地面沉降对天津市海河干流行洪能力的影响分析

天津市是全国地面标高最低、沉降最严重的沿海城市之一,而海河干流承担着天津市防洪并兼顾沿岸排涝等多项任务。分析海河干流区域1985～2009年地面沉降量统计数据可以看出,1985年以后,天津市地面沉降量显著下降,并多年维持在较低水平,中心城区和塘沽区2000～2009年地面沉降趋势比较稳定,海河下游园区的沉降量仍然偏大。提出了严格控制开采地下水,同时利用汛期水量科学回灌地下水等措施减缓地面沉降,保持海河堤防的稳定性。     

辽阳平原区地下水漏斗特征及人工回灌研究

利用辽阳平原区地下水水位监测资料,绘制了2012—2015年地下水流场,分析了地下水漏斗的特征,建立了地下水回灌模型,并对不同回灌方案下地下水的回灌量以及回灌效果进行了预测分析,结果表明:①2012—2015年研究区地下水漏斗面积分别为99.76、124.43、151.85、156.15 km~2;地下水漏斗中心区域地下水水位降速为1.0 m/a,地下水漏斗面积扩大速率为14.09 km~2/a。②利用沙坑和拦河坝工程回灌5 a,地下水水位升高了9.5 m,漏斗区面积缩小了117.07 km~2,漏斗区地下水水位平均升幅约为2 m/a,但在回灌后期,地下水水位回升速率减小,漏斗区面积缩小速率减小。③沙坑、拦河坝工程回灌和漏斗区缩减地下水开采量方案下,回灌5 a,漏斗中心地下水水位升高了12 m,平均每年地下水水位升高2.4 m,地下水漏斗区缩减速率为31.23 km~2/a。④沙坑回灌工程中回灌初期渗漏速率大于渗漏后期的,渗漏开始至渗漏0.5 a是渗漏速率最快的阶段。     

基于MTInSAR分析的廊坊市地面沉降时空特征研究

基于MTInSAR技术,利用ASAR影像研究廊坊市地面沉降时空特征。研究表明,廊坊市不均匀地面沉降明显,沉降速率范围为-75. 7～1. 2 mm/a,探测到的最大沉降速率位于南尖塔镇沉降区;研究区域95. 1%监测目标点的标准差小于5 mm/a,沉降结果的标准差为2. 69 mm/a;地面沉降以南尖塔镇为中心有逐渐向四周扩展的趋势,且向市区北部与西部扩展的范围与趋势更为严重;沉降漏斗与工业区、城市建设区之间的位置分布具有较高的空间相关性。     

天津市某深基坑单井回灌试验研究

随着城市建设的发展,天津市地面沉降的主要原因已经从地下水超采这一单因素转化为基坑疏干抽排地下水、地热资源开发等多因素共同影响。天津市中心城区因基坑排水导致的地面沉降已超过地下水开采,成为引发地面沉降的主要因素。地下水回灌是提升地下水水位,预防地面沉降的有效手段之一。对天津市某基坑进行单井自然回灌和单井加压回灌试验,分析两次场地试验的回灌效果,并验证利用基坑回灌技术控制由基坑降水引发的地面沉降的可行性。研究结果表明,基坑周边地下水位抬升幅度与其距回灌井距离成反比,与回灌量成正比;目标含水层自然最大回灌量约为68 m~3/d,单井加压最大回灌量约为132 m~3/d;地面沉降的发展与水位升降同步,采取含水层回灌措施控制基坑降水引起的地面沉降可行。     

南水进京后典型区域地下水与地面沉降新动态

将地下水超采严重但受南水回灌影响的潮白河地下水库中心区、地面沉降发育但目前已实施地下水压限采行动的顺义天竺和朝阳王四营3个典型地区作为研究对象,定量分析了南水北调进京后典型地区地下水位和地面沉降的动态变化,在此基础上初步分析了南水进京后不同地区产生不同地质环境效应的内在机制。结果表明:潮白河地下水库中心区对南水回灌的响应快,回灌期内中心区地下水位上升快,但停止回灌补给后其水位下降,目前仍是地下水降落漏斗中心区;顺义天竺沉降敏感区,2015年、2016年潜水水位未呈现明显下降趋势,各层承压水水位平均下降幅度约1 m,地面沉降速率减小为34 mm/a;朝阳王四营地区潜水水位2006—2016年总体保持在同一水平,各层承压水水位2015年、2016年仍呈下降趋势,其中浅层承压水水位变幅小于0.5 m,深层承压水水位变幅约为1.0 m,该地区地面沉降发展速率由64 mm(2014年)减小为55 mm(2016年)。     

天津市控制地面沉降工作最新进展

近年来,天津市整体地面沉降量逐渐减小并趋于稳定,但局部地区沉降量长期僵持不下,甚至有增加的趋势。针对控制地面沉降面临的新形势,天津市在多个重点沉降区建设分层标监测各含水组的沉降规律,对基坑开挖疏干排水引发的地面沉降和地下水人工回灌技术进行专项研究。在管理方面,新增了深基坑建设项目进行水资源论证,并要求将地面沉降防治措施报水行政主管部门备案。在"十三五"期间,天津市将在武清、津南、北辰和静海4区建设4个分层标组,在武清、北辰和西青3区交界处增加地下水位监测井,初步建立了全方位的立体沉降监测网络,同时编制天津市微承压含水层地下水回灌技术规范。目前所有工作正稳步展开。     

人工回灌条件下地下环境要素对氯苯生物降解行为的影响研究

为控制区域地面沉降,计划开展相应的地下水人工回灌,而在拟采用的回灌水源中监测到氯苯等有机组分,因而确定回灌过程中氯苯的环境行为是十分必要的。由于人工回灌过程会对地下环境产生扰动,所以不同回灌季节会导致地下环境温度以及溶解氧发生变化。基于此,开展了一系列的生物降解实验,研究不同地下环境要素下人工回灌过程中氯苯的生物降解作用。实验数据表明:一定浓度条件下氯苯的生物降解反应符合一级衰减动力学和Monod方程。由Monod方程得出：随着温度升高和溶解氧的增加,降解速率加快,降解效果更好。阿伦尼乌斯方程能够量化温度对生物降解速率的影响。不同浓度氯苯生物降解计算出最大的降解量为：在好氧与厌氧条件20,10,0℃下,分别为35,31,28 μg/g和30,27,23 μg/g。就温度和溶解氧对氯苯生物降解的影响来看,确定人工回灌最佳季节是夏季。     

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。     

怀柔应急备用水源地调蓄涵养效益分析

通过回顾怀柔应急备用水源地供水历程,介绍了南水北调水进京后区域开展的地下水调蓄工程措施,并分析了经过水源地热备或停采、南水北调水人工回灌等调蓄措施后,区域地下水恢复涵养效果;提出了保障水资源可持续利用的措施及建议。本次研究对恢复涵养密怀顺地区地下水资源储备和进一步提高北京市供水安全保障具有积极意义。     

国外实施再生水回灌的启示

地下水超采会引起地下水位下降,并可能引起地面沉降、苦咸水入侵等地质灾害.北京是国际上少有的大规模开采地下水资源的大城市,地下水超采严重.如何利用再生水实施地下回灌,减少污水排放、增加水资源储量,缓解水资源短缺、避免地质灾害,成为当务之急.对国外实施再生水回灌的经验进行分析,希望能得到对北京实施再生水回灌的启示.     

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。     

地面沉降与地下水开采相关关系及沉降预测

对天津市中心城区、塘沽区、汉沽区和大港区1980年-2013年的地下水开采量、地面沉降量进行数据统计分析,建立了各区域的累计地面沉降量和累计地下水开采量的线性相关关系模型,验证结果表明,此相关性模型模拟累计地面沉降量时误差较小。根据实际情况,设计三种地下水开采方案,利用该模型对2014年-2020年各区域的地面沉降量进行了预测,发现方案3为最优地下水开采方案,较方案1年沉降量和累计沉降量降低比率分别为68.29%和5.47%,较方案2年沉降量和累计沉降量降低比率分别为65.65%和4.97%。在南水北调天津输水工程通水后,采用方案3将会大幅减缓天津市地面沉降速率,有效遏制地面沉降的发展。     

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。     

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。     

南水北调中线受水区保定平原地下水质量演变预测研究

由于多年大规模过度开采地下水,南水北调受水区保定平原地下水严重超采,部分含水层疏干,进而引发地下水降落漏斗、地面沉降及地裂缝等环境地质问题。随着南水北调工程通水,地下水压采工作持续推进,河湖生态补水工作的全面展开,华北平原局部地区地下水位已呈现回升趋势。本文针对华北平原典型区域——南水北调受水区保定平原开展地下水位回升条件下的水质演化预测研究,采用电位分布-多点位络合模型(CD-MUSIC)预测2030年浅层地下水位上升后,水岩相互作用过程中的表面络合作用、铁锰氧化物及氢氧化物的吸附作用、离子的竞争与协同吸附效应,以及不同矿物的溶解平衡反应。结果表明:至2030年保定平原浅层地下水位整体上升后,水质逐渐向盐化方向发展,HCO3-SO4型水代替HCO3型水成为保定平原主要的阴离子水化学类型,平原东部高阳-蠡县地区出现了Cl型水,Na-Ca型水成为保定平原中东部地区主要的阳离子水化学类型;地层中岩盐及石膏的矿物溶解造成平原西部的山前冲洪积扇地区TDS含量显著上升,平原东部浅层地下水漏斗区域受到强烈的阳离子交替吸附作用影响,Ca、Mg含量显著下降,TDS及硬度下降明显,水位恢复对地下水漏斗区域水质改善具有一定的积极作用。     

新疆玛纳斯河流域典型剖面地下水位动态分析

新疆玛纳斯河流域是水资源开发力度较大、经济发展水平较高的地区。对玛纳斯河流域13眼监测井组成典型剖面的2010年-2014年监测数据进行趋势性分析得出,整个监测剖面地下水位呈持续下降趋势,上部冲洪积平原单一潜水区地下水位下降速率为0.65~0.83m/a(平均0.74m/a);中部潜水溢出带地下水位下降速率为1.12m/a;冲积细土平原区上部、下部地下水位下降速率分别为0.59~3.07m/a(平均1.77m/a)和0.35~3.98m/a(平均2.41m/a);地下水位年下降速率由上游至下游呈增大趋势。在年内变化上,冲洪积平原单一潜水区埋深变化为"降-升-降";潜水溢出带及以北区域为"升-降-升"。地下水动态类型除上部冲洪积平原单一潜水区为入渗-径流型外,潜水溢出带至冲积细土平原区均为开采型。区域地下水位持续下降使现状地下水埋深(5.89~67.46m)远大于6.0m荒漠化临界埋深,生态环境面临恶化。通过对石河子市、玛纳斯县水资源利用分析得出,地下水位持续下降的因素是地下水超采、区域水资源高效利用使地下水补给量减小双重作用下形成的。提出必须科学规划用水,缩减灌溉面积和地下水开采量,开展生态补偿机制,使流域经济社会可持续发展。     

高开采强度下库尔勒市地下水位埋深动态与影响因素浅析

库尔勒市社会经济快速发展对水资源的需求使其地下水开发经历了临界超采期(2000—2006年)、超采增长期(2007—2011年)和高位超采稳定期(2012—2015年)过程。为探究高开采强度下的地下水位埋深动态特征,以库尔勒市地下水监测网覆盖区作为研究区,对以上3个开采强度时段地下水位埋深进行线性趋势分析。所有监测井地下水位埋深均呈持续增大趋势,研究区2000—2011年地下水位埋深总体呈“加速”增大状态;2012—2015年转变为“减速”增大状态。地下水长期超采已使山前倾斜平原地下水位埋深累计增大4.10～12.67 m,冲积平原累计增大9.07～22.26 m,天然生态受到威胁。逐步回归分析表明,研究区监测井地下水位埋深与径流量呈负相关关系,与地下水开采量呈正相关关系,径流量、开采量实质是研究区地下水补给项与排泄项的综合反映。地下水位埋深持续增大是地下水补给量减少、地下水开采强度增大共同作用的结果。研究成果可为库尔勒市水资源开发利用与保护提供一定的参考。     

Groundwater Risk Assessment of the Third Aquifer in Tianjin City, China

More than 70 % of Tianjin city’s water supply comes from groundwater. As water demand increases, this reliance on groundwater has caused serious geological problems, such as seawater intrusion. The third aquifer is the main water supply aquifer for Tianjin city. According to supply conditions, water abundance, exploitation conditions, and water quality of the third aquifer, the type of ecological environment system, protection targets and requirements, the present situation of groundwater exploitation and utilization, the groundwater exploitation demand, and utilization for regional water resources allocation as well as national overall scheme about reasonable exploitation, utilization and protection of groundwater resource, groundwater in Tianjin has been divided into seven function areas. After analysis of influencing factors, like water abundance, exploitation intensity and well density, risk factors have been classified using AHP and GIS. Then the comprehensive evaluation model of groundwater exploitation and utilization risks was built. Using this model, the exploitation and utilization risks of the third aquifer in years 2015, 2020, and 2030 have been forecasted. The results show that the risk grade of this aquifer in 2015 is higher than now, while lower in 2020 and 2030. But the risk grade of the 3rd and 4th aquifer increases, since the water yield of this aquifer must still meet a certain amount to support the basic demand of this city.     

土水比指标在天津沉降区地下水资源管理中的应用

天津地面沉降形势严峻,加强地下水资源管理是控制地面沉降的关键。理论和实践证明,可开采量和临界水位等地下水资源管理指标,其可操作性不强。为此,在综合分析沉降区内地下水开采量和地面沉降所引起的土方损失情况的基础上,提出了一种新的地下水资源管理指标——土水比。研究结果表明:土水比能够指示地面沉降相对于地下水开采的易发性以及沉降区内的地下水资源保障程度;将土水比作为沉降区地下水资源管理的指标,就可以确定出不同级别的沉降易发区域以及地下水资源的保障程度,了解开采条件下地下水资源的补给能力,从而可保证地下水开采不消耗地下水储存资源,有效监控和防治地面沉降。     

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。