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。     

气候变化和农业发展对石羊河流域地下水位的影响

通过回归分析等方法研究了石羊河流域气候变化和农业生产发展对地下水水位的影响。研究结果认为从长期看流域内降水量、蒸发量对地下水的影响不大,武威地区降水量和蒸发量对地下水位的影响系数在0.004以内,民勤地区降水量和蒸发量的影响系数在0.001以内,影响较小;而径流量与粮食产量的变化是地下水水位下降的主要原因,武威和民勤地区径流量对地下水位的影响系数分别为1.381和6.008;并使用最小二乘回归模型确定了地下水水位用径流量和总产量表达的关系式,经验证,模型有较高的模拟精度,预测将来武威地下水水位平均每年将下降0.945 m,民勤地下水水位将下降0.919 m。     

靠近堤脚采沙对堤防稳定影响分析

为了研究靠近堤脚采沙对堤防稳定的影响，建立了靠近堤防处采沙对堤防稳定影响的计算模型。将采沙坑的形状、尺寸参数进行组合，采用stabr程序分别计算枯水期迎水坡的安全系数，从而提出了采沙坑影响堤防的临界距离的概念，并给出了采沙位置相对堤防的安全距离的表达式。     

无压地下灌溉条件下土壤水分入渗特性研究

通过室内土箱试验,研究了不同供水压力(-3、0、3cm)和灌水器孔径(4、6、8mm)对无压灌溉下累积入渗量、湿润峰动态变化以及土壤含水率分布的影响。结果表明,不同供水压力和灌水器孔径下累积入渗量、土壤湿润体水平向和垂直向最大湿润距离均随入渗时间的增加以幂函数形式增大,湿润体内土壤含水率沿湿润球体半径方向以二次抛物线形式逐渐减小。随着供水压力的增大,相同时段内的土壤入渗量增大,湿润锋的迁移速度也随之变快;在供水压力相同的条件下,大孔径灌水器在相同时段内的土壤入渗量、水平向和垂直向最大湿润距离均比小孔径灌水器情况下的数值要大。在中大灌水器孔径条件下,土壤含水率随供水压力增大而增大,而小孔径情况下差异显著。     

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。     

人类活动对区域地下水水位影响分析

为量化表示抽象的人类活动对地下水水位影响程度,以黑龙江省农垦牡丹江管理局下辖各农场为研究区域,选取机井数量、农作物播种面积、地下水灌溉面积等9个因子作为人类活动影响地下水水位的评价指标,采用逼近于理想解的排序法(TOPSIS法)建立影响程度评价模型,量化分析了牡丹江管理局下辖各农场2000—2013年人类活动对地下水水位影响程度时空变化特征.研究结果表明:八五五、八五一〇、八五一一、兴凯湖、海林和宁安农场人类活动对地下水水位多年平均影响程度最弱;八五七和云山农场影响程度适中;庆丰和八五八农场影响程度较高;八五〇、八五四、八五六农场影响程度最为严重.空间上大体呈现由东北向西南方向逐步减弱趋势;时间上大体呈现2000—2003年影响程度逐渐增强,2004—2013年影响程度逐渐减弱趋势.     

无压灌溉条件下不同滴灌施氮量对樱桃生长发育及产量的影响

研究无压灌溉条件下不同滴灌施氮量对樱桃生长发育以及产量的影响,为果树水肥科学调控,实现高效节水、高产目标提供理论依据。以樱桃树为试验材料,研究不同出水孔径和施氮量对樱桃生长、生理、产量和灌溉水利用效率的影响。设2个水分水平(出水孔径为8 mm,W1;6 mm,W2和3个施氮水平[N1,N2,N3(200、400、600kg/hm2)]。结果表明:不同出水孔径和施氮量对樱桃树干周、新梢生长量、产量均有显著影响(P0.05),水肥交互作用对灌溉水利用效率和氮肥偏生产力有极显著性影响(P0.01)。樱桃植株的干周和新梢生长量随出水孔径和施氮量的增加而增加。W1处理下的樱桃平均干周生长量、新梢生长量和产量分别比W2处理高15.91%,18.72%和2.5%。W1N1处理的单果重和产量均最大,分别达到9.4g和13 077kg/hm2。综合考虑水肥协同效应、节水节肥及高产等多种因素,W1N1处理能兼顾生长、产量、水分利用效率和经济效益,是比较适宜的滴灌施肥水肥组合。     

应用DRAINMOD对测坑控制排水条件下地下水位的模拟分析

为研究控制排水措施对农田地下水位的影响,在湖北省荆州市四湖工程管理局丫角排灌试验站进行了测坑控制排水试验,并利用DRAINMOD模型对不同试验方案下地下水位进行数值模拟。模拟结果表明：在棉花生育期内,地下水位模拟结果和实测结果的一致性较好,该模型可有效地模拟预测水测坑控制排水条件下地下水位特性;控制排水措施能有效调控地下水位．     

工程措施对河流与地下水补给关系的影响分析

傍河地区是地表水和地下水的交换带，运用工程手段抬高河床水位，对增大地下水补给量有重要影响。以辽宁省北票市傍河水源地为例，通过分析修建橡胶坝前后可开采量的变化，给出在需水量逐年增加的状况下，采取工程措施对增加供水的作用。     

冻融循环下不同水质对压砂砾石元素淋溶影响

为了了解宁夏地区压砂地在冻融循环作用下,不同水质处理对其元素淋溶释放规律的影响,通过电感耦合等离子体发射光谱仪及电感耦合等离子体质谱仪测定了宁夏中卫市微咸水的元素含量,并通过冻融循环试验探索不同水质对压砂砾石元素淋溶释放的影响,结果表明:当水质相同时,随着冻融循环次数的增加,元素淋溶总量呈增加趋势;当冻融循环次数一定时,蒸馏水处理下的元素淋溶释放总量大于微咸水处理,微咸水在一定程度上抑制冻融循环下的压砂砾石元素淋溶释放.     

沈阳市地下水资源的合理利用

对沈阳市地下水资源和开发利用现状进行分析,指出在开采地下水过程中尚存在地下水超采、水资源浪费、地下水污染等问题,提出科学开发地下水、加强地下水动态监测、开展地下水人工回灌等措施,以合理利用沈阳市地下水资源。     

修建防渗墙对堤后地下水位的影响

为了对长江大堤修建防渗墙后对堤后地下水位的影响进行研究，用二维饱和一非饱和渗流模型SWMS_2D对修建防渗墙前后堤后地下水位的变化进行模拟,针对平水年和丰水年的情况分别进行了研究，并得出了一些有意义的结论。     

某地下水源热泵诱发地下水水质变异成因分析

为了研究地下水源热泵的"抽—回"系统运行过程中地下水水质的变化,选择池州某地下水源热泵工程为研究对象,在收集各项目所在地段的水文气象、地质、水文地质和水质资料的基础上,进行水质水化学类型分析以及相关性分析。根据区域水文地质条件受热泵系统影响机制,进行水质变异成因分析。结果表明:水源热泵系统的运行改变了工程所在地段的地下水化学类型;水质变异成因中常规的动力场、温度场和化学场因素影响可恢复,地质结构因素影响不可恢复。     

沈阳铁西新区浅层地下水有机污染物化学迁移规律

为系统分析东北平原典型区域浅层地下水有机污染现状及污染物的化学迁移规律,借助"东北平原地下水污染调查与评价"项目收集、野外调查获取的资料,选取布设在浑河下游与细河之间的两条水文地质剖面所在区域为研究区,绘制地下水流场图与有机污染物浓度等值线图推断污染物的扩散路径,应用相关系数法分析地表水与地下水中有机污染物的相关性,利用PhreeQC地球化学模拟软件计算上述水文地质剖面中水化学成分的饱和指数,进一步确定有机污染物的运移途径.分析结果表明研究区主要污染源为细河地表水,浑河间接影响其周边地下水水质;地表水和地下水之间水力联系的强弱与岩相环境关系密切,砂性土较黏性土更易于有机污染物的渗入;有机污染物运移距离有限,运移能力受水力梯度与岩相环境制约.     

泥沙对水库渗流取水效能影响的试验研究与分析

任何典型的山区河流,含沙量高,浑水分流难度大。位于山西省东南部的某供水改扩建工程,采用无砂混凝土管汲取河水和地下水,但含沙水流影响问题十分突出。结合工程实际,通过水工模型试验,探讨一定浓度的含沙水流在不同条件下对渗流集水效能的影响。实验研究和分析都表明：对于特定的渗流集水系统,水库渗流集水效能主要取决于工作水头的高低,含沙水流的过流时间,以及防冲层表面积沙厚度等因素。对于不同的渗流集水系统,综合渗透系数愈大,防冲层表面积沙厚度对渗流取水效能影响愈大。本研究成果对于水库渗流取水工程的设计、施工、运行提供了一定的实践和理论依据。     

地下水埋深对再生水灌溉的夏玉米生长影响

为探讨地下水埋藏较浅地区再生水灌溉对夏玉米生长的影响,利用地中蒸渗仪控制不同地下水埋深(2、3和4 m),对夏玉米进行再生水灌溉试验,灌水量设900 m3/hm2和1200 m3/hm2二个处理,并与清水灌溉进行对比。试验表明,与对照相比,再生水灌溉叶面积指数和株高最大值出现时间要提前近10 d左右;不同地下水埋深的低水和高水处理叶面积指数变化趋势相同,都为埋深2 m>埋深3 m>埋深4 m;地下水埋深2 m3、m处理,低水和高水的株高非常接近,且都大于相应灌水量4 m地下水埋深处理;地下水埋深2 m、3 m处理再生水灌溉理论产量明显大于对照。     

典型草原区河谷带地下水位对水均衡要素变化的响应

近几年锡林河流域开始进入降水偏丰周期,但地下水“入不敷出”的情况愈加明显,过量的地下水开采需求只能通过消耗地下水储蓄量来实现。基于水均衡原理和统计学方法分析锡林河平原区地下水位对降水量和开采量间的响应程度。研究结果表明,各个观测井对降水时序变化的响应差异较大,其中饲草料基地井与农场三队井地下水位变幅对降水较为敏感;水位埋深与开采量之间存在明显的正相关关系,从水位-开采量关系曲线变化趋势来看,随着地下水开采量增加,农场三队、饲草料基地和奶牛场的水位响应最明显;农作物大棚种植区地下水位主要受降水量与开采量共同作用,响应程度为51.16%,而饲草料基地受开采量影响最大,达到60.71%,压减灌溉饲草料地规模、调整集中连片布局为分散式利用是缓解农灌区地下水超采、促进农牧业安全发展的主要途径。     

浅层地下水对玉米根区水分及根系吸水影响的数值模拟

运用实测数据校准并验证模型,采用Hydrus-1D模型模拟了无灌溉、无浅层地下水以及浅层地下水波动对玉米根区水分动态及根系吸水的影响。结果表明,校准后的Hydrus-1D模型能够较为准确地模拟土壤非饱和区水分动态;浅层地下水可以将土壤剖面水分维持在较稳定的范围内。当无浅层地下水时,观测节点水分波动较大,尤其是40~100cm的砂土层水分在灌溉后迅速降低。浅层地下水在影响根区水分的同时影响着根系吸水,CK、无地下水、无灌溉下玉米生长季累积根系吸水量分别为58.2、53.9、57.4cm。累积根系吸水量随地下水埋深的降低而呈先增加后降低趋势,且均高于CK。累积根系吸水量随着地下水埋深的升高而总体呈逐渐降低趋势,当地下水埋深增加40cm时,累积根系吸水量仅为50.7cm,相对于2013年降低了13%。适宜的地下水位对于维持根区水分和促进根系吸水具有重要作用。     

河套灌区节水改造工程实施前后区域地下水位变化的分析

河套灌区节水改造工程实施后 ,引黄水量将由现状的年平均 (近 10年 ) 5 2亿m3 减少到 40亿m3 。由于引黄水量的大幅度减少 ,人们一直担心是否会由此导致灌区内区域地下水位的大幅度下降 ,从而造成该地区生态环境的破坏。在缺乏观测试验资料的情况下 ,本文采用集中参数模型对河套灌区节水改造前后区域地下水位变化进行了模拟分析计算 ,结果表明 ,在引黄水量每年减少 12亿m3 的情况下 ,区域地下水位下降幅度较小 ,约为 0 .4m ,对该地区的生态环境不会造成不利影响     

南水北调输水对梁济运河区域地下水位的影响

以南水北调东线工程输水前后,梁济运河区地下水位、降水、地下水埋深和输水时间作为研究要素,运用灰色关联分析方法对南水北调输水对梁济运河区地下水位的影响进行了分析。结果表明:1输水后,降水对地下水位的影响减弱,其与地下水位变幅之间的关联度由输水前的0.8降至输水后0.69左右;2南水北调输水对地下水位的影响较大,其与地下水位变幅之间的关联度达到0.71;3在输水时间增长的情况下,输水与地下水位变幅之间的关联程度呈现出递增趋势;4南水北调输水对梁济运河二岸6.6km区域内地下水位的影响明显大于6.6km之外的区域。