地下水资源与地质环境安全管理实践——以天津地区为例

我国北方部分地区地下水超采现象明显。为了探讨地下水资源与地质环境安全管理工作新思路,在综述国内外地下水资源管理法规建设、管理体系建设和管理具体措施经验的基础上,以天津地区作为典型地下水资源超采区和地面沉降区,深入分析地下水资源开采历史及现状,依据地面沉降监测数据划分出地面沉降地质环境问题演化阶段,概要介绍了天津市地下水水资源管理目标任务和法规建设,并着重论述地下水开采量与地下水位双指标控制、地下水禁限采区区划、地下水压采和水源转换、地下水资源开采许可以及加强地热水开采和回灌审查等一系列基于地面沉降防治的地下水资源管理实践。     

沧州市地面沉降与控沉措施

论述了沧州市由于超采地下水引起的地面沉降情况，以及由此引起的一些灾害，并且运用沉降模型，根据实测沉降资料进行调参，对地面沉降做出了预测，提出了一些控沉措施．例如：统筹安排，合理调度地表水和地下水，建立地下水库；做好地下水资源的水位监测工作，建立水情预报系统；加强地下水资源的管理，合理开发利用地下水资源；推广农业灌溉节水技术；依法加强水资源费征收；调整开采层次，压缩深层开采量，控制第三含水组的地下水开采量；加强水资源保护，防止污染等．     

江阴南部地区地下水禁采效应分析

简要介绍了江阴南部地区地质、水文地质条件、地下水开发利用及封井情况,阐述了区内地下水水位动态及地面沉降速率的变化趋势,对地下水禁采所产生的水位及环境效应进行了分析与总结。初步认为:江阴南部地区地下水开采量主要来自含水层的重力释水,地面沉降量主要为含水砂层的压缩变形量,地面沉降与地下水开采间的关系尤为密切,表现为地下水禁采后随着水位的缓慢回升,地面沉降速率迅速减缓。     

吴江市地面沉降与开采地下水关系的研究

对吴江市地面沉降与开采地下水关系的研究表明 ,地面沉降量在时空分布上与地下水开采量基本一致 ,地面沉降速率与地下水位呈明显的相关性。地下水累计开采量与地面累计沉降量有较好的相关性。运用太沙基的有效应力原理及一维固结理论 ,对地面沉降极限量进行估算 ,提出了控制地面沉降的措施。     

北京地面沉降与地下水开采时空演变对比

区域地面沉降是世界上很多城市都要面对的一种"城市病"。地下水过量开采是这一问题最普遍的原因,北京也因此出现了严重的地面沉降问题。为了全面认识地下水开采格局变化下的地面沉降发育分布的新特点,推动实现《北京地面沉降防治规划(2013-2020年)》中的"控沉目标",对北京市从解放初期至今60多年间的地下水开采和地面沉降演变进行了时间和空间上的定性定量对比分析。结果表明:地面沉降的形成发展阶段与地下水开发利用阶段高度吻合;地面沉降中心区与地下水位降落漏斗区的时空变化高度相关;随着地下水开采深度整体上向地表以下更深层发展,主沉降层逐渐向深部(100m以下)地层转移,为地面沉降防控决策制定提供了依据。     

浅议科学开发和有效保护利用优质地下水资源

由于历史原因，本市地下水开采曾一度失控，导致较为严重的地面沉降。上世纪六十年代起，地下水管理部门通过严格控制地下水开采、增加人工回灌、调整地下水开采层次等手段，使地面沉降得到有效控制。近年来市水务局采取了更加严格的10项措施，以期在2010年达到采灌平衡的目标，基本消除因地下水开采对本市地面沉降的影响。本文结合本市地下水开发现状，提出“严格控制开采，科学有效利用”的设想和观点。     

强化地下水资源管理实施可持续发展战略

盐城市属黄淮冲积平原,地质结构特殊,地壳浅层由松散的泥沙堆积而成,松散层厚度平均在200～1600米不等。因此,过度开采地下水资源极易发生地面沉降,引发地质灾害。近年来,盐城市认真贯彻实施《水法》、《取水许可制度实施办法》和《江苏省水资源管理条例》等法律法规,坚持依法治水、管水、护水,科学、合理开发利用地下水资源,使地下水资源管理逐步走上科学化、规范化轨道。目前已基本控制了地下水开采量迅猛增     

论地下水资源的永久性消耗量

针对传统的水文地质学中地下水资源被定义为可逐年得到恢复的地下淡水量,本文通过分析含水层系统的组成特点、含水层和弱透水层的释水特征,揭示了地下水资源的永久性消耗机理。结合苏锡常地区近30年内大规模开采地下水资源过程中地下水位变化以及地面沉降的实测数据,研究了地下水被大量抽取后含水层系统的永久性压缩。含水层系统的释水变形直接导致了永久性的地面沉降和地下水储存空间的缩减,原本储存在含水层系统中的部分地下水资源将无法得到恢复储存,无法恢复的这部分地下水资源其实已被永久性地消耗了。永久性消耗的地下水资源总量与地面沉降的总体积基本一致,结合苏锡常地区含水层系统常年开采后引起的地面沉降量估算,得出永久性消耗的地下水累计量约占该区域地下水开采总量的41.8%~65.8%。     

浅层地下水功能评价指标体系——以河南省平原岗区为例

河南省平原岗区因地下水开采出现了水位下降,严重超采地区形成局部降落漏斗,一些地区出现不同程度的地面沉降,咸水入侵淡水含水层以及地下水被污染。对此地区进行浅层地下水系统功能区划,自上而下构建了由系统层、功能层、属性层、指标层组成的评价指标体系,有19个评价指标。区划结果反映了研究区地下水功能状况。     

南通滨海新区地下水应急水源地风险预测

地下水过量开采一直是江苏沿海地区地面沉降产生与发展的主要影响因素,地下水应急水源地的建设对提升城市供水保障能力、维护社会和谐、稳定具有重要现实和战略意义。为合理利用与保护沿海地区地下水资源,有效地将地下水开采产生的地质灾害影响程度降到最小,以南通滨海新区为例,将地下水资源仅作为应急备用水源并提出两种地下水应急供水方案,利用GMS软件建立了地下水流-地面沉降耦合数值模型,开展两种应急供水方案实施后地质风险的预测。结果表明:在满足南通滨海新区应急供水需求的条件下,两种方案实施后,仅会在应急开采井所在的区域产生地下水位降落漏斗和地面沉降的现象,同时在应急供水结束后,地下水位快速回升,地面沉降出现回弹的现象,总体产生的地质环境风险很小,两种地下水应急供水方案均具有可行性。     

北京市房山平原区地下水超采评价

北京市房山平原区地下水超采已引起一系列环境地质问题。为进行地下水资源合理开发、配置与有效管理,依据地下水超采区评价导则,以超采系数、地下水位、地面沉降、地下水质量和地下水污染指标为评价指标,运用GIS对北京市房山平原区地下水超采情况进行了计算与叠加分析。结果表明,房山平原区一般超采区面积215.7km2,严重超采区面积231.5km2,禁采区面积139.9km2。该评价结果为管理部门更加科学、合理、有效的水资源管理提供依据。     

宁河县地下水状况及开采控制研究

分析了1987-2007年宁河县地下水各含水层组年水位埋深、开采量变化情况以及累计水位降深与累计开采量、沉降量的变化规律,明确了地下水超采是引起宁河县地面沉降及水位降深增加的主要原因。为了控制地面沉降及水位持续下降的趋势,结合宁河县地下水超采状况、经济发展和地下水资源的战略储备需要,制定了以控制地面沉降量为约束条件的控沉方案,最终通过建立宁河县地下水数值模型,并结合约束条件,预测了3个水平年地下水开采控制方案。研究成果可为今后宁河县地下水优化管理及开采控制研究提供参考。     

宁波市蛇蟠岛应急水源地建设与环境效应

在评价宁波市蛇蟠岛淡水资源量的基础上,估算其应急供水规模。通过构建地下水数值模型,预测在应急开采条件下地下水位恢复能力,并对应急开采产生的地下水降落漏斗、地面沉降和咸水入侵等环境效应进行了评价。结果表明,蛇蟠岛地下淡水具有应急水源地建设可行性,为该地区进一步勘查应急水源地提供了依据。     

基于“三条红线”的海水入侵区地下水保护体系

随着沿海经济的快速发展,当地对淡水资源、特别是地下淡水的开发利用强度不断加大,地下水超采日益严峻,地面沉降、海水入侵等环境地质灾害频繁发生。现以烟台市区为例,应用最严格水资源管理制度指导思想,以"三条红线"为约束,通过实施多水源联合调度,提出了海水入侵区地下水调控方案和保护对策,在此基础上构建海水入侵区地下水保护体系,用以科学指导地下水开发、利用、保护和管理实际工作。     

徐州城市供水水源地降落漏斗演变及成因分析

徐州市岩溶水强烈开采形成明显的水位降落漏斗,引发了岩溶地面塌陷、地裂缝、地下水污染等一系列环境地质问题。通过对水源地水位降落漏斗形成演化的分析,得出研究区水位漏斗演化的3个阶段:增采阶段-水位下降(20世纪80年代)、控采阶段-水位平稳(20世纪90年代)、压/禁采阶段-水位回升(2000年以来);地表水资源缺乏、城市生活及工业发展过度依赖岩溶水,城市化面积增大、有效入渗补给量减小,矿坑疏干排水、增大岩溶水排泄量等为水位降落漏斗形成演化的主要影响因素;通过对岩溶水开采量、年平均降水量、土地硬化面积与漏斗水位进行多元相关分析,得出岩溶水开采量为岩溶水水位持续下降及漏斗形成与演变的主导因素。提出岩溶水超采情况下的水资源保障对策:控采岩溶水,制定不同管理目标下的地下水水位控制红线;修建水库、植树造林,扩大岩溶水水源涵养区;利用采空区修建地下水库等,实现地表水、地下水、矿井水及城市雨水的优化分配。     

南水北调中线工程与天津地面沉降防治关系研究

天津市资源性缺水,多年持续地下水超采导致严重的地面沉降。截至2009年,天津市地面沉降覆盖区域约8 900km2,全市最大累积沉降量超过3m。南水北调中线工程初定于2014年实现通水,天津引水段工程设计方案中的供水、调蓄和输水工程均位于天津地面沉降区范围内。一方面,地面沉降导致引水工程中的重要调蓄水库设计高程和库容丢失,供水管线不均匀累积沉降对工程的运行具有一定影响。另一方面,南水北调中线工程可每年供给天津地区10.2亿m3水量,有效利用水量达8.16亿m3,这部分水量除保证重点地区用水需求外,可用来实施大规模的地下水水源转换工程。天津控制地面沉降历史经验和数值模拟结果表明,南水北调中线天津引水工程通水及大规模水源转换能有效防治地面沉降。     

开采条件下阜阳市深层孔隙水资源分析

阜阳市由于大量集中开采深层孔隙水导致了区域内地下水位不断下降,从而引发了一系列的环境地质问题,如地下水降落漏斗、地面沉降等。为了更合理地利用深层孔隙水以及开展地面沉降防治方面的工作,根据阜阳市1989~2008年20 a均衡期内的地下水开采量以及地面沉降的统计数据,利用水量均衡法对开采条件下深层孔隙水的水资源量进行了计算。计算结果表明:在20 a的均衡期内,开采的深层孔隙水为7.5×10~8m~3,黏性土压密释水量(Q_压)为3.88×10~8m~3,其占比为51.73%,可以看出这是产生地面沉降的直接原因;越流量(Q_越)为3.18×10~8m~3,其占比为42.40%;弹性释水量(Q_弹)为0.44×10~8m~3,占比为5.87%。与多年开采总量8.78×10~8m~3相比,差值为1.28×10~8m~3,误差为14.58%(其误差应为侧向补给量所导致)。根据计算结果,提出了应制定控制地面沉降等地质环境方面问题的管控措施,合理激发浅层地下水对深层地下水的越流补给;同时应增加越流量在地下水开采资源量中的所占份额。     

乾安县深层地下水开发利用与保护

由于乾安县浅层地下水水量有限以及有些地区浅层地下水水质较差不适合饮用,所以乾安县深层地下水尤其是泰康组和大安组的开采在全县已经非常普遍.而在深层地下水开发利用的同时,由于人类的过度超采,导致出现了诸如下降漏斗、盐碱化、氟病、土壤沙化水土流失等一些环境水文地质问题.本文在了解深层地下水开发利用的同时,分析了全县出现上述环境水文地质的原因,并给出了对策及建议,以便人们更好的开发和利用深层地下水.     

沧州市地下水开采-地面沉降数值模拟

以沧州市地下水开采引起的地面沉降为例,在分析研究区地质和水文地质条件的基础上,得到研究区地下水开采与地面沉降地质概化模型,建立地下水三维渗流和土体垂向一维变形耦合数值模型,在完成模型识别验证的基础上,预测了现状开采条件下从2010年末到2025年末地下水流场的变化特征和地面沉降的变化趋势。结果表明,到2025年底,整个沧州市范围内累计地面沉降量最大值为475 mm,最小值为270 mm。