地下水埋深空间插值方法比较和空间变异性研究

为准确获取区域内地下水埋深空间分布特征以及在水土环境变迁下其年际动态变化规律。以甘肃景泰川电力提灌灌区为研究区,以2015年的16个监测井测得的地下水埋深数据为基础,采用Arc GIS软件中的空间插值模块分别运用反距离权重法、样条函数法、趋势面法以及普通克里金法对区域内地下水埋深数据进行空间插值,并采用交叉验证法和误差矩阵评价方法选取地下水埋深最优插值方法。运用最优插值方法对研究区1994、2001、2008和2015年的地下水埋深观测数据进行空间插值。结果表明:普通克里金(球面函数)插值精度最高,能准确反映地下水埋深时空变异规律及分布特征。研究区地下水位埋深总体上表现为西南低东北高的特征,呈现由西南到东北逐渐升高的趋势,研究区地下水埋深最小值每年都在减小,浅埋深区域逐年增加,地下水埋深平均值2015年较1994年减小了4.85 m,表明整个研究区地下水埋深都在持续抬升,但研究区内,地下水埋深最大值变化较小。该结果表明在水土环境变迁下研究区地下水埋深呈现出逐年升高的趋势,对研究区盐渍化土壤的水盐调控及地下水资源合理开发利用具有重要意义。     

基于SFLA-M-L模型的景观格局优化研究

以内蒙古自治区巴彦淖尔市磴口县为研究区,基于混合蛙跳算法,耦合逻辑回归与马尔可夫模型构建了SFLA-M-L(Shuffled frog leaping algorithm-Markov-logistic regression)模型。利用逻辑回归,综合考虑高程、坡度、地下水埋深、干旱度指数、归一化植被指数与当前景观分布进行了景观适宜性分析;利用Markov模型,构造了县域景观转移概率矩阵。利用景观适宜性指数和景观聚集度指数构造目标函数,以景观转移概率矩阵为景观变异的控制条件,对2016年景观格局分布进行了县域景观格局优化。优化结果中,景观聚集度为96.71%,比2016年景观分布提升了6.43个百分点;景观适宜性指数为96.23%,比2016年景观分布提升了4.18个百分点;不同景观类型间相互转移超出转移概率矩阵控制仅4.66 km~2,确保了优化结果的合理性。     

通辽平原区近35年地下水埋深及土地利用变化响应关系研究

地下水资源已日益成为半干旱地区维持生态系统的重要因素,了解土地利用/覆被变化(LUCC)及其对地下水埋深的影响,将有助于管理典型农牧交错带的土地和地下水资源。基于通辽平原区的1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年及2015年地下水埋深和土地利用类型遥感数据,分析研究区地下水埋深与土地利用类型变化响应关系。研究发现,通辽平原区1980-1995年期间,耕地和建筑用地面积分别增加14.90%和22.77%,而草地面积相应减少13.36%,农田开垦和城镇化进程明显; 1995-2015年期间,研究区耕地和草地面积无明显变幅,该时期变化最大的为水域,面积减少了约19.93%,干旱趋势加剧。与此同时,研究区地下水埋深值呈显著增加趋势,在区域中部形成两个地下水超采区,平均地下水埋深值由1980年的2.39 m增加至2015年的6.23 m。区域土地利用类型与地下水的时空变化关系较为明显,土地利用类型是地下水埋深变化的重要驱动力之一,研究区耕地扩张和城镇工业经济发展对地下水埋深影响显著。     

基于地统计学的泾惠渠灌区地下水位时空变异性研究

根据泾惠渠灌区43眼长期观测井2002、2004、2007年和2009年地下水埋深资料,利用趋势分析法和ArcGIS地统计分析模块,研究了灌区地下水埋深时空分布规律及变异特性。结果表明,地下水埋深样本服从对数正态分布,球状模型拟合变异函数的效果较好。灌区地下水埋深样本存在几何各向异性,并略有增强趋势。地下水埋深样本具有中等的空间相关性,是结构性因素和随机性因素共同作用的结果。灌区地下水埋深从西北向东南逐渐变浅。灌区地下水埋深年内呈双峰曲线变化,最小埋深值出现在春灌期,最大埋深值出现在夏灌期;灌区地下水埋深年际呈减小趋势,具有浅埋区面积明显增大、深埋区面积不明显增大的特征。     

基于地统计分析的河套灌区地下水埋深与矿化度时空变异规律研究

【目的】研究河套灌区地下水埋深和矿化度的时空变异规律。【方法】以内蒙古河套灌区为研究区域,应用地统计学方法和ArcGIS等工具分别研究了1998—2017年灌区地下水埋深和矿化度的时空变异性和空间分布及其影响因素。【结果】①从1998—2017年灌区地下水埋深及其空间变异性逐渐增大,地下水矿化度及其空间变异性先增大后减小。地下水埋深和矿化度的块金系数均较小,表明其主要影响因素为灌区的环境。地下水矿化度块金系数逐渐增大,空间结构性变差,受人为因素影响造成的随机变异性增强。地下水埋深及矿化度的空间自相关性距离逐渐增大,空间连续性逐渐增强;②灌区西南部沿黄河附近地下水埋深相对较浅,基本在2 m以下;西北部和东北部沿狼山山前地下水埋深相对较深,部分区域埋深可达10 m以上,机电井的分布与地下水埋深高值区域的分布相似。矿化度较高的区域分布在灌区西北部和东南部地区,西南及中部局部地区地下水矿化度较低;③丰水年大量的降雨对灌区整体地下水的补给作用,使得丰水年地下水埋深较浅,地下水得到淡化使其矿化度减小。【结论】地下水矿化度较高的区域地下水埋深相对较小,地下水矿化度较低的区域地下水埋深相对较大。     

北京市昌平区不同层位地下水埋深时空动态特征及其对降水的响应

【目的】探究北京市昌平区不同层位地下水埋深时空动态特征及其对降水的响应。【方法】基于2021—2022年北京市昌平区98处地下水自动监测井(浅层井75处、深层井16处、基岩井7处)的实测地下水埋深数据及降水观测数据,结合克里金插值法和Cross-correlation方法,分析了昌平区不同层位地下水埋深的空间分布、时间动态变化及其对降水的响应。【结果】昌平区地下水埋深的空间分布整体为东南部较高,西北部较低。浅层地下水埋深在2个观测年度均存在1处降落漏斗,深层地下水在2021年存在1处降落漏斗,但于2022年消失,基岩地下水埋深无降落漏斗。深层地下水埋深分布的空间变异性明显高于浅层和基岩层;浅层地下水和深层地下水在各月呈同步增长或下降趋势,埋深最大值分别出现在2021年6月和2022年5月,最小值出现在2021年12月和2022年12月。基岩地下水埋深的月变化规律与浅层及深层相比具有明显差异,月尺度上不同层位地下水埋深整体表现为基岩层>深层>浅层。【结论】2021年的地下水埋深整体高于2022年,这与降水量的年际变化有关;不同层位地下水对月降水量的响应不同,其中基岩地下水埋深...     

鲁西北黄河冲积平原引黄灌区农业灌溉模式研究

研究农业灌溉模式对于灌区进行高效节水灌溉具有重要意义。以山东省德州市平原县为研究区,利用模糊综合评价法分析该区地下水水质状况,采用GIS研究该区2000-2009年井灌期3月和9月地下水埋深的时空变异规律,基于以上分析和该区现代化水网灌溉、井灌的现状,提出更加合理的灌溉模式。研究表明:1研究区大部分灌区的地下水水质良好,水温、pH值、盐度、碱度和矿化度均符合农田灌溉水的要求;2研究区10年间(2000-2009年)3月和9月的地下水埋深变化不大,平均埋深较小,分别为2.75和2.97m;2000、2005和2009年3月和9月地下水埋深的分布格局具有一定差异性,年际埋深普遍降低或维持原来的状态,适合地下水开采;3研究区井灌存在诸多问题,但现代化水网灌溉正在大面积推广,灌区可通过水泵并联的方式将井水输送到低压管道中,实现基于水网的井渠混灌。     

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.     

河套灌区土壤盐分时空变化特征及影响因素

为了研究河套灌区土壤含盐量演变特征及主要影响因素,以解放闸灌域为研究区,以0~100 cm深不同土层土壤含盐量及引排水量、地下水埋深、地下水矿化度、降雨量、蒸发量等数据为基础,结合研究区耕地及盐荒地面积变化情况,定量估算了2006—2016年耕地及盐荒地1 m深土层平均土壤盐分总量变化,定性分析了土壤含盐量变化动态,建立了1 m深土层土壤含盐量预测模型.结果表明:近10 a来,灌域年均积盐量为57.12万t/a,其中46.12%积累在1 m土层内,其余则迁移至1 m土层以下和地下水中积聚.1 m土层中,耕地盐分整体上减小6.34%,而盐荒地则增加86.8%;主成分分析结果表明灌区地下水埋深、排水量及年蒸发量对土壤含盐量影响最大,其次为地下水矿化度、引水量及降雨量;逐步回归分析表明采用地下水埋深单因子即可预测耕地1 m深土层土壤含盐量,相关系数可达0.732.     

青铜峡灌区地下水埋深演变及驱动要素贡献率解析

【目的】定量分析青铜峡灌区地下水埋深演变规律及影响因素,科学指导灌区合理调控地下水位,维持水系统健康平衡。【方法】采用水量平衡法分析了青铜峡灌区1998—2017年地下水时空演变特征及地下水补排平衡贡献率。【结果】1998—2017年青铜峡灌区地下水埋深增大了0.69 m,增加速率为0.038 m/a,年内地下水埋深呈双峰双谷特征,空间上银川灌区地下水埋深增大明显,银川市区和银北灌区的大武口区形成大漏斗区。年际地下水变化的主要影响要素依次为渠系渗漏补给(39.71%)侧向排泄(28.24%)潜水蒸发(14.16%)田间入渗补给(7.46%);4—8月和11月渠系渗漏补给对地下水变化贡献最大(45.33%),9—10月和12月地下水侧向排泄是地下水变化第一驱动因素(45.6%);空间上,水位变化的第一驱动要素均为渠系渗漏补给,第二驱动要素各有不同,银川、银南和河东灌区为侧向排泄,银北灌区为潜水蒸发。【结论】引黄水量持续减少是青铜峡灌区地下水埋深增大的最主要原因,而合理的地下水埋深对于维持灌区的生态平衡具有重要意义。     

浅埋区地下水--土壤水资源动态过程及其调控

分析了冬小麦生长期地下水-地下水资源量动态过程和地下水、土壤水分变化特征.结果表明,在地下水浅埋区地下水对土壤水的补给为农田蒸散的重要的水分来源,现行的灌溉制度不考虑这一作用,过多的灌溉量不仅会消弱地下术对土壤水的补给,而且多余的土壤水分还会下渗补给地下水,造成水资源的无效损失和动力能源的损耗.为了提高作物水分利用效率,提出了相应的地下水-土壤水资源调控措施.     

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。     

灌区土壤盐渍化发展模拟预测与对策研究

以秦王川灌区观测和调查资料为依据,采用目前广为实用的MODFLOW地下水模拟软件,对灌区地下水动态进行了预测和分析,并对地下水质的发展趋势作出评价。灌溉实施以来,秦王川灌区地下水位逐年上升。未来10年内盐沼区面积扩大约为28 km2,并且将继续增加,地下水埋深0~2 m的面积达31.4 km2,占灌区面积的比例约为6%。未来20年地下水埋深0~2 m的面积达47 km2,占灌区面积的比例为10%左右。根据地下水位的变化特征,对控制土壤盐渍化发展的因素和对策进行了分析,提出以明沟排水为主,加大灌区下游地下水排泄能力;以渠灌为主,适度发展井灌,大力推行田间节水灌溉技术等对策。     

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。     

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。     

人类活动影响下乌苏市地下水埋深演化趋势

【目的】研究人类活动影响下乌苏市地下水位变化趋势,以及各因素变化对该地区地下水位演化的影响程度。【方法】对2018年9月乌苏市地下水埋深进行了统测,通过Mapgis软件分析了地下水流场及埋深,组合2008—2017年耕地面积、地下水开采量、节水灌溉面积、地表水引水量、总灌溉面积、机井数量等变化因素对地下水埋深演化趋势进行分析,并利用灰色关联方法评价了各因素与地下水埋深的关联程度。【结果】乌苏市地下水流向由南向北,后转向西流入艾比湖,部分地方存在降落漏斗;在人类活动影响下,地下水位整体呈下降趋势;地表水引水量与地下水开采量的灰色关联度均大于0.6。【结论】地表水引水量与地下水开采量为影响地下水位演化的主要驱动力;乌苏市实施控制用水总量方案后水位有所回升,在地下水开发利用过程中仍需掌握地下水位动态变化。     

气候变化与人类活动对地下水埋深变化的影响

以通辽市科尔沁区为研究区,利用累积距平、M-K突变检验和累积量斜率变化率比较法,对降水量变化与地下水埋深变化进行突变检验,定量评估研究区气候变化与人类活动对地下水埋深变化的贡献度。结果表明:地下水埋深多年来呈显著上升趋势,降水对地下水埋深动态变化的影响存在明显的滞后现象,滞后期为3 a;研究区地下水埋深与降水量突变点为1998年,前期1980—1998年为基准期,后期1999—2016年为影响期;研究区气候变化对地下水埋深变化影响的贡献度为24.5%,人类活动对地下水埋深变化影响的贡献度为75.5%,人类活动是造成地下水埋深下降的主要原因。     

灌区渠系引水量及气象因素变化对地下水埋深的研究

为了研究渠系引水量以及气象因素与地下水埋深之间的联系,以河套灌区为研究对象,通过描述性统计分析方法,建立起引水量———地下水埋深、水面蒸发量———地下水埋深关系图。结果表明：在生育期内（4月-11月）,引水量、蒸发量与地下水埋深的区域整体变化趋势较好,相关性显著。因此,充分研究出引水量、水面蒸发量对地下水埋深的关系,将对于灌区地下水的合理开采与配置以及灌区全面实施节水改造工程具有重要的意义。     

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。     

黑龙江省克山县地下水循环及动态分析

介绍了黑龙江省克山县的地理位置、地形地貌及地下水赋存条件,通过分析影响研究区地下水循环的主要因素,说明地下水的补给、径流及排泄条件。据研究区内近10年地下水位观测数据,绘制2000—2011年地下水水位历时过程线图,说明研究区地下水位近年来的变化情况。