巴丹吉林沙漠湖泊和地下水补给机制

巴丹吉林沙漠湖泊及地下水的补给来源和补给途径问题近年来争议很大。根据巴丹吉林沙漠湖泊及地下水的特征,就水化学条件、环境同位素及相关的示踪理论研究巴丹吉林沙漠湖泊和地下水的补给机制。结果表明:巴丹吉林沙漠湖泊和地下水的补给源有黑河中上游河水、祁连山大气降水和冰雪融水,比较有争议的补给源是青藏高原上的一些湖泊水,尽管都有同位素依据,但没有考虑到氧漂移因素。在补给途径上,既有河西走廊祁连山前缘洪积扇地下水、雅布赖山前洪积扇地下水等通过巨厚覆盖层潜水或承压盆地水对巴丹吉林沙漠湖泊和周边地下水的缓慢补给,也有祁连山区大气降水和冰雪融水入渗通过基岩地层的深部循环后向上渗透补给沙漠湖泊及周边地下水的快速补给,而且已经从古老碳酸盐岩地层的存在、区域活动断裂构造体系的发育,以及地下水幔源氦同位素特征、巴丹吉林沙漠湖泊中钙华幔源碳特征等方面得到验证。     

山地-平原过渡地区地下水补给机制研究

为研究山地-平原过渡地区地下水的补给机制,选择两个地质背景各异的地区做对比研究,分析各补给来源对地下水贡献率的空间分布特征及其影响因素。研究表明,大气降水是山地-平原过渡地区最主要的补给来源;河水是河渠附近地下水的主要补给来源;稻田水是稻田分布地区地下水的重要补给来源,但是对整个区域的地下水的贡献率较小;山前侧向补给是山前的某个小区域内地下水的控制性补给来源。大区域的地形、地质背景是影响该区域地下水补给空间分布特征的主要因素。其研究成果对山地-平原过渡地区的多种水资源调度具有参考意义。     

乌兰木伦河流域地下水水化学同位素特征及补给关系

研究河水与地下水的水化学同位素特征及相互作用,对流域内水资源的保护与开发利用具有重要意义。以地处神府东胜煤田的黄河流域内的乌兰木伦河流域为研究对象,采用统计分析、Piper三线图和两端元模型分析流域降水、河水、地下水(矿井水、生活井水)的水化学特征、氢氧稳定同位素特征及其分布规律,探讨了流域内降水、河水与地下水的补给关系。水化学分析结果表明：河水的水化学类型为HCO₃-Na型和HCO₃+SO₄-Na型;矿井水的水化学类型为HCO₃-Na型、HCO₃+Cl-Na型和HCO₃+ SO₄-Na型;生活井水的水化学类型为HCO₃-Ca型,矿井水与河水联系较为密切。同位素分析结果表明：地下水受到大气降水和河水的共同补给,三者之间存在水力联系以及一定程度的水体转化。当地下水井深小于135 m时,大多数采样点河水对其补给贡献率为58.47%～80.94%;当地下水井深大于135 m时,河水对其补给贡献率为21.47%～58.69%。在地下水采样点距离河道8.8 km范围内,河水对地下水的补给贡献率超过45%,表明河水是地下水的重要补给来源之一;当地下水采样点距河道超过8.8 km时,河水对其补给贡献较弱。随着水井深度的增加、与河道距离的增大,河水对地下水的补给贡献率越来越小。该研究可为流域水资源管理与保护提供基础支撑。     

黄河水对两侧地下水补给范围的初步研究

黄河下游黄河水补给地下水的范围在自然和人为双重因素的影响下变得非常复杂，至今在学术界也没有定论。通过系统研究黄河流域地下水的动态特征，划分了水型、水－气象型到气象－水型，逐渐过渡到气象型、气象－灌溉型和气象－开关型等动态类型，并于2000年和2001年进行了两次地下水流场统一调查和同位素测试分析。采用地下水流场分析法和同位素测试分析法综合研究，较准确地划分了黄河不同河段影响带的宽度，为黄河影响带地下水资源评价奠定了基础。     

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。     

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...     

基于同位素水化学分析的松嫩平原大布苏湖流域地下水补给源研究

采用同位素与水化学分析方法研究了大布苏湖湖水的补给源,结果表明,大布苏湖水主要来自地下水的补给。大布苏湖水、地下水与松花江中游的江水同位素δ2H-δ18O关系点分布在相同的区域,且受到了一定程度的蒸发。泉水中的氟-砷关系表明,补给湖泊的地下径流主要发生在20~30m的粉细砂层,火山岩风化物细颗粒沉积层构成了主要的透水层,火山岩细颗粒中的砷通过氧化还原反应溶解到地下水中,形成了高砷含水层。据此推断,大布苏湖水来自于松花江等周边河流的渗漏,渗漏水通过黄土层下伏的高砷粉细砂层向大布苏湖中排泄。湖心钙华表明同时存在深层承压水的越流补给。     

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。     

外源地下水补给二连浩特盆地

为了查明二连浩特地下水的补给来源,采用同位素地球化学分析方法,研究了二连浩特地区的大气降水、地表水、土壤水与地下水之间的转化关系。结果表明:土壤含水率在蒸发作用下长期处于亏缺状态,入渗降水不足以改变土壤含水亏损状态;土壤水的氘氧值相比大气降水贫化,将土壤水、地下水和当地降水的氘氧同位素比较发现,土壤水主要来自于地下水补给;西藏羌塘盆地的降水氘氧关系与二连浩特地下水的氘氧关系相似,表明二连浩特盆地的地下水接受外源水补给;二连浩特盆地玄武岩喷发地区广泛分布着铁白云岩、红土、钙华、硅华、膏盐等矿物,矿物中的Fe、Mg、Ca、Si等元素,可能来自深循环地下水;铁白云岩与红土的形成,表明深循环地下水曾经历过了高温过程;外源水可能来自青藏高原河流或湖泊的渗漏水,深循环地下水通过火山熔岩管道补给二连浩特等火山玄武岩地区的地下水。根据地下水深循环原理,在二连浩特火山口附近打出了4口自流井,单井自流水量达到30 m~3/h。     

乌兰布和沙漠地下水补给研究

利用放射性同位素(~(14)C)测年和氯质量平衡理论,研究乌兰布和沙漠地下水年龄以及地下水补给速率。结果表明:通过~(14)C测年并修正后得出的研究区饱和带地下水年龄为22 000 a～现代,利用氯质量平衡理论推算出非饱和带5.5 m深处地下水年龄为2 645 a;研究区非饱和带地下水的补给速率为0.19～2.55 mm/a,均值为1.12 mm/a,故包气带直接补给潜水和承压水的水量微乎其微。     

基于地下水安全的采补均衡曲线研究

通过对吕梁市平川区地下水补给规律及开采规律的分析,概化出地下水补给曲线、开采曲线,提出了补给量的变动、补给的变动、开采量的变动、开采的变动的概念。应用地下水补给量和开采量随降水量增减变化呈互逆变化的特征,提出了地下水采补均衡曲线,为划定地下水开采量的安全性提供了计算依据,对提高区域地下水资源供给安全保障具有现实意义。     

湛江市地下水回灌方案分析

针对湛江市的地下水超采状况,提出地下水回灌的必要性,并对地下水回灌方案进行分析,建议采用含水层存储与恢复技术(ASR)进行湛江市地下水人工回灌。分析表明,通过ASR将湛江市的汛期降水、地表弃水通过人工补给储存在含水层中,并在水资源紧张的季节抽取使用,既可以增加枯水季节的水资源保证程度,也可以防止湛江市的地下水降落漏斗的不断扩大,以及地面沉降问题的不断恶化,并且抬高地下水位达到有效阻止海水入侵的效果。     

Simulating Future Groundwater Recharge in Coastal and Inland Catchments

Groundwater is a primary source of drinking water in the Mediterranean, however, climate variability in conjunction with mismanagement renders it vulnerable to depletion. Spatiotemporal studies of groundwater recharge are the basis to develop strategies against this phenomenon. In this study, groundwater recharge was spatiotemporally quantified using the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) in one coastal and one inland hydrological basin in Greece. A double calibration/validation (CV) procedure using streamflow data and MODIS ET was conducted for the inland basin of Mouriki, whereas only ET values were used in the coastal basin of Anthemountas. Calibration and simulation recharge were accurate in both sites according to statistical indicators and previous studies. In Mouriki basin, mean recharge and runoff were estimated as 16% and 9%, respectively. In Anthemountas basin recharge to the shallow aquifer and surface runoff were estimated as 12% and 16%, respectively. According to the predicted RCP 4.5 and 8.5 scenarios, significant variations in groundwater recharge are predicted in the coastal zone for the period 2020–2040 with average annual recharges decreasing by 30% (RCP 4.5) and 25% (RCP 8.5). Variations in groundwater recharge in the inland catchment of Mouriki were insignificant for the simulated period. Anthemountas basin was characterized by higher runoff rates. Groundwater management in coastal aquifers should include detailed monitoring of hydrological parameters, reinforced groundwater recharge during winter and reduced groundwater abstraction during summer depending on the spatiotemporal distribution of groundwater recharge.

     

莱西市大沽河沿岸地下水回灌补源措施

针对莱西市大沽河沿岸地下水量不足的问题,采取工程措施进行回灌补源。其中回灌补源工程的水源:一是利用汛期径流进行补源;二是利用水库拦蓄水进行补源。采取的工程措施是:外引、内拦相结合实行面补。利用拦水闸拦蓄由降水形成的地表径流,待各沟、渠水下渗后,再利用大沽河汛期水或产芝水库、高格庄水库拦蓄水,通过渠道向沟、渠引水,浇灌粮田和补充地下水;拦蓄、渗井、渗沟相结合实行点补。利用所建闸将区内地表径流、外引水拦蓄回灌。通过回灌补源地下水位回升,产生了一定的经济效益。     

人工回灌对济南泉水系统修复的影响

玉符河人工回灌试验确定了河道渗漏水能力、渗漏水区域、地下水影响程度与范围，验证了济南泉域水文地质模型。根据试验结果，提出了近期回灌方案为利用卧虎山水库进行放水补源，年补水量为4000万m^3；远期方案结合引黄、南水北调客水补源，补水量可达7000万m^3。同时，试验也证明了玉符河人工回灌对济南泉水系统修复的作用是显著的。     

Recharge Wells Site Selection for Artificial Groundwater Recharge in an Urban Area Using Fuzzy Logic Technique

In arid and semi-arid area, groundwater is the most important water resources. Surface runoff harvesting is the most important process in the artificial recharge of groundwater that should increase groundwater quality and quantity. Urban impervious area provides an appropriate surface to produce adequate amounts of runoff. Groundwater recharge via recharge wells is one of the successful direct sub-surface methods. As many cities around the world face issues of water scarcity due to a fast and unsustainable urbanization, identify the best locations of groundwater recharge wells is an interesting relevant topic, especially in the arid and semi-arid area. Selection of a suitable area for groundwater recharge could increase efficiency of the recharge wells. In this study, the best location of recharge wells was investigated in Urmia city located in the North-west of Iran using fuzzy logic technique. In this study, locations of the drainage channel junctions with adequate potential of surface runoff were determined using SWMM. Appropriate locations for recharge wells were determined based on different layers including distance to runoff harvesting points, distance to the production water wells and depth of groundwater table. Hydraulic condition (hydraulic conductivity and specific recharge) was also used separately. The input layers were prepared using geostatistical interpolation techniques in ArcGIS 9.3 software. Mamdani fuzzy inference system was applied to incorporate the fuzzified input layers. Finally, in each area, pixels with the highest value were proposed as suitable locations for recharge wells. Based on the results, the number of pixels with “High” priorities increased when the hydraulic conductivity was used to site selection. Comparing hydraulic conductivity layer and selected location of the recharge wells shows that the area with low hydraulic conductivity and the area closed to the production water wells has not suitable priority for recharge wells.     

利用黄河水回灌某漏斗区浅层地下水条件分析

在研究滑县—内黄—清丰—濮阳—南乐地下水降落漏斗分布范围内水文地质特征和调蓄空间的基础上,探讨利用黄河及其支流等地表水源,通过天然河道、人工渠道、回灌渗井等回灌调蓄补给当地地下水的可行性。通过分析认为,漏斗区地表岩性渗透性强,垂直变水平管井施工技术成熟,因此,利用黄河水回灌调蓄漏斗区地下水经济合理、技术可行。通过调蓄可以缓解区内水资源紧缺的形势,控制地下水降落漏斗的加深、扩大,改善生态环境,有效防止地面沉降、土地沙化、地裂缝的发生。