北京平原地下水流数值模拟情景分析

在非稳定流模型(1995~2014年)基础上设计5个情景:现状(A)、回灌(B)、沉降中心停采(C)、沉降中心部分减采(D)及不同沉降中心不同减采比例(E),对北京平原2015~2030年地下水可持续利用进行分析。结果表明:(1)现状条件下,由于连续干旱及应急水源地的投入运行,北京平原地下水储存量被持续大量消耗,地下水位快速下降;(2)预测期内平均来说,A和B分别消耗1.16×108、0.28×108m3/a的地下水储存量,而C、D、E储存量分别恢复3.52×108、1.18×108、2.83×10~8m~3/a;(3)设计合理情景F:5区(八仙庄)、6区(天竺)和7区(王四营)的工业和城市生活用水分别减采0.51×108、0.12×108、1.76×108m3,总开采量19.28×10~8m~3,F是北京平原未来应采取的最优开采情景。     

江苏沿海地区地面沉降约束下的地下水可采资源量评价

地面沉降是制约江苏沿海地区发展最主要的地质环境问题.基于水文地质条件和土体力学特征综合分析,深入研究区域地面沉降特征和机理,建立区域尺度的地下水-地面沉降耦合模型.基于耦合模型,设置符合区域地面沉降发展规划的约束条件,推算沿海各县市地面沉降约束下的地下水可采资源量.结果表明,在2020年沉降中心的沉降速率控制在15 mm·a~(-1),其他地区控制在10 mm·a~(-1)以内的约束条件下,沿海地区深层地下水可开采资源量达1.33×10~8 m~3·a~(-1).研究成果为地方制定科学合理的地下水配置方案提供科学依据.     

正蓝旗浅层地下水资源评价及开采潜力分析

为研究正蓝旗地区的地下水资源情况,利用正蓝旗气象站1960-2013年气象资料和多年地下水长期观测数据,通过对研究区水量补给、径流和排泄的计算,并基于水均衡法和开采系数法,对研究区进行了地下水资源评价和可开采潜力分析。经计算知,研究区多年平均可开采资源量为25 800.23×10~4m~3/a,多年平均总补给量37 797.44×10~4m~3/a,总排泄量为38 018.96×10~4m~3/a。该区地下水资源整体处于负均衡状态,但多年计算均衡差较小,地下水处于天然状态,水位变化不大。通过可开采潜力分析发现,各富水地段开采潜力指数较大,拥有开采潜力,可合理规划使用地下水资源。     

GIS技术和FEFLOW在酒泉东盆地地下水系统数值模拟中的应用

在系统分析研究区地质及水文地质条件的基础上,采用ArcView GIS技术确定了研究区范围和定解条件,建立了研究区地下水系统概念模型和数学模型.利用基于有限元原理求解的地下水水流和污染物运移模型FEFLOW对建立的数学模型进行求解,并建立了相应的研究区地下水系统数值模型.用2001～2003年地下水动态观测井的地下水动态观测资料,对数值模型进行了识别和率定.运用识别后的模型对现状水平年(2003年)及P=50%,75%,95%不同地表径流条件下的地下水系统进行了模拟与分析.结果表明:建立的模型能够反映研究区实际水文地质条件,仿真度较高,具有一定的代表性.2003年及P=50%,75%,95%地表径流条件下地下水系统水资源补给量分别为7.0562×108 m3/a,7.7346×108 m3/a,7.1663×108 m3/a,6.361×108 m3/a,排泄量分别为8.2146m3/a,8.7208m3/a,8.3789m3/a,7.847 7 m3/a,总均衡分别为-1.158 4 m3/a,-0.986 2 m3/a,-1.212 6 m3/a,-1.486 7 m3/a,地下水长期处于负均衡状态.为了有效防止地下水位持续下降,应根据研究区的实际情况制定合理的地下水开采方案和地表水、地下水联合调蓄方案.     

基于InSAR的北京市平原区地下水动态监测

北京市平原地区由于长期的地下水开采,导致该地出现地表沉降的地质问题,为实现将InSAR技术应用于地下水的动态监测,采用北京市2007～2010年16景ENVISAT-ASAR数据,利用小基线集技术(small baseline subset,SBAS),得到北京市2007～2010年地表沉降信息,并结合地下水水位埋深数据构建了地下水监测的线性回归方程.得到以下结论:(1)2007～2010年期间,北京市平原区的沉降开始于朝阳区,向四周扩散,且一直在持续;(2)地下水开采与地面沉降正相关;(3)根据地下水与沉降信息构建的三次线性方程,相关性系数最高可到达0. 797;(4)沉降量与GRACE监测的地下水变化具有极高的相关性,因此可以根据GRACE反映的地下水的变化与累积沉降量的相关关系进行空间的降尺度,以提高GRACE数据反映地下水的空间分辨率。     

西北内陆区水资源利用及评价

我国西北内陆区水资源贫乏,多年平均年径流量为10.4624×10~(10)m~3,分布也不平衡,当保证率为50％时,全区现状年的可利用水量为5.2565×10~(10)m~3.为解决干旱缺水,西北内陆区已修建了各种形式的引水枢纽工程403座,同时,大力开发利用地下水.但目前牧区、农区、高山森林区水资源供需矛盾仍很突出.     

基于数值模拟的北京密怀顺地区地下水资源调蓄研究

通过收集北京密怀顺地区多水源(南水北调水源和再生水源)与当地地下水的水位、水质监测资料,建立了多水源入渗条件下地下水水流和溶质运移模型,探讨多水源补给对地下水环境的影响,并通过构建多水源入渗条件下多情景地下水调蓄模型,筛选最优方案.结果表明:2007—2016年约有4.5×108 m3再生水及南水北调水经未防渗河道自然入渗地下,使得入渗补给区地下水水位显著上升,其中南水北调受水区地下水位最高抬升为13.99m.再生水入渗使受水区地下水Cl-质量浓度升高,各再生水Cl-污染晕向中心漏斗区迁移,南水北调水源使地下水中Cl-质量浓度降低,在地下水入渗补给过程中主要起稀释作用.在情景分析中,筛选出方案Ⅳ最优,既能够增加地下水资源量,又能有效阻滞再生水入渗区的地下水Cl-高质量浓度污染晕向下游迁移.     

鄂尔多斯盆地低渗透岩心水测渗透率和气测渗透率关系研究

为研究鄂尔多斯盆地延长组低渗透储层的渗流特征并探讨其分类标准,对岩心气测渗透率(Kg)和水测渗透率(Kw)进行了测定分析。研究结果表明,Kg与Kw线性相关性良好,随Kg增大Kw也在增大,但不同Kg区间Kw增大幅度差异明显,总体表现为Kg<0.5×10~(-3)μm~2、0.5×10~(-3)μm~20.8×10~(-3)μm~2三段式,Kw与Kg拟合直线段的斜率依次为0.0961、1.2993、0.2103,Kg/Kw平均值依次为19.27、3.97、3.22,(Kg-Kw)/Kg的变化范围依次为95.71%~92.12%、81.42%~66.08%、71.13%~65.54%。鉴于Kw随Kg的变化规律,建议取气测渗透率0.5×10~(-3)μm~2和0.8×10~(-3)μm~2分别作为致密储层、超低渗储层的上限,进一步精细划分低渗透储层。     

宁夏固原盐化工工业园区固海扩灌扬黄工程供水方案

为解决宁夏固原市原州区境内的盐化工工业园区的供水问题,对其主要供水水源——宁夏固海扩灌扬黄供水系统进行了分析论证。首先扣除原州区境内规划用水项目,按3种方案考虑,则该区境内黄河干流富裕水权指标分别为1 036×10~4m~3/a、2 460×10~4m~3/a、2 000×10~4m~3/a;然后,进一步复核固海扩灌系统各泵站富裕流量以及固原盐化工工业园区固海扩灌扬黄水直接供水水源——南坪水库工程供水能力,结果表明固海扩灌扬黄水供给盐化工工业园区水量可按2套方案考虑,富裕水量分别为1 660.7×10~4m~3/a、2 460×10~4m~3/a;最后,考虑两种不同供水方案,经坝体稳定性分析,认为南坪水库坝体分别需要加高8 m和10 m后,将具备为工业园区供水的条件。     

榆神府地区煤炭开采对地下水资源的影响

通过对覆岩含水性和地下水流场的研究,探讨了榆神府地区煤炭开采对地下水资源造成的影响。通过公式估算法、瞬变电磁法和GMS地下水数值模拟法,探讨了榆神府地区煤炭开采对地下水资源量、上覆岩层含水性和地下水流场的影响。研究发现煤炭开采会引起地下水水位下降,覆岩含水性降低,引起含水渗漏现象,最终改变原始地下水流畅,形成地下水降落漏斗。榆神府地区在产煤矿矿井水排水量(2014年)约为50×10~6m~3/a,其中有46. 6%的矿井水会作为生产用水回用,随着在建和规划煤矿逐步建成,地下水外排量会增加140×10~6m~3/a,其中生产回用水量占矿井总排水量的50%以上;上覆岩层含水性在煤炭开采的不同开采阶段表现出不一样的特征,开采前覆岩含水性良好,开采中覆岩含水性逐渐降低,开采结束后,覆岩含水性会逐渐恢复; GMS模拟结果显示,煤炭开采初期地下水水位会以20 m/a的速度快速下降,到2018年已经形成地下水降落漏斗,2028年漏斗范围持续发展,到2048年,降落漏斗范围基本稳定,并形成以井田北部为中心的新地下水流动场。     

石羊河流域水文地质环境与水资源利用

石羊河流域上游有8条河流,年出山径流总量14.69×108m3.流域内地下水与地表水之间的转换关系非常密切.水资源利用的最大特点是地表水和地下水的反复转化重复利用.目前全流域利用地表水量11.514×108m3,开采地下水13.25×108m3,总用水量达(含泉水)29.47×108m3.由于过量开发利用水资源,出现了地下水水质恶化、植被衰亡、下游绿洲萎缩,土壤盐渍化、土地沙漠化等一系列地质环境问题.     

德阳市地下水富集规律及可持续开发利用

针对德阳市地下水资源面临的严峻形势,利用资料收集、水文地质调查和室内综合分析的方法,归纳了研究区水文地质特征,总结了地下水富集规律,并根据水文地质特征和地下水富集规律的差异性将德阳市划分为断褶山区裂隙-岩溶地下水资源禀赋区(Ⅰ)、平原孔隙地下水资源禀赋区(Ⅱ)和红层裂隙-孔隙地下水资源禀赋区(Ⅲ)。研究表明,禀赋区(Ⅰ)具备生态保护和水源涵养的功能特点,需加强生态环境保护;禀赋区(Ⅱ)具备规模开发利用的特点,可开展基于湿地生态系统的地下水人工补给工程,增加地下水储存量;禀赋区(Ⅲ)地下水仅能满足基本的人畜饮水,有效储集大气降水,拦截地表水流,增加蓄水量,是解决缺水问题的有效途径。阐明水文地质特征,总结地下水富集规律,进行地下水资源禀赋分区是研究地下水资源可持续开发利用的基础。     

黑河上游天涝池流域生长季河川径流变化及主控因子分析

以黑河上游天涝池流域(12.8 km~2)为研究区,对2016-2017年生长季(4-9月)河川径流量及其主控因子(气象因子)进行观测,获得河川径流量和气象因子的动态变化,采用相关性分析和回归分析对观测数据进行处理,建立了径流量与气象因子之间的关系.结果表明,生长季日均径流量为2.93×10~4m~3,月均径流量为7.39×10~5m~3,月径流量最小值出现在4月(8.90×10~4m~3/月),随时间增加而增加,在8月达到最大值(1.33×10~6m~3/月),之后降低.生长季月径流量与月均温、月降水量均为极显著正相关,相关系数分别达到0.96、0.74.径流量与气象因子的变化趋势基本一致,且径流量对降水有较明显的滞后效应.     

北京典型平原区地下水环境模拟及情景分析

为研究跨流域调水引入的新地表水源对北京市典型平原区顺义区地下水环境的影响,该文对受影响区域进行空间概化、边界条件与源汇项设定,并选取地下水水位及NH3-N、高锰酸钾指数(CODMn)、F、As为评价指标,基于MODFLOW与MT3D,构建研究区地下水水流与溶质迁移耦合模型;通过参数率定与模型验证,保证模拟结果的正确合理,基于建立的模型,进行不同地表水情况下的情景模拟分析.结果表明:在设定的情景下,新引入地表水源的年下渗量占总引水量的84.2%,主要影响新引入地表水源的周边潜水含水层,对敏感区域的水质5a累计影响小于0.9%.     

基于Modflow和ARIMA 模型的峰峰矿区岩溶地下水模拟及预测

为科学有效地了解峰峰矿区岩溶地下水的均衡状态和用水规划实施后未来(2018～2025年)地下水动态变化,通过构建地下水流数值模型(visual modflow模拟程序)和ARIMA降水量预测模型(R语言软件),对研究区岩溶地下水资源量和水位动态变化进行模拟和预测。结果表明,现状开采条件下,峰峰矿区岩溶地下水多年平均补给量为8 726. 62万m~3/a,排泄量为8 937. 96万m~3/a,均衡差为-211. 34万m~3/a,处于负均衡状态。随着矿区用水规划的实施和用水结构的调整,预测2018～2025年岩溶地下水位将呈小幅度波动上升趋势,降落漏斗范围明显缩小。研究成果可为峰峰矿区地下水资源的合理开发利用提供依据和参考。     

井工矿开采对窟野河水资源的影响

为了定量研究流域内井工矿开采对水资源的影响,采用Mann-Kendall-Pettitt方法检测窟野河1966—2009年年径流的突变点,利用水文模型(SWAT和SWAT-VISUAL MODFLOW)定量计算井工矿开采对窟野河流域1997—2009年径流及2009年地下水的影响。结果表明,井工矿开采是该时期径流锐减及地下水疏干的主要原因,其对年径流减少的贡献量为24.20 mm,占总减水量的64.16%,对地下水的影响量为4.09×10~8m~3。     

瓮福磷化基地牛场水源地地下水储存资源评价探讨

地下水储存资源包括容积储存量和弹性储存量两个概念。容积储存量指最低水位以下的潜水含水层中储存的重力水总体积,即通常的静储量或永久储量;弹性储存量则指承压水含水层由于水头降低而释放出来的水量。本文是在瓮福磷化基地牛场水源地供水水文地质初勘的基础上,试用三种方法对区内供水意义较大的主要含水岩组储存资源进行评价。对于计算区的弱含水岩组或断层破碎带(附图)的容积储存量及弹性储存量则忽略不计。1 计算方法从集中供水角度出发,牛场水源地具有供水意义主要为 T_(1m)、P_(1q+m_、∈_2-3~(IS)三     

基于耦合模型的沙颍河流域地下水与地表水硝酸盐通量过程模拟

为定量解析沙颍河流域地下水与地表水硝酸盐通量过程,构建了SWAT,MODFLOW和MT3DMS耦合模型,利用2007-2012年水量水质观测数据对模型进行了校验.校验结果表明,地表水流量决定系数R~2大于0.68,地下水水位和地表水水质R~2均大于0.9,地下水水质相对误差Re在15%以内,符合模型精度要求.在此基础上,选择沙颍河流域探究了流域地表水与地下水补排关系和硝酸盐通量过程.结果表明,沙颍河流域地表水与地下水的补排关系主要表现为地下水补给地表水,年均净补给水量约3.18×10~8 m~3.年际表现为丰水年大,达15.2×10~8 m~3,枯水年小,仅为0.26×10~8 m~3;年内表现为汛期地表水补给地下水,枯期地下水补给地表水;空间上表现为流域中上游(沙河、颍河中上游和汾泉河)地区大,年均值可达2.53×10~8 m~3.流域地下水对地表水年均硝酸盐净补给量0.38万吨,表现为,年内秋冬季净贡献量大,占总净贡献量的81.6%;空间上表现为流域上游地区净贡献量大,占总净贡献量的87.4%.流域中下游地区净贡献量小,占总净贡献量的12.6%.     

化工设备氨检漏法的研究

以溴苯酚为显示剂,对氨在不同压力、不同浓度下通过漏孔(漏率为3.3×10~(-6)、6.7×10~(-7)和2.7×10~(-8)Pa·m~3/s)后的成斑速率的实验,发现显色区斑点直径与反应时间、试验压力、氨气浓度和泄漏量呈指数关系,得到了计算漏率的公式:Q=3.74×10~(-7)C~(-0.36)t~(0.4)p~(-0.52)d~(0.79),式中:Q—泄漏率,Pa·m~3/s;C—氨气浓度。%;t—反应时间,min;P—试验压力,MPa;d—显色区斑点直径,mm。按此推算,当采用0.6MPa的纯氨,经10小时可检漏孔的漏率为1.06×10~(-8)Pa·m~3/s。     

江蓠和四角蛤蜊对珍珠龙胆石斑鱼封闭养殖水体水质的净化作用

试验1为探讨江蓠对珍珠龙胆石斑鱼封闭养殖水体(6.0 m×6.0 m×0.5 m)的原位修复效果,以珍珠龙胆石斑鱼(714 g)单养为对照组,以江蓠(14.00 kg,777.78 g/m~3)和珍珠龙胆石斑鱼混养为试验组,对养殖水体的硝酸盐(NO_3~--N)、亚硝酸盐(NO_2~--N)、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)、总磷(TP)质量浓度进行为期34 d的连续监测。结果显示:对照组试验鱼的存活率在第12天时降低至16%,ρ(NO_3~--N)为2.67 mg/L,ρ(NO_2~--N)为1.37 mg/L,ρ(NH_4~+-N)为1.29 mg/L,ρ(TN)为5.01 mg/L,ρ(TP)为1.12 mg/L,试验组各水质指标分别在第24、24、32、28和30天达到对照组水平,试验结束时试验鱼存活率为88%。试验2基于试验1,探讨江蓠(28.00 kg,1 555.56 g/m~3)和四角蛤蜊(10.0 kg,555.56 g/m~3)共同修复作用下珍珠龙胆石斑鱼(475 g)的适宜养殖密度,设置3个密度梯度(分别投放100、200和300尾鱼,命名为D100、D200和D300),每组2个平行,结果显示:养殖密度越大,水体营养盐升高速度越快(D300 D200 D100),试验结束时江蓠生物量和鱼存活率越低(D100 D200 D300)。综上:在试验1条件下,使用江蓠(777.78 g/m~3)修复珍珠龙胆石斑鱼封闭养殖水体,可以有效清除养殖水体的营养盐,改良水质;使用江蓠(1 555.56 g/m~3)和四角蛤蜊(555.56 g/m~3)与珍珠龙胆石斑鱼建立合理的生态循环系统,适宜养殖密度为2 638.89 g/m~3,最大不宜超过5 277.78 g/m~3。