海河平原区高氟地下水分布与评估

海河平原区是我国政治文化中心和工农业生产基地,也是高氟地下水的重灾区。调查研究该地区高氟地下水的分布规律、影响因素、健康风险对于区域社会经济发展和水生态文明建设具有重要意义。根据2014-2015年海河平原区269眼浅层地下水监测井的氟化物检测数据,研究区地下水中氟化物浓度最高为2.26mg/L。高氟水主要分布在研究区中部,原生地质条件和人类活动是影响高氟水形成的主要因素。采用非致癌物质健康风险评估模型对高氟水地区的健康风险进行了量化评估,该地区氟化物健康风险平均为0.45×10~(-8)。避免高氟水危害应实施水源优选、水质监测、合理开发地下水等多个方面的措施。     

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。     

海河平原区地下水中砷的时空分布特征

地下水是海河平原区的主要供水水源,于2014年3-11月采集了研究区内269个采样井的水样,检测了其中砷浓度。监测数据表明所有采样井的砷浓度均达到了Ⅲ类水水质要求。采用统计分析方法分析了海河平原区地下水中砷的时空变异特征。结果表明:砷的离散程度和变异系数均较高,在空间上呈现东高西低的趋势,砷浓度高的地区集中在天津、河北的环渤海地区以及河北省中部地区;在时间分布方面,夏季和秋季空间变异性较强,春季空间变异性中等,冬季空间变异性最弱;为预防砷中毒造成的危害,选择地下水开采井位时要避开富砷沉积物,井的上部妥善封闭。     

海河流域平原区浅层地下水超采量估算

收集整理了海河流域平原区浅层各省市几种来源的地下水位数据,利用ARCGIS技术,矢量化《华北平原地下水可持续利用图集》作出1959年、1984年、2005年6月地下水等水位图,利用《中国地质环境监测地下水位年鉴》2005年-2013年末及2005年6月数据,计算了时段变化率,推算出2005年-2013年地下水等水位图,并利用"华北平原地下水演变机制与调控项目"地下水位数据对估算水位进行检验,说明推算的地下水位分布是可靠的,进一步结合地下水开采漏斗和含水层给水度对超采量进行了估算。计算结果表明,1959年-2013年,海河流域平原区浅层地下水累计超采979.45×10~8 m~3,水位平均下降9.62m。其中1959年-1984年年均超采16.34×10~8 m~3,水位平均累计下降3.93m、年均下降0.141m;1984年-2005年年均超采21.21×10~8 m~3,水位平均累计下降6.28m、年均下降0.299m;2005年-2013年年均超采15.67×10~8 m~3,水位平均累计下降1.05m、年均下降0.131m,2010年以后已呈平稳状态。超采漏斗主要存在于山前地区且用水量较大的城市,尤以子牙河平原西部石家庄、邢台一带最为严重。     

石家庄平原区浅层地下水位变化研究

通过对石家庄平原区浅层地下水位动态特征分析,揭示了地下水位年际及年内变化规律及其主要影响因素(开采和降水)。结果表明,石家庄平原区地下水位年际下降明显,但不同月份的地下水位年际下降速率不等,雨季前的1月-5月年际平均下降幅度比雨季及其之后的6月-12月年际平均下降幅度大。地下水位的变化主要是受到开采量和降水量的共同作用。在年际变化上,开采量增大导致地下水位下降;而降水量对地下水位的年际影响主要表现在丰水年时地下水位出现回升或下降速度减缓,枯水年时地下水位下降速度增加。在年内变化上,3月份之后开采量增加和降水量较小导致地下水位下降较快,而从6月份开始降水量增大和开采量减小导致地下水位开始回升。     

海河平原井控区土壤接纳雨水能力分析

对不同土质的土壤入渗特性和降雨入渗规律应用数学模拟的方法进行计算,定量分析了土质、初始含水率、雨量及雨型对入渗的影响。在此基础上,建立了不同土质条件下累积入渗量与入渗率的关系曲线,对北方平原井控地区的三水转化进行分析计算,揭示了实行降雨多年调节工程模式的可行性。     

基于遗传算法的门限自回归模型在浅层地下水位预测中的应用

提出了建立门限自回归模型的一种简便通用的方法，用遗传算法可同时优化门限值和自回归系数．实例计算的结果说明了其可行性和有效性．该方法在各种工程时序预测中具有广泛的应用价值     

海河平原地下水储量变化的重力卫星反演和流域水量平衡

南水北调工程向华北输水与地下水压采的实施,一定程度改变了海河平原供用水格局,影响了海河平原的地下水储量。准确监测地下水储量变化是水安全保障和地下水战略储备的基础。本研究以水资源公报数据为基准,比较了重力卫星(GRACE)不同的信号处理方法和相关产品,反演了2003—2020年海河流域总水储量及其平原区地下水储量变化,分析了海河流域2000—2019年供用水结构变化和水量平衡关系,量化了总水储量变化对流域蒸散发估算的影响。结果表明：GRACE JPL Mascons数据反演的海河平原地下水储量变化与水资源公报数据的决定系数最高;2003—2020年海河平原地下水储量总体分3阶段呈下降趋势,2003—2011年、2012—2015年和2016—2020年的下降速率分别约为-23.9±1.3亿m³/a、-75.5±5.3亿m³/a、-37.3±2.6亿m³/a;在不考虑海河流域年总水储量变化条件下估算的2003—2019年多年平均蒸散量(521 mm/a),与考虑年总水储量变化的多年平均蒸散量(530 mm/a)相差约10 m...     

基于遗传算法的门限自回归模型在浅层地下水位预测中的应用

提出了建立门限自回归模型的一种简便通用的方法，用遗传算法可同时优化门限值和自回归系数。实例计算的结果说明了其可行性和有效性。该方法在各种工程时序预测中具有广泛的应用价值。     

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。     

海河平原区地下水累计可恢复超采量评价

地下水累计可恢复超采量评价对于地下水超采态势评判和超采综合治理实施都具有重要意义。本文以海河平原区为研究对象,提出超采量评价方法,旨在客观准确评价地下水累计可恢复超采量。针对浅层地下水超采量,提出生态临界水位作为传统“水位动态法”评价浅层地下水超采量的临界水位,据此得到研究区1959-2019年累计浅层超采量为869亿m³;针对深层地下水超采量,提出“不可恢复超采量”评价指标,采用地面沉降体积法评价深层地下水超采量,根据地面沉降体积计算深层承压含水层系统压密释水量体积,据此估算1970-2019年深层累计超采量为756亿m³;通过建立的一维非线性压密释水数值模型,模拟了深层承压含水层系统压密释水过程,计算得到非弹性压密释水量,评估研究区累计不可恢复超采量为558亿m³。因此本文认为,自1960年代以来,海河平原区地下水浅层和深层累计超采量1625亿m³,其中可恢复的超采量仅为1067亿m³。该研究结果可为未来地下水回补水量和南水北调规划调水量的确定提供参考。     

滹沱河平原地下水矿化度和硬度变化分析

地下水为石家庄市的主要供水水源。在开采时间增长和开采量增加的作用下,地下水位下降且形成常年性地下水降落漏斗。地下水位下降对地下水质量的影响程度,一直为人们所关注。通过分析20世纪90年代以来滹沱河平原典型农业开采区的地下水水质资料,得出矿化度和总硬度与地下水位埋深密切相关的结论。     

地下水开采对海河流域水循环过程影响的模拟

利用分布式时变增益水文模型(DTVGM)的产流机制改进CLM3.5(Community Land Model version 3.5)的水文过程参数化,同时嵌入地下水开采对流域水循环影响的模块,并考虑经济社会用水,建立能够描述流域自然-人文过程的大尺度陆地水循环模型(CLM-DTVGM)。以地下水开采严重的海河流域为研究区,以中科院青藏高原研究所建立的中国区域高时空分辨率地面气象要素数据集作为大气强迫驱动,针对海河流域1980年-2010年的水循环过程进行模拟,分析地下水开采活动对流域水循环过程的影响。结果表明:地下水开采活动引起海河流域地表径流和土壤湿度整体有所减少,蒸散发则呈增加趋势,且各水循环要素空间分异较大。     

海河流域生态修复发展方向研究

论述了海河流域水资源基本情况和流域内生态需水问题,提出了流域内水生态系统演变及生态恶化原因和修复目标,本着"节水优先、治污为本、科学开源、统一调度"的治水新思路,以节水治污为重点,以富裕农民为主线,全力推动水利现代化建设.     

海河流域水资源和水生态环境问题刍议

在简要介绍海河流域水资源过度开发利用和水生态环境严重恶化状况的基础上,提出了修复水资源利用的可持续性和水生态环境的目标,建议采取建设节水型社会、加快水污染防治、抓紧南水北调工程建设、提高调控洪涝水能力和加强管理等对策和措施。     

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。     

推进海河流域水资源需求管理的探讨

水资源需求管理就是对水资源影响要素多维综合调控的管理过程,最终实现水资源供需平衡及可持续利用。通过系统分析海河流域在水资源管理中存在的主要问题,指出海河流域必须走严格的水资源需求管理之路。从水资源管理改革的角度出发,围绕流域水资源规划方法、配置和调度、节水型社会建设、水资源保护、流域机构管理、科技研究等方面,提出了推进海河流域水资源需水管理的措施。     

海河流域区域水经济价值的异同辨析

以要素贡献分摊原理计算海河流域6个案例区分行业的水经济价值,进行区域分行业水经济价值和综合水经济价值的比较分析,揭示这6个案例区水经济价值的共同特征,辨析区域经济发展模式与用水效率的差异及成因,为水资源高效配置提供科学依据。