武汉市地表水-地下水交互带识别与变化模拟

地表水-地下水交互带是地表水与地下水混合交换的重要区域，该混合特性也是识别其范围的难点。为确定地表水-地下水交互带的识别方法与变化特征，选取地表水-地下水相互作用明显的武汉市汉江-府河河间地块冲湖积平原为研究区，构建了研究区内的地下水数值模型，得到了研究区内地下水流场轨迹，分析了研究区区域和局部的水流系统，总结了地表水-地下水交互作用模式，并结合MODPATH模块追踪地下水流运动轨迹，识别地表水-地下水交互带及其变化特征。结果表明：研究区地表水-地下水完全混合交互带的范围在汉江顺流方向由40 m不断拓宽至180 m,沿长江流向地表水-地下水交互带范围整体缩小但保持在70～100 m范围内；粒子运动轨迹分析结果显示，影响地表水-地下水交互带范围与交互作用强度的因素主要有地形、地表水形态、含水层水文地质条件。该研究结果可为确认地表水-地下水交互带范围及其动态变化特征提供依据。     

浑河流域地表水地下水水质耦合模拟

以浑河流域为研究区,在现场调查、动态监测和资料分析的基础上,根据浑河流域的具体实际条件,包括水文和水文地质条件,分别建立了浑河流域地表水地下水水流耦合模拟模型及水质耦合模拟模型.模拟对象包括地表水、包气带水和饱水带水.运用HydroGeoSphere（HGS）技术系统对地表水和地下水进行联立并行同步求解.根据浑河流域地表水地下水同步动态监测资料,分别对地表水地下水水流和水质耦合模拟模型进行了校正和检验.之后,根据设定的情景方案,应用所建立的模拟模型对浑河流域地表水地下水未来的水质污染状况进行了预报.结果表明：基于HGS技术系统的地表水地下水水流和水质耦合模拟模型能够刻画流域地表水地下水各自的运动规律以及二者之间的水力联系与相互转换关系.若地表水受到污染（如农田施肥）,不仅会影响到地表水,也会对地下水造成影响,反之亦然.     

运用水热运移模拟定量评价地表水与地下水的转化

地表水与地下水相互转化关系和转化水量的时空变化规律是干旱地区水资源评价和合理利用的基础。河床沉积物的水力参数对于河流渗漏量评价具有很高的敏感性,使用温度观测数据约束和校正,可以提高河床沉积物水力参数和地表水与地下水转化量的可信度。以新疆玛纳斯河流域炮台镇附近头道沟渠道的排水干渠为研究对象,通过野外原位试验实时监测渠道横断面地下水温度、地下水水位、渠道地表水水位和不同埋深处河流沉积物的温度变化,分析渠道地表水与地下水相互转化关系变化前后温度的规律特征,并建立二维均质多孔介质变饱和土壤水热运移耦合数值模型,模拟分析与计算头道沟干渠渠道地表水与地下水的相互转化关系和转化量。结果表明:浅层河床沉积物的温度信号及温度梯度可有效示踪渠道地表水与地下水的相互转化关系,反演模型参数,提高数值模型的可信度;模型反演得到的土壤饱和水力传导系数为7.05 m/d;监测模拟时段内,0～28.6 d内渠道地表水补给地下水,渠道研究断面单位长度累计入渗量为35.3 m~2/d,28.6～37 d内地下水向渠道排泄,渠道研究断面单位长度累计排泄量为9.626 m~2/d,监测的37 d内渠道研究断面单位长度累计入渗量为25.674 m~2/d;2015年7月27日22∶00至8月25日12∶30,头道沟干渠渠道地表水入渗补给地下水,地表水入渗补给量约为4.448×10~5 m~3;2015年8月25日12∶30至9月2日22∶00,头道沟干渠排泄地下水,地下水排泄量约为1.213×10~5 m~3。该研究结果可为研究区或类似地区水资源评价和地表水与地下水联合调度提供参考。     

崇明岛浅层地下水化学特征及其影响机制

为探究长江口浅层地下水化学特征及其影响机制,选择崇明岛为研究对象,采集22个浅层地下水样本和3个地表水样本,检测11项水化学指标及氢氧同位素.利用描述性统计分析、Arc GIS空间分析、Piper图解和离子比例系数等分析方法,分析研究区浅层地下水化学类型与离子空间分布,讨论控制浅层地下水化学演化过程的主要因素和离子来源,探究地表水与浅层地下水的水力联系.结果表明:崇明岛浅层地下水pH在7.30~7.94之间,整体呈中性硬水,36%为极硬水,围垦地区浅层地下水矿化程度较高;浅层地下水化学类型有13种,以HCO₃-Ca水为主,占样本数的27%,主要分布在崇明岛中部、西南部;从西部到东部阴离子由HCO₃-向Cl-过渡,阳离子由Ca2+向Na+过渡,在围垦区,浅层地下水化学类型以Cl·HCO₃-Na为主.研究显示,水-岩作用、阳离子交换作用和人类活动是影响崇明岛浅层地下水化学特征的主要影响因素,浅层地下水与地表水水力联系紧密.      

西北地区大型内陆盆地地下水系统演化特征分析

论文对西北地区各大型内陆盆地地下水系统中含水系统的结构特征和地下水径流特征进行了对比分析。利用模糊数学方法对内陆盆地各流域地表水与地下水相互转化模式进行了识别,结果表明,各流域地表水与地下水相互转化不仅在形式上是一致的,而且在量化比例上也具有非常的相似性。文章还就水文环境变化和人类活动对地下水系统演化规律的影响进行了探讨。在此基础上,对西北地区内陆盆地水资源合理开发利用提出了一些合理化建议。     

茅洲河流域地表水与地下水交互关系模拟和污染联合防治

在茅洲河流域地表水与地下水补排关系定性分析的基础上,建立SWAT和SWAT-LUD模型对流域水的循环转化过程进行数值模拟,定量计算地表水与地下水的交互量并估算污染贡献量。结果显示:2017年地下水排泄补给河水水量为1.6×108 m3,携带的NH₃-N、TP和COD总量分别为0.9×104,0.2×104,1.7×104 t,约占河流总污染指标的3%;地表水侧向补给地下水水量为1.0×106 m3,携带的NH₃-N、TP、COD量分别为11,1.1,510 t,约占地下水补给地表水污染指标总量的2%;洪水泛滥区河水入渗补给地下水水量为6.7×106 m3。基于以上研究,建议采取河道底泥清淤、建设交互带渗透式反应墙、河口建闸、交互带水污染预警与监测等工程措施对茅洲河流域地表水与地下水污染进行联合防治。     

欧美页岩气水力压裂技术环境风险及管理措施剖析

水力压裂技术是页岩气开发中最为关键的技术之一。随着美国页岩气开发的成功,全球越来越多地关注水力压裂带来的环境影响。该文主要通过文献计量法、文献调研法和循证法等,较为系统地分析水力压裂技术及其作用、特点及引发环境风险的原因,并举例说明水力压裂可能带来地下水和地表水污染、增加甲烷排放、破坏生物多样性、诱发地震、增加水资源压力等环境风险,并通过案例分析相关的影响因素,还剖析了美、英、德、法、欧盟等采取的应对策略并对比,最后提出页岩气开发应开展水力压裂环境风险影响研究与评价、制定系统的监管政策、遴选替代技术、加强水资源评价与管理等对策建议。     

基于DRASTIC的丽水市地下水防污性能评价

地下水防污性能反映地下水系统遭受污染的可能性,可以为土地利用规划、地下水资源保护规划、地下水水质监测等提供科学依据。此论文结合丽水市的水文地质条件,对DRASTIC评价模型进行了改善,建立了符合丽水市的DRAMTIC评价模型。该模型由大气降雨入渗补给量、地下水埋深、包气带介质、水力传导系数、含水层厚度、地下水开采强度、地形坡度等7个因子组成,以乡镇单元等为界线划分不规则评价单元,评分体系由单因子区域分布规律确定,采用主成分—因子分析法分析各因子的权重体系;利用差分法对各因子加权叠加的综合指数进行等级划分,应用GIS技术得到丽水市地下水防污性能评价图。该模型的评价结果客观科学,能有效的为规划部门及地下水资源管理部门服务。     

黑河流域中下游全境地表-地下水耦合模型与应用

耦合概念性水资源评价与规划模型WEAP和分布式地下水模型MODFLOW,建立需求驱动的黑河流域中下游全境地表-地下水耦合模型,并利用地表水文站点和地下水观测点数据进行模型率定.结果表明,率定期和验证期地表水模拟的纳氏系数>0.7,地下水位模拟的均方根残差<0.80m.应用模型对流域历史水循环反演模拟表明,黑河干流(黑河东枝)2002~2012年水量统一调度使正义峡年均来流较原管理方式增加1.63亿m3(约18%);讨赖河(黑河西枝)因人类活动改变了西部子水系河流水文情势,基本切断了与黑河干流下游尾闾水系的水力联系;黑河东西两枝人类活动和出山口径流变化共同影响着下游狼心山断面径流量,直接导致了居延海之前消失和现在的恢复.     

浅层地下水与地表水污染物交换关系研究——以常州市老城区为例

通过研究北市河地质结构、地表水和地下水补排关系、污染物在地表水和地下水中的迁移转化规律及转化量这3个方面来分析地下水与地表水的水力联系,发现北市河从地质角度上上游、中游具备发生水利联系的条件,而下游的发生水利联系的可能性很小;上游平水期污染物由地表水扩散到地下水,丰水期由地下水扩散到地表水;中游地区地表水的污染物扩散到地下水,而下游就没有明显的污染物扩散现象.然而并未发现地下水地表水之间有明显的相互影响.     

珠江河口区地下水盐分空间变异特征分析

珠江河口区沿海冲积平原水动力条件差,随着几次海进海退的过程,地下储藏着大量的咸水。本文以广州南部地区地下水盐分为研究对象,以物探技术为主要方法,结合地下水TDS空间分布以及14C,分析地下水盐分的变异特征,并探讨了地下水盐分的来源以及珠江河口区地下水循环过程。结果表明:地下水盐分由研究区东部和西部向内陆减少,由北部向南部逐渐增高;地下水溶解性总固体（TDS）超过1 g/L的咸水分布面积约占研究区的75%;研究区地下水流场可分为两个子系统,南部受到海水入侵影响,地下咸水水力交换较差,北部咸水受到地表淡水和浅层地下水的补给后出现淡化现象。     

底栖动物扰动对河床渗透性的影响研究

河床渗透性是影响地表水与地下水相互交换的重要因素,为探究底栖动物扰动对河床渗透性的影响,以渭河干流上5个研究点为例,通过对河床沉积物垂向渗透系数和沉积物粒度进行分析,再结合底栖动物的种类和密度,研究垂向渗透系数与底栖动物之间的相关性,以及底栖动物扰动对河床渗透性的影响.结果表明,沉积物成分分布以沙和砾石为主的草滩,渗透系数达到18.479 m·d-1,底栖动物的生物密度为139 ind·m-2;沉积物成分中粉沙和黏土占很大比重的眉县,渗透系数为2.807 m·d-1,底栖动物的生物密度为2 742 ind·m-2;沉积物粒度分布基本相同的眉县、咸阳、临潼和华县等4个渗透性较差研究点中底栖动物的生物密度和垂向渗透系数均差别较大,但是生物密度和垂向渗透系数呈显著相关性,其两者之间皮尔森相关系数r=0.987.不同研究点影响沉积物渗透性的主要决定因素不同,渗透性较强研究点主要为沉积物颗粒大小,渗透性较差研究点主要为底栖动物扰动;不同研究点内生物密度差别较大,不同生物种类差别也较大;底栖动物的生物扰动能够缓解细小沉积物的阻塞,以使弱渗透性河床沉积物的渗透性增强.     

基于Mapgis和AHP的DRASTIC模型在黄山市中心城区地下水防污性能评价中的应用

随着工业化和城市化进程的加快,黄山市中心城区浅层地下水多数受到了不同程度的污染。本文选取了地下水位埋深、净补给量、含水层渗透系数、地形坡度、含水层介质、土壤介质及非饱和带介质7个指标,用层次分析法确定权重,建立了黄山市中心城区地下水易污性评价DRASTIC指标体系。借助于Mapgis技术的空间分析及制图功能,对该地区浅层地下水防污性能进行了评价和分区。评价结果与实测区域地下水质量较好的吻合,说明基于DRASTIC模型的浅层地下水防污性能相关成果在一定程度上可为该地区政府管理部门制定城市规划、工业布局和地下水资源保护提供决策参考。     

青海湖沙柳河流域不同时期地表水与地下水的相互作用

氢氧稳定同位素技术是研究地表水和地下水相互作用的有效手段。依据青海湖沙柳河流域2018年消融期、多雨期和冰冻期所收集的降水、河水和地下水样品中对氢氧同位素组成（δD、δ¹⁸O）的测定结果,识别和量化不同时期高山草原带和高山草甸带地表水和地下水间的补给关系和比例,其目的旨在明确高寒内陆河流域地表水和地下水δD和δ¹⁸O受降水影响的时空差异。结果表明：青海湖沙柳河流域地表水和地下水δD和δ¹⁸O值受降水响应存在时空差异性,δD和δ¹⁸O值在消融期受降水影响最强,冰冻期最弱;在高山草甸带δD和δ¹⁸O值受降水的影响强于高山草原带。消融期的高山草甸带、高山草原带和冰冻期的高山草原带地表水补给地下水的比例分别为80.65%、93.36%和89.44%;多雨期的高山草甸带、高山草原带和冰冻期的高山草甸带地下水补给地表水的比例分别为44.50%、74.85%和88.58%。研究结果可为该流域水资源优化配置和管理提供科学依据。     

京津冀地区地下水污染防治现状、问题及科技发展对策

地下水作为京津冀地区重要的战略水资源和饮用水源,其超采问题和环境质量恶化趋势一直未能得到有效遏制,严重危及该区域饮用水安全与可持续发展.为加快我国生态文明建设,落实《水污染防治行动计划》等国家重点战略,围绕改善京津冀地区地下水环境质量现状目标,分析了京津冀地区地下水环境存在的四点主要问题:①地下水污染严重,缺乏科学的风险管控与污染防治策略;②地下水污染源点多面广,污染监管体系亟待完善;③地下水污染分类治理技术集成创新与工程示范亟待开展;④地下水超采问题突出,迫切需要研发地下水安全回补技术.在此基础上,系统地梳理了京津冀地区已有的地下水环境管理基础,并提出“十三五”期间京津冀地区地下水污染防治的4个研究方向:①开展地下水污染特征识别与系统防治研究,完善京津冀地区地下水污染防治顶层设计;②突破地下水污染精确识别与优化监测技术,提升京津冀地区地下水环境监管能力;③研发技术经济最优的源头阻控与污染修复成套技术,提升污染场地地下水修复治理能力;④开展回补区适宜性与环境风险评估,建立协同高效的安全回补技术体系.研究成果可为提升京津冀地区的地下水环境质量管理水平、保障京津冀地区饮用水安全提供技术与管理支撑.      

张家口地区水资源与环境问题研究现状

作为2022年冬奥会的主办地之一,张家口是一个水资源匮乏的地区,水资源的不合理开发利用导致该地区水资源短缺和水环境恶化等问题日益突出。本文对张家口地区水资源分布和开发利用现状、水资源承载力和脆弱性评价、地表水污染与风险评价和地下水环境质量的研究进展进行系统论述,并归纳总结了该地区水资源脆弱性、地表水以及地下水资源和环境质量方面所存在的问题。针对这些问题,建议在今后的研究中着重从以下几点入手:(1)面对气候变化和人类活动导致的水资源脆弱性问题,需要加强地表水和地下水资源(包括水量和水质)的联合评价;(2)采用定期监测的方法,加强水体关键水质指标如DO、COD、BOD、氮磷等时空分布特征及来源研究,确定水体及沉积物污染源和污染渠道;(3)开展宏观和微观机制综合研究,从时间和空间角度上确定地下水环境质量分布特征;(4)对于地下水中NO_3~--N和F浓度异常区,采用水化学特征和环境同位素技术,深入探讨水文地球化学特征及形成演化规律,结合地下水流系统识别NO_3~--N和F的污染来源、途径以及形成机理。本文为张家口地区水资源、水环境等综合管理与调控,全力保障2022年冬奥会期间的水资源和生态环境安全提供科学依据。     

南阳市卧龙区水资源开发利用现状及对策研究

通过充分调查与统计,阐述了区内降水、地表水及地下水资源的时空分布特征;评价了区内水资源开发利用程度、地表水和地下水环境质量现状;分析出区内水资源开发利用过程中存在供水工程标准低、水资源配置不合理、水资源利用效率偏低、饮水安全保障率低、水资源管理和监控能力不足五个方面的问题,结合目前国家关于水资源管理的要求以及卧龙区实际情况,从规范资金管理、地下水源补给、提高用水效率、污染控制等方面提出了相应的对策措施。     

基于数值模拟的某污染区地下水风险管控值确定

针对地下水风险管控目标值确定较难的问题,以某废弃铁合金厂为研究对象,讨论地下水中Cr （Ⅵ）污染对下游敏感目标河流的环境影响,采用数值模拟方法,确定水力截获条件下该污染区地下水风险管控目标值。结果表明:天然条件下,2500 d后,Cr （Ⅵ）浓度>0.5 mg/L的污染羽将迁移至河流处;在水力截获条件下,当水力截获Cr （Ⅵ）浓度为10 mg/L以上的污染羽范围时,排泄至河流处Cr （Ⅵ）最高浓度为0.46 mg/L,可达到地下水风险管控的目的。最终确定本场地地下水风险管控值为10 mg/L,使地下水风险管控的面积减少了约9.45万m2,节约了污水处理的成本。该成果可为地下水风险管控目标值的确定提供方法支撑,为我国污染地块地下水修复方案编制提供设计支撑。