地下水动态时空变化特征及其驱动因素

鉴于分析地下水位动态时空变化特征和影响因素是地下水资源管理和保护的基础工作,以中牟县为例,根据地下水位埋深、降雨、蒸发、地下水开采、水文等资料,采用Mann-Kendall检验法、ArcGIS空间分析模块、主成分分析等方法,定量分析了地下水位埋深数据的趋势性、地下水动态时空变化特征以及不同影响因素对地下水动态变化的影响力。结果表明,研究区地下水位埋深整体上呈增大趋势;研究区各地下水位埋深区间面积变化较大,地下水位埋深0~3、9~12 m所占面积有减少趋势,3~6、6~9 m所占面积有增加趋势;以开采、蒸发为主的排泄因子对地下水位埋深的增大起了主导作用,占影响力的60.5%,导致地下水位呈下降趋势;运用主成分回归分析法对研究区地下水位埋深的拟合效果较为理想。     

挠力河流域地下水动态特征分析及预测

为分析和预测挠力河流域地下水动态特征,采用研究区2001~2014年16口潜水观测井水位检测数据和11个水文站降水数据,运用衬度系数方差分析法和相关分析法分析了地下水埋深影响因素,采用BP神经网络预测了地下水位埋深。结果表明,研究区地下水动态类型主要为入渗-蒸发型和入渗-开采型,地下水位埋深空间上呈现西北部略有升高,东部略有下降的特点;流域内地下水埋深波动幅度较大,东部及中北部波动幅度较大,西北部地区波动幅度最小;挠力河流域地下水埋深与降水量的相关性呈现明显的差异性,东部和西南部相关性较显著,中北部相关性较弱;BP神经网络预测得出2015年地下水水位仍存在一定的下降趋势。研究结果为挠力河流域地下水资源可持续利用和保护提供参考。     

北京市南部平原区地下水位及开采强度时空演变趋势分析

为了解南水北调水入京后对北京市南部平原区地下水位埋深的影响，以北京市大兴区为例，通过收集该区域2010～2020年的地下水位埋深监测数据及用水量数据，采用地统计方法对2010～2020年的地下水位埋深进行了时空变异性分析，并进一步采用主成分分析法评价了该时段的地下水开采强度。结果表明，南水北调入京后，区域地下水位埋深呈减小趋势，2015～2020年相比2010～2014年，地下水位平均埋深由19.13 m减至17.67 m,说明南水北调入京后，对区域地下水位的恢复具有明显的正向效应；基于地统计半变异函数模型计算南水北调入京前后地下水位埋深的块金效应值，发现2015～2020年与2010～2014年相比，地下水位埋深的块金效应值由55.92%减至39.05%,说明人为因素对地下水位埋深的影响处于减弱的状态；基于主成分分析法计算了2010～2020年对地下水开采强度的影响变化，表明区域用水对地下水开采强度的影响总体呈减小趋势，其中工业用水量、第三产业用水量及农业用水量对地下水开采强度的影响处于减小趋势，生活用水量对地下水开采强度的影响处于增大趋势。研究结果可为南水北调沿线区域的地下水资源管...     

临汾盆地地下水位动态变化数值模拟研究

采用GMS软件构建临汾盆地地下水数值模型，预测了不同驱动因素情景下地下水位的变化规律，并量化不同驱动因素对地下水位变化的影响程度，发现仅降水情景(枯、平、丰)时，浅层地下水位变幅大于承压地下水水位，降水量由458.8 mm至568.0 mm时，浅层地下水年平均水位变化速率差绝对值为0.11 m;仅压采情景(以2018年开采量为基准)下，浅层地下水位与承压地下水位有较大变化，压采由0%升至50%时，浅层地下水和中深层承压水年平均水位变化速率差绝对值分别为0.16、0.25 m;在汾河水位抬升情境下，仅对河流两侧的浅层地下水产生一定影响。研究结果可为临汾盆地地下水的合理利用提供参考依据。     

平罗县西大滩区潜水降落漏斗分析研究

潜水降落漏斗区主要为地下水过度开采,地下水位持续下降形成漏斗状。根据平罗县历年水位监测资料分析,西大滩区地下水位持续下降。区域地下水流场与历年水位监测资料显示,西大滩区潜水降落漏斗区主要位于太沙工业园区,分布面积44.88 km~2,水位埋深达22 m,漏斗区潜水持续下降将成为区域地下水排泄区,引起邻近湖水水位下降和漏斗区地下水环境变差。     

基于GMS的渠井结合灌区适宜渠井用水比例研究

为实现泾惠渠灌区地下水多年动态平衡,确定适宜的灌溉渠井用水比例,运用GMS中MODFLOW模块建立了月尺度的地下水数值模型;结合灌区地下水位年内变化特征、各灌季农灌用水情况和"丰蓄枯补,渠井结合"的原则,对3种代表年分别设置3种灌季渠井用水方案,并进行模拟比较。结果表明,平水年冬、春、夏灌季和全年渠井用水比例分别为2.1、1.8、0.7、1.36时,能使地下水位大致稳定且实际中较为可行;丰水年冬、春、夏灌季和全年渠井用水比例分别为2.3、2.0、1.1、1.64时,地下水能得到补充;枯水年冬、春、夏灌季和全年渠井用水比例分别为1.8、1.9、0.6、1.14时,地下水位下降较少。灌区的夏灌渠井用水比例对全年渠井用水比例影响最大,应尽可能提高夏灌渠井用水比例,实现地下水位的稳定或小幅上升。研究结果为灌区水资源的高效利用及水位恢复提供了参考依据。     

基于GMS的日喀则市区地下水数值模拟

根据日喀则市区地下水开采现状与含水系统结构特征,建立了二维地下水数值模型,利用研究区的观测井实测水位对模型进行校正和检验,并开展了模型参数的敏感性分析,发现渗透系数对模拟结果最为敏感。进一步将校准后的数值模型用于预测研究区未来逐步扩大化开采地下水条件下的地下水流场。结果表明,与现状条件相比,2030年研究区各地下水水源地的地下水位表现为下降趋势,其地下水位平均下降2.25m,尤其在北郊水厂抽水井附近最大降深超过7m。结果可为日喀则市东嘎水库兴建的必要性论证与备用水源地的建设提供依据。     

江苏沿海地区第Ⅲ承压含水层动力场对人类活动的响应机制

第Ⅲ承压含水层作为江苏沿海地区的主开采层,超采问题普遍存在,已形成若干区域性地下水位降落漏斗,甚至引发淡水咸化、地面沉降等环境地质问题。为保证当地经济的可持续发展,在充分了解研究区水文地质条件的基础上,利用区域第Ⅲ承压含水层观测孔的多年水位监测资料,重点分析江苏沿海地区第Ⅲ承压含水层开发利用的2个阶段(超采阶段、控制开采和压缩开采阶段)地下水动力场的演变,从各水文地质区间界线的迁移、区域性降落漏斗及地下水水位动态等方面系统阐述了水动力场时空演化的6个发展过程(1990、1995、2000、2005、2010、2015年),发现主采层地下水动力场对开采活动的响应机制十分积极,地下水位对限采的响应机制多为滞后响应,滞后时间与水文地质参数、距漏斗中心距离有关。     

地下水动态监测时间优化

为选择合理的监测时间做到以最少的投入掌握地下水动态变化趋势,以河北省衡水市地下水动态监测为例,根据衡水市的水文地质条件将地下水监测站井所在处划分为3个水文地质分区,选取6个代表性站点2003～2009年观测资料,采用数理统计、观测方案优化地下水动态监测时间。结果表明,地质条件和年际变化对地下水变化规律影响不明显,地下水观测频次基本可忽略年际变化和地质条件的影响,在地下水补给和排泄条件相对稳定的前提下,在汛前、汛期、汛后选择正确的观测时间,一年3次的观测频次即可反映地下水位的基本变化趋势。     

石佛寺水库周边地下水生态水位研究

鉴于地下水生态水位埋深确定的重要性,通过室内土柱蒸发试验、毛细上升高度试验进行分析计算,确定极限蒸发深度与毛细上升高度,从而确定石佛寺水库不同功能区地下水生态水位埋深上、下限。结果表明,粉质砂土区、粘土区极限蒸发深度分别为4.1、4.0m;水库及周边地区毛细水上升高度约为1.5m;库区内各植物生长最适宜地下水位埋深为2.0m,附近农田区水稻高产的最适宜地下水位埋深为1.8m。因此,为均衡合理地利用地下水资源,避免产生生态负效应,应将石佛寺水库漫滩区地下水生态水位埋深控制在2.0~4.1m之间,湿地区生态水位埋深控制在2.0~4.0m之间,附近农田区生态水位埋深控制在1.8~4.0m之间。     

潍坊北部超采区地下水位预测与恢复

鉴于潍坊北部地下水超采严重的现状,在分析其水文地质条件的基础上,利用Visual MODFLOW软件建立地下水数值模拟模型,通过水位拟合、水均衡等分析模型合理性,并预测不同开采条件下未来五年(2016~2020年)的地下水流场,揭示其在自然、人为影响条件下的变化趋势。结果表明,研究区在地下水压采、回灌补源的条件下,相比初始流场,水位最大回升幅度为11m,地下水位回升明显,可作为水位最佳恢复方案。研究成果可为地下水超采治理和水位恢复提供依据。     

库水位变动下庄屋滑坡变形与稳定性分析

库水位变动是三峡库区滑坡等地质灾害频发的重要原因之一。为研究库水位变动对库岸涉水滑坡变形和稳定性的影响,以庄屋滑坡为例,结合GPS位移监测数据和数值模拟分析,探讨了该滑坡在库水升降过程中变形和稳定性的响应规律。结果表明,庄屋滑坡受库水影响滑坡后缘变形大于前缘,为推移式滑坡。水位变动过程中,滑坡渗流和稳定性变化具有动水压力型滑坡特点,即在水位上升时滑体内地下水浸润线呈内凹趋势,水位下降时滑体内地下水浸润线呈外凸趋势,且具有一定的滞后性;库水位上升时滑坡稳定性系数增大,水位下降时减小;当库水位保持在恒定水位时,稳定性系数也逐渐趋于稳定。     

清涧河流域水沙变化规律及影响因素分析

为系统了解清涧河流域水沙变化规律及影响因素,基于清涧河流域出口控制站延川站1954~2011年径流量与输沙量资料,采用Mann-Kendall非参数统计检验法、累积曲线法和距平法等,分析了清涧河流域近58年来的水沙特征、水沙关系和水沙趋势及突变情况。结果表明,2001年以来,径流量和输沙量分别较1970年以前减少了35.5%和66.7%;径流量呈明显下降趋势,输沙量呈显著下降趋势,且在下降过程中均存在显著突变,突变分别发生在2004、1982年;流域水沙减少主要受降水量减少、水土保持措施和水库拦沙等因素影响。     

保定市平原区地下水位变化规律及影响因素分析

基于保定市平原区地下水位、降水量、开采量等资料,采用Mann-Kendall趋势法和数值分析法分析地下水位年际及年内的变化规律,并运用灰色关联分析法研究降水量、开采量与地下水位变化的关联程度。结果显示1975~2010年研究区地下水位总体为下降态势,且降落速率持续加快;年内地下水位呈波动变化。通过灰色关联分析法计算得出,年际地下水位变化与开采量的关联度大于与降水量的关联度,同样年内地下水位变化与开采量的关联度也大于与降水量的关联度,说明研究区年际、年内地下水位变化的主导影响因素是开采量。     

回灌及回灌后开采对台兰河流域地下水位的影响

探讨不同的回灌及回灌后开采方式对地下水位的影响,将有助于对水资源的时空再调度并达到高效开发利用水资源。以新疆温宿县台兰河流域地下水库为例,在分析水文地质条件基础上构建了地下水流场数值模型,确定了回灌井及开采井、观测井的位置及回灌、回灌后开采方案,分析了HG1、HG2回灌井各自在全年回灌、汛期回灌时的地下水位变化情况,指出汛期回灌效果最佳;通过比较无回灌、开采无回灌、开采回灌、回灌无开采四种情况下地下水位变化情况,指出回灌后开采对区域地下水位影响显著,从而确定出HG1为最佳回灌井位。研究结果表明,摸清回灌及回灌后开采地下水的运动规律,将有利于台兰河流域地下水资源的优化调度。     

艾丁湖区域地下水资源变化对旱生植被覆盖度的影响

为探究艾丁湖区域地下水资源与旱生植被覆盖度之间的关系,采用流域调研、数据收集、遥感反演、理论分析等方法研究了艾丁湖区域地下水资源变化对旱生植被覆盖度的影响规律.结果表明,植被覆盖度与地下水资源开采量关系密切,人工植被平均覆盖度与地下水开采量的变化趋势具有一致性;天然植被平均覆盖度与地下水开采量在1976?2005年期间...     

郑州市沿黄地区地下水源地的地下水水质评价

为掌握水源地地下水的变化趋势,根据郑州市沿黄地区地下水源地的水文地质条件,对该区约100 m和300 m深度的地下水水质进行化验和取样分析,采用标准指数法研究了源水水质超标的项目,并采用综合污染指数法综合评价了水质超标项目。结果表明,郑州市沿黄地区地下水源地水化学动态基本稳定,自西向东100 m左右的浅层地下水的铁、锰含量较高,表明该区域浅层地下水已遭到一定程度的污染,但总体状况良好;自西向东300 m左右的深层地下水铁、锰含量变化基本呈上升趋势,但区域地下水整体状况较好,是郑州市供水的安全水源地。     

岩溶城市(贵阳市)水资源可持续利用评价研究

为研究贵阳市水资源可持续利用评价问题,基于DPSIR模型构建贵阳市水资源可持续利用评价指标体系,运用熵权法与综合指数模型测算2001~2015年贵阳市水资源可持续利用综合指数,并以障碍度模型对影响水资源可持续利用的障碍因子进行诊断。结果表明,2001~2015年,除压力指数外,驱动力、状态、影响、响应和综合指数均呈波动上升的趋势;可持续利用类型可划分为失调(2001~2006年)和协调(2007~2013年)两个阶段;人均GDP、万元GDP耗水量、森林覆盖率、三产增加值占GDP比重、生活污水处理率为5大影响贵阳市水资源可持续利用的重要因素。研究结果为贵阳市水资源可持续利用提供指导。