郑州市2005—2020年地下水埋深变化分析

分析郑州市浅层地下水埋深统测数据、长观孔数据以及历年降落漏斗面积变化数据,利用ArcGIS空间插值、衬度系数分析、描述性统计分析以及ARIMA模型,研究郑州市浅层地下水埋深空间分布特征和时间变化特征。分析结果表明,空间上,研究区浅层地下水埋深分区呈带状分布,水位埋深由西南向东北方向逐渐减小,其中10~20 m水位埋深区所占面积最大;时间上,年内,研究区埋深分布特征大致相同,各埋深分区面积有所变化;年际间,2014—2019年,年平均埋深下降2.87 m,下降速率0.5 m/a。2014年以前降落漏斗逐年增大,2014年以后,由于南水北调水入郑,供水结构发生改变,降落漏斗逐年减小。研究区地下水动态类型主要有开采型和开采—气象型,影响因素主要有降雨入渗补给、越流排泄和人工开采。最后基于DPS数据分析平台,利用ARIMA模型建立了数值模型,对2021年12个月的埋深进行了预测。     

山西寿阳超深水位岩溶区供水勘查方法及开发利用——以娘子关泉域寿阳岩溶区供水勘查为例

在阳泉矿区寿阳区超深水位岩溶区,奥灰岩界面埋深在400～600m,岩溶水位埋深440～500m.采用遥感、地震、钻探抽水试验等综合勘查方法,基本查明了岩溶含水层段的空间分布特征及补迳排条件.特别是针对峰峰组的角砾状泥灰岩容易坍塌、掉块、缩径等特性,进行地层的稳定性研究和泥浆新工艺研究,利用地层特性和以往施工资料进行"事故多发段"的地层地质预报,结合利用岩屑准确鉴定奥灰岩的方法,大大减少了钻探过程出现的各种事故,在缺水地区找到了丰富优质的岩溶地下水,拟建了超深水位岩溶水源地,取得了良好的经济效益和社会效益.     

内陆干旱半干旱盆地地下水生态环境指标研究

探讨了内陆干旱半干旱盆地地下水生态环境指标。内陆干旱地区主要生态环境问题是人工绿洲土壤次生盐渍化和天然绿洲植被衰败。不同区域地下水生态环境指标不完全相同，人工绿洲主要是土壤含盐量和地下水位临界埋深等指标，天然绿洲则主要是土壤含水量、土壤含盐量、潜水矿化度和地下水生态水位等指标。上述指标中最重要的地下水生态环境指标是地下水位埋深，其它指标如土壤含盐量、土壤含水量等指标可通过调节地下水位埋深来进行控制。人工绿洲临界埋深随气候和下垫面条件的变化而变化，年内不同时段指标阈值不同，天然绿洲的生态水位是适宜大多数植被生长的共同潜水埋深，为2.0-4.5m。表2，参9。     

基于多元回归时间序列模型的兴城市地下水水位研究

多元回归时间序列模型用多元统计回归法分别提取趋势项、周期项及随机项,将其叠加,作为预报模型,简单有效。选取兴城市具有代表性的3个观测孔,以2000~2010年共11年的逐月数据为基础,分别建立各观测孔的地下水水位埋深预报模型,经检验合格后,对2011~2013年的地下水水位埋深进行预报。检验结果表明,3个模型的计算值与实测值拟合均较好,平均相对误差仅为9%,预报结果表明,兴城市小周屯和半道子的地下水水位基本稳定,而沙家屯的水位逐渐下降,需采取措施进行控制。     

清水工业园某场区地下水动态变化分析及预测

为探究地下水动态变化原因和防治措施,以清水工业园内某化工企业场区为研究对象,对地下水动态进行预测研究。通过对该场区水文地质条件的勘查,在了解地层结构、地下水的分布特征和水力特征、地下水和地表水的补排情况等基础上,分析在降水入渗补给、地下水侧向径流补给和西湾露天矿排水等因素作用下,场区地下水动态影响因素,并对地下水进行了动态预测。结果表明,该场区地下水水位变幅较大,具有双峰特征;当上游地下水侧向补给量完全消失时,场区的地下水位将最大下降近30 m;受西湾露天坑排水及场地硬化影响,场区地下水位将大幅度下降,最大下降近50 m。     

准东矿区邻近奇台绿洲地下水位变化趋势分析

根据准东矿区邻近奇台绿洲1983~2013年地下水位观测资料,对其变化趋势进行了分析,运用Surfer软件分析了奇台绿洲地下水埋深、地下水位和地下水流等分布特征,结果表明:近31年以来,研究区地下水位总体呈下降趋势,年均下降速率为0.51m/a,其中,西部区域下降速率为0.65m/a,东部区域下降速率为0.37m/a;在西部区域形成了多处地下水位降落漏斗,且漏斗面积不断增加;东南区域地下水位高于西北区域,地下水总体呈由南向北流动;地下水位分布和地形分布特征基本一致,局部地形起伏处,地下水流大小和方向变化亦有相应变化;由南向北地下水埋深逐渐变浅;农业灌溉用水量不断增加是造成绿洲地下水位下降的主要原因。     

太原市地下水动态变化特征分析

太原市是北方严重缺水城市之一,由于长期对地下水的超采,诱发了多种环境地质问题。为分析不合理开采条件下地下水的动态演变特征,对研究区近三十年的地下水水位与水质监测数据进行了分析对比,并对地下水的水位与水化学特征及其规律进行了探讨。结果表明:从地下水水位动态特征上分析,浅层孔隙水主要受大气降水的影响,深层孔隙水和岩溶地下水受人类开采活动和自然因素的双重影响;从水化学特征方面分析,随着人类活动的加剧,水质整体呈下降趋势。     

近50年太行山前平原地下水演变的时代标志性特征

针对太行山前平原浅层地下水超采日趋严峻问题,以滹沱河流域为例,采用MapGIS空间分析技术,探讨了近50年来该区地下水位埋深及分布面积演变的时代标志性特征。研究表明,该平原区浅层地下水呈现区域疏干加剧的态势;1963年,地下水以小于5m埋深的分布区为主,其面积占全区面积的96.8%,尚未出现大于10m埋深的分布区;1975年,5~10m埋深的分布面积迅速扩大,占全区面积的67.3%,大于10m埋深的分布区面积达23.1%;1985年,10~20m埋深的分布面积占69.4%,出现大于20m埋深的分布区,面积340km2;1995年,20~30m埋深的分布面积占全区面积的51.7%,为4238km2,大于30m埋深的分布区面积达4.7%;2005年,大于30m埋深的分布面积占全区面积的49.9%,出现大于40m埋深的分布区,面积达330km2。目前,局部出现了大于50m埋深的分布区。气候旱化,加剧地下水补给量减少和开采量不断增大,加之河道长期干涸,是主导成因。因此,适时调控开采量,使其与气候变化规律相适应,将有利于遏制该区地下水超采疏干态势。     

煤炭矿区地下水变化对生态环境的影响研究

以毛乌素沙地梅林庙煤矿为研究区,采用Landsat8和地下水观测资料为研究数据,通过地表温度、地下水埋深、归一化差分植被指数(NDVI)的计算,建立空间数据集,开展地下水埋深与NDVI和地表温度相关性分析。研究发现地下水埋深在小于1m时,NDVI与地下水埋深为弱正相关,与地表温度呈负相关。地下水埋深在1~2m时,NDVI与地下水位为弱的负相关,与地表温度为负相关,当地下水埋深2~5m时,NDVI与地下水位不相关,而与地表温度继续为负相关。由此判断地下水埋深在1~2m是毛乌素沙地植被的最佳生态水位,也是生态环境影响的重要水位指标,当水位变化超过这个范围,生态环境将发生明显变化。     

榆神矿区地下水埋深上限阈值

减少矿产资源开发过程中水资源损失是生态脆弱矿区水资源管理的重点,量化地下水位埋深与潜水蒸发速率关系,可为西部干旱矿区水资源保护提供科学思路。以隔水岩组厚度与导水裂隙带高度之差,划分了榆神矿区煤层开采地下水位变化趋势分区;以水位埋深变浅区覆盖的风积沙为试样开展潜水蒸发试验,分析蒸发过程及不同水位条件下潜水蒸发规律;通过在水分特征曲线的转折点处构建双切线,推导求取地下水埋深上限阈值的解析公式;采用漏斗法测定榆神矿区风积沙的水土特征曲线,利用最小二乘法求取特征参数,求取榆神矿区煤层开采区地下水埋深上限阈值。结果表明:榆神矿区地下水位变化趋势可分为3个区,即水位埋深变浅区、过渡区和水位埋深增加区。水位埋深变浅区多位于榆神三、四期规划区,此区域水位埋深4 m的面积占矿区面积的59.1%,开采沉陷极易造成地下水浅埋或出露;榆神矿区风积沙蒸发过程可分为2个阶段,即稳定蒸发阶段和水汽扩散阶段,地下水位埋深0.5 m左右时蒸发过程中的水分传输机制发生了转变,蒸发进入水汽扩散阶段;在稳定蒸发条件下建立了土壤水分运移方程,推求了地下水埋深上限阈值计算公式,地下埋深上限阈值与毛细上升高度和进气压力值有关,在数值上等于表层土与地下水之间毛管水力联系中断时表层土的基质势;地下埋深上限阈值可以通过van Genuchten方程的拟合参数α,n来求解;利用实测风积沙水土特征曲线的参数,确定榆神矿区地下水埋深上限阈值为50 cm,与蒸发试验结果一致。水位埋深变浅是中深部煤层开采遇到的普遍问题,对于干旱半干旱地区的榆神矿区而言,控制合理的水位埋深上限已成为煤层开采中需要面临的新的科学问题。     

呼吉尔特矿区植被类型与地下水位关系研究

呼吉尔特矿区地处毛乌素沙地,为研究煤炭资源开发后引起浅层地下水变化进而对植被类型的影响,通过地下水埋深与植被种群分布的空间分析,结合现场调查获得了地下水埋深与植被种群分布规律,研究发现区内的典型草原植被已被沙生植被、草甸植被、盐生植被等隐域性植被取代,丘间湿地植被对浅层地下水水位敏感度较高,可作为重要指标纳入煤炭矿区生态环境的监测体系。     

面向生态的矿区地下水位阈限研究

分布在干旱半干旱地区的植被,由于降水不足以维持其长期生存,需要地下水提供部分或全部水源,因而对地下水有一定的依赖性。煤层开采破坏含水层后地下水位会大幅降落,这在一定程度上会给依赖地下水植被造成水分胁迫,进而控制生态系统演化过程。针对榆神矿区煤层开采引起地下水位变化的基本特征,提出了生态安全约束下矿区地下水位控制阈值的确定方法。研究表明,植物根系与地下水毛细上升带保持接触时,植物就可以吸收利用地下水,因此本文将最大毛细上升高度与根系长度之和作为植被利用地下水的最大临界埋深。在毛管流理论指导下,以颗粒排列方式与孔隙直径大小的关系建立了最大毛细上升高度计算公式,并给出了通过颗粒级配曲线确定最大毛细上升高度的方法。据此计算的毛乌素风积沙最大毛细上升高度的取值区间为0.7～2.0 m,进一步确定了榆神矿区生态安全约束下的矿区水位控制下限为4.0 m。在此基础上,以2016年地下水流场基准,以水位埋深4.0 m为界将榆神矿区划分为生态约束区和无约束区。水位埋深小于4.0 m的区域植被对地下水依赖程度高,属于生态约束区,煤层开采造成地下水位下降极易使植被遭受水分胁迫,因而是矿区生态环境保护的重点。研究成果阐明了榆神矿区生态环境及地下水位对煤层开发的限制条件,为进一步推进保水采煤技术的发展奠定了理论基础。     

高潜水位矿区新建公路标高计算及潜水位控制

为了保证高潜水位矿区新建公路的路基路面不受地下水侵蚀,必须确保新建公路的路基路面标高大于潜水位。根据开采沉陷基本规律,通过对潜水位埋深和新建公路承载力之间关系的研究,提出了确定高潜水位矿区新建公路标高的一般性方法和潜水位控制措施。     

沙曲矿2号煤层瓦斯赋存规律研究

瓦斯是地质作用的产物，从地质角度研究煤层瓦斯赋存规律及其控制因素是矿井瓦斯防治最为基础的工作和行之有效的方法。基于煤田地质勘查、矿井地质及相关瓦斯测试参数等资料，采用瓦斯地质理论和数理分析方法，对沙曲矿2号煤层瓦斯赋存规律进行了研究。研究结果表明:沙曲矿2号煤层瓦斯赋存规律主要受地质构造、地下水动力条件、煤层埋深、煤层围岩特征、煤变质作用等地质因素及其耦合作用控制。地质构造多具有封闭保存瓦斯性能，是控制煤层瓦斯赋存局部不均衡性的关键地质因素；地下水动力弱且具有承压性，对瓦斯保存起到良好的封堵效应；一定厚度的泥质岩是瓦斯保存的良好盖层，埋深与瓦斯含量关系显著，埋深越大，瓦斯含量越高，反之亦然；煤的变质程度相对较高，煤层生烃动力强，有利于煤层生烃和提高瓦斯含量。     

应用定位通量法计算某区潜水垂向入渗补给量的适宜性分析

依据新疆地勘局昌吉地下水均衡试验场不同水位埋深条件下的地渗仪、负压计和中子仪组合观测资料，分析了定位通量法计算内陆干旱区潜水垂向入渗补给量的适宜性；结果表明：定位通量法不能用于计算内陆干旱区降水入渗补给量，可应用于水位埋深4～7m，包气带岩性为粘土的潜水田间灌溉入渗补给量。     

孔雀河区段地下水水位骤涨原因及危害初步分析

库尔勒市老城区孔雀河部分地段地下水水位,自2000年5月底以来明显上升,呈骤涨状态且居高不下,其主要原因是补给量增大,但还存在其他因素.地下水水位骤涨亦能造成一定的城市地质灾害.     

基于FEFLOW的地下水环境影响评价研究

运用FEFLOW有限元地下水模拟软件,对某条件下地下水环境进行了评价研究。根据水文地质条件、地质条件,建立了数学模型以及水文地质概念模型,利用FEFLOW数值模拟软件研究了地下水流场、分层的均衡性、潜水埋深、潜水水位,研究得出:在矿井开采与某水源开采的条件下,形成了以某水源地为中心的大范围降落漏斗,从而造成潜水位下降程度相近;矿井抽水造成的潜水位下降和水源地抽水影响相比并不明显;2种方式的开采造成潜水埋深大幅度增加,导致了评价区域内潜水获得的蒸发量和大气降水入渗补给量明显降低,研究为类似工程条件下地下水环境影响评价提供一定的借鉴意义。     

山东济宁北部地下水系统铀同位素研究

山东省济宁市北部地区分布较大面积寒武-奥陶纪碳酸盐岩地层,裂隙岩溶地下水较丰富,目前已被当地纳入开发利用规划。该地区裂隙岩溶含水层埋深60~200m,地下水的补给机理极其复杂。但为了准确评价地下水资源,为地下水的开发利用提供技术依据,必须查明地下水的补给来源。该文根据不同环境下、不同水体中铀同位素分布特征不同的特点,得出该地区岩溶地下水主要补给来源于上覆孔隙水越流与裸露区大气降水入渗的结论,为解决济宁北岩溶地下水补给来源问题提供了新的证据。     

植被对矿区地下水位变化响应研究

依据地下水浅埋区植被蒸腾对地下水位变化十分敏感的特征,构建沙柳根系吸水条件下的水流方程,分析生态脆弱矿区植生长对地下水位下降幅度的阈限。通过原位监测获取气象要素、土壤水、地下水与沙柳蒸腾量的动态变化规律,建立地下水变化与植被蒸散发关系数值仿真模型并对模型进行求解,模拟沙柳蒸腾对煤炭开采区地下水位变化的响应。研究发现:沙柳的日蒸腾量有受气象要素控制的特点,并在正午12时前后出现2次极值,水位越浅变化越显著。地下水对沙柳蒸腾的贡献值随着地下水位埋深的增加而减少,当地下水位埋深15 cm时,贡献率为100%;地下水埋深215 cm时,贡献率为0。在地下水浅埋区,地下水是沙柳蒸腾的主要水源,潜水埋深超过215 cm后地下水不再对沙柳生长提供水源,这也是沙柳对煤层开采地下水位下降的阈限。     

宜昌市主城区浅层地下水的赋存特征初探

宜昌市主城区浅层赋存的松散砂卵石孔隙水、碎屑岩裂隙水、砾岩裂隙水、碳酸盐岩裂隙岩溶水,以潜水为主,局部弱承压。地下水位埋深0.50~29.86 m,平均埋深5.63 m。地下水位标高39.00~120.00 m,平均标高72.93 m。地下水水力梯度一般0.16~0.004,平行长江方向、地势低平地段地下水水力梯度较小,垂直长江方向、地势起伏较大地段地下水水力梯度较大。地下水位在丰水期较平水期升高0.50~8.25 m,水位变化主要受季节性大气降水影响。松散砂卵石孔隙含水层与奥陶系南津关组灰岩裂隙岩溶含水层富水性弱—中等,白垩系五龙组砂岩夹泥岩裂隙含水层与石门组砾岩裂隙含水层富水性弱,可视为相对隔水层。区内雨量充沛,浅层地下水循环强烈,地下水多为重碳酸型。