基于GIS技术的北京通州区灌区生态需水研究

生态需水是区域需水的重要组成部分,灌区生态需水是维持灌溉农业持续发展的基础。在对降水、地表水和地下水分析的基础上,利用地理信息系统(GIS)技术对北京市通州区生态系统进行了分类,确定了不同生态系统的生态需水量。结果表明：2003年通州区生态需水量为45.33×10⁶ m³/a,生态、生活和生产需水量是可供水资源量的1.23倍,用水矛盾较为突出。在采用节水、开发新水源和区外引水等措施后,2010年和2020年研究区的生态、生活和生产需水基本可以得到满足,实现区域水资源的供需平衡。该文研究结果为通州区水资源的合理配置提供了科学依据。     

基于GIS的三江平原地下水资源评价

借助GIS的数据管理和空间分析能力,建立了地下水空间数据库,同时结合动态平衡法,实现地下水含水层的三维可视化,对三江平原地下水资源的空间分布以及地下水水位动态变化进行评价.分析得出自1997年有地下水观测资料以来,该区域地下水水位持续下降,地下水位最大处下降5.8m,至2005年累计亏损6.89×10⁸ m³,今后该区域应采取相应措施来缓解地下水的压力.     

再生水灌区地下水防污性能区划模型的建立与验证

为促进地下水水资源保护和利用,根据研究区域的特点以及地下水防污性能的影响因素,基于DRASTIC模型,选用以下6个因子：地下水水位埋深、降雨入渗补给量、表层土壤类型、包气带岩性、含水水力传导度以及土地利用类型建立了再生水灌区地下水特殊防污性能区划模型。采用地理信息系统GIS技术和内梅罗指数法,绘制研究区域地下水综合污染指数分布空间图,并且探讨了防污性能区划的验证方法以及等级划分标准。结果表明：地下水综合污染指数与研究区域的防污性能具有很好的相关性（R2=0.9591）,采用DRASTIC模型评价地下水特殊防污性能是可行的,可为再生水灌区地下水的保护以及利用规划提供重要借鉴。     

内蒙古河套灌区地下水合理利用的方案分析

内蒙古河套灌区地下水位浅,合理利用地下水可以减少灌区引黄水量,保证黄河下游用水。根据灌区实际情况,制定了灌区地下水利用原则,提出了地下水插花开采形式,并计算了开采条件下的地下水补给量,分析了引黄水量、地下水开采量及地下水位的关系,在“三亩补一亩”的开采条件下,地下水开采量以1 100～1 500 m³/hm²为宜。地下水合理开采可缓解灌区水资源紧张局面,对河套灌区水资源可持续开发利用具有重要意义。     

塔里木河流域地表水和地下水的转化关系

[目的] 探究塔里木河流域地表水和地下水的转化关系,为该流域水资源形成机制研究和促进水资源合理开发利用提供科学依据。[方法] 以氧同位素（δ¹⁸O）作为示踪剂,采用稳定同位素技术和水化学原理分析了塔里木河流域地表水与地下水转化关系。2018年沿塔里木河上、中、下游采集了90组地表水样和地下水样,并测量相应的氘氧稳定同位素和水化学离子（Cl^-,SO₄^2-,HCO₃^-,Ca²⁺,Mg²⁺,Na⁺）,运用Gibbs图和Piper三线图探测了塔里木河流域地上和地下水化学特征及其转化关系。[结果] ①地下水和河水的δ¹⁸O值具有不同的变化情况：地下水δ¹⁸O值随着流向呈现明显的逐渐富集特点,而地表水则变化较小。通过总溶解固体（total dissolved solids,TDS）的沿程分析可知,对于上游地下水而言,由于河水下渗补给,加上侧向径流影响,δ¹⁸O呈现了大幅下降。随着河水补给的增加,其值不断富集。对于地表水而言,随着流向其δ¹⁸O值逐渐下降,此时地下水呈现富集,说明此时期地下水能够对地表水产生补给。②根据地下水和河水测试数据分别建立地下水线和河水线方程,且二者斜率均小于大气降水线斜率,说明地下水和河水同位素组成受到一定程度蒸发作用影响。③塔里木河上游地下水向地表水补给平均速率为1.76 m³/（d·m）,中游地下水向地表水补给平均速率为1.71 m³/（d·m）,下游地下水向地表水补给平均速率为1.65 m³/（d·m）。[结论] 地表水—地下水的频繁转化是塔里木河流域水资源循环的主要特征,地下水补给是河流水资源的主要补给来源。     

基于GIS和人工神经网络的区域水资源压力评价模型及其验证

水资源是一种战略性资源，对于区域的生态环境安全和可持续发展具有重要意义。运用GIS二次开发技术，建立了区域水资源管理信息系统。系统包括数据管理子系统、模型库子系统和水资源管理子系统。基于人工神经网络的区域水资源压力评价模型被集成在模型库子系统中，该模型通过水资源压力指数来定量地反映区域水资源状况与区域人口、经济、环境之间的关系是否协调。分别以整个陕西省和陕西省各地市的水资源压力评价为例，对该系统模型进行了验证。结果表明，基于GIS和人工神经网络的区域水资源压力评价模型具有理论上的可行性和现实意义。最后探讨了基于GIS和人工神经网络的区域水资源压力评价模型的应用前景。     

沈阳市傍河地下水源地与浑河之间水量交换的数值模拟研究

科学评价河流对地下水资源的补给量是傍河型水源地管理的基础。以沈阳市浑河河段傍河水源地为例,采用Feflow6.1和Mike11软件分别建立地下水流数值模型和浑河的一维河流数值模型,然后将两者通过Feflow的界面管理器(IFM)利用插件Ifmmike11-2.0进行耦合。耦合模型将河流与地下水含水层之间的补排关系进行了更合理的概化,计算得出浑河对沈阳傍河水源地的补给量约为5.39×10⁵m³/d,约占地下水含水层总补给量的46.5%。该耦合模型实现了河流与地下水水量交换的定量分析,可为研究区水资源的合理开发和规划提供依据。     

北京市水足迹计算与分析

水足迹指的是在一定物质生活标准下, 生产一定人群(个体、城市或国家)消费的产品和服务所需要的水资源数量。虚拟水是指生产产品和服务所需要的“虚拟”水资源, 不是真正意义的水, 而是以“虚拟”的形式包含在产品中的看不见的水。水足迹不仅仅包括对实体水的消费, 更重要的是包含了虚拟水消费的部分。分析区域内的水足迹量及其构成, 能够从消费的角度展现对水资源的占有情况, 展现出通过产业链及产品贸易而产生的该区域对其他区域的水资源占有情况或其他区域对本区域的水资源占有情况。本研究采用基于投入产出表的水足迹计算方法, 估算了北京市2002 年的水足迹状况, 分析了水足迹构成。结果表明: 北京市2002 年水足迹为86.26 亿m³, 其中70%用于居民消费, 30%用于政府消费; 总的人均水足迹为606.21 m³, 城镇居民人均水足迹为537.69 m³, 农村居民人均水足迹为197.12 m³; 2002 年总水足迹中, 实体水消费占8%, 虚拟水消费占92%, 虚拟水净流入量为14.98 亿m³, 占总水足迹的17.4%。结果证明, 在消费结构中, 虚拟水占主要部分,实体水比例很低;受产业链和工艺的影响, 不同消费品(服务)的虚拟水含量并不相同。虚拟水流入能够降低对本区域水资源的占有, 并没有从根本上减少水资源的消耗, 只是将压力转移到了其他区域。研究结果可为节约用水模式和北京市水资源管理提供决策参考     

典型草原区水资源承载能力评价方法研究

水资源承载能力评价是典型草原区生态系统得以维持的关键因素,也是牧区社会经济可持续发展的必要保障。该文提出了基于模糊评价的指标体系法、承载能力计算模型、GIS方法三种典型草原区水资源承载能力评价方法,以达茂旗为研究区域,对2009年水资源承载能力进行了评价与分析。在指标体系法中,因为人口密度较低、人口增长得到有效控制,故全旗水资源社会承载能力较强;北部的巴音花镇及满都拉镇因工业较少,其水资源承载能力经济层为承载一般的状态;在承载能力计算模型中,人口、工农业分布密集的百灵庙镇人口与经济均存在超载的情况,全旗只有巴音花镇和满都拉镇生态承载能力有富余;在基于GIS的水资源承载能力评价中,达茂旗中南部的百灵庙镇、乌克镇、石宝镇等地水资源承载能力均处于较弱甚至弱的状态,北部的巴音花镇、满都拉镇水资源承载能力则较强。三种方法的评价结果均表明达茂旗水资源承载能力较弱。     

宁夏引黄灌区井渠双灌节水效果研究

定量研究了宁夏引黄灌区地表水与地下水联合利用的节水效果。引黄灌区的大引大排是造成渠系输水损失、农田地下水位高和潜水蒸发严重的主要原因，在整个黄河流域用水十分紧张的现状下，以引黄灌区地下水可开采量为基础，根据现有的机井条件并有计划的布设发展一批机井，考虑开采一定数量的地下水用于农业灌溉，在灌区逐步实现基于井渠双灌的水资源高效利用。研究结果表明，随地下水利用量的增大，可有效的降低灌区地下水位0.5～1.0 m、使引黄灌区的总耗水量从39.64×10⁸ m³降低到29.95×10⁸ m³、渠首引用水量从81.71×10⁸ m³降低到64.79×10⁸ m³。     

修正内梅罗指数法和模糊综合评判法在凤凰镇地下水水质评价中的应用

[目的]采用不同的评价方法,评价陕西省南部凤凰镇地下水水质,为该古镇水土保持工作的进一步开展提供科学依据。[方法]以凤凰镇2015年10月枯水期水质监测数据为基础,选取总硬度和硫酸盐等11个水质评价指标,分别采用单指标评价法、综合指标评价法、常规及修正内梅罗污染指数法及模糊综合评判法进行地下水水质评价。[结果]对各种评判方法的具体运用过程进行了全面介绍。结果显示,5种方法评价的水质类型有一定的出入,但通过对比分析认为常规、修正内梅罗水污染指数法和糊综合评判法在凤凰镇水质评价中具有较好的适用性。[结论]模糊综合评判法评价结果更加真实可靠,更能准确评价凤凰镇地下水水质。     

青海省北川河流域地下水水化学特征与水质评价

[目的]分析北川河流域地下水化学特征,从地下水的资源属性角度出发客观评价流域地下水水质状况,为区域地下水环境保护提供数据支撑。[方法]利用2019年北川河流域水文地质水资源调查所获取的189组地下水化学数据分析流域地下水化学成分的分布特征和来源。依据地下水富水性分级对单个样品点的水质类型赋予不同的系数,构建基于地下水富水性分级的区域水质评价方法。[结果]北川河流域地下水化学分布具有较大的空间变化。上游丘陵山区和河谷平原区广泛分布HCO₃~-型淡水,向下游逐渐出现SO₄^2-,Cl~-类型的微咸水、咸水以及指示人类活动影响的HCO₃·Cl-Na型淡水;碳酸盐岩和硅酸盐岩风化溶解对地下水水化学组分来源具有控制作用,局部区域因蒸发浓缩而富集;Al,Fe,Th等天然背景元素是造成流域地下水水质超标的主要指标,Pb,CCl₄、NO₃~-等典型污染组分在工业区和人口集中区地下水中超标更加明显,在人为污染及天然高背景双因素驱动下河谷区地下水质更加复杂;基于采样点数量统计的...     

基于化学动力学理论的中深层地下水资源评价——以四平市区为例

运用化学动力学和水动力学相结合的理论和方法,提取了反映中深层地下水的赋存环境特征、循环速度、资源量组成、可更新能力等方面的重要信息,并以此为依据进行了四平市区中深层地下水资源评价和补给能力分析。研究结果表明,目前四平市区该层地下水已经处于超采状态,四平市区中深层地下水具有补给能力较弱,补给资源有限,水循环滞缓的特点,作为供水水源缺乏保障性。     

台兰河绿洲灌区土地利用变化与水资源动态研究

基于2000年和2005年的遥感影像,利用RS,GIS及景观生态学方法,对台兰河绿洲灌区2000-2005年的土地利用进行监测,并分析了不同时期台兰河绿洲灌区水资源开发利用程度.对研究区土地利用与水资源动态变化关系进行了分析.结果表明,2000-2005年耕地面积和水域面积年均增加分别为3 603.8 hm2和151.4 hm2;绿洲林地和草地大面积减少,减少量分别为2 247.07 hm2和14 325.9 hm2,相应地绿地面积减少了165 72.97 hm2;草地和林地等生态用地的减少是灌区耕地增加的主要来源,转移比例分别为13.97%和5.93%.地表来水量不断减少的情况下,灌区地下水开采量从1989年的5.91×106m3增加到2003年的1.39×107m3,灌溉面积和机井数量不断增大,地下水开采强度日益增加,地下水水位呈日益下降的趋势.农业用水所占比例过大,生态用水逐渐缩减.     

外来调水对华北低平原区地表水和地下水 水化学特征的影响* ——以河北省南皮县为例

华北低平原区有着巨大的粮食增产潜力,同时也是粮食生产和农业水资源矛盾突出的地区。外来调水与浅层微咸水的联合利用是解决区域水资源问题的有效途径之一,同时也将引起区域水循环和水环境的改变。为明确外来调水对华北低平原区地表水和地下水水化学特征的影响,本研究在华北低平原区河北省南皮县域内对调水后不同季节地表水和地下水进行调查和采样,利用水文地球化学和氢氧(d~2H、d~(18)O)稳定同位素相结合的方法,研究外来调水对地表水和地下水转化及其水化学特征的影响。研究结果表明,11月至翌年7月,受蒸发作用的影响,地表水电导率(EC)和钠吸附比(SAR)增加,d2H、d18O同位素不断富集;由于地表水和周围土壤的交换吸附作用使其水化学类型向Na~+、Cl~-和SO_4~(2-)增加、HCO_3~-减少的咸水转变。调水改变了地表水和浅层地下水之间的补给关系,11月至翌年3月,沟渠附近浅层地下水受外来调水直接或者灌溉补给,使得3月浅层地下水EC降低,埋深变浅,部分采样点分布在外来调水的SAR-EC区域。受调水影响,3月沟渠附近浅层地下水水化学类型为Na·Mg·Ca-Cl·SO_4、Na·Mg-Cl·SO_4·HCO_3、Na·Mg-SO_4·Cl·HCO_3等,是11月调水(Na·Mg·CaSO_4·HCO_3·Cl)和浅层地下水(Na·Mg-Cl·SO_4)的过渡类型。3月至7月浅层地下水补给沟渠水,地下水埋深变深,7月浅层地下水水化学类型与3月相似。调水可以季节性地改善区域内沟渠水及其附近的浅层地下水水质,而对深层地下水和坑塘水的水质无改善作用。调水对沟渠水水质的改善体现在调水季节,对浅层地下水水质的改善存在滞后性,2014年11月调水之后,2015年3月浅层地下水的水质得到改善。因此,采用调水和浅层地下水、坑塘水混合灌溉,对合理开发利用区域咸淡水资源以及深层地下水压采,恢复地下水位意义重大。     

大恒煤矿开采对地下水疏干的影响

应用Visual Modflow建立了水文地质概念模型和数学模型,以山西省朔州市平鲁区大恒煤矿开采为例探讨了其对地下水水位和水量的影响。在对矿界周边50 km²的范围内水井水位进行调查的基础上,依据划分的各采区开采时间,结合区域地下水埋藏深度与地层走向和调查范围内各个时期水井水位埋深的监测,对大恒煤矿的开采进行建模并验证了模型的准确性。研究结果显示,大恒煤矿开采28.8 a之后会形成面积9.5 km²,深度55 m的降落漏斗,表明煤矿开采会使上覆含水层水位下降并形成降落漏斗,对地下水资源造成严重破坏。     

策勒绿洲生态与灌溉用水对地下水埋深的影响

[目的]估测地下水资源变化动态并对其安全性进行识别,为策勒绿洲水资源管理及维护绿洲生态安全提供一定决策依据。[方法]分析策勒绿洲总用水需求,基于策勒河径流与地下水动态监测数据,计算绿洲用水缺口;最后,通过绿洲长期地下水位监测资料分析地下水位随时间变化规律。[结果]综合考虑生态用水背景下,策勒绿洲年均用水缺口5.20×10~6~1.15×10~7 m^3,当利用策勒绿洲地下水补足绿洲用水差额时,地下水平均埋深年均下降0.27~0.60m,在非枯水年状态下策勒绿洲地下水补给相对充足使得地下水平均水位无明显变化,只在地下水水位时空分布上有所改变,如2008—2014年绿洲地下水平均埋深虽有较大幅度波动,但基本维持在21m上下。[结论]短期来看策勒绿洲地下水埋深变化处于安全范围内,但为了保证绿洲健康可持续发展,并维持地下水埋深的稳定,当前应投入财力到水资源使用的监督和管理中去,将建设农业节水设施作为长期发展策略。     

基于WebGIS吐鲁番地区地下水资源管理信息系统

地理信息系统(GIS)因为其强大的空间数据处理能力,为水资源管理提供了一个新颖、高效的工具.介绍了GIS的发展趋势,分析了目前WeIS的主要技术实现路线,并结合具体的开发实例,提出了一种基于Map Objects(MO)开发WeIS应用服务器的实现方法用于建立吐鲁番地区地下水资源管理信息系统.     

Proportions of subsurface drainages in large areas—methodological study in the Middle Mulde catchment (Germany)

High nitrogen (N) input to rivers requires measures for the reduction of diffuse N pollution. Beside the groundwater, artificial subsurface drainage systems are the main pathways of diffuse N input into rivers. Nevertheless, the N discharge via subsurface drainage systems is one of the main missing links for modeling, especially because of the lack of data bases of subsurface drainage areas. We introduce a method to calculate the normally unknown proportions of drained areas in arable lands improving the existing method by Behrendt et al. (2000). The method is applied for the catchment of Middle Mulde river (area: 2,700 km²) in Saxony/Germany. The data records of the mesoscale soil mapping are allocated to the subsurface‐drainage areas digitalized in representative areas using ARC/INFO GIS. In this way, it is possible to establish a differentiated record of the proportion of subsurface‐drainage area of each regional site type. The results were extrapolated to the entire area by transferring the proportions of subsurface‐drainage areas to areas where no information on drainage areas was available. The approach is well‐suited for future model approaches on a regional scale. By creating and integrating new data sets derived from modern GIS operations, the approach reduces the uncertainty of modeling N and water fluxes.