豫北平原地下水动态演变及流场变异因素分析

主要根据豫北平原2006-2010年地下水动态1449点次监测数据(浅层1125个,深层324个),对该地区地下水位历时变化、地下水水位降落漏斗演变、地下水流场变异等进行分析。结果表明:研究区地下水水位呈下降趋势且地下水漏斗面积逐渐扩大,人类活动和有效降水入渗补给量减少是影响地下水水位变化的主要因素。     

1985—2020年京津冀平原水面面积演变特征及归因分析

在国家复苏河湖生态环境的要求下,分析京津冀平原区长序列水面面积变化特征及变化原因,有助于科学制定区域生态补水量及预测补水效果。研究通过3期土地利用数据融合确定了京津冀平原区的水域面积,基于GEE(Google Earth Engine)云平台提取了1985—2020年京津冀平原区长序列水面面积,并分析了水域面积填充率及水面面积演变原因。结果表明,京津冀平原区水面面积呈增加趋势,与1985年相比,2020年中部平原区水域面积填充率由3.6%增加到18.5%,滨海平原区水域面积填充率由30%增加到45%;生态补水是河湖水面面积增加的主要原因,2020年较2001年中部平原区水面面积增加了176 km²,本地和南水北调生态补水的贡献占到84%。进一步以河湖复苏为目标,从水域面积填充率的角度设置了不同情景,分别估算了不同情景下的河湖生态需水量,为未来生态补水计划提供参考。研究成果系统分析了京津冀平原区水面现状及生态补水的效果,对京津冀平原区开展合理河湖复苏措施具有重要意义。     

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。     

邯郸山前平原地下水流场演变及其驱动力

20世纪60年代初邯郸山前平原浅层地下水位大幅下降,地下水降落漏斗逐渐形成,地下水流场剧烈演变,采用时间序列分析、相关分析、水均衡等方法,分析了邯郸山前平原浅层地下水流场的演变规律及其驱动力,并计算了1981—2019年各影响因素对地下水流场演变的贡献率,结果表明：1960年以前邯郸山前平原浅层地下水流场演变主要受自然因素驱动,1960年以后地下水流场演变的驱动力由自然因素演化为人为因素和自然因素,地下水源汇项逐渐发生变化;邯郸山前平原排泄项对地下水流场演变的贡献率大于补给项,降水入渗和地下水开采始终是浅层地下水流场演变的主要驱动力;1981—2000年降水入渗补给量和开采量对浅层地下水流场演变的贡献率为80.82%,2001—2019年降水入渗补给量和开采量对浅层地下水流场演变的贡献率为75.79%,浅层地下水流场演变的驱动力趋于多元化。     

永定河平原区河段生态补水对浅层地下水水质影响机理分析

为了研究永定河平原区河段生态补水不同水源对研究区浅层地下水水质影响,开展生态补水对浅层地下水水质影响研究非常必要。以永定河平原区河段为研究区,使用水均衡等方法对研究区浅层地下水进行分析研究,识别主要水文地球化学作用,探讨生态补水过程中永定河流域平原区地下水水质的演变机理。分析结果表明：在2019—2021年之间,地下水中主要离子浓度在上游河段总体呈升高趋势,而在下游总体呈下降趋势;各水源主要阴阳离子不同,引黄水主要阴阳离子分别为HCO₃^-和Na⁺,南水北调水主要阴阳离子分别为HCO₃^-和Ca²⁺,再生水小红门主要阴阳离子分别为Cl^-和Ca²⁺;地下水水化学特征逐渐从HCO₃^-Ca·Mg·Na型水向Cl·HCO₃^-Ca·Na型水转变;永定河生态补水后引起地下水水质变化起主导作用的是混合作用,其次是阳离子交替吸附作用,溶滤作用和蒸...     

海河流域河湖生态环境复苏实践与思考

从生态流量保障、生态补水、水质变化、地下水水位变化等方面，介绍了海河流域河湖生态环境复苏效果。分析了当前海河流域河湖复苏工作中存在的问题和困难，提出强化水资源刚性约束、完善生态流量保障目标、保障生态补水常态化、加强地下水保护与治理等工作建议。     

辽河流域深层地下水漏斗形成主导因素识别与可恢复性研究

文章结合辽河流域近30年来水文动态监测系列数据和深层地下水开采数据,利用地下水动力学、水文动力学和统计学方法,对该流域的深层地下水漏斗的形成和演变规律进行探讨。经过识别,确定漏斗形成与变化的主导因素为人工开采,并构建了人类开采活动与辽河流域深层水位降深漏斗变化相关模型,即多次向模型。利用该模型对其漏斗中心和平均水位变化趋势进行预测和分析,以期为辽河流域地下水漏斗制定合理的调控政策提供一定的决策依据和参考。     

德州深层地下水位漏斗形成主导因素识别与可恢复性研究

本文以近40年来的深层地下水开采和水位动态监测系列数据为基础,应用水文地质学、地下水动力学和统计学方法,揭示了德州深层水位降落漏斗形成和演变规律,识别和确定深层水位降落漏斗形成与变化的主导因素为人工开采;建立了德州深层水位降深漏斗变化与人类开采活动的相关模型为多次项模型,并预测了不同开采条件下德州深层水位降深漏斗中心和漏斗区平均水位的变化趋势,为制定漏斗合理调控奠定了坚实基础。     

潮白河生态补水地下水温的响应分析

根据潮白河生态补水区河道水温、地下水位及地下水温实测资料,通过分析区域地下水温时空变化特征、区域地下水温变化主要影响因素,探索了2021年春季潮白河生态补水期间区域地下水温与地下水埋深变化的关系.通过分析,表明补水期间影响地下水温的要素是河道侧向补给,地下水温与地下水埋深呈正相关关系,地下水温变幅随着水位回升幅度变化.     

永定河平原南段生态补水对地下水位的影响分析

通过系统分析2019-2020年3次生态补水的特点以及补水时平原南段两侧10 km范围内地下水位变化情况,分析补水对地下水位产生的影响,结果表明:对地下水位影响范围与补水的时长和规模呈正相关关系,且受到水文地质条件因素的制约.从涵养地下水的角度出发,建议生态补水的水资源应优先配置在京良路以上河段.本研究对于优化永定河生态补水的水资源配置具有重要的参考意义.     

Groundwater Exploitation and Its Impact on the Environment in the North China Plain

Abstract

The North China Plain (NCP) is one of China's most important social, economic, and agricultural regions. Currently, the Plain has 17,950 thousand ha of cultivated land, 71.1 percent of which is irrigated, consuming more than 70 percent of the total water supply. Increasing water demands associated with rapid urban and industrial development and expansion of irrigated land have led to overexploitation of both surface and the ratio of groundwater resources, particularly north of the Yellow River. In 1993, the ratio of groundwater exploitation to recharge in many parts of the NCP exceeded 1.0; in some areas, the ratio exceeded 1.5. Consequently, about 1.06 million ha of water-short irrigated areas in the NCP also have poor water quality. Persistent groundwater overexploitation in the northern parts of the NCP has resulted in water-level declines in both shallow and deep aquifers. According to data from 600 shallow groundwater observation wells in the Hebei Plain, the average depth to water increased from 7.23 m in 1983 to 11.52 m in 1993, indicating an average water-table decline of 0.425 m/year. Water table declines are not uniformly distributed throughout the area. Depletion rates are generally greatest beneath cities and intensively groundwater-irrigated areas. Water-table declines have also varied over time. With the continued decline of groundwater levels, large depression cones have formed both in unconfined and confined aquifers beneath the Hebei Plain. Groundwater depletion in the NCP has severely impacted the environment. Large tracts of land that overlie cones of depression have subsided, seawater has intruded into previously freshwater aquifers in coastal plains, and ground-water quality has deteriorated due to salinization, seawater intrusion, and untreated urban and industrial wastewater discharge. In order to balance groundwater exploitation with recharge, the major remedial measures suggested are to strengthen groundwater management, to raise water use efficiency, to adjust the water-consumed structure, and to increase water supply     

德州市浅层地下水漏斗区现状分析及保护对策

根据山东省德州市年降水量和当地水资源量年内、空间分配不均,年际变化幅度大的特点,分析该市浅层地下水漏斗区的逐年发展动态和现状,揭示出近年来工农业的发展、气候持续干旱、降雨量偏少,地下水采补失衡、粗放的农业灌溉方式等是造成浅层地下水超量开采,浅层地下水漏斗区逐年增大的主要原因,指出只有提高水危机意识,广泛宣传有关水资源保护的知识,遵循"多年调节、采补平衡"的科学原则,加强水资源的统一管理和调度才能保护和合理利用浅层地下水。     

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。     

辽阳首山地下水人工回灌可行性研究

辽阳首山地区由于地下水长时期的过量开采,地下水位大幅下降,形成了地下水漏斗区,产生了一系列生态环境问题。通过对该地区地下水开发利用现状和供需矛盾分析,研究了实施地下水人工回灌的必要性和可行性;在对水文地质条件、回灌水源条件、水质等进行分析后,认为在首山地区实施地下水人工回灌是可行的,并提出了几点建议。     

哈尔滨市地下水流动系统特征分析

利用同位素信息分析了哈尔滨市地下水流动系统的补给特征。通过14C的资料确定了地下水的年龄,年龄越小,埋藏越浅,径流越强。动态特征为降水、蒸发、水文及开采等类型。人类开采地下水已经形成大面积很深的降落漏斗。     

平原漏斗区高效生态含水层补给技术研究

针对中国黄泛平原井灌地区地下水超采引起的大面积地下水漏斗问题,选择山东省临清市项目区,利用土壤水动力学、水力学和地下水动力学等相关理论,实施了地下水回灌工程对技术方案和参数进行设计,计算其回灌效果。通过计算结果可知,该回灌工程在7 d的引水过程中,增加了52 310.82 m~3的地下水补给量,占地下水补给总量的60.7%。野外回灌系统流速监测和示踪试验表明,该工程设计方案可行。在原沟渠渗入补给的基础上,该种明沟—暗管—竖井回灌补源工程增加了地下水补给量,对地下水漏斗恢复和旱涝碱综合治理具有重要作用。     

华北平原超采区浅层地下水埋深变化及控制因素分析

为了准确识别华北平原浅层地下水超采变化和控制因素,通过收集分析华北平原浅层地下水埋深分布及动态资料,基于典型潜水监测站2005-2015年的监测数据,结合全国水资源公报选取代表年分析华北平原地下水埋深分布并通过BP神经网络方法确定了超采区浅层地下水变化的控制因素。研究表明:2005-2015年华北平原地下水除北京少部分地区埋深减少外,其余大部分均表现出埋深持续增加的特征;人工开采地下水是影响华北平原浅层地下水的控制因素。     

Statistical Approach for Comprehensive Planning of Watershed Development Through Artificial Recharge

The purpose of the study is to demonstrate that cross-correlation analyses can contribute to the artificial recharge study in regional level of shallow aquifer. Correlations between hydrologic time series data were analyzed to identify the hydrogeologic location for potential artificial recharge in district Surat, Gujrat, India. The natural groundwater-level fluctuations and rainfall data were used for the analyses. The effective development of groundwater resources is essential for a country like India. India receives a good amount of average annual rainfall (114?cm) but most of its part goes waste as runoff. Over exploitation of groundwater due to increasing population is an additional cause of water crisis that results in the reduction in per capita availability of water in the country. Artificial recharge is essential for effective development of groundwater resources. An effort has been made to evaluate the suitable recharge zone considering rainfall by arresting runoff to restore groundwater conditions using a statistical technique. Groundwater system in a basaltic terrain where the top weathered regolith forms shallow aquifer the water table variation is directly influenced with temporal rainfall variation. Understanding of this relation is of critical importance to management of groundwater resources. A diagnostic relationship between recharge time series and water level time series is used to serve the purpose to determine the best site for groundwater recharge.     

Local and Regional Water Flow Quantification in Groundwater-dependent Wetlands

Runoff, groundwater recharge and discharge, and surface water–groundwater interaction are the main driving forces of wetlands. The quantification of such flows is crucial information in the restoration and management of groundwater-dependent wetlands. The objective of this work is to quantify groundwater inflow at the level of the hydrogeological basin, which discharges into the wetland in the coastal plain of the Río de la Plata (Argentina). It also aims at evaluating whether such inflow is affected by groundwater exploitation in the high plain adjacent to the wetland. On the basis of water level data, a model of hydrological behaviour was developed and then a numerical simulation to quantify groundwater inflow was carried out. The evolution of groundwater levels was analyzed considering three situations: one of them in natural conditions and two others under different groundwater exploitation conditions. In the first case, the inflow originates in the recharge from precipitation, in the local groundwater discharge from the adjacent high plain and in the regional one from the semi-confined aquifer. The exploitation of the semi-confined aquifer in the high plain causes the formation of a cone of depression which modifies the hydrodynamics of the wetland in the area adjacent to the extraction wells. The quantification of flows shows that groundwater exploitation in areas of the basin located out of the wetland may cause the volume of water flowing into the wetland through groundwater discharge to decrease by approximately 25 %. The importance of considering discharge wetlands as part of regional hydrogeological systems should be highlighted, mainly as regards the management of natural resources.     

关井限采对民勤绿洲地下水漏斗和植被影响研究

民勤绿洲是西北内陆河流域地下水超采严重、地下水漏斗突显、生态环境恶化的典型区域,寻找有利于地下水漏斗抑制和生态修复的调控方式是地下水管理亟待解决的首要问题。基于2011—2012年观测数据,采用GIS和FEFLOW软件,构建民勤绿洲潜水非稳定流模型,模拟分析不同关井限采方案对地下水漏斗和植被的影响。结果表明:(1)缩减地下水开采量能有效减缓地下水位下降,修复地下水漏斗,改善生态环境;(2)减少单井抽水量和关闭一定数量机井相结合缩减地下水开采量的方式,对于修复区域地下水漏斗,抬升绿洲边缘地区地下水位,增加植被存活面积较为有效;(3)目前已实施的关井方法有利于防治绿洲荒漠化,而相同比例关井方法对于区域地下水漏斗修复效果更明显,生态环境和社会效益更佳。研究成果可为当地地下水调控和管理提供参考。