沉降中心减采对北京平原地下水利用的影响分析

【目的】研究沉降中心减采对北京平原地下水利用的影响。【方法】采用非稳定流地下水模型和情景分析的方法,通过设计4个情景(现状保持(情景BAU)、沉降中心完全停采(情景PR100)、沉降中心减采50%(情景PR50)及沉降中心不同地区减采不同比例(情景PR520))模拟了地下水减采的影响。【结果】预测期内平均来说,情景BAU消耗1.16亿m3/a的含水层储存量,而情景PR100、PR50和PR520的储存量恢复分别为3.52亿、1.18亿和2.83亿m3/a。设计满足控沉目标的情景R:八仙庄、天竺和王四营用于工业和生活的地下水分别减采0.51亿、0.12亿和1.76亿m3,总开采量19.28亿m3,R是满足地面沉降控制要求条件下北京平原应采取的开采情景。【结论】沉降中心减采能有效恢复北京平原地下水水位和含水层储存量,是解决北京市地下水严重超采及其带来的地面沉降等生态环境问题最直接有效的方法,但要合理确定减采的比例,保证社会经济和地下水的协调发展。     

地下水控制性关键水位探讨——以双发乡为例

【目的】有效管理肇州县地下水开采。【方法】以双发乡为例,将地下水位划分为上蓝线水位、下蓝线水位、上红线水位和下红线水位,采用地下水位动态模拟分析法、含水层厚度比例等方法确定了双发乡各关键水位。【结果】双发乡下红线水位值为11.09 m,上红线水位值2 m;上蓝线水位为2.8 m,下蓝线水位值为10.66 m。【结论】针对不同的水埋深,基于水位和开采量的地下水"双控"管理模式。     

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。     

平阴岩溶地下水位与降水量、黄河水位的相关性分析

【目的】查明平阴岩溶地下水位对降水量、黄河水位响应的时滞差异。【方法】选取2007—2018年2个沿黄岩溶水位监测数据、同期降水量和黄河水位资料,采用互相关分析、连续小波变换和交叉小波变换对岩溶水位与降水量、黄河水位的相关性进行了分析。【结果】①降水量、岩溶水位的互相关系数具有明显的12个月的周期,黄河水位周期性不强。岩溶水位与降水量、黄河水位之间存在1～8个月和0～10个月的时间滞后。②降水量和岩溶水位存在0.86～1.20 a和0.86～1.36 a的连续主震荡周期,黄河水位存在1 a和3 a的周期变化特征。③岩溶水位对降水量、黄河水位的滞后时间为110.46～164.39 d和105.77～161.88 d,黄河水与岩溶地下水之间径流速度为21.62～25.53 m/d。【结论】平阴岩溶水位对黄河水位的时滞略小于对降水量的时滞。     

基于有限元法计算三江平原地下水开发潜力研究

随着三江平原灌区的水稻种植面积的扩大,迫切需要计算出平原的地下水开发潜力,为灌区管理及地下水管理提供依据。通过分析三江平原灌区典型区域"853"农场的水文地质条件,采用Galerkin法推导出该地区的承压水的有限元方程组,采用了改进平方根法求解该方程组。经计算初步分析,发现现状条件下"853"农场地下水没有超采,且还有很大开发潜力。水位降深为10 m时计算的开发潜力为8 328.09万m3/a。水位降深为15 m,可得其开发潜力为9 456.09万m3/a,从挠力河激发的补给量为256.09万m3/a。     

干湿循环作用下稻田地下水补给过程变化特征

【目的】探究节水灌溉模式条件下稻田地下水补给特征。【方法】采用定地下水埋深的蒸渗仪开展试验,分析节水灌溉干湿循环下稻田地下水补给量变化过程,研究地下水补给对节水灌溉稻田作物需水的贡献及对土壤水分的调节作用。【结果】控制灌溉稻田地下水补给过程频繁,当稻田干湿循环过程中土壤水分降至一定限度时,稻田地下水补给量在复水后(灌水或降雨)1 d内出现峰值,稻季共出现16次峰值。控制灌溉稻田稻季地下水补给量达253.98mm,约占水稻需水量的51.1%。稻田干湿循环中,在稻田地下水补给与土壤水入渗的综合作用下,30 cm深度以下土壤含水率保持稳定,0～30 cm深度土壤含水率总体呈下降趋势。【结论】节水灌溉干湿循环下稻田地下水补给量显著增加,有效补给了水稻需水。浅地下水埋深条件下,稻田地下水补给过程直接影响水稻根区土壤水分变化。     

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。     

变化地下水埋深与灌水量对土壤水与地下水交换的影响

【目的】探究不同地下水埋深和灌水量对土壤水与地下水交换的影响,提高灌溉水利用效率。【方法】在河套灌区开展了不同地下水埋深与灌水量对土壤含水率、地下水埋深及土壤水与地下水交换影响的田间试验,分析变化地下水埋深与灌水量对土壤水与地下水交换的影响。【结果】不同灌水量下,灌水前后0～60 cm土壤含水率变化明显,灌水主要补充耕作层,生育期第3次灌水入渗量约占灌水总量25%,灌水量越大,土壤水对地下水入渗补给量越大。地下水埋深随灌水量增加而显著减小(P0.05),地下水补给量与灌溉量的比值依次为L1处理L2处理L3处理L4处理L5处理L6处理L7处理L8处理L9处理。【结论】在河套灌区年均地下水埋深为1.8 m的区域,生育期单次灌水量110 mm,秋浇300 mm,可显著减少灌溉水下渗,以达到充分利用潜水蒸发,提高水资源利用效率,实现节水增产的目的。     

气候变化对青藏高原陆地水储量的影响

陆地水储量是降水、蒸散发、径流及下渗等水文过程的综合反映，控制不同尺度的水文循环过程。分析青藏高原陆地水储量在长时间尺度上的变化情况，明晰气候变化产生的影响，可为认识青藏高原的水安全风险并制定相应的水资源管理措施提供科学参考。研究综合使用GRACE数据与ISI-MIP2b多模型数据，利用多模型权重法、Mann-Kendall趋势分析等方法分析了青藏高原1861-2005年与2006-2099年陆地水储量的时空变化情况，通过试验情景设计探究了气候变化对陆地水储量及地下水储量的影响。结果表明：(1)GRACE数据显示青藏高原陆地水储量在2002-2017年间呈减少趋势，水储量变化空间异质性强，高原南部呈减少趋势，北部呈增加趋势。(2)ISI-MIP2b模拟结果显示1861-2005年间青藏高原陆地水储量在工业革命前情景（PIC）与历史情景（HIST）下呈增加趋势，气候变化降低了陆地水储量的增加速率（0.50 km3/a），同时使高原东部及中部大部分地区的陆地水储量由PIC情景下的增加趋势变为减少趋势。(3)2006-2099年间，PIC情景下青藏高原陆地水储量呈增加趋势，RCP2.6、RC...     

含砂层层位及厚度变化条件下层状土上升毛管水运动特性研究

【目的】解决我国西北地区土壤次生盐碱化问题。【方法】通过室内试验,对层状土上升毛管水运动特性进行了分析,并考虑了含砂层层位和厚度共同变化影响下的毛管水运动特性变化规律,建立了地下水补给量、毛管水上升高度随时间变化的函数关系,并进一步对其地下水补给量和毛管水上升高度等值线变化分布情况进行了对比分析。【结果】含砂层层位与体积常数和高度常数之间有明显的正相关关系;与达到稳定时的地下水补给速率和毛管水上升速率有明显的负相关关系,由于含砂层的作用,达到稳定时的地下水补给速率和上升速率与含砂层厚度有明显的负相关关系;当地下水补给的时间持续在0～4 d、含砂层层位在30～50 cm之间变化、厚度在0～15 cm变化时,地下水补给量和毛管水上升高度受二者的影响最为明显;当地下水补给的时间持续在4～12 d、含砂层层位在15～30 cm之间变化、厚度在15～30 cm之间变化时,地下水补给量和毛管水上升高度受二者的影响最为明显。【结论】函数中拟合参数体积常数v、稳定补给速率q*、地下水补给时间常数τQ决定了层状土地下水补给量的变化规律;毛管水上升高度υ、稳定上升速率μ*、上升高度时间常数τh决定了层状土毛管水上升高度的变化规律。     

河套灌区井渠结合地下水数值模拟及均衡分析

建立了河套灌区三维地下水数值模型,用2006-2013年灌区实测地下水埋深资料对模型进行率定和验证,并在规划的井渠结合区内,设置3种不同井灌区灌溉定额和3种秋浇频率,组合共9种井渠结合节水情景,分别分析了9种节水情景下的地下水动态变化.结果表明:井渠结合后全灌区地下水埋深范围为1.863~2.029 m,较现状条件增加0.084~0.250 m;不同灌域结合区井渠结合后地下水埋深差别很大,解放闸结合区地下水埋深最大,为2.308~2.803 m,永济结合区地下水埋深最小,为2.079~2.455 m;井渠结合后,入渗补给量减少2.01×10⁸ ~3.63×10⁸ m³/a,潜水蒸发量减少1.69×10⁸ ~3.03×10⁸ m³/a.     

大沽河极端气候指数特征及其对地下水的影响

掌握极端气候变化特征是地下水资源管理的重要环节。为了探究极端气候对地下水资源的影响,以大沽河水源地为例,基于40余年的气象数据,选取14个代表性的极端气候指标,并采用线性趋势法、Mann-Kendall突变检验、小波分析等方法分析了研究区气候变化的趋势性、突变性和周期性;基于极端气候指数和水文频率分析筛选了研究区代表性的极端气候年份,运用水均衡分析方法估算了极端气候年份条件下地下水平衡;并通过相关性和周期性分析评估了极端气候指数对地下水水位埋深的影响。结果表明：(1)1979-2021年,研究区内表征高温与降水的极端气候指数呈上升趋势,表征低温的极端气候指数总体呈下降趋势;极端丰水年代表性年份为2007年和2020年,极端枯水年代表性年份为1981年和1986年。(2)极端气候指数在20世纪90年代与21世纪初期发生突变,之后高温趋势更加显著。(3)极端降水指数第一周期对应的平均周期为11～16 a,极端气温指数第一主周期对应的平均周期主要有3个变化范围分别为20～24 a、12～14 a、5～6 a。(4)极端降水指数抑制地下水水位埋深的增加,极端降水量（R95p）和普通日降水强度（...     

杨家杖子经济开发区地下水资源评价

杨家杖子是葫芦岛新建经济开发区,其因前期矿产资源的过度开发利用,开发区内经济、环境、卫生等亟待发展,水资源短缺成为了制约经济等发展的主要因素.开发区内赋存有孔隙水、风化裂隙水及岩溶裂隙水,采用补给量法及排泄量法计算地下水资源量,并进行水均衡分析及可开采量计算.区内地下水资源总补给量为210.87万m3/a,总排泄量294.98万m3/a,地下水处于负均衡的状态,可开采资源量为155.76万m3/a.对于岩溶区,在20％、50％、75％不同保证率下,可开采量分别为103.46、86.6、75.38万m3/a.结合现状开采量,提出水资源开发利用及保护措施.     

河套灌区地下水适宜埋深、节水阈值、水盐平衡探讨

【目的】分析探讨河套灌区当前地下水适宜埋深、节水阈值和水盐平衡状况。【方法】采用数理统计的方法,对河套灌区1998—2018年的引黄用水量、地下水埋深、水盐平衡等资料进行统计分析。【结果】2016—2018年,灌区由黄河水带来的盐分每年平均约254万t;排入乌梁素海的盐份年均约106万t,每年约有148万t盐分滞留在灌区内,灌区土壤仍然处于连续积盐状态。由于引入和排出大量的生态水,乌梁素海排入黄河的盐分年均188万t,属于脱盐状态,乌梁素海水质持续改善。河套灌区地下水适宜开采量约为3.2亿～3.6亿m3/a,灌区近年地下水实际开采量2016年为2.1亿m3,2017年为2.4亿m3,2018年为2.15亿m3,目前灌区还有约1.5亿m3的地下水开采潜力。【结论】河套灌区目前地下水年均适宜埋深为1.8～2.5 m,认为灌区农业引黄水量下限(节水阈值)约为40亿m3,每年还应该引入3亿～4亿m3的生态用水,用于维持乌梁素海和灌区湖泊湿地的的生态环境。     

新疆石河子-昌吉地区2016―2020年地下水位动态特征分析

【目的】探明新疆石河子-昌吉地区地下水位变化规律及其驱动因素。【方法】基于2016―2020年研究区44眼监测井的逐月地下水埋深,划分地下水动态类型,绘制了多年地下水埋深累计变幅分区图和高低水位期地下水流场对比图,综合直线趋势分析方法和灰色关联分析方法对地下水位动态特征及其影响因素进行分析。【结果】区内潜水动态类型为灌溉入渗-开采型和水文-开采型,承压水动态类型为开采型。石河子市地下水位呈快速上升趋势(埋深变幅多为-3~-2 m);玛纳斯县南部地下水位快速上升(多为-4~-3 m),北部水位快速下降(多>5 m);呼图壁县地下水位快速下降(多>5 m);昌吉市地下水位动态变化相对缓慢,以缓慢下降为主(多为2~3 m)。石河子市和玛纳斯县南部水位回升主要取决于低水位期,北部地下水漏斗区局部水位回升则相反;呼图壁县水位持续下降受高、低水位期共同影响;昌吉市水位动态稳定,与河流补给作用有一定关联。【结论】耕地面积、地下水开采量和地表水源供水量是潜水水位变化的主控因素,承压水水位变化主要受耕地面积和地下水开采量的影响。     

基于地下水数值模拟的宝山农场引江灌溉模式研究

【目的】确定宝山农场合理的农业引江灌溉模式,为区域水资源优化配置提供科学依据。【方法】针对松花江流域引江灌溉产生的地表水和地下水的综合开发利用问题,利用三江平原水文地质资料和宝山农场地下水水位长系列实测资料对MODFLOW-2000模型进行了参数识别、验证及模型敏感性分析,并模拟分析了4种情景对宝山农场地下水水位的影响。【结果】构建的地下水模拟模型能够反映灌区井群地下水位的实际变化过程。敏感性分析表明,长序列地下水变化过程及地下水位分布情况受初始地下水位影响很小;说明当研究区域内利用地下水灌溉及部分地区(沿江10km)采用引江水灌溉模式时,地下水资源基本上可以维持供采平衡,在保证地下水合理开采的前提下不会发生内涝;而研究区域内均采用引江灌溉模式则会使地下水位-抬高导致内涝,内涝情况随着与河道距离的增加而愈发严重。【结论】引江水灌溉时,需加强对地下水位的观测,当地下水位过高时,应减少引江灌溉用水,适当增加地下水抽取量进行灌溉,以保障研究区地下水和地表水的高效利用。     

济宁～汶上超采漏斗区水资源人工调蓄方案研究

地下水的长期大量集中开采,导致济宁～汶上区域性超采漏斗的形成,并引发了一系列环境地质问题。地下水超采所疏干的含水层,为水资源的人工调蓄提供了巨大的储水空间,若采用科学的人工调蓄方案可使漏斗区地下水位得以恢复。运用Visual Modflow软件分别模拟了在维持现状开采条件下、约束条件下、可持续利用条件下对济宁～汶上超采漏斗区的三种人工调蓄方案。研究结果表明,在可持续利用条件下（逐年压缩地下水开采量5%）实施人工回灌（0.2×1O8m3/a）,地下水位恢复效果最佳,到2011年末,漏斗中心地下水位可回升25.19m。     

人类活动条件下民勤绿洲地下水动态模拟研究

以石羊河流域下游民勤绿洲区域地下水为研究对象,运用地下水位动态ANN-FEFLOW模型模拟了不同情景下(现状条件、灌溉面积减少、节水灌溉实施、地表来水增加及综合工程措施等)地下水动态变化。结果表明,民勤绿洲现状条件下地下水将持续下降;灌溉面积减少可以明显缓解地下水位下降速度,节水灌溉对地下水的影响并不明显。地表来水为2.51×108 m3/a时,湖区地下水将出现正均衡;综合工程措施情景下,湖区和泉坝区地表来水分别为1.45×108 m3/a和2.51×108 m3/a时,地下水位回升。     

济南单斜岩溶水系统资源潜力研究

通过对济南单斜岩溶水系统地质结构、含水层发育特征等的研究,分析了50年来地下水水位动态、地下水开采量、大气降水变化规律,综合研究认为,济南市区四大泉群泉流量由市区水位控制,其与两年大气降水量、开采量之间的关系极为密切,并可由此评价济南单斜岩溶水系统的资源潜力。研究表明,在生态水位的约束下,即控制市区水位27.5m与27.0m时岩溶地下水最大允许开采量为29.43万m3/d与30.94万m3/d,现状条件下泉域内不具备增大开采的潜力;采取补源措施后,泉域最大允许开采量能够达到40万m3/d。     

基于Visual MODFLOW模型的三湖灌域地下水资源评价

以内蒙古河套灌区下游的三湖灌域为研究背景,采用Visual MODFLOW模型对研究区未来15年的水资源利用及水资源变化趋势作了详细的预测研究。结果显示,到2010年研究区地下水总补给量为9940.76万m3,2015年为8184.34万m3,2020年为6808.72万m3。3个水平年地下水总补给量分别比现状年减少551.68、2308.1和3666.05万m3。3个水平年地下水位下降幅度分别为0.5～2.0 m、0.5～2.5 m之间和0.5～3.0 m之间。到2020年研究区地下水位下降最大达3 m,已接近生态要求最低水位。研究区引黄灌溉水量最少不能低于6000万m3,否则,将会出现地下水量减少、地下水位持续下降的趋势,危及生态环境的安全。