基于GIS和统计的民勤绿洲地下水位模拟

提出了一种GIS与统计相结合的方法,根据民勤绿洲地下水观测井的水位数据,使用地统计学分析和时间序列分析模拟了绿洲地下水1984-2015年的时空分布.结果表明:在过去的18年中,民勤绿洲的地下水位呈持续下降的趋势.若不采取有效的治理措施,至2015年绿洲内75%以上区域的地下水埋深将超过30 m.空间上,从绿洲边缘至绿洲核心地下水埋深持续下降,沉降速度不断加快.     

塔里木河下游数字地下水埋深模型的构建

根据数字地面模型的概念,利用航空拍摄的地面高程数据和地下水观测孔观测得到的地下水水位数据,建立了塔里木河下游地区的数字高程模型和数字地下水水位模型,并在这两个数字模型的基础上得到了塔里木河下游的数字地下水埋深模型．从数字地下水埋深模型获得的地下水埋深分布状况可知,地下水埋深大于10m的面积占统计面积的65％．     

压采作用下宿州市地下水源置换效应模拟研究

文章针对宿州市中深层地下水压采后面临的替代水源问题,提出将城西水源地内拟压采的水量置换到符离岩溶水源地,通过构建地下水数值模型,预测不同方案的地下水位和降落漏斗变化,并对比分析。结果表明：以压采方案1(压采比例20%)开采,城西水源地水位及漏斗面积基本稳定,符离水源地水位在前期下降5.09 m后呈0.22～0.36 m/a的下降速率;以压采方案2(压采比例30%)开采,城西水源地水位逐年上升,稳定后呈0.07～0.20 m/a的上升速率,漏斗面积逐渐减小,符离水源地水位在前期下降9.63 m,后期呈0.57～0.86 m/a的下降速率;压采方案2对于城西水源地的水位抬升效果优于压采方案1,虽然在符离水源地水位下降幅度更大,但是在后期下降速率也趋于稳定,且10 a末中心水位15.63 m的下降幅度对其他用户的开采利用不会产生影响,故总体上,压采方案2要优于压采方案1。研究成果可为宿州市水资源合理开发利用提供科学依据,也可为广大北方地区地下水压采之后制定水资源利用方案提供参考。     

基于GIS的河北平原地下水位时空变化动态分析

根据1975、1980、1985、1990、1995、2000年的地下水位观测资料,利用 GIS技术,采用Kriging插值方法,分析了近25年来河北平原地下水位的动态变化过程,揭示了地下水位的时空演变规律,并探讨了地下水位下降的原因。1975—2000年,河北平原浅层地下水位下降10.2m,年均下降速率为0.41m/a,其中以1990—1995年下降速率最大,达0.74m/a。深层地下水位下降30.2m,年均下降速率1.21m/a,其中以1980—1985年下降速率最大,达1.83m/a。在区域分布上,自山前平原至滨海平原,浅层地下水位和下降幅度逐渐减小,而深层地下水位和下降幅度逐渐增大。降水和地表径流的减少以及地下水的严重超采是引起地下水位下降的主要原因。     

基于EMD-AR模型的黄河下游灌区地下水漏斗演变预测

社会经济和农业的不断发展使得人们对地下水需求程度变得愈来愈强,导致开采区出现严重的地下水漏斗,影响当地社会、经济与环境的高质量发展.为探明黄河下游灌区地下水漏斗演变特征,基于人民胜利渠灌区24个观测井64年的实测数据,通过ArcGIS空间插值对整个灌区地下水漏斗的形成、演变特征及年际变化趋势进行分析.采用基于经验模态分解（Empirical Mode Decomposition, EMD）的自回归（Autoregression, AR）模型和普通最小二乘（Ordinary Least Squares, OLS）线性回归模型分别对2022-2030年夏庄漏斗的中心水位和面积进行预测.结果表明,整个灌区地下水漏斗中心最先出现在董庄,逐渐过渡形成以夏庄为中心的地下水漏斗,漏斗中心水位在不断下降,面积不断增加.2022-2030年夏庄漏斗中心水位下降约1.5 m,面积增加约8.5 km².以2025年为分界点,2025年前后漏斗中心水位和面积变化速度不同.2022-2025年漏斗中心水位下降速度约为0.08 m/a,漏斗面积增加速度约为1.4 km²...     

黑河流域地下水埋深与气候变化对植被覆盖的影响研究

植被是联结土壤、大气、水分的自然纽带,在一定程度上,植被变化能在全球变化研究中充当"指示器"的作用.黑河流域位于我国西北干旱地区,气候变化敏感,以黑河流域为研究区,采用1998—2008年Spot-Vegetation的NDVI数据,以同时期的气象数据和区域地下水埋深数据为基础,通过ENVI、Arcgis等软件对数据进行统计分析,利用多元统计模型分析植被指数NDVI与年均温、年地下水埋深之间的定量关系,得出如下结论:1)黑河流域植被覆盖呈上升趋势,其中春季增加趋势最大;在空间分布上,黑河流域上中游的张掖、金塔等地区植被覆盖增加趋势明显,植被覆盖下降的区域主要在下游地区.2)黑河流域的年均地下水水位整体上呈下降趋势,地下水位埋深由年均3.09m上升到4.67m,其中地下水埋深较深的位置主要集中在上游,处于张掖市张掖农场周围,下游地区埋深普遍较浅.3)植被覆盖指数NDVI与温度成正相关,与地下水位埋深呈现负相关,综合分析NDVI变化趋势与气候变化和地下水之间的关系,建立三者之间的定量关系.本研究为定量评价由植被覆盖为主要表征的区域生态环境状况提出了科学的依据.     

凹陷式开采石灰岩矿区地下水渗流数值模拟

露天凹陷式开采石灰岩矿区的疏干降水过程将形成降水漏斗,并改变区域地下水流场;定量刻画开采条件下的地下水渗流对矿区涌水量预测及相关环境地质问题防治有重要的实际意义。以广东某石灰岩矿区为例,采用地下水渗流数值模型模拟了矿坑开采速度分别为4、5、8 m/a条件下的地下水流场变化过程。模拟结果表明：在开采条件下,研究区地下水位不断降低,水位下降速率与开采速度之间呈正相关关系;开采形成的降落漏斗将延伸至矿区所在水文地质单元边缘,形成时间与速度成反比;区域范围内的地下水位年内动态与降雨季节变化一致,波动幅度随与矿坑距离增加而减小、随渗透系数降低而增加,但受开采速度影响不明显。开采初期,矿坑涌水量随开采深度和开采速度增加而增大;但当矿坑开采深度达40 m时,研究区浅层第四系孔隙水和溶洞裂隙水基本疏干,涌水量基本不再随开采深度增加,以4、5、8 m/a速度开采的矿区稳定涌水量分别为7 970、8 240、9 030 m³/d。该研究结果可为类似石灰岩矿区开采方案设计及周边地下水位动态监测提供参考。     

基于GMS应用的化工区地下水污染模拟与分析

 GMS是目前地下水数值计算的重要应用软件之一,运用GMS可以模拟地下水流分布和地下水污染物的迁移规律等。以化工厂区为例,经过地质模型概化、参数确定、调参等过程,预测污染物的浓度及污染范围。研究了该厂区渗滤液的扩散对下游抽水井的影响,建立了该厂区地下水流模型及溶质运移模型。结果表明,该区域地下水流向为自北向南,沿水流方向水位逐渐下降,水降幅度较为缓和,在下游抽水井附近形成地下水降落漏斗;污染物的浓度在持续增加,局部污染物浓度高达4.1mg/L,污染的范围也逐渐扩大,污染面积约为8.23×10⁵ m²,污染物向下游扩散长度约1084.64 m,在垂向上,厂区位置污染物已经扩散到第二层深水含水层。若不加以控制抽水量,会加剧污染物的扩散速度。     

埋深对平坦地区天然气管道泄漏的影响研究

针对三维埋地输气管道泄漏扩散问题,对不同埋深的平坦地区天然气管道泄漏情况进行数值模拟。根据单一
变量原则在相同气候条件下,对于不同工况只针对埋深作为单一变量,对忽略埋深的准确性进行论证,并分别研究了
埋深为1.4 m 和2.0 m 工况埋深对地下、地表、和空气中泄漏的影响。研究结果表明：埋深对泄漏的影响非常大,忽略
埋深的工况与埋深为1.4 m 和2.0 m 的工况相比所得出的各项结果都有很大的误差,忽略埋深是不准确的。埋深与扩
散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围成反比,埋深越小扩散范围、泄漏速度、质量分数、高浓度范围越大。     

地下水位对干旱区河谷林耗水影响的数值模拟

为研究不同地下水位下的干旱区河谷林水分动态变化、消耗规律及维持河谷林正常生长的临界地下水埋深及其年内变化过程,利用HYDRUS-1D软件建立了河谷区地下水—土壤—植物—大气连续体(GSPAC)水分传输模型,对新疆额尔齐斯河干流河谷林水分动态过程进行模拟分析。结果表明:河谷林实际腾发量随地下水位的降低而减小,维持河谷林正常生长的临界地下水埋深(河谷林各月旬最小耗水比例达到70%时的地下水埋深)随时间变化,河谷林生长期4～10月临界地下水埋深分别为6.2m、4.2m、2.8m、3.5m、9.5m、12.2m和8.3m。     

疏勒河流域花海灌区地下水位动态演变趋势

根据疏勒河流域花海灌区水文地质条件,尤其是地下水的补径排关系,建立了相应的水文地质模型和地下水数值模型。通过拟合近十年的地下水水位,对模型进行识别与校验,在此基础上预测了未来20年地下水水位变化趋势及影响因素。结果表明,在350.52万m~3/a的开采强度下地下水水位略有回升,在2 009.86万m~3/a的开采强度下地下水水位下降明显,最大降幅达6 m;高强度开采地下水会引起灌区地下水水位持续下降,区内东南部受影响尤为明显,会引起一系列生态及环境问题。     

沈阳市规划中心区地下水利用优化管理模型

通过对区内多年地下水动态的分析,地下水系统的储存和释放功能特征的研究,建立了地下水系统状态模拟模型·对该模型采用模型分解技术,求出非线性响应矩阵,再利用迭代解法将非线性响应矩阵用一系列线性响应矩阵来叠加,生成二级混和响应矩阵·在此基础上,建立了地下水利用优化管理模型,目标是控制区内地下水位持续下降与降落漏斗扩展,控制污染地表水体对地下水的影响以及满足浑南新区的供水需求·优化结果表明可新增地下水开采量12.98×104m3/d,为提供合理的区域开采井布局和地下水位约束提供了技术支持,达到了对本区地下水系统进行优化管理的目的·     

采动作用下煤矿地下水流场的演变规律

采动条件下含水层结构变化对地下水流场和地下水资源分布具有显著影响.以梨园河煤矿为例,在分析研究区水文地质条件的基础上,结合采动裂隙对含水层结构的破坏程度,采用数值模拟方法,预测分析了该矿采煤20年后研究区不同含水层地下水流场动态特征.结果表明:松散岩类孔隙含水层流场基本保持不变,仅井田北部的导通区地下水位有所下降,局部形成降落漏斗,最大降深18 m;碎屑岩类裂隙含水层受矿井排水影响,地下水位大幅降低,地下水流场变化明显,形成了以井田中部为中心的降落漏斗,最大降深106 m.研究结果可为保护矿区地下水资源与制定防治水措施提供理论依据.     

廊坊城区地面沉降与地下水漏斗响应关系

通过收集廊坊城区水文地质条件、地面沉降监测等资料,分析地下水漏斗变化和地面沉降发展情况,研究廊坊城区地面沉降与地下水漏斗响应关系。首先,深层地下水是廊坊城区的主要水源,2001—2015年供水量呈整体上升趋势,其中生产用水和家庭用水占主要部分,长期开采深层地下水形成地下水漏斗,漏斗断面呈"V"字形。其次,基于合成孔径雷达干涉(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)技术,廊坊市城区大部沉降速率60 mm/a,局部达80 mm/a。再者,地下水漏斗变化和地面沉降响应关系显示,地下水漏斗与地面沉降中心基本吻合,地下水位开采量增加,造成深层水位下降,导致地面沉降速率不断变大,影响范围亦增大,地下水位下降成为该区地面层沉降主要影响因素,同时建筑群荷载增加对地面沉降亦产生不利影响。因此,开展地面沉降与地下水漏斗响应关系研究可为地面沉降灾害防治提供理论依据。     

民勤县土地荒漠化遥感分析

民勤绿洲在河西走廊乃至全国具有重要的生态地位.运用遥感解译的方式对民勤自20世纪90年代至本世纪土地荒漠化进行分析,探讨造成这种结果的原因.结果表明：民勤绿洲的恢复速度赶不上沙漠的扩张速度,而且水体的减少和持续的大规模开发地下水使得绿洲的生存面临更大的威胁;民勤土地荒漠化发生发展是多种因素综合作用的结果,人口的急剧增加和人类活动的加剧是主要原因,而风的变化也起着主要作用,所以治沙首先要改变当地的种植结构,其次要治风;在民勤408 km的风沙线上有66个风沙口,如何解决此问题是解决民勤土地荒漠化的根本.     

利用TM系列影像监测盐碱化土地变化——以民勤绿洲为例

选择盐碱化灾害严重的民勤绿洲地区,结合植被指数和地面温度以及目视解译的土地利用图,对4个不同年份的TM遥感影像进行信息压缩与提取,完成土地利用与覆盖的自动分类,获得不同时期、不同程度的盐碱化土地面积,进行对比分析.选择两个典型地区,结合气象、经济、地下水等观测和统计资料,研究盐碱化土地面积变化的成因.结果发现民勤绿洲地区的盐碱化土地面积一直处于下降趋势,地下水是影响土地盐碱化变化最主要的因素.     

塔中超深致密砂岩油藏水平井分段压裂技术

水平井分段压裂技术目前已在国内大庆、辽河、华北、西南等油气田进行了广泛的应用,但主要用于垂深小于
4 000 m 的储层。顺9 井区为埋藏深、物性差的砂岩储层,常规直井压裂增产幅度有限,无法获得持续的工业油流,需
通过水平井的分段改造增加泄油面积,提高单井产能。而顺9 井区埋藏深、闭合压力与破裂压力高等特点给水平井的
分段改造工具、液体体系和工艺技术方法的优选带来一系列的难度,在分析国外深层水平井分段压裂工艺技术的基础
上,结合顺9 井区的储层特点和国内水平井分段改造技术能力,从水平井分段改造工艺与工具、液体体系及裂缝参数
等方面进行优化研究,初步形成了适合顺9 井区的水平井分段压裂工艺技术。     

Groundwater circulation relative to water quality and vegetation in an arid transitional zone linking oasis, desert and river

In groundwater-dependent ecosystems, groundwater circulation controls the overall water quality and ecosystem dynamics. Groundwater and vegetation across a 30-km groundwater transect linking oasis, desert and river in an extremely arid area were investigated with a series of soil profiles drilled into the unsaturated zone to understand groundwater circulation and its control on groundwater quality and surface vegetation in the extremely arid Lower Tarim River, NW China. Measurements have included water-table depth, water chemistry and water isotopes (2H, 18O, 3H) for 15 water samples, soil moisture and chloride content for 11 soil profiles, and vegetation investigation. Results show that the groundwater in desert zone is characterized by slow recharge rate (pre-modern water), great water-table depth (6.17-9.43 m) and high salinity (15.32-26.50 g/L), while that in oasis (uncultivated land) and riparian zone is characterized by relatively fast recharge rate (modern water), small groundwater-table depth (3.56-8.36 m) and low salinity (1.25-1.95 g/L). Stable isotopes show that secondary evaporation takes place during irrigation in oasis. The vegetation characteristics (coverage, richness, evenness and number of plants) are closely related to soil moisture and water-table depth. Groundwater recharge from irrigation in oasis and from river in riparian zone sustains a better ecosystem than that in the desert area, where lateral and vertical groundwater recharge is limited. The more evapotranspirative enrichment may occur in the vegetated and water-rich riparian zone as compared to desert. This study also demonstrates the effectiveness of environmental tracers in studying ecohydrological processes in arid regions.