化不大,旱地面积轻微下降;挠力河流域中部与北部区域生产条件优越的未利用地和旱地转为水田;土地利用方式变化对水资源影响由强到弱的顺序为灌溉水田抽取地下水量、绿水储量、径流深、绿水流量、补给地下水量;水稻田不同生育期蒸发量不同,造成了挠力河流域5—6月期间绿水流量增加、绿水储量减少、径流深减少、补给地下水量增加和灌溉水田抽取地下水量增加等趋势,7—8月期间这一增加趋势逐渐减弱,8月后这一趋势结束;水田密集区域绿水流量大,绿水储量和径流深减少,而补给地下水量和灌溉水田抽取地下水量增加。