山东省水-能源-粮食系统耦合协调关系变化研究

山东省地处黄河下游,是粮食生产和能源消耗大省,水资源供需矛盾突出,为实现区域资源可持续发展,采用耦合协调评价模型,分析山东省2000—2020年水-能源-粮食系统耦合协调发展变化特征。结果表明：山东省水-能源-粮食系统整体发展趋势较为稳定,处于初级协调阶段;各子系统间离散程度相对较低、相互影响程度高,大多数年份水-能源-粮食系统处于初级协调阶段;干旱导致水资源短缺、能源供需矛盾等问题,对系统耦合协调程度影响较大,提升抗旱减灾和能源保障能力可促进山东省水-能源-粮食系统协调可持续发展。     

北京岩溶水勘查开发的现状与思考

回顾了北京地区岩溶水开发的历史,简述了各岩溶水分布区的特征与当前的开发规模。在南水北调中线工程通水推迟到2014年的形势下,相比较2.5亿m3/a的开采量,北京的岩溶水仍具有一定开采潜力,是进一步保障北京城市供水安全的有力补充。探讨了在当前应急条件下,应当加强多种技术的联合运用,以查清岩溶系统的边界,阐明岩溶水的运动规律,评价可采资源量,提出2~3处岩溶水水源地靶区。此外,指出在开发过程中应当特别注意预防伴生灾害,加强岩溶水的保护以可持续利用。     

南水北调对北京地下水涵养的影响

地下水是北京供水的主力水源,持续过量开采已经导致地下水水位大幅度下降。2014年南水北调中线正式通水,目前急需评估南水进京以来对地下水的影响程度与范围,为制定科学的地下水涵养方案提供坚实的基础。通过分析南水进京前后地下水水位的变化规律,研究了南水北调中线一期工程通水后对北京地下水的影响。结果显示,2014年以前因连续多年干旱多个大型水源地持续开采,形成了中心水位最大降幅超过46 m的大型漏斗,北部地区的地下水漏斗已经连成一体,平原区水位整体下降。2014年南水北调中线一期工程通水后,北京利用南水替代部分地下水进行供水,多个大型水源地减采地下水,通过潮白河道对怀柔应急水源地、水源八厂和怀柔水源地等多个大型水源地进行人工补给,置换大量的自备井等综合措施,使北京地区地下水水位由整体下降转变为部分地区上升。怀柔应急水源地与水源三厂地下水水位最大上升幅度超过了11 m。南水北调中线一期工程通水后对北京地下水的涵养效果已经初步显现。     

基于FLAC~(3D)的北京高丽营地裂缝模拟

北京高丽营地裂缝造成了房屋墙体和道路破坏,严重影响城市规划建设。已有研究成果表明高丽营地裂缝是复合型地裂缝,主要成因是断裂蠕滑变形与地下水下降引起的地面差异沉降共同作用的结果。据此,采用FLAC3D软件对高丽营地裂缝进行了研究,模拟了8种状况下地裂缝带的发展趋势,最终确定了地裂缝安全避让带宽度为90m,与地表调查确定的100m避让带宽度相一致。研究结果说明在地裂缝模拟中应用FLAC3D技术是可行的,对今后北京地区地裂缝预测工作具有指导意义。     

污染河水对浅层地下水环境的影响范围研究

在北运河典型地段设置两组剖面,通过对两组剖面上地下水水位和水质的观测分析,以及采用模型质点追踪方法,研究了北运河典型地段河水污染对地下水环境的影响范围。结果表明:污染河水对地下水的影响带分布在沿河道向两侧展布约200 m;污染河水对地下水的影响范围与地层岩性有关,在黏性土为主的地层影响范围明显小于以粉细沙为主的地层;污染河水对地下水的影响范围与河水流动的形状有关,在弯度较大的地段,影响范围较大,而且向河岸的一侧倾斜,而在相对平直的地段,影响范围相对较小。     

北京西郊地区地下水恢复适宜水位分析

北京西郊地处永定河冲洪积扇顶部,地下水丰富,然而多年来的过量开采使得该区地下水位下降幅度较大。南水北调水进京后,地下水开采量将减少,因此需要开展恢复适宜水位研究,控制地下水位恢复。根据研究区水文地质条件,通过砂石坑、地下建筑、垃圾填埋场调查进行工程与环境限制水位的研究,对比历史流场后确定1983年枯水期流场为地下水位恢复的适宜水位。     

农村给排水格局改变引起的住房安全问题研究——以北京市延庆区为例

近10年来,北京延庆北部地区4个村发生了大面积的房屋和墙体倒塌现象。通过在受灾地区进行的工程地质和水文地质调查与试验工作,查明是给排水格局改变破坏了地下水的补排和排泄平衡,造成浅层地下水水位持续上升直达地表,过浅的地下水水位使季节性冻土层内的黏土和粉质土长期处于饱和状态,反复发生强冻胀和融陷作用,破坏了地基岩土体的结构和承载力,导致房屋和院墙倒塌。通过采取建设雨水与生活污水排放管道、建设抽水井、停用渗水井等措施,受灾地区地下水水位上升势头得到一定程度的控制,显示出较好的治理效果。     

北京岩溶水系统降水入渗系数研究

大气降水入渗补给地下水是一个复杂的过程,以区域水量均衡法和遥感、地理信息技术为依据,论证降水入渗系数与下垫面因子之间的关系,从栅格尺度(30 m×30 m)建立基于专家经验知识和加权评价系统的模型和统计学关系,得出北京各岩溶水研究区降水入渗系数。研究结果表明:①研究区内岩性与构造因子是影响降水入渗补给条件的关键因素;研究区内的碳酸盐岩区最利于降水入渗补给。②利用2011年大气降水资料,分别使用本文提出的降水入渗系数方法和传统降水入渗系数计算方法相互验证,对2011年大气降水入渗量进行计算,表明建立统计回归模型能有效得出栅格尺度(30 m×30 m)上北京山区岩溶水系统降水入渗系数值。     

再生水补给永定河生态用水的环境影响及保障关键技术研究

水是城市河湖水系生态与环境治理核心和关键,利用再生水补充河湖生态用水已成为缓解城市河湖生态危机问题的有力措施之一。再生水中含有的大量营养盐分、微量有机污染物、固体悬浮微粒和微生物,可能使回用区及临近区域水生态环境面临一定的污染风险。在对国内外将再生水回用于景观生态环境用水的应用现状,以及地表水—包气带—地下含水层系统对再生水中污染物的自净及削减作用进行阐述的基础上,重点对再生水回用于河湖景观生态用水存在的主要问题进行了分析,提出了再生水补给永定河生态用水目前急需解决的技术问题与研究重点,为永定河绿色生态走廊建设规划的顺利实施以及再生水回用于河湖景观用水研究提供参考依据。     

基于渗流力学建立的煤层气井排水降压模型及排采规律分析

建立单井与群井储层压降漏斗计算模型,使用Matlab软件对柿庄南区块10口煤层气井4个排采时刻进行储层压降传播规律数值模拟分析,通过观察10口井排采动态图发现其形状可分为2类:一类是压降漏斗的横向扩展的速度是缓慢的,纵向扩展较快,这样的形状导致储层压降较大;另一类是压降漏斗横向传播快,纵向扩展的则较慢,煤储层压力在远离井筒地区下降不明显,近井地带则迅速增加。在群井共同排采的情况下,出现井间干扰现象可以增加煤层气总产量,使产气速度增加,同时井间干扰沿主应力方向表现出一定的方向性。