Role of metal-reducing bacteria in arsenic release from Bengal delta sediments

The contamination of ground waters, abstracted for drinking and irrigation, by sediment-derived arsenic threatens the health of tens of millions of people worldwide, most notably in Bangladesh and West Bengal. Despite the calamitous effects on human health arising from the extensive use of arsenic-enriched ground waters in these regions, the mechanisms of arsenic release from sediments remain poorly characterized and are topics of intense international debate. We use a microscosm-based approach to investigate these mechanisms: techniques of microbiology and molecular ecology are used in combination with aqueous and solid phase speciation analysis of arsenic. Here we show that anaerobic metal-reducing bacteria can play a key role in the mobilization of arsenic in sediments collected from a contaminated aquifer in West Bengal. We also show that, for the sediments in this study, arsenic release took place after Fe(III) reduction, rather than occurring simultaneously. Identification of the critical factors controlling the biogeochemical cycling of arsenic is one important contribution to fully informing the development of effective strategies to manage these and other similar arsenic-rich ground waters worldwide.     

郑州市地下水渗流场的数值模拟和优化管理

建立准三维数值模拟模型和优化管理模型对郑州市地下水资源进行评价、管理。以非均质各向同性渗流模型模拟地下水流,用不规则三角网格有限差分法求解。先解逆问题反求参数,再解正问题计算地下水各项资源量,并数值预报地下水渗流场至1998年。将模拟模型与规划模型相耦合,建立了地下水资源优化管理模型。     

地下水源热泵定压差取水方式对含水层渗透性的影响

针对地下水源热泵取水引起含水层颗粒迁移问题建立数学模型,并通过案例计算分析地下水源热泵定压差取水方式对含水层渗透性的影响。研究结果表明,地下水源热泵运行5 a后含水层厚度为20,25和30 m时的孔隙率依次增大到初始值的2.57,1.86和1.59倍,渗透系数依次增大到初始值的156,16和7倍;考虑颗粒迁移时,地下水源热泵定压差取水方式对含水层渗透性影响显著。     

地下水源热泵取水引起颗粒运动的理论分析

对地下水源热泵取水引起含水层颗粒运动进行了理论研究,包括颗粒受力分析和脱离方式两个方面.以天津市一个典型含水层为例,对该含水层的临界水力坡度和临界渗流速度进行了计算,并结合热泵取水量、含水层厚度和井径尺寸等参数进行了分析.结果表明在取水量相同的条件下,含水层厚度与井径尺寸对颗粒的运动有直接影响.为解决井壁坍塌和井壁周围颗粒重组等问题提供了理论依据.     

抽水引起含水层变形对渗流场的影响分析

通过分析抽水引起含水层变形机理，推导出了考虑单元体位移的渗流方程，提出了抽水引起含水层变形对渗流场影响的数学模型。算例分析认为，在抽水渗流场定量计算时，单元体位移和含水层变形对渗流场都有一定的影响，特别是当弹性释水系数较小时，单元体位移对渗流场影响较大。     

滹沱河地下水超采区人工回灌的水岩相互作用模拟

人工回灌条件下回灌水与地下水混合带的水岩相互作用是决定地下水水质演化和含水层发生化学堵塞的关键过程。为研究人工回灌对滹沱河地下水超采区水质演化的影响,以石家庄市人工回灌场地为例,利用石津灌渠水作为回灌水源,通过室内实验结合反向水文地球化学模拟揭示回灌层位地表水与地下水混合带的水-岩相互作用机理。结果显示：混合带水的TDS（total dissolved solids）变化特征表现为先增大后缓慢降低,且地表水占比越大、含水介质粒径越细,则其变幅越大;混合带水中主要离子质量浓度变化特征受混合、碳酸平衡、溶解-沉淀、阳离子交换及硝化作用控制,其中K⁺、Ca²⁺、SO₄^2-质量浓度主要受溶解-沉淀作用控制,Na⁺、Cl^-、HCO₃^-、NO₃^-质量浓度主要受混合NO₃^-作用控制,Mg²⁺质量浓度主要受阳离子交换作用...     

硝酸盐氮污染地下水原位修复的试验研究

在北京北天堂非正规垃圾填埋场进行硝酸盐氮污染地下水原位修复试验研究。通过抽水试验、示踪试验和碳源投加试验,分析了对污染地下水的原位修复能力及效果。试验结果表明,试验获得了指导后续地下水修复试验及数值模拟预测的水文地质参数,试验场区的潜水含水层渗透系数为195.3 m/d,导水系数为781.3 m2/d,给水度为0.167°。在碳源投加试验运行初期,地下水中的硝酸盐氮去除率就已达到45%以上,投加碳源后对地下水硝酸盐氮反硝化作用有很好的强化效果。试验分析方法和研究成果为类似试验研究积累了成功经验,可为地下水原位修复工程应用及推广提供借鉴与参考。     

霍邱金安铁矿水文地质条件初步研究

霍邱铁矿田地处淮河流域中上游冲积平原Ⅱ级阶地地貌单元,系华东地区第一大铁矿床。金安铁矿位于霍邱铁矿田的中部,行政区划隶属于六安市霍邱县范桥乡,是一个水文地质条件较为复杂的沉积变质型铁矿床。依据矿床含水层剖面可划分为新生水、古壳水和基含水。矿区西高东低,地下水径流方向应为自矿床西向东流动。矿床地下水补给来源,特别是新生水的补给来源主要应为入渗到含水层的大气降水。金安铁矿地下水的径流途径主要有：（1）地表水体侧向渗入;（2）塌陷裂隙渗入;（3）断层破碎带进入;（4）可通过矿井排水孔或勘探时未封闭的钻孔直接进入地下含水层。矿床地下水的排泄则主要是矿井抽水,其次是位于矿区南部的泉水出露。     

地源热泵系统可持续运行地下水热量运移模拟

以成都平原某地下水源热泵系统工程为例,模拟该系统夏季运行期间特定水流和热源条件下地下水流-热量耦合运移过程,分析随各因素变化的地下水热量运移过程对热泵系统可持续运行的影响。基于描述地下水热量运移的对流-弥散数值模型,将热泵系统复杂的井群布设及运行方案简化为对井抽-灌的理想运行模式,选取夏季运行结束时回灌井地下水热量影响范围及抽水井出水温的变幅作为评价依据,定量评价冷负荷设计、抽-灌水井布设方案及系统工作运行模式等因素变化对地下水热量运移过程的影响,为其可持续运行提供理论参考。模拟结果表明,该地下水源热泵系统在夏季运行时抽-灌水井间将发生热贯通现象,其程度强弱受抽-灌循环水量变化的影响相对明显,宜采取大温差、小流量的运行模式.     

抽水井附近地下水流运动特征

利用自主设计建造的三维抽水试验装置,完成了多项潜水及承压水的抽水试验,获得了大量观测数据。试验发现:无论潜水还是承压水状态,抽水井附近观测井的水位变化,均具有距抽水井愈远愈高、愈近愈低的漏斗状分布,围绕抽水井的地下水位降落漏斗是显著的;但同时也出现了新的情况,即每个观测井不同高度观测点的水位,均呈上高下低的特征,说明地下水具有由上到下的运动分量,地下水由周边的供水边界向抽水井聚集运移时,运动方向是下斜向的,潜水如此,承压水也如此。分析认为,这是水头压力与水体自身重力同时起作用的结果。由此推断,在抽水时,承压水含水层顶板靠近补给源具有强势水流通过。     

Delayed drainage of aquitard in response to sudden change in groundwater level in adjacent confined aquifer: Analytical and experimental studies

The problem of the groundwater dynamics and water balance of a confined aquifer in the aquifer system has been solved in previous studies, whereas that in the aquitard adjacent to the confined aquifer has seldom been considered. In reality, the groundwater dynamics of the aquitard are closely related to the exploitation of groundwater resources, groundwater contamination, underground storage utilization and land subsidence. In this paper, an analytical solution is derived to describe the drawdown variation in the aquitard when the head in the adjacent confined aquifer declines by a constant value. The characteristics of groundwater dynamics and water balance of the aquitard are analyzed using a dimensionless analytical solution. There is obvious delayed behavior in the response of groundwater dynamics in the aquitard, which is characterized by the delay index t0. The delayed behavior in the response of groundwater dynamics is not only dependent on the properties of the aquitard, but also proportional to the square of the thickness of the aquitard. The law of the delayed release of water is described in terms of the ratio of the delayed release of water. A water balance equation for the aquitard is established. Three stages of the water balance and the corresponding characteristics are presented with the water balance curves of the aquitard. The analytical solution is given to analyze the flux per unit horizontal area of the aquitard. The hydrogeological parameters of the aquitard, namely the hydraulic conductivity, specific storativity and hydraulic diffusivity, are estimated according to type-curve fitting between the analytical solution and observed flux. The parameters are identified and validated in an experiment.     

黄河三角洲浅层地下水中氢氧同位素的特征

结合前人的研究成果和施工的钻孔资料，基本查明了黄河三角洲浅层地下水的分布和埋藏条件，分析了该区地下水和黄河水的氢氧同位素组分（18O、D和T）. 研究结果表明：(1）黄河三角洲地下浅层有潜水和承压水两个含水层，两者来自完全不同的水源； (2）潜水起源于黄河水和大气降水的入渗补给，与黄河的水力联系强，属于大气成因溶滤水；潜水水交替条件较好，平均停留时间约为5.30年； (3）承压水是海侵时侵入的海水和古大陆水混合后沉积下来的水，与黄河水的水力联系弱，属于沉积水.     

内蒙古阿拉善盟查汗套海滩生态环境

查汗套海滩生态建设区不具备引黄灌溉、天然排水条件。开采地下水，以抽代排，把地下水位降到临界深度以下，防止盐渍化。以此为目标，评价地下水流系统中的水资源量，允许开采量，达到从根本上解决生态区环境治理建设问题。     

基于DFOS的通州湾地区地面沉降监测与变形分析

以江苏省通州湾地区YD002钻孔为研究对象,建立了地面沉降DFOS(distributed fiber optic sensing)系统,对该地区第四纪沉积层的变形及地面沉降进行长期监测,并依据监测数据对该地区地面沉降的现状和趋势进行分析。结果表明：该地区目前的主要变形来源为抽水层上部承压含水层组垂向释水造成的土层压缩变形,地层整体呈压缩趋势,且各压缩层变形与地下水水位变化规律密切相关;相较于传统分层标,DFOS技术能够更加精细化地测量土层垂向的压缩-回弹变形。     

银川平原地下水同位素特征分析

地下水同位素特征表明银川平原地下水具有不同的补给模式。贺兰山洪积扇单一潜水主要接受山区侧向径流及大气降水补给;青铜峡洪积扇单一潜水及冲湖积平原上覆潜水,主要接受黄河灌溉水的入渗补给。天然状态下,承压水为古地质时期补给形成的“古水”,地下水交替缓慢;开采状况下,平原东部承压水受到了现代补给水的影响,潜水越流量占补给量的50%左右。针对平原区不同的水文地质条件及循环特征,建议采取相应的措施,合理开发利用水资源。     

长江沿江平原（安庆段）高砷地下水化学特征与演化研究

在对安庆沿江平原地下水和沉积物开展地球化学特征研究的基础上,分析典型地下水流路径上地下水化学演化过程,揭示了该地区高砷(As)地下水的成因．研究结果表明:研究区潜水中总As质量浓度明显高于承压水,高As地下水赋存于弱碱性还原环境中,主要分布在冲-洪积和冲-湖积过渡区．地下水高As区含水介质中有效态As质量浓度明显高于地下水低砷区,有效态As主要以铁锰氧化物结合态和碳酸盐吸附态形式存在．典型地下水流路径的水化学特征显示,从补给区到排泄区,地下水逐渐演化为弱碱性还原环境,铁氧化物发生还原性溶解引起吸附在含水介质表面或晶格里As的释放是区内高As地下水形成的重要原因．      

含水层参数对同井回灌地下水源热泵的影响

模拟分析了含水层厚度、渗透系数比和不同含水层对同井回灌地下水源热泵地下水渗流和换热的影响．对于合理的水井设计，含水层厚度增大可以减小抽水、回灌压力，显著地提高抽水平均温度．抽、回水口的平均降深与渗透系数比的对数基本成线性关系．从热贯通的角度来说，渗透系数比是同井回灌地下水源热泵系统工程成败的关键．过小的渗透系数比显著加快系统的热贯通．渗透系数大小是抽水和回灌难易程度的决定因素．对于渗透性能不好的含水层，更应该关注抽水和回灌不能时含水层渗透系数产生影响。     

MODFLOW在三门峡铝土矿疏干排水模拟中的应用

根据三门峡铝土矿区地层分布、地质构造及水文地质条件,对矿区赋水的寒武-奥陶系灰岩岩溶裂隙含水系统水文地质条件进行概化,建立了地下水流数学模型,采用Visual MODFLOW有限差分方法模拟地下水位变化和预测涌水量.结合矿区群井抽水试验地下水位观测资料对地下水流数学模型进行校正和参数反演,利用校正后的数学模型和参数预测井在不同采矿设计疏干水平下地下水的水位分布和矿区涌水量的变化,为有效防治地下水和安全合理开采铝土矿提供可靠的依据.     

论煤矿开采对地下水的影响

分析了煤矿开采对地下水、上覆含水层、下伏含水层以及地表水的影响,阐述了采煤破坏水资源量的计算方法。     

考虑三维抽水压密变形的粘弹性越流理论

研究夹有弱透水层的双层含水层组的渗流问题，提出了考虑含水组土骨架的三维粘弹性抽水压密变形的越流模型，得到了模型的严格解，用于计算粘弹性含水层组中地下水位的变化。并给出了计算实例。