南水北调工程实施条件下海河平原浅层地下水恢复前景分析

海河平原地下水已累计超采900亿m^3，其中浅层地下水460亿m^3。地下水储量大量亏空，已成为海河平原最严重的生态问题。南水北调工程实施后，海河平原的浅层地下水能否得到恢复，各方面十分关注。采用水量平衡的方法，宏观分析了各分区浅层地下水恢复的前景，提出了当地水资源与长江水进行合理配置和管理中需要注意的问题。     

要让远水解好深州近渴!

<正>缺水,是深州的基本情况。深州作为粮食主产区,有耕地130万亩,无大江大河,年开采地下水约1.4亿m3,农业用水占全市用水总量的90%以上。为了满足工农业的发展需要,深州自上世纪80年代开始超采地下水,到2014年超采地下水达到8200万m3,深层地下水水位正在以每年0.5m~1m的速度下降,由此引发了地面沉降裂缝、机井报废加快、浅层咸水入侵深层淡水等一     

沧州市:多举措压采地下水

<正>河北省沧州是我国水资源严重匮乏地区之一,长期以来只能靠开采深层地下水维持群众生活及社会生产,导致深层地下水年均超采5亿m3,引发了地下水水位连年下降,地下水漏斗面积不断扩展,地面沉降加剧等水生态环境问题。     

界首市中深层地下水资源集中开发引起的反思及对策

以安徽省界首市为例,对集中开采中深层地下水资源的做法以及带来的后果进行论述。指出,自1980年集中开采地下水以来,开采区地下水位大幅下降,水量减少;地面沉降,地下水质恶化。进一步分析由于中深层地下水补给来源面窄量少,且速度缓慢,故界首市的中深层地下水中有80%以上源自浅层地下水的越流补给,其城区中深层地下水超采系数高达1 99,供水水源井布局严重不合理,加剧了集中开采区的地下水水位大幅度下降。最后给出缓解本地区环境地质进一步恶化的相关对策。     

借鉴河北平原地下水开发经验探索松嫩低平原地下水利用策略

松嫩低平原与河北平原自然条件有一定可比性。河北平原开采地下水,降低地下水位,治理盐碱,由于超采,形成浅层与深层复合型地下水漏斗;松嫩低平原主要开采深层地下水,因区域超采,形成深层地下水漏斗。由于浅层地下水开采少水位高,潜水蒸发量大,既损失水资源又导致盐碱灾害。因此应吸取河北平原经验教训,采取开采浅层地下水,降低地下水位,治理盐碱,建设浅层地下水库,调节水资源,限制或禁止深层地下水开采。保障松嫩低平原尤其大庆及周边地区经济、资源、环境可持续发展。     

基于数字遥感影像的呼伦湖水量平衡分析

利用多源、多时相的数字遥感影像和呼伦湖周边地区水文气象资料,采用基于卷积神经网络的高分辨率图像重构方法研究了1999—2019年呼伦湖面积、库容变化情况。结果表明:2003—2012年呼伦湖的面积逐年减小,湖泊水量逐年下降,2003—2012年补给呼伦湖的乌尔逊河与克鲁伦河的多年平均径流量分别为1.30亿m³与1.41亿m³,分别只有1991年以前多年平均径流量的21%与24%;而2003—2012年呼伦湖平均水面年蒸发量为17.5亿m³,平均年湖面降水量为3.25亿m³;地下水补给呼伦湖的年平均水量为5.3亿m³,主要来自新生代玄武岩地下水,哈拉哈河源头火山玄武岩地下水通过熔岩管道集中外泄,据此推断补给呼伦湖的地下水来自跨流域的外源水。     

江汉平原地下水位动态变化特征分析

通过辨识江汉平原含水系统的水文地质结构,深入分析了地下水位动态变化特征及其影响因素,进而揭示了研究区地下水时空演变规律。结合地下水流系统分区分析了研究区的降雨-径流关系和地下水动态类型。同时,运用数理统计方法分析了累计水位升幅和累计降雨量之间的关系。结果表明:研究区内地表水除丰水期补给地下水外,其余时段地下水补给地表水;研究区不同含水层地下水位关系总体为深层孔隙承压水位中层孔隙承压水位浅层孔隙潜水位;研究区地下水对降雨入渗产生的滞后效应表现为低水位期滞后5~7 d,高水位期滞后1~2 d。研究结果对该地区地下水资源的评价管理具有现实意义。     

华北平原地下水超采状况与治理对策建议

近年,地下水超采治理取得了明显成效,北京、天津和沧州等大中城市区深层承压水位止跌回升,地面沉降有所减缓,但由于长期采补失衡在山前倾斜平原区和中东部平原深层承压含水层区仍发育两个带状巨型超采区。山前单一潜水含水层超采区地下水水位整体下降,含水层亏空严重,其主要原因是水库过度拦蓄造成山前地下水补给大幅减少;相邻的弱承压水超采区地下水降落漏斗仍在扩大并呈连片趋势,其原因是地下水开采强度过大、水库调度不规范及来自上游单一潜水含水层的侧向补给锐减。中东部平原深层承压水超采区地下水降落漏斗也在扩大呈连片趋势,是地下水长期过量开采形成的;浅层地下水水位基本处于稳定状态。为此提出分区分层精准施策的6条对策建议。     

沙颍河干流与地下水水量交换研究

以沙颍河干流界首至阜阳段为研究区,建立河流与地下水水量交换的数值模型,研究其主要河流与地下水之间的水量交换关系。在研究中发现：排泄河流是地下水的主要排泄方式之一,地下水与地表水的水量交换主要表现为地下水补给地表水。河流与地下水的交换水量与河流水力传导系数C直接相关,基本呈指数关系。当C值为100 m²/d,沙颍河干流高洪水位期间,河流对地下水的补给强度为4.77×10^-6m³/（s·km）,在距离河流小于1000 m范围内的潜水水位受补给影响明显;在枯水季节,地下水对河流平均补给强度为7.26×10^-3m³/（s·km）。枯水季节地下水对河流的补给强度较大,过度开采可能引起地下水对沙颍河的补给量减少,对枯水季节沙颍河河道流量产生重大负面影响。     

沧州市地面沉降初探沧州市地面沉降初探

分析沧州市地面沉降的主要原因 :一是地质环境较差 ;二是深层地下水超采。该区第三含水组占总厚度 72 %的粘性土层压密是造成沧州市地面永久沉降的根本原因。探讨了深层地下水漏斗中心水位埋深与地面沉降的相关性 ,并指出为避免地面沉降造成地质灾害 ,地下水位埋深必须控制在 6 0m以内。     

河南省浅层地下水动态演变分析

20世纪80年代以来,河南省地下水开采量持续增加,导致地下水补排关系失衡,地下水位持续下降,其中:海河流域平原水位下降了7.25 m,下降速率为0.24 m/a;黄河流域下降了3.14 m,下降速率为0.10 m/a;淮河流域与长江流域地下水位基本保持稳定。1980—2010年河南省平原区地下水位下降了1.65 m,地下水蓄变量减小了51.5亿m3,其中海河流域与黄河流域蓄变量大幅减小,部分含水层已疏干。     

海河平原区浅层地下水位健康修复目标研究

随着南水北调通水、地下水超采综合治理等措施实施,海河平原区地下水位下降态势得到初步缓解,在此背景下,如何确定地下水位修复目标十分迫切。本研究在已有生态地下水位概念基础上,提出适应于强人类活动区-海河平原区的健康地下水位概念,并将健康地下水位作为研究区地下水位修复目标。根据地下水位波动变化对生态环境的影响,将健康地下水位分为维持地表水体健康地下水位、遏制海水入侵地下水位等七类功能型健康地下水位,在现有研究方法和研究成果基础上,采用机理研究、统计分析、实践调查等方法确定各功能健康地下水位临界阈值。研究建立了兼顾地下水多功能属性的空间分布式健康地下水位量化方法,确定了海河平原区健康地下水位上限和下限。并对海河平原区现状地下水位健康状态进行诊断,依据诊断结果建立地下水管理分区,为研究区水资源管理提供支撑。     

阜阳市农灌区浅层地下水安全开采量评价

针对阜阳市农灌区水文地质条件和浅层地下水运动特点,建立区域浅层地下水多年调节计算模型,通过调节地下水开采量使调节计算末期地下水位埋深能够恢复到起调埋深,达到多年水均衡,得到阜阳市浅层地下水安全开采系数与安全开采量。1956—2010年长系列的计算结果表明,阜阳市多年平均浅层地下水总补给量为17.856亿m3,安全开采系数为0.469,安全开采量为8.374亿m3;结合以农灌区为主的阜阳市用水过程特点,采用等比例法对浅层地下水安全开采量进行年内分配,确定了阜阳市浅层地下水的年内逐月安全开采过程。     

冀中山前平原农灌用水与地下水承载力适应性状况

针对冀中太行山前平原浅层地下水严重超采与农林灌溉用水之间关系问题,应用地学的模数理念、水量均衡理论方法和MapGIS空间特征分析技术,建立了农灌用水与地下水承载力之间适应性状况评价方法及指标体系,以0.49km2剖分单元精度识别了冀中山前平原农林灌溉用水强度及其与浅层地下水可采资源量之间适应性状况。结果表明,冀中山前平原农林灌溉导致的"极严重不适应"或"严重不适应"状态是浅层地下水超采的主要原因,其中小麦等夏粮作物灌溉用水主导了这些农灌区地下水超采,蔬菜作物和耗水型果林灌溉开采对地下水的影响呈显著增加趋势,应重视这种非理性加剧影响因素。     

北方干旱区地下水补给源问题讨论

野外调查表明,内蒙高原、华北平原、东北湿地河流、湖泊的主要补给源来自于泉水,但是河流、泉水中的同位素与当地降水呈现出很大的差异,表明地下水存在外源的补给。通过北方干旱区地下水中的2H、18O与全国降水加权平均值的对比发现,西藏内流区的渗漏水与北方干旱区的河流水、湖泊水具有相同的来源,西藏内流区的河流、湖泊存在渗漏,初步估算渗漏量超过800亿m3/a,其中纳木错湖泊的渗漏量超过90亿m3/a。氚与氟利昂(CFC)测定地下水的循环周期为20～30a,由此推断,羌塘盆地的渗漏水可能通过一种深循环方式补给到了内蒙高原、华北平原、东北湿地等地区,深循环的导水通道沿着西域克拉通、东亚克拉通以及微板块的缝合带分布,据此推断,板块缝合带附近分布的深层承压水与地下水的深循环有关,缝合带中地壳出现的高导低速结构可能是由导水通道所造成的。     

原阳县地下水开采及保护对策

原阳县地下水分为浅层水、中深层水和深层水,分析了三种地下水的分布情况、水质状况和存在的问题,尤其是浅层水总硬度含量超标的问题。经过计算,适合开采利用的中深层地下水允许开采量约为3万m3/d。提出了原阳县水源地开采和水资源保护的对策:建立健全水源地的保护机制,建立卫生防护带,制定水源地生产井的施工工艺,做好水源地开采监测工作等。     

Groundwater Exploitation and Its Impact on the Environment in the North China Plain

Abstract

The North China Plain (NCP) is one of China's most important social, economic, and agricultural regions. Currently, the Plain has 17,950 thousand ha of cultivated land, 71.1 percent of which is irrigated, consuming more than 70 percent of the total water supply. Increasing water demands associated with rapid urban and industrial development and expansion of irrigated land have led to overexploitation of both surface and the ratio of groundwater resources, particularly north of the Yellow River. In 1993, the ratio of groundwater exploitation to recharge in many parts of the NCP exceeded 1.0; in some areas, the ratio exceeded 1.5. Consequently, about 1.06 million ha of water-short irrigated areas in the NCP also have poor water quality. Persistent groundwater overexploitation in the northern parts of the NCP has resulted in water-level declines in both shallow and deep aquifers. According to data from 600 shallow groundwater observation wells in the Hebei Plain, the average depth to water increased from 7.23 m in 1983 to 11.52 m in 1993, indicating an average water-table decline of 0.425 m/year. Water table declines are not uniformly distributed throughout the area. Depletion rates are generally greatest beneath cities and intensively groundwater-irrigated areas. Water-table declines have also varied over time. With the continued decline of groundwater levels, large depression cones have formed both in unconfined and confined aquifers beneath the Hebei Plain. Groundwater depletion in the NCP has severely impacted the environment. Large tracts of land that overlie cones of depression have subsided, seawater has intruded into previously freshwater aquifers in coastal plains, and ground-water quality has deteriorated due to salinization, seawater intrusion, and untreated urban and industrial wastewater discharge. In order to balance groundwater exploitation with recharge, the major remedial measures suggested are to strengthen groundwater management, to raise water use efficiency, to adjust the water-consumed structure, and to increase water supply     

南水北调人工补给地下含水层成本效益研究

将国内外人工补给地下含水层模式分析归纳为9种,其中地表水-人工整修天然河道模式是在河北平原地区利用南水北调水人工补给地下水最有效的模式;将人工补给地下含水层的效益分为经济效益(包括工业和农业增产效益)与生态环境效益(包括防治地下水漏斗下降与地面沉降等效益),提出了各类效益计算方法;将地下水超采所产生的生态环境破坏损失分为地下水漏斗下降经济损失与地面沉降经济损失两大类,研究探讨了各类损失的计算方法,并进行了计算。结果表明,2006年地下水漏斗下降经济损失为24.93亿元,到2006年地面沉降累计经济损失与多年平均经济损失分别为1 917.14亿元和53.25亿元;而对河北平原地区利用南水北调水人工补给地下含水层的经济效益与生态环境效益进行计算表明,人工补给地下水用于工业、农业和生态环境的效益分别为6.42元/m3、2.05元/m3和4.03元/m3,其效益费用比分别为3.61、1.15和2.26。     

塔里木河生态输水的累积生态响应

以塔里木河第12～18次生态输水为例,采用经验统计模型和克里金插值法分析了输水前后塔里木河下游地下水埋深和夏季归一化差异植被指数(NDVI)的时空变化,剖析了地下水和植被对生态输水的累积生态响应规律。结果表明:累积生态输水量与最小地下水埋深呈对数曲线正相关关系,其累积效应的增长性由强到弱;地下水埋深对生态输水的累积时间响应具有滞后性,输水80 d后累积效应最显著;沿河道方向,库尔干监测断面累积空间效应最显著;垂直河道方向,地下水对累积输水的空间响应随河道距离增加而减弱;NDVI与近3 a累积输水量呈显著正相关关系,大西海子水库、台特玛湖及河道附近NDVI增长显著。推荐近期输水量为2.5亿～5.0亿m~3/次,合理输水时间为4—6月和9—11月,适宜输水间隔5～12个月,预期连续年份5次输水后累积效应可达最小地下水埋深3.5 m、平均地下水埋深4.2 m。