巴丹吉林沙漠南缘地下水补给机制研究

为研究巴丹吉林沙漠南缘水源地的地下水补给机制,分析了采自浅井、深井及湖泊的35个水样的Cl-浓度、TDS含量和氢氧同位素特征。根据巴丹吉林水源地及周边水化学水平分布特征,结合研究区气象和水文条件、水文地质结构、地下水流场发现,戈壁区地下水对沙漠区地下水无明显补给作用,但是沙漠区、戈壁区及山区地下水稳定同位素关系表明,沙漠区地下水来源于南部山区及戈壁区的地下水或降水。通过野外调查发现,沙漠边缘分布大量洪积黏土,认为沙漠外围山区、山前戈壁带降水在季节性河道形成的脉冲式洪流是沙漠区地下水的重要补给来源之一,这一认识不仅解释了采用水化学和同位素技术进行分析而获得不同结论的原因,而且有利于地下水资源评价。     

那陵郭勒河冲洪积扇地表水—地下水转化关系

通过分析那陵郭勒河冲洪积扇地区地表水与地下水的氢氧稳定同位素特征,揭示冲洪积扇地区不同地带的地表水—地下水转化关系。研究结果表明:冲洪积扇地区地下水主要补给来源是南部山区的大气降水和冰雪融水。河水与地下水具有同一起源,且二者相互转化,在冲洪积扇地区不同地段表现出不同的转化方式:上游山区河水与地下水水力联系较弱;中游山前隆起带地下水补给河水;下游冲洪积扇中部河水补给地下水;在冲洪积扇前缘溢出带,河水主要由地下水溢流形成的泉水汇流而成。     

水化学成分聚类法分析干旱区地下水补给

以巴丹吉林沙漠及邻区为例,基于距离空间基本原理,对水样化学成分进行了离散性、主成分和相关性分析,指导样品数据采集和化验。计算结果表明,祁连山冰川融水自身化学成分在该地区聚类最高,多次聚合说明祁连山冰川融水是该地区地下水补给源。由聚类图推测:祁连山冰川融水通过地下首先经过诺尔图,然后到达古日乃和拐子湖;古日乃和拐子湖地下水某些样品聚合距离大,可能是由黑河水渗入引起的,少量黑河水可通过古日乃渗入拐子湖引起地下水成分变化;没有迹象显示黑河水补给巴丹吉林沙漠(以诺尔图为代表)地下水。     

青藏高原曲果岗泉化学特征及成因机制研究

通过对曲果岗泉的实地调查和水样测试,总结其水化学和氢氧同位素特征,并结合当地地质、气象、水文资料分析其发育特征和成因机制,掌握内陆高寒条件下断裂型成因泉发育规律,为合理开发利用地下水提供参考。研究表明:曲果岗泉补给源为远程高山冰雪融水和大气降水,高原隆升形成的大量断裂为地下水富集和运移提供了良好通道,地下水循环周期长,具典型断裂型成因的承压泉水特征。     

乌梁素海及其周边地区水源补给关系同位素研究

野外采集乌梁素海及其周边区域的水样和土壤样品,测定样品的δD、δ18 O和ρ（TDS）,并以采自南京燕子矶的黄土为样本进行室内降水入渗试验,测试每个土壤样品的含水率和ρ（TDS）。根据试验结果,对乌梁素海以北的色尔腾山地区的降水入渗情况进行分析,对乌梁素海湖水补给来源进行同位素分析,对乌梁素海湖泊周围地下水进行TDS分析。结果表明,乌梁素海以北的色尔腾山地区的大气降水在入渗的过程中大量蒸发,无法有效入渗补给地下水,降水并不是当地地下水的主要补给源,而比当地降水中的氘氧同位素值更负的稳定外部补给源是当地地下水的主要补给源;泉水、井水的δD和δ18 O值比当地降水明显贫化,也表明大气降水并非是地下水的补给源;地下水是乌梁素海的主要补给源,河套灌区排水渠中的水的主要来源是深循环地下水,狼山—日喀则隐伏断裂带中可能存在渗漏通道,西藏内流区的渗漏水通过该通道补给到了内蒙古高原。     

黑龙潭泉域地下水化学特征及补给源识别

以黑龙潭泉域为研究对象,在泉域采取水样测试分析其水化学特征和氢氧同位素特征,通过Piper三线图、Gibbs图、线性回归分析、因子主成分分析及高程反演方法,探讨了黑龙潭泉域水化学组成特征和影响因素,以及各泉群的补给来源,结果表明:研究区地下水化学组分以Ca~(2+)、HCO■、SO■为主,水化学类型为HCO_3-Ca型,水化学组分主要受碳酸盐岩溶滤作用和岩石风化作用影响;水样点基本落在降水线右下方,研究区以大气降水补给为主,水样的补给高程为3 715～4 154 m;水样均接受九子海地区降水补给,但清溪泉群还接受玉龙雪山地区冰雪融水的补给,清溪泉群地下水子系统属于"多源同汇",其他泉群属于"单源单汇"。     

巴丹吉林沙漠湖泊群水体氢氧同位素和水化学特征

巴丹吉林沙漠东南部湖泊群是该沙漠重要的水源之一,为揭示湖泊群水体潜在补给来源和补给方式,探索湖泊水体离子空间变化特征及其影响因素,系统分析了该沙漠东南部湖泊群水体δ18 O和δD同位素特征及水化学组成.结果表明:①巴丹吉林沙漠湖泊群水体pH和电导率平均值分别为9.29,291 mS/cm,以Na+和Cl-离子为主,占离...     

可可西里盐湖水化学特征及其形成机制

湖泊水化学特征对于识别湖水循环过程及湖泊演化历史至关重要。选择可可西里盐湖流域为研究区,通过对比分析研究区内湖水及其他水体的水化学和氢氧同位素特征,揭示湖泊水化学特征及其形成机制。结果表明：（1）湖水为弱碱性的咸水,水化学类型为Cl-Na型,由大气降水、冰川融水、地下水、河水至湖水,水化学类型由HCO3型向Cl型演化,同时伴随着盐分的增加。（2）氢氧同位素特征表明,研究区内不同水体的补给来源均为当地大气降水,并受到蒸发浓缩作用的影响,氘盈余显示蒸发浓缩是导致湖水盐分增加的主要因素。（3）利用Gibbs图、离子比值及PHREEQC反向水文地球化学模拟,从定性和定量视角进一步揭示了湖水的水化学形成主要受蒸发浓缩作用影响,同时伴随着岩盐、白云石、石膏矿物的溶解和方解石矿物的沉淀及Na-Mg阳离子交换。研究成果可为青藏高原内陆湖泊水化学演化分析提供理论支持,也可为进一步开展可可西里地区多源补给湖泊的水盐平衡研究提供科学依据。     

青海省湿地面积变化特征及成因分析

湿地的萎缩、扩展与周边的生态环境紧密相关。青海省湿地类型主要有河流湿地、湖泊湿地和沼泽湿地,湖泊湿地和沼泽湿地主要分布于海拔较高的三江源源头区域,多由区域降水、山脉顶峰的冰雪融水提供补给,受人类直接影响很小。根据青海省湿地资源第一次和第二次调查以及实测数据,分析了青海省湿地面积变化特征。同时采用全省各流域水文站1956—2016年降水、径流数据以及30个气象站1960—2013年气温数据,分析了青海省气候变化特征及其对湿地变化的影响。结果表明:降水的变化和湿地面积的变化具有同步性,气温对以降水补给为主的湿地影响是间接的;降水量主要影响以降水和地表径流为主要补给来源的湿地,气温主要影响以冰雪融水为主要补给来源的湿地。     

怒江源区小唐古拉山冻融过程水源解析

高寒地区径流的补给水源有冰雪融水、降水、地下水、土壤冻融水等类型,为了识别不同时期水源类型对水循环过程的影响,根据小唐古拉山一年野外气象观测资料与采集水样检测的同位素结果,运用统计学方法,分析研究了土壤温、湿度的变化特征以及相互之间的关系,并揭示高寒流域不同冻融过程中的水分来源。结果表明: ( 1) 土壤温度呈近似正弦曲线的周期性变化特征,与气温和相对湿度均呈极显著正相关,土壤湿度与土壤温度和气温均呈显著的正相关关系; ( 2) 依据活动层的土壤温度和土壤湿度的变化,将该区域的冻融过程划分为完全冻结期、融化过程期、完全融化期和冻结过程期; ( 3) 完全冻结期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) ; 融化过程期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) 和冰雪融水; 完全融化期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) 、大气降水、冰雪融水和土壤冻融水; 冻结过程期河流的水分来源主要是地下水( 山泉水) 。本研究成果可为高寒流域径流演变机理识别及适应气候变化提供支撑。     

邢台百泉岩溶地下水系统特征分析与开发利用研究

根据邢台百泉岩溶盆地中赋存的岩溶地下水补给快、循环周期短、水质好,同时流域内污染源容易污染岩溶地下水的特点,计算了岩溶水补给资源量,并对邢台市供水水质进行评价,结果表明,NO3 N检出率较高,可能与长期使用氮肥有关。阐明在开发利用岩溶地下水时应遵循其自然特性进行合理开采,还应通过人工调节、人工补给提高水资源的利用率。     

滹沱河大型入渗试验地下水补给量计算

通过采用水均衡法计算了滹沱河入渗试验期间的河道入渗补给量,并求取了滹沱河水源地一带获得的河道入渗补给量。研究表明:试验期间河道入渗水量为1 482.75万m3,河道入渗补给地下水量为1 382.89万m3,河道渗漏补给系数为93%;滹沱河水源地接受的补给量为742.53万m3,水源地范围内的观测井最大水位上升幅度6.823m,地下水补给效果明显。     

环境变化对河北省可利用水资源的影响

环境变化及其对可利用水资源的影响是复杂的，根据20世纪50年代以来的大量统计数据分析表明，近30年来，由于自然环境的变化、人类活动的增强，河北省可利用水资源量处于减少的态势。地下水超采所引起的地下水位持续下降，不仅造成地表产流减少，而且使降水对地下水的补给量减少。作物产量水平的提高，在直接消耗大量水资源和土壤水分的同时，也使农田蒸散发加强，从而造成地表径流量和地下水补给量的减少。在新一轮水资源评价中，要充分考虑环境变化对水资源的影响，加强地下水位大埋深条件下，地表产流量，地下水补给量，以及作物产量水平提高对水资源影响的实验研究，以提高新一轮水资源评价成果的精度。     

保定市一亩泉地下水回灌水文地质条件分析

通过对区域水文地质条件、现场回灌试验等资料的综合分析,对保定市一亩泉水源地下水超采降落漏斗分布范围、地下储水空间、回灌水向深层含水层及外流域流失的可能性,及入渗场地下水回灌地质条件等进行了系统分析,在此基础上选择了适于本区水文地质条件的地下水回灌方法。     

松花江佳木斯市区段江水对地下水补给程度分析

采用MODFLOW软件,在佳木斯市区建立了地下水流模拟模型。在地下水开采井正常运行和全部关闭两种情况下,分别对现状年和设计典型年,运用所建模型求解松花江水对研究区地下水的补给量,分析补给程度,从一个侧面探讨江水污染对地下水水质的影响程度。计算结果表明:从求解的年内总量上,通过关闭开采井的方式能够抑制近1/4的江水侧渗补给;关闭开采井初期并不能迅速降低江水的侧渗补给量。     

安阳市浅层地下水再利用回灌对地下水的影响

利用安阳市水源热泵空调系统监测数据,分析了浅层地下水再利用回灌对地下水的影响。地下水水质、地下水温度场及地下水水位的分析结果表明,目前安阳市浅层地下水再利用回灌未对地下环境造成明显不利影响。     

Method of coupling 1-D unsaturated flow with 3-D saturated flow on large scale

A coupled unsaturated-saturated water flow numerical model was developed. The water flow in the unsaturated zone is considered the one-dimensional vertical flow, which changes in the horizontal direction according to the groundwater table and the atmospheric boundary conditions. The groundwater flow is treated as the three-dimensional water flow. The recharge flux to groundwater from soil water is considered the bottom flux for the numerical simulation in the unsaturated zone, and the upper flux for the groundwater simulation. It connects and unites the two separated water flow systems. The soil water equation is solved based on the assumed groundwater table and the subsequent predicted recharge flux. Then, the groundwater equation is solved with the predicted recharge flux as the upper boundary condition. Iteration continues until the discrepancy between the assumed and calculated groundwater nodal heads have a certain accuracy. Illustrative examples with different water flow scenarios regarding the Dirichlet boundary condition, the Neumann boundary condition, the atmospheric boundary condition, and the source or sink term were calculated by the coupled model. The results are compared with those of other models, including Hydrus-1D, SWMS-2D, and FEFLOW, which demonstrate that the coupled model is effective and accurate and can significantly reduce the computational time for the large number of nodes in saturated-unsaturated water flow simulation.     

潜水入渗补给研究进展

目前,对土壤水运移机理研究已从定性走向定量、从均质走向非均质。优先流是地下水入渗的普遍现象,在田间土壤水主要以捷径流方式入渗补给地下水。对优先流研究是潜水入渗补给研究的重点与难点之一,其主要方法为染色示踪与X射线成像和地质雷达技术。潜水入渗补给评价方法众多,且每种方法都有其适用条件。因此,综合采用示踪法、地下水位波动法、地中渗透仪法、零通量法和数值模拟法,相互对比验证,提高评价可靠性,是研究地下水入渗补给最有效的方法。     

土壤水入渗补给数值模拟——以河北栾城为例

由于通过短时间尺度的土壤水动态监测数据难以准确获得土壤水入渗补给的规律,因此在中国地质科学院栾城试验场开展了长时间尺度(5 a)的土壤水动态监测试验,监测深度为340 cm。利用Hydrus-1D软件的双渗透(基质流区和大孔隙流区)模型进行数值模拟,并采用最小函数法对模型进行参数反演。为克服地表复杂的气象条件可能给模拟结果带来较大误差,选取140 cm深度为模型上边界。研究结果表明,基质流区(m)和大孔隙流区(F)土壤水动力特征参数n_m,n_F,α_m和α_F,大孔隙流区饱和导水系数K_sF对模型入渗补给量的灵敏性最高,并被选取为模型反演参数。 总体上,土壤体积含水量的模拟值能较好地拟合其实测值,其决定系数为0.78。地下水入渗补给速率具有年际变化特征,但在年内具有明显的季节性,即在雨季达到最大,然后缓慢减小。年均入渗补给速率为220 mm/a,其中由优先流引起的入渗补给量为211 mm/a,这表明地下水入渗补给以优先流为主。该研究成果可提高对地下水入渗补给规律的认识,同时可为地下水资源评价与农业节水管理等提供参考。