济南市区地下水埋深动态变化及其成因

应用统计学和水均衡原理对济南市区1997—2016年地下水水位实测数据进行分析,研究济南市区地下水埋深动态演变特征及其成因。结果表明：近20年来市区地下水埋深增大趋势得到明显遏制,目前地下水埋深呈稳健减小趋势,市区平均埋深减小2.527 m,多年平均减小速率为0.133 m/a,地下水埋深减小率空间变化特征表现为由东北向西南衰减,其中,历下区党家庄镇区域地下水埋深减小率最高达到0.667 m/a,长清区张夏镇区域地下水埋深增大率最低为0.115 m/a;地下水埋深与降水补给和人工开采直接相关,地下水埋深年内变化呈季节性波动,历下区位于地下水补给区,对补给或开采的响应程度表现最为敏感,而位于地下水排泄区的天桥区响应程度最为缓慢;在2003年采取大规模节水保泉措施后,地下水开采量减少约3亿m3/a,市区地下水蓄变量由2003年以前的负均衡(-2.7亿m3/a)转变至2003年以后的正均衡状态(0.8亿m3/a),行政干预措施效果明显。研究成果可为制定节水保泉方案措施提供科学依据和技术支撑。     

干旱区不同地下水位对棉花膜下滴灌灌溉制度的响应研究

地下水埋深对作物灌溉制度的制定及土壤次生盐碱化的防治具有重要影响。为研究不同地下水位对棉花膜下滴灌灌溉制度的影响,本文以新疆孔雀河流域为研究区,利用HYDRUS-2D软件对不同地下水位下的土壤含水率动态进行模拟,结果表明:地下水埋深为1m时,地下水对土壤水的补给作用较强,灌溉定额3000m3/hm2较为适宜;地下水埋深为2.0m时,灌溉定额4500m3/hm2较为适宜,此时棉花基本不受水分胁迫;地下水埋深为3m时,地下水对土壤水已无补给作用,灌溉定额5550m3/hm2较为合适,此时水分胁迫时间累计14d。研究结果为指导当地水资源开发利用及棉花种植业提供了重要参考。     

基于生态水位的张掖盆地地下水合理开发研究

针对黑河流域上下游水资源矛盾,中游张掖盆地地下水位持续上升的现象,设计增加地下水开采量的解决方案。首先对张掖盆地地下水生态水位进行了理论探讨,将张掖盆地分为山前倾斜平原区和中部细土平原区,在山前平原地带地下水位埋深应控制在10 m之内,以便发挥地下水含水层的调蓄能力;中部平原生态水位的上限是防治地表土壤盐渍化的水位,埋深为3 m,下限是防止地表植被退化的水位,埋深为5 m。然后根据各灌区当前情况设计地下水可持续开采量3.6亿m3,采用数值模拟方法对研究区的地下水位进行模拟和预测,并依据研究区合理生态水位证明了设计开采方案的合理性。     

基于生态水位的张掖盆地地下水合理开发研究

针对黑河流域上下游水资源矛盾,中游张掖盆地地下水位持续上升的现象,设计增加地下水开采量的解决方案。首先对张掖盆地地下水生态水位进行了理论探讨,将张掖盆地分为山前倾斜平原区和中部细土平原区,在山前平原地带地下水位埋深应控制在10 m之内,以便发挥地下水含水层的调蓄能力;中部平原生态水位的上限是防治地表土壤盐渍化的水位,埋深为3 m,下限是防止地表植被退化的水位,埋深为5 m。然后根据各灌区当前情况设计地下水可持续开采量3.6亿m3,采用数值模拟方法对研究区的地下水位进行模拟和预测,并依据研究区合理生态水位证明了设计开采方案的合理性。     

河套灌区节水改造工程环境浅析

河套灌区节水改造工程是以节水为中心的续建配套和技术改造。节水工程的实施,使河套灌区的引黄水量将由52亿m3逐渐压缩到40亿m3,灌区用水状况发生重大改变的同时地下水的补给与埋深,土壤盐渍化、灌区的生态系统都发生一系列变化。因此合理实施节水改造工程,加强灌区生态环境建设,是实现地区经济可持续发展的重要保障。     

塔里木河生态输水的累积生态响应

以塔里木河第12～18次生态输水为例,采用经验统计模型和克里金插值法分析了输水前后塔里木河下游地下水埋深和夏季归一化差异植被指数(NDVI)的时空变化,剖析了地下水和植被对生态输水的累积生态响应规律。结果表明:累积生态输水量与最小地下水埋深呈对数曲线正相关关系,其累积效应的增长性由强到弱;地下水埋深对生态输水的累积时间响应具有滞后性,输水80 d后累积效应最显著;沿河道方向,库尔干监测断面累积空间效应最显著;垂直河道方向,地下水对累积输水的空间响应随河道距离增加而减弱;NDVI与近3 a累积输水量呈显著正相关关系,大西海子水库、台特玛湖及河道附近NDVI增长显著。推荐近期输水量为2.5亿～5.0亿m~3/次,合理输水时间为4—6月和9—11月,适宜输水间隔5～12个月,预期连续年份5次输水后累积效应可达最小地下水埋深3.5 m、平均地下水埋深4.2 m。     

高开采强度下库尔勒市地下水位埋深动态与影响因素浅析

库尔勒市社会经济快速发展对水资源的需求使其地下水开发经历了临界超采期(2000—2006年)、超采增长期(2007—2011年)和高位超采稳定期(2012—2015年)过程。为探究高开采强度下的地下水位埋深动态特征,以库尔勒市地下水监测网覆盖区作为研究区,对以上3个开采强度时段地下水位埋深进行线性趋势分析。所有监测井地下水位埋深均呈持续增大趋势,研究区2000—2011年地下水位埋深总体呈“加速”增大状态;2012—2015年转变为“减速”增大状态。地下水长期超采已使山前倾斜平原地下水位埋深累计增大4.10～12.67 m,冲积平原累计增大9.07～22.26 m,天然生态受到威胁。逐步回归分析表明,研究区监测井地下水位埋深与径流量呈负相关关系,与地下水开采量呈正相关关系,径流量、开采量实质是研究区地下水补给项与排泄项的综合反映。地下水位埋深持续增大是地下水补给量减少、地下水开采强度增大共同作用的结果。研究成果可为库尔勒市水资源开发利用与保护提供一定的参考。     

2000—2014年塔里木河下游地下水补给量及合理需求量

以塔里木河下游为研究区,以区域内9个固定监测断面为基础,依据断面内各个地下水监测井,收集了输水前和第15次输水后的地下水位数据,结合土壤饱和差计算方法,分析了第15次输水后的地下水补给量,并联系植被生长所需的合理水位探讨了地下水到达合理水位所需的水量,以期评价生态输水的阶段性效果,为调整生态输水方案提供理论参考。结果表明:(1)生态输水前地下水埋深在6~13 m之间,第15次生态输水后,地下水最大升高幅度达到8.26 m;(2)第15次生态输水后,塔里木河下游地下水补给量约为20.44亿m3;(3)为使地下水达到植被生长所需适宜水位,塔里木河下游地下水的合理需求量约为24.08亿m3。     

三江低平原地下水控制水位的研究

由于大面积高强度抽取地下水种植水稻,三江低平原区的地下水是否超载引起了争论。通过对地下水管理政策与理论的研究,发现合理的控制水位阈值是判定地下水超载的简单方法。通过研究水泵特性和三江低平原区地下水位历史变化趋势,决定用水泵安装高度与历史水位相结合的方法,建立三江低平原区地下水控制水位的阈值。结果为:上限控制水位,Hu=3. 0m(埋深);下限控制水位,Ⅰ区,潜水区或黏性土层厚度Hu=3. 0m的弱承压水区,H1d=6. 0m(埋深);Ⅱ区,黏性土层厚度 3. 0m的弱承压水区,H2d=10. 0m(埋深)。同时,给出了增加地下水的3类工程:排水沟、工程化小河流和抽取过境水。     

河套灌区节水改造对地下水环境的影响

选择磴口、杭后、临河、五原、前旗和中旗为研究区,分析节水改造工程实施前后灌区地下水环境的变化。结果表明:节水改造后,灌区大部分地区的地下水埋深呈增大趋势,增大幅度为0.07~0.80 m;灌区生育期地下水矿化度(除临河研究区外)呈增大趋势,上游研究区地下水矿化度增大约20%,中下游研究区地下水矿化度增大约60%。     

基于边际等值的区域洪水资源最优利用量决策研究

从微观经济学的角度出发,基于边际等值原理,构建了洪水资源最优利用量决策模型,确定区域洪水资源的最优利用量。该模型利用边际效益和边际损失的等值关系分析确定最优利用量,达到洪水资源利用净效益最大化和风险损失最小化的目标。以白城市2005年洪水资源利用为研究背景,对月亮泡水库进行了实例计算,确定该水库洪水资源最优利用量为4.2亿m3,并将该方法的结果与基于熵权的多目标模糊优选法的计算结果进行对比,结果表明前者比后者确定的洪水资源最优利用量多1.7亿m3,洪水资源利用率提高至21%;白城市2005年洪水资源最优利用量为18.05亿m3,产生的经济效益为9.40亿元人民币。表明本文模型是有效和可行的。     

青海湖水平衡要素水文过程分析

本文将湖泊与湖滨作为一个整体,对1965~2002年逐日水文过程进行模拟,以研究青海湖各项水文要素的变化过程。分析出多年平均入湖总径流量为21.01亿m3,湖面降水16.62亿m3,湖泊水面蒸发量40.93亿m3,平均年亏缺水量为3.25亿m3。近10多年来,增温幅度比较大,每年亏缺水量约5.19亿m3。同时分析了与湖滨生态演变有关的岸冰冻融过程和稳定入湖的地下水过程,建立了比较完整的水量平衡要素系列。     

基于地下水压采目标的 地下水源热泵系统井群调控方案

以安阳市某地下水源热泵系统为研究对象, 采用水均衡法预测压采量上升后安阳市地下水水位变化趋势, 并构建研究区地下水位变化条件下的井群抽回灌地下水水2热耦合模型, 将不同井群布局方案对地下水流场与温度场的影响进行量化, 同时采用优化理论建立井群调控模型对井群布局方案进行优选。研究结果表明: 压采量为 3 000 万 m3 时, 地下水位将上升 5.7 m, 此时抽水井相间的直线布局方案的综合效益最大; 当压采量上升至 5 000 万 m3 时, 地下水位将上升 8.4 m, 此时抽水井异侧的矩形布局方案的综合效益最大。     

厄立特里亚Zara地区Koka金矿开采的地下水资源可持续性分析

在非洲干旱性气候条件下,水资源的补给量稀缺,做到地下水资源的有效平衡极其重要。在分析Zara科卡金矿水文地质条件的基础上,建立了准三维有限差分地下水流模型,模拟预测了科卡金矿开采期间和封场后,在丰水、枯水和平水3种气候条件下矿山供水对地下水水位降深的影响,并对有、无矿山供水条件下的地下水水位降深进行了对比分析。模拟结果表明:前1~3 a,日供水量约0.97×10~4m~3/a,在4~7 a,日供水量约在1.01×10~4m~3/a,矿山供水开采不会引起当地地下水资源枯竭,且矿山关闭后,含水层水位会很快恢复;即使在增加矿山供水和枯水气候同时出现的最不利条件下,井场中心出现最大地下水位降深为1.0~1.2 m,且距离井场中心距离约2km的边缘区域,地下水位降深仅为0.2 m。模拟结果可为高温干旱地区矿山的供水开采提供科学依据。     

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。     

基于数值模拟及可开采系数法的广花盆地地下水可开采量研究

使用数值模拟法(GMS模拟软件)及开采系数法计算广花盆地的可开采量,以合理地评价广花盆地地下水资源及可开采潜力,防止地下水过度开采及由此引发的地质灾害。结果表明:构建的地下水水流三维数值模型可为研究区提供合理的地下水水流模拟结果,在整个模拟期共730 d中,第60、180、540和730 d的标准化残差均方根分别为4. 996%、4. 043%、6. 517%、6. 787%。以可开采水位最大降深5 m作为岩溶含水层抽取水量的约束条件,数值模型计算得到的地下水可开采量为12 997. 78×104m3。采用可开采系数法计算得到的地下水可开采量为14 015. 10×104m3。两种方法的计算结果相对误差为7. 3%,两种方法相互验证,结果较为可靠,最后提出广花盆地应急备用水源地地下水管理目标及措施。     

华北平原区地下水开采量估算研究

准确获取地下水开采量对于区域地下水资源评价和管理工作具有十分重要的意义。但由于地下水开采活动过于分散,目前管理和计量的手段不足,导致地下水开采量统计数据存在较大误差。通过建立华北平原地下水流区域数值模型,利用模拟水位与实际观测水位相拟合的方法,完成了华北平原开采量的反演估算,最终获得了华北平原2002年-2008年各年的地下水开采量,其平均年开采量为249.20亿m3。     

长江口北支涌潮的形成条件及其初生地探讨

根据2001年4月青龙港出现涌潮时的实测流速和水深，采用水跃原理，简明地揭示了涨潮流速大于潮波传速是北支涌潮的成因。通过影响流速和波速的因素分析，并经实例计算认为：北支的喇叭形河势和水下沙坎是涌潮形成的必要条件；青龙港一潮的进潮量达到1.5亿m3，或北支口门一潮进潮量达到18亿m3是涌潮形成的充分条件。进而据沿程水深和潮汐等有关资料，经对比、试算，建立了沿程变化的进潮量、潮差等计算公式，并计算得到：在口门最大进潮量20.7亿m3的条件下，也只有当潮波上溯到距离口门约50km的灵甸港时，才出现流速大于波速，初生涌潮。由此表明，灵甸港是现今北支涌潮的初生地。     

变化环境对华北平原地下水可持续利用的影响研究

针对华北平原地下水利用中存在的问题,采用分布式水文MIKE SHE模型,考虑人类活动（农业节水措施和南水北调工程）和气候变化等变化环境的影响,通过设定4大类情景（每类情景中均设定了3类气候变化子情景）模拟了2019-2028年华北平原地下水的利用状况。结果表明：农业节水措施和南水北调工程等人类活动对华北平原地下水水位、水均衡和含水层储量有较大的影响;相对于现状保持型情景(SQM),模拟期末(2028年12月31日)农业节水型情景(AWS)、南水北调工程供水型情景(SNWDP)和综合利用型情景(CU)下华北平原饱和含水层储量分别增加0.168、0.558和1.433 m;气候变化对华北平原地下水的影响量级与人类活动的影响相当,且地下水水位、水均衡和含水层储量变化的方向和大小均与未来气候条件的干湿程度呈正相关关系,到模拟期末,相对于现状保持型情景(SQM),湿润、正常和干旱的气候情景下华北平原饱和含水层储量分别为增加0.972~2.239 m、增加0.119~1.540 m和减少0.372~0.940 m;只有综合考虑各种引水和节水措施,多管齐下,才能保证华北平原地下水的可持续利用。