额济纳绿洲1992—2015年地下水埋深变化分析

以黑河下游额济纳绿洲为研究区,基于1992—2015年绿洲东河、西河上、中、下段不同区域地下水埋深观测数据,分析了黑河调水后额济纳绿洲地下水埋深变化特征。结果表明:东河、西河3月、4月地下水埋深最小,8月、9月地下水埋深最大;1992—2003年地下水位以下降为主,1999—2015年大部分区域地下水位呈回升趋势,局部区域地下水变幅不大或轻微下降,通过15 a的生态补水,研究区地下水埋深逐步趋于稳定,额济纳绿洲地下水位下降趋势得到很大程度遏制。     

土默川平原黄灌区地下水水化学及氢氧同位素特征分析

2016年冬灌期和2017年春灌期采集了干旱半干旱地区内蒙古土默川平原黄灌区灌渠水、地下水以及雨水,通过测定不同时期水体的水化学成分及氢氧同位素值,分析了水化学类型和同位素的分布特征,探讨了不同时期灌渠水对地下水的影响,判明了地下水的补给来源。研究结果表明:研究区大部分区域地下水补给源为灌渠水,而河森茂村、后荒地村一带主要受降水和侧向补给影响;研究区灌渠水和地下水氢氧同位素组成差异明显,从灌渠水到地下水氢氧同位素呈贫化趋势,但冬灌期、春灌期灌渠水对地下水的影响基本一样;地下水冬灌期、春灌期水化学类型及其分布规律基本一致,主要有HCO_3·Cl·SO_4-Na·Ca·Mg、SO_4·Cl-Na、HCO_3·Cl-Na·Mg和Cl-Na型水。     

基于GIS的昌平区地下水位现状分析

随着北京市昌平区社会和经济的发展,地下水的需求量日益增加,过量开采导致地下水位持续下降.在对北京市昌平区水文地质条件分析基础上,基于GIS技术分析了地下水位的年内变化、年际变化以及地下水位动态的空间分布特征和变化规律.结果表明昌平区地下水2001-2011年,年内变化较大,总体上与多年年内变化一致;年际变化较大,呈不断增加的趋势.昌平区2011年的平原区松散孔隙浅层地下水位埋深最大为89.8 m,最小为2.0 m左右;与2001年相比水位埋深普遍增大,平均地下水位埋深较2001年增加了12.55 m,降深最高达到22.0 m,年均降速为1.1 m.平原区中部和东部开采强度大,地下水位降深较大,而山区以及山前平原一带开采力度小,水位降深不大,部分地区有回升趋势.     

额济纳植被覆盖变化及对地下水埋深的响应

利用MODIS卫星遥感数据,建立了1998—2015年额济纳地区植被覆盖时空数据集,借助Mann-Kendall趋势检验和地统计学分析等方法,探讨了额济纳地区植被覆盖时空分布特征及其动态变化规律,揭示了研究区植被覆盖变化对地下水位埋深的响应机制。结果表明:1998—2015年额济纳地区年平均归一化植被指数(NDVI)为0.072～0.089,从年际变化特征看,额济纳地区NDVI值呈波动性上升趋势,从空间分布特征看,额济纳地区NDVI值的空间分布格局呈现斑块状分布;从地下水位埋深空间分布特征看,沿河流流向,东河、西河地下水位埋深呈现先增大后减小的变化趋势。     

磴口县地下水埋深时空变化特征

选取荒漠绿洲区磴口县1988年-2013年17个观测站逐月水位埋深数据,运用kernel K-means及经验模态分解(EMD)方法,探索26年来研究区地下水埋深时空变化特征。结果表明:17个测站分为三个聚类中心,第一聚类中心包括6个测站,地下水平均埋深最大。第二聚类中心包括4个测站,地下水平均埋深次之。第三聚类中心包括7个测站,地下水平均埋深最小;26年来第一和第二聚类中心地下水埋深呈增大趋势,增大幅度分别为0.014 m、0.26m。第三聚类中心地下水埋深呈减小趋势,减小幅度为0.08m;三个聚类中心地下水埋深年内变化趋势基本相同。     

黑河额济纳绿洲地表水与地下水的关系

在分析额济纳绿洲水资源组成的基础上,研究了地表水和地下水的时空分布特征。结果表明:地下水埋深随地表径流量的增加而加大,地下水埋深的变化滞后于地表径流量的变化。根据绿洲生态需水的特点,从定性和定量上研究了地表水与地下水的关系,经回归分析提出了定量关系表达式。     

银川平原地下水位对黄河流域水量统一调度的时空响应分析

引黄水量是银川平原地下水的重要补给来源,为了分析银川平原地下水位对黄河水量统一调度的响应,采用趋势分析、R/S分析及Arc GIS地理空间分析等方法,解析1995-2019年银川平原地下水埋深的时空变化特征,并以黄河水量统一调度后的引黄水量变化为主,对影响地下水位变化的主要影响因素进行了甄别。结果表明:银川平原地下水埋深在2001-2019年呈现明显的增加趋势,由2001年的1.4 m增加到2019年的2.3 m;采用R/S分析法计算地下水埋深月平均值时间序列的Hurst指数为0.78,表明地下水埋深动态序列具有持续性;空间上以银川市和石嘴山市为中心,地下水埋深不断增大,其中又以银川市地下水埋深增加幅度最大; 2001-2019年的地下水年均埋深与引黄水量间呈显著相关,引黄水量的减少是导致地下水埋深增加的主要原因。研究厘清了银川平原地下水埋深与引黄水量间的关系,为践行黄河流域生态保护与高质量发展提供科学依据。     

昌平区地下水位变化特征分析

昌平区近年来水资源的需求量持续增加,供水主体仍然为地下水,然而地下水资源的可利用量却有所降低.利用GIS技术,结合昌平区的水文地质条件,分析了昌平区地下水位年内变化、年际变化特征和地下水埋深的空间分布变化规律.结果表明,地下水位的年内波动较大;年际来看,2009-2015年地下水位逐年下降,自2016年起开始恢复和抬升;与2009年相比,2019年地下埋深大于30 m的区域面积明显增加,小于20 m的区域面积明显缩减,水位平均下降3.62 m,最大下降深度13.86 m,西部降深较大,东部降深较小,八仙庄、东二旗地区水位有所回升.此研究对昌平区地下水资源管理和利用具有重要意义.     

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。     

大兴区地下水位空间变化特征分析

随着大兴区社会经济的迅速发展,对地下水的需求也日益上升．超采导致地下水位持续下降。基于ArcGIS应用软件,结合水文地质条件分析了大兴区地下水位的年内、年际变化情况及地下水埋深的空间分布特征和变化规律。结果表明大兴区地下水位年内变化较大,与人工开采、大气降水关系密切,地下水埋深呈现出不断加大的趋势,与1999年相比水位埋深普遍增大,平均地下水位埋深较1999年增加了8．40m,年均增幅为0．76m。随着再生水利用率的提高．作为北京市典型的再生水灌区,大兴区地下水得到了一定程度的涵养和恢复。     

塔里木沙漠公路沿线浅层地下水化学特征

为研究新疆塔里木沙漠公路沿线浅层地下水水化学特征及其成因,运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、相关性分析和离子比值等方法分析研究区2014年20组浅层地下水水样测试结果,并探讨沙漠公路沿线水化学演化过程的主要控制因素。研究结果表明,浅层地下水中主要阴阳离子为SO42-和Na+;TDS介于543.61～10 249.74mg/L,平均值为4 087.58mg/L;pH值的范围在7.11～9.05,平均值为7.87;总硬度超过450 mg/L的水样占95%;地下水水化学类型以SO4·Cl-Na型、SO4·Cl-Na·Mg型和SO4·Cl-Na·Ca型为主;地下水中SO42-和Na+是TDS的主要来源,且SO42-和Na+主要来源于岩盐或蒸发岩溶解;各主要离子间均有较好的相关性,其来源具有一致性;大气降水作用对研究区地下水化学组分几乎没有影响,地下水主要受蒸发浓缩和岩石风化作用影响;地下水中主要离子来源受硅酸盐岩和蒸发盐岩风化溶解影响较大,同时受到碳酸盐岩的溶解和阳离子交换作用影响。     

干旱区高盐度潜水蒸发条件下土壤积盐规律分析

为分析干旱区高盐度潜水蒸发条件下土壤中盐分积累规律,利用室外土柱模拟试验开展了不同TDS(Total Dissolved Solids)(30和100 g/L)、不同包气带质地(细砂和粉质黏土)和不同潜水埋深(0.5、1.0和3.0 m)的高盐度潜水蒸发条件下分层土壤盐分的监测工作。通过对各个土柱不同深度7次取样得到的土壤平均含盐量数据分析表明:高盐度潜水蒸发条件下,潜水埋深越浅,土壤剖面上相同深度范围内的含盐量就越大;在其他条件一定时,包气带质地为粉质黏土的土壤剖面含盐量大于包气带质地为细砂的土壤剖面含盐量;由于黏性土的膜效应和土壤中积盐对土壤孔隙的填充作用,导致粉质黏土土柱上层的土壤含盐量表现为潜水TDS为30 g/L的大于潜水TDS为100 g/L的,在土柱下层的土壤含盐量表现为潜水TDS为30 g/L的小于潜水TDS为100 g/L的;由于TDS升高对毛细水的重力和土体结构的改变,随着潜水TDS的升高,粉质黏土土壤剖面上出现局部积盐深度下移的趋势。     

西北干旱区额济纳绿洲水资源与生态环境保护对策

分析黑河流域下游额济纳绿洲水资源与生态环境的关系 .由于流域中、上游地区用水量逐年增加 ,使上游来水量逐渐减少 ,导致额济纳河由常年流水变成季节性流水 ,造成额济纳绿洲地下水位持续下降、水质恶化、植被退化、土地沙漠化 ,以及沙尘暴危害加剧 ,使绿洲生态环境严重恶化 .为保护和恢复额济纳绿洲 ,使社会经济可持续发展 ,应采取一系列生态环境保护对策 ,包括实施流域水资源分配 ,合理配置水资源 ;加强节约用水 ,发展高效农业 ,提高水资源利用率 ;搞好生态环境建设及水源保护 ,搞好流域规划 ,加强水资源管理和基础研究等工作 .     

The Pros and Cons of Encouraging Shallow Groundwater Use through Controlled Drainage in a Salt-Impacted Irrigation Area

Encouraging shallow groundwater use through water table management or controlled drainage in irrigated areas can relief crop water stress under water shortage condition. But substituting fresh irrigation water with saline groundwater may speed up salinity buildup in the crop root zone, and consequently increase water use for salt leaching. With a proposed analytical model, this paper presents a case study demonstrating the effect of encouraging shallow groundwater use through controlled drainage on salt and water management in a semi-arid irrigation area in northwestern China. Based on the average rainfall condition, the model assumes that salt accumulates in the crop root zone due to irrigation and shallow groundwater use; till the average soil salinity reaches the crop tolerance level, leaching irrigation is performed and the drainage outlet is lowered to discharge the salt-laden leaching water. For the relatively salt tolerant crop–cotton in the study area, the predicted leaching cycle was as long as 751 days using the fresh water (with salinity of 0.5 g/L) irrigation only; it was shortened to 268 days when the water table depth was controlled at 2 m and 23% of the crop water requirement was contributed from the saline groundwater (with salinity of 4.43 g/L). The predicted leaching cycle was 140 days when the water table depth was controlled at 1.5 m and groundwater contribution was 41% of the crop water requirement; it was shortened to 119 days when the water table depth was controlled at 1.2 m and the groundwater contribution was 67% of the crop water requirements. So the benefit from encouraged shallow groundwater use through controlled drainage is obtained at the expense of shortened leaching cycle; but the shallow groundwater use by crops consists of a significant portion of crop water requirements, and the leaching cycle remains long enough to provide a time window for scheduled leaching in the off season of irrigation. Weighing the pros and cons of the encouraged shallow groundwater use may help plan irrigation and drainage practices to achieve higher water use efficiency in saline agricultural areas.     

滦河入海口三角洲地区地下水及土壤盐度分析

为了解滦河入海口三角洲地区地下水盐度及土壤盐渍化情况,对该区域进行了地下取水、取土测试。共布置17个浅层地下水取样点、53个深层地下水取样点及20个土壤取样点,测试水样的TDS及土壤中水溶盐的易溶盐总量,K~+,Na~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,SO_4~(2-),HCO_3~-,CO_3~(2-)。研究结果表明:研究区范围内淡水区域占总研究区域的50%;深层地下水TDS差异较小,且均为淡水;盐渍土类型多为氯盐渍土和亚氯盐渍土;土壤易溶盐总量整体上在各个深度处由西北向东南逐渐增加,土壤盐度的影响因素是浅层地下水;土壤易溶盐含量在局部(位置)较低。研究结果可为地下水资源及土壤资源开发利用提供一定参考。     

干旱区植物用水对水文条件的响应——以额济纳三角洲胡杨为例

植物用水对水文条件的响应是干旱区生态水文学的重点研究内容。本研究以额济纳三角洲为研究区,选取水文条件不同的典型河岸带植物胡杨(Populus euphratica)为研究对象,同步采集其根茎及可能为植物提供水分的土壤并真空抽提水分,同时采集河水和地下水水样,通过δ18 O分析潜在供水水源(河水、地下水)-土壤水-植物水之间的水分响应关系。研究发现,对于距离过水河道75m(地下水位埋深2.0m)的胡杨,其主要土壤供水层在1.0~2.0m,植物水分有93.7%来自河水;而距离过水主河道2km以外(地下水位埋深3.3m)的胡杨,主要吸收1.4~3.2m的土壤层水分,地下水(由河水补给,但在含水层停留时间较长的河水)对胡杨水分的贡献比例达到80.0%。可见,胡杨用水策略与模式受其距过水河道远近、地下水位深浅影响明显。     

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。     

Coupled Quantity-Quality Simulation-Optimization Model for Conjunctive Surface-Groundwater Use

Many water resources optimization problems involve conflicting objectives which the main goal is to find a set of optimal solutions on, or near to, Pareto front. In this study a multi-objective water allocation model was developed for optimization of conjunctive use of surface water and groundwater resources to achieve sustainable supply of agricultural water. Here, the water resource allocation model is based on simulation-optimization (SO) modeling approach. Two surrogate models, namely an Artificial Neural Network model for groundwater level simulation and a Genetic Programming model for TDS concentration prediction were coupled with NSGA-II. The objective functions involved: 1) minimizing water shortage relative to the water demand, 2) minimizing the drawdown of groundwater level, and 3) minimizing the groundwater quality changes. According to the MSE and R² criteria, the results showed that the surrogate models for prediction of groundwater level and TDS concentration performed favorably in comparison to the measured values at the number of observation wells. In Najaf Abad plain case study, the average drawdown was limited to 0.18 m and the average TDS concentration also decreased from 1257 mg/lit to 1229 mg/lit under optimal conditions.     

不同潜水埋深条件下的农田土壤水分动态试验研究

不同潜水埋深下玉米田土壤水分动态表现为:该区玉米田土壤水分的季节性变化可划分为3个阶段:春季缓慢失墒期(4~6月)、雨季干湿交替期(7~8月)、稳墒恢复期(9月)。地下水埋深愈浅,相同层次土壤含水率愈高。当地下水埋深较大时,0.6m以下土层含水率呈现明显的分层分布状态,表层受地下水补给的水量已大大减小,其降低的程度主要与各层次土壤的持水特性有关。     

区域尺度地下水埋深与矿化度对土地盐碱化转变概率研究

为探明受地下水埋深与矿化度影响的极度干旱荒漠区土地盐碱化转变概率,选定甘肃省景泰川电力提灌灌区(简称"景电灌区")为研究区,分别利用ArcGIS空间插值中的反距离权重法、样条函数法、趋势面法及普通克里金法对2017年的地下水埋深和矿化度监测数据进行插值,结合误差矩阵选取最优插值方法,并对研究区1994、2008和2017年三期监测数据进行插值分析,再通过重分类消除量纲进行叠加,将土地盐碱化难易程度划分为5级,分析了研究区土地盐碱化转变概率。结果表明,地下水埋深和矿化度平均值在1994年至2017年间呈不断上升趋势,灌区土地盐碱化转变概率西南低东北高,地下水埋深较深区域不易形成盐碱地,地下水埋深较浅区域,矿化度越大越易形成盐碱地,研究可为干旱荒漠区区域地下水利用提供理论依据。