输水条件下额济纳绿洲浅层地下水水化学特征与水位埋深关系

浅层地下水水化学特征及水位埋深是干旱区地下水环境变化的重要指示,研究其时空变化对干旱区绿洲生态环境修复及其可持续发展具有重要意义。以我国西北干旱区第二大内陆河——黑河下游额济纳绿洲为研究区,以2017年8月水化学组分分析数据为基础,结合水化学历史分析数据(2001年9月和2009年8月)及地下水位埋深自动监测数据,运用反距离权重(IDW)插值方法和水化学Piper图解法,分析了生态输水以来(2001-2017年)额济纳绿洲地下水水化学特征和水位埋深的时空变化特征及二者间的响应关系。结果表明,在空间上,地下水位从西南到东北逐渐降低,地下水总溶解固体(TDS)沿着地下水流向呈增加趋势。2001年、2009年及2017年地下水化学类型变化不明显,分别呈SO_4·Cl-Mg·Na,SO_4·Cl-Na·Mg,SO_4·Cl-Na·Mg;地下水中TDS变化较为明显,即在2001年最高,2017年次之,2009年最低。TDS与地下水位埋深之间呈非线性统计关系,具体表现为:水位埋深在1.5～3m及6m以下范围内,TDS变化不大,稳定维持在2 000mg/L左右;但在3～6m范围内,TDS随地下水位埋深增大呈一定的增加趋势。     

白洋淀流域地下水质现状及主要影响因素

为了解白洋淀流域地下水水质现状及主要影响因素,通过野外调查取样测试、多元统计和基于GIS的空间分析等方法,对白洋淀流域浅层地下水质现状进行了评价,筛出了主要超标物质,探讨了影响研究区地下水质的主要控制因素。结果表明:浅层地下水质存在10项超标组分,SO_4~(2-)、TDS、Mn、NO~-_3和F~-等组分超标率大于20%,硝酸盐超标区位于白洋淀流域的冲洪积平原区,其它超标组分主要分布于白洋淀周边冲湖积平原区。通过因子分析法(FA)提取了4个影响浅层地下水水质的主要控制因素,蒸发浓缩和污水排放的复合作用导致地下水TDS、Cl~-、SO_4~(2-)超标,贡献率为51.7%;碱性环境和离子交换作用是影响地下水F~-超标的主要原因,贡献率为14.21%;农业活动和原生环境的还原作用导致地下水中氮化物和砷部分超标,贡献率仅为7%左右。因此,调控农业活动和污水排放是改善研究区水质的主要途径。     

拜泉镇城区地下水化学特征分析

拜泉镇区内地下水可划分为第四系松散岩类孔隙潜水和白垩系碎屑岩类孔隙-裂隙承压水两大类型,共采集了11个无机全分析水样(潜水水样点4个,承压水点7个)和4个有机分析水样(均为承压水)。潜水水化学类型以HCO3-C l为主,而承压水水化学类型则以HCO3型水。城区潜水可C l-、NO3-、NO2-、Mn2+、NH4+、TDS、总硬度等指标均超标,而承压水只有Mn2+、NH4+超标,且超标程度低于潜水。可见,研究区潜水的水质已经受到人类生活生产的污染,水质较承压水差。虽然,目前研究区承压地下水所测试的有机物含量均没有超过饮用水标准的限值,但4个地下水样中均检出农药成分"666",这说明了研究区承压水均受到了人类农业生产中使用农药的污染。     

变化环境下玛纳斯河流域绿洲区地下水位变化特征及影响因素分析

地下水作为水循环的重要环节,变化环境下其补给、径流和排泄条件发生改变,影响着干旱区水安全和生态环境维系。以西北典型内陆河玛纳斯河流域为研究区,采用衬度系数方差分析法分析了绿洲区地下水位空间分布及变幅特征,阐明了变化环境下玛纳斯河流域地下水位变化主要影响因素。研究结果表明：(1)2012—2019年地下水水位呈先下降后上升而后再趋于逐年波动、小幅下降的趋势,下降趋势逐渐变缓;(2)地下水位年内变化为3、4月到8、9月波动下降,8、9月到来年3、4月水位有所回升,年内变幅0.29～19.05 m;(3)人为因素对地下水水位具有显著的影响,主要表现在流域土地利用变化和用水量变化。研究结果可以为玛纳斯河流域地下水资源合理开发与管理提供科学依据。     

海河平原区浅层地下水位健康修复目标研究

随着南水北调通水、地下水超采综合治理等措施实施,海河平原区地下水位下降态势得到初步缓解,在此背景下,如何确定地下水位修复目标十分迫切。本研究在已有生态地下水位概念基础上,提出适应于强人类活动区-海河平原区的健康地下水位概念,并将健康地下水位作为研究区地下水位修复目标。根据地下水位波动变化对生态环境的影响,将健康地下水位分为维持地表水体健康地下水位、遏制海水入侵地下水位等七类功能型健康地下水位,在现有研究方法和研究成果基础上,采用机理研究、统计分析、实践调查等方法确定各功能健康地下水位临界阈值。研究建立了兼顾地下水多功能属性的空间分布式健康地下水位量化方法,确定了海河平原区健康地下水位上限和下限。并对海河平原区现状地下水位健康状态进行诊断,依据诊断结果建立地下水管理分区,为研究区水资源管理提供支撑。     

内蒙古河套灌区典型监测区不同时期地下水变化特征

选择内蒙古河套灌区一典型监测区作为研究区,对区内地下水埋深、TDS、主要离子等进行了连续监测(2012年5月-2015年12月),运用统计学方法分析了试验区内地下水埋深、TDS等在全监测期、非冻融期和作物生长期的变化特征,以及各关键环境要素间的相关性。研究结果表明:(1)研究区内约82%地下水属于微咸水,TDS大多介于1～2g/L,地下水化学类型为HCO3-+Cl--Na++Mg2+型;(2)地下水埋深与TDS呈微弱正相关,而TDS与Cl-、SO42-和K++Na+在三个时期的相关系数均比较大,属于高度相关,这些离子的变化对地下水质的影响较大;(3)综合变异分析、相关分析和主成分分析,Cl-和TDS的相关性均为作物生长期非冻融期全监测期,说明蒸发浓缩和溶滤作用对灌区地下水水化学特征的影响占主导地位。     

山东北部沿海区地下水质量评价及其成因分析——以潍坊市昌邑市卜庄镇为例

山东北部沿海区受自然和人为因素影响,水污染日益严重,区域地下水的质量评价和成因分析对区域经济发展具有重要意义。以潍坊昌邑市卜庄镇为对象,对山东北部沿海区地下水质量进行单因子评价和综合质量评价。单因子评价表明:当地4个村庄地下水为Ⅳ类,其它村庄均为Ⅴ类,TDS,F~-,Cl~-,NO~-_3,Na~+指标超过Ⅲ类地下水标准,分别是标准值的0.66～2.72,0.53～9.23,0.32～4.42,0～1.25,0.57～3.76倍。综合质量评价结果表明:地下水F值为4.41～7.44,地下水质量等级为较差-差,其中,11个村庄地下水等级为差,3个村庄地下水等级为较差。当地地下水中NO~-_3主要是受人类活动和农业活动影响,Na~+,Cl~-和TDS超标主要是海水入侵作用,地下水中F~-富集与海水入侵引起的偏碱性环境及Na~+-Ca~(2+)离子交换有关。     

咸阳市气候变化与地下水变化趋势分析——以泾河两岸黄土高原区为例

针对咸阳市泾河两岸黄土高原区地下水位快速变化的现象,依据咸阳市1986-2008年地下水监测资料和气象资料,运用灰色系统理论和统计方法对该区的地下水动态变化特征、未来变化趋势及与气候变化的关系进行了分析。结果发现:①该区地下水水位变化滞后于降水变化的周期为3个月,地下水位以不同速率持续下降,到2010年、2011年地下水位将比2008年分别下降0.4 m和0.59 m。②该区在1961-2007年间气候呈明显干旱化趋势,影响着地下水位的变化,且deMartonne气候干燥度每上升10个单位地下水埋深减少0.13 m,每下降10个单位地下水埋深增加0.3 m,结果显示该区地下水系统长期得不到补给恢复,应受到重视。     

降水和开采变化对滹滏农业区地下水流场影响特征与机制

准确认识地下水流场演变机制是开展地下水系统涵养修复的前提和基础。以滹滏农业区为典型区,基于该区逐月地下水动态观测和降水资料,采用区域地下水动态模型及时间序列趋势分析等方法,开展了降水和开采变化对农业区地下水流场影响特征与机制研究。结果表明:降水变化是驱动地下水位变幅的重要因素,在枯水年份地下水位下降阈值介于0.5~4.0 m,在平水年份下降阈值介于0~2.0 m,在丰水年份地下水位大幅上升;地下水位与开采量关系不明显,但与区域累计超采量有显著的相关关系,地下水累计超采量每增加1.0亿m3正定农业区地下水位下降6.4 m、藁城农业区下降7.3 m。随降水量的增大,农业区开采强度呈幂函数减少趋势,地下水补给量呈幂函数增长趋势。农业开采减少趋势线和地下水补给增加趋势线的交会点为地下水系统平衡点,在平衡点左侧的年份地下水系统处于负均衡状态,离平衡点越远地下水位下降幅度越大;在平衡点右侧的年份地下水系统处于正均衡状态,离平衡点越远地下水位上升幅度越大。研究成果可为区域地下水开发利用提供理论指导。     

松嫩平原地下水中氟、砷含量及其水化学影响因素

以研究区高氟、高砷地下水化学指标统计数据为基础,选取25组数据,分析了氟、砷浓度的水化学影响因素,结果表明:HCO3-浓度高的碱性环境中氟、砷浓度较高;随着Na/(Cl+SO4)比值的增加,氟离子浓度也呈增加趋势;地下水中氟、砷浓度高的区域TDS含量也较高,反映出地质环境背景为苏打化地区。对比As3+与As5+的含量分布,分析As3+与∑As散点图,得到含水层中As3+与As5+的分布规律,即高砷水集中在承压含水层,含水层中超标砷离子主要为As5+。     

兰州市城市化对地下水系统的影响研究

以地下水污染调查数据为基础,结合历史观测资料,揭示兰州市城市化过程中地下水水位、水质的变化特征及其影响因素。城市污水排放、蓄水设备修建及农业灌溉等因素使垂直渗入补给量增加,引起地下水上升,其中西固区地下水位上升剧烈,受地下水开采的影响,水源地地区形成大面积的地下水降落漏斗,水位下降显著;兰州市区地下水水质影响因素较多,土地利用类型的改变带来污染源强的增加、城市垃圾处理方式以及水位下降等是直接或间接地造成地下水质恶化的重要因素,老城区和工业区地下水总硬度、NO-3、氟离子、有机组分等指标呈逐年上升趋势,污染形势严峻。     

浅层地下水水化学特征与土体盐分相关性研究

为研究南通地区浅层地下水与土体盐分特征的相关性,采集了31件水样、220件土样,并收集了60组水质资料,分析了浅层地下水水化学特征和土体盐分特征.研究表明:浅层地下水自西向东,TDS逐渐增大,主要为咸水和盐水,水化学类型为Cl—Na型,TDS与各离子(K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-)的相关性高;土...     

改性凹凸棒土/纳米铁复合材料去除地下水NO_3~--N的研究

采用液相还原法制备改性凹凸棒土/纳米铁复合材料(简称复合材料),考察了该复合材料的稳定性及其作用下"三氮"(NO_3~--N、NH_4~+-N、NO_2~--N)的变化情况,阐明了地下水环境因素(DO、温度、光照)对复合材料去除NO_3~--N的影响。模拟地下水环境时,3种材料去除NO_3~--N的反应活性顺序为:复合材料纳米铁改性凹凸棒土,且复合材料作用下NH_4~+-N的转化率低,几乎无NO_2~--N生成。DO、温度对复合材料去除地下水NO_3~--N的影响较大;而光照和黑暗环境下,地下水中NO_3~--N的去除率及NH_4~+-N、NO_2~--N的生成量均无明显差异。研究成果旨在为NO_3~--N污染地下水工程修复提供理论依据和技术支撑。     

不同回灌补源模式下石川河富平地下水库数值模拟

石川河富平地区地下水长期处于采补失衡状态,大范围含水层被疏干,形成区域性降落漏斗,针对拟建的石川河富平地下水库,设置5种开采回灌方案,建立地下水流数值模型模拟不同方案下地下水库水位和蓄水库容变化情况。结果表明：各回灌方案在消除降落漏斗的同时,均能较好地恢复地下水水位,且不超过地下水库的调蓄上限水位;回灌量相同、回灌方式不同时,逐日回灌方式的水位恢复效果优于灌期+非灌期回灌方式,较2018年地下水水位平均抬升13.55 m,蓄水库容增加2.99×10⁸ m³;回灌量不同时,较大回灌量对地下水水位的影响大于回灌方式,即泾惠渠水源回灌时,水位抬升程度最大,为19.77 m,蓄水库容相应增加4.36×10⁸ m³。模拟结果可为地下水库的调蓄与运行提供参考。     

新疆和田河流域绿洲区地下水质量演化特征

以新疆和田河流域绿洲区1980、2014和2017年地下水化学检测数据为基础,运用单指标评价法进行地下水质量评价及关键指标识别,并分析该区域地下水质量在时间与空间上的演化特征.结果表明:和田河流域绿洲区潜水质量总体较差,1980年浅层地下水有Ⅱ类水存在,Ⅳ类和Ⅴ类水共占总水样的61.8％;2014年Ⅳ类和Ⅴ类水共占91...     

基于多元统计方法的新疆巴里坤盆地地下水水化学特征及其影响因素分析

多元统计方法能同时对多个变量进行分析研究,是一种可用于地下水水化学特征相关分析的有效工具。基于12组水样的9项指标,运用多元统计方法系统分析了新疆巴里坤盆地地下水水化学特征及其影响因素。结果表明：该地区内主要分布低矿化度的HCO₃·SO₄-Ca·Na型水（占总取样点的33.3%）和HCO₃·SO₄-Ca型水（占总取样点的25.0%）,地下水中各离子的空间变异性为中等以上。地下水水化学特征主要受以Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-、SO₄^2-、总硬度（TH）、溶解性总固体（TDS）为主要荷载变量的蒸发浓缩作用和以HCO^-₃为主要荷载变量的溶滤作用影响,两种作用的贡献率分别达76.17%和14.87%。研究结果可为当地地下水资源的保护和可持续利用提供科学依据。     

基于云模型的东平湖枯水期地下水水质评价

为考察南水北调东线工程通水前后东平湖地区枯水期地下水水质变化情况,引入云模型,选择总硬度、SO_4~(2-)、Cl~-、NO_3~-、NH_4~+、F~-6个水质指标作为评价因子,将南水北调东线工程通水前后的东平湖地下水水质实测数据输入云模型,得到各评价因子的确定度和基于权重计算的各采样点的综合确定度,由最大确定度确定各采样点的水质级别。结果表明,南水北调东线工程通水后,所采集的7个地下水水样的水质级别并未降低,湖区东部水样的水质劣于西部。     

河道再生水入渗的水岩相互作用机理研究

依托引温济潮工程受水区,通过室内淋溶试验,研究再生水经过河床底部介质过程中阳离子的交换吸附机理以及河床底部介质对TN和NO_3~--N的去除效果。根据受水河道周边的地下水水质监测数据,验证了再生水与河床底部介质的水岩相互作用机理。结果表明:再生水资源利用9年以来,地下水中盐度增加;尽管再生水入渗引起了水中K+与河道底部介质中Ca~(2+)之间的交换吸附,但仍然对地下水总硬度具有稀释作用,导致总硬度降低;河道底部介质对再生水中的NO_3~--N具有显著的去除效果,使得地下水中NO_3~--N浓度很低。对于无机组分而言,再生水资源利用对地下水水质基本没有负面影响。     

新疆和田河流域绿洲区浅层地下水水化学特征及成因分析

以和田河流域绿洲区2014年44组浅层地下水样的化学数据为基础,运用描述性统计分析法、Piper三线图、Gibbs图和离子比值法对该区浅层地下水水化学特征进行了分析研究。结果表明,研究区地下水呈中性-偏碱性,大部分为硬度较高的微咸水,且处于氧化状态下。常见阳离子的含量差别较大,由大到小依次为Na~+Ca~(2+)Mg~(2+)K~+;常见阴离子的含量差别不大,由大到小依次为HCO_3~-Cl~-SO_4~(2-)。沿地下水流程从强径流区到弱径流区,离子的含量越来越多,TDS逐渐升高,水化学类型从混合型转变为以Cl-Na型和Cl·HCO_3-Na·Ca型为主。影响研究区地下水化学成分形成和变化的因素主要有蒸发浓缩作用、溶滤作用、阳离子交替吸附作用及人类活动。     

南通地区地下水咸化机理分析及改良措施

为了给南通地区地下水的合理开发和利用提供理论依据,利用各种水化学系数和变化图示对研究区内深层和浅层地下水的咸化机理进行了分析。结果表明:研究区内深层地下水中、西部水化学演化以正常的水-岩作用为主,东部沿海特别是寅阳镇一带深层地下水则主要因淋滤古海相地层盐分而使TDS增高;远离海边的大部分地区浅层地下水TDS增高主要与溶解地层盐分和蒸发作用有关,沿海地带尤其是东南角寅阳镇、海晏镇一带浅层地下水由于受到一定程度的现代海水入侵影响,其TDS显著增高。针对该区域地下水水化学变化特征,提出地下水系统改良措施:合理开发利用高TDS地下水可增加区域水资源量,增强调蓄能力,减轻对深层淡水资源的潜在威胁;逐渐增大地下咸水的开采量,从长远意义上逐步改良盐碱地,以利于水土资源利用及生态环境改善。