基于2H&18O和水化学成分的永定河流域地下水循环特征解析

运用环境同位素和水化学成分作为水循环研究的示踪剂, 揭示了永定河流域中下游地下水 循环特征。通过现场调查并对浅层和深层地下水采样, 进行室内水化学和氢氧同位素组成测定, 分 析了流域内深层和浅层地下水的氢氧同位素和水化学组成的空间分布规律和演化趋势, 揭示了流 域地下水循环特征。结果表明, 降水是山前地下水的主要补给源, 地下水在接受降水的补给后经过 了不同程度的蒸发作用, 山区受蒸发影响较小, 平原区较大, 尤其是平原区浅层地下水呈现出强烈 的蒸发浓缩作用; 水化学特征表现为自西部山区到山前平原至滨海平原, 自浅层到深层, 地下水的 矿化度逐渐升高; 平原区浅层和深层地下水含水层之间存在明显的越流补给现象; 沿海地区未发现 海水入侵现象。     

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。     

大同盆地浅层地下水水质影响因素分析

主要分析了降雨入渗补给、山前侧向补给、地表水入渗补给、引污灌溉的入渗补给及地下水排泄过程对大同盆地浅层地下水水质的影响。通过对盆地浅层地下水水质实测资料的分析,了解了这些因素综合影响着地下水水质。分析了大同盆地浅层地下水受污染原因,建议该地区必须控制污染源,同时建立和完善水环境监测体系。     

滇池宝象河流域全面产流与降雨关系初步研究

在进行滇池宝象河流域入湖污染负荷总量核算时,涉及流域的水量平衡计算,地表径流和地下径流是两个重要的环节,两者联系密切,并且在水循环过程中相互转化。不是所有的降水都能补给地下水,进而产生地表径流,只有当降雨量大于某一临界值时,才有可能产生地表径流。全流域地表径流产生与降雨关系的试验研究,有助于分析当地气象因素以及降雨时段之初的包气带含水率和地下水埋藏深度,为污染负荷总量核算提供参考和借鉴。     

滇池宝象河流域全面产流与降雨关系初步研究

在进行滇池宝象河流域入湖污染负荷总量核算时，涉及流域的水量平衡计算，地表径流和地下径流是两个重要的环节，两者联系密切，并且在水循环过程中相互转化。不是所有的降水都能补给地下水，进而产生地表径流，只有当降雨量大于某一临界值时，才有可能产生地表径流。全流域地表径流产生与降雨关系的试验研究，有助于分析当地气象因素以及降雨时段之初的包气带含水率和地下水埋藏深度，为污染负荷总量核算提供叁者和借器．     

石羊河流域地下水循环的同位素和地球化学演化特征

石羊河流域是我国水资源开发程度最高的内陆河流域之一,是干旱区典型的水资源脆弱带,其生态环境问题日益严重,因此,研究石羊河流域地下水循环和地球化学演化规律具有重要意义.本研究从祁连山顶到红崖山水库沿径流剖面采集水样,对降水、地表水和地下水的水化学及同位素δ18O、δD进行分析,以揭示地下水的补给、径流和排泄规律.结果表明,地下水径流系统在向下游输送的过程中不断接受河流的渗漏补给和农田灌溉入渗补给,通过河床溢流、人工开采的形式排泄,盆地平原区地下水以垂向运动为主.盆地下游是地下水的主要排泄区,盆地北端地下水随基底抬升而上升溢出,转化为地表水排出.流域地下水从上游到下游矿化度逐渐升高,溶解性总固体(TDS)值在131 ～1750mg·L-1之间;水化学类型从HCO3--SO42--Ca2+-Mg2+型逐渐转化为SO42--HCO3-Mg2+-Ca2+型,呈现明显的分带特征.     

凉水河流域地下水水化学特征和时空变化规律

北京凉水河流域的同位素和水化学特征分析表明:1)地下水水质在100m以浅相对较差,但到2017年为止,水质保持稳定.2)浅层地下水与平原区河水同位素相对富集,且落在同一条蒸发线上;但整体上河水与浅层地下水水化学类型不同,据此推断山前冲洪积扇河水入渗是区域地下水补给的重要来源,下游地下水主要受到侧向径流影响. 3)同位素平衡和质量平衡计算表明人类活动使得河水TDS含量增加了435mg/L,而地下水TDS历史时期的增量也接近.4)山前冲洪积扇河水入渗是区域地下水补给的重要来源,是地下水污染防控和调水工程实施的重点区域.     

滹沱河流域山区地表水-地下水水化学空间变化特征、影响因素及其来源

滹沱河流域山区作为华北平原地下水的补给源区,其径流量逐渐减少对华北平原地下水可持续利用提出了巨大的挑战.深入研究滹沱河上游山区地表水-地下水水文地球化学过程及其控制因素,可为全面认识区域水资源状况及水资源可持续利用提供参考.基于同位素、水文地球化学和数理统计方法,分析区域河水、井水和泉水来源、水化学空间变化特征、影响因素及离子来源.结果表明,滹沱河上游山区流域河水、井水和泉水均受大气降水补给,且受自然因素和人为因素的共同影响,其水化学特征现出较大的空间差异.整体来看干流河水水化学类型相对集中,受采矿影响较大支流汇入的河段(上游和下游),河水水化学类型主要为Ca·Mg-SO₄·HCO₃;受自然植被影响的支流汇入的河段(清水河和龙华河之间),河水水化学类型为Ca·Mg-HCO₃·SO₄.此外,各支流河水水化学类型也存在较大差异.上游峪口河和峨河支流主要水化学类型与干流一致为Ca·Mg-SO₄·HCO₃;中游牧马河和清水河支流主要水化学类型均为Ca-HCO     

西苕溪流域地表水与地下水相互作用特征!

为探寻西苕溪地表、地下水体的来源和补排关系,对西苕溪流域丰水期和平水期的地表、地下水进行了氢氧同位素(δD和δ18O)组成分析,并结合水体的水化学参数,推断其来源和补排关系。结果表明:西苕溪流域地表、地下水体主要接受降雨补给,在上游山区中的泉水运移过程较为缓慢,上游地表水与地下水补排关系不明显;中游丘陵地区地表、地下水体相互联系紧密,具体补排关系为3号、4号、6号样点处地表水接受地下水补给,其余样点处为地表水补给地下水;下游农田密集区地下水接受河水补给较少。     

华北平原地下水重金属山前至滨海空间分布特征与规律

结合华北平原水文地质条件,从山前至滨海选取"保定-沧州"、"石家庄-衡水-德州"两个剖面,通过野外采集地下水样品,分别测定了Fe、Mn、Cu、Zn、Pb、Cd、As、Cr、Se等9种重金属元素含量及其他相关指标。结果表明,调查剖面地下水中出现Fe、Mn、Se、Cr超标现象,其中Fe超标严重。本文首次在区域尺度上对华北平原地下水重金属的空间分布进行了分析,分别阐述了两个剖面地下水重金属的横向与垂向分布特征。总体上,随着地下水埋藏深度的增加,重金属离子总量降低,尤其是对人体有害的重金属元素含量降低显著。通过回归分析对地下水中重金属空间变化规律进行了定量分析,其中Cd、As、Zn、Mn元素含量与空间变量呈现显著相关性。本研究结果可为华北平原地下水质量评价与防控提供一定的依据。     

石家庄地区近70年来伴随经济发展的水文环境变化分析

论文系统分析了石家庄地区70年来伴随社会经济发展的水资源开发历史,结合水文资料探讨了人类活动对区域水文环境变迁的影响。并通过对地下水采样,结合室内水化学和氚同位素测定,确认区域地下水补给来源主要是通过河道得到线状的垂向补给,和上游含水层的侧向补给两种天然途径。城市及工农业发展改变了区域水循环系统的补排结构。河流断流减少了地下水的垂向补给,造成地下水的补给源从原来的天然垂向补给和上游的侧向补给,变为单一的侧向补给。另一方面,大量开采地下水已成为区域地下水排泄的主要方式。其中用于农业灌溉的大部分以蒸发、蒸腾的形式耗散于大气,无法回补。地下水位的持续下降、地下水化学类型转变及其空间分布显示了水量和水质以及生态环境的变化。     

山西省降水量时空变化及预测

山西广布高山与岩溶,是华北平原地表水产流区和地下水补给区.研究该区域降水时空变化有利于全面认识华北平原干旱问题.应用时间序列聚类、突变点检验、趋势分析和小波-支持向量机模型揭示降水时空变化并预测.按降水变化特点划分北部高纬区、太行山高山区、北部高山高原区、中部盆地区、中西部高山高原区和南部盆地区等子区.太行山高山区和南部盆地区降水偏多,北部高纬区降水偏少.同纬度的盆地降水少于高原和高山.1965—1991 年,山西南部、东部、中部和北部降水量相继显著下降,1957—2012年平均下降速率为-1.5 mm/a.山西自20 世纪90 年代整体进入偏干阶段,直接导致地表产流和地下水补给减少,加剧华北平原干旱.预测结果表明,2013—2020 年山西降水平均变化速率约16 mm/a,有利于遏制干旱.     

近50年来河西走廊地下水资源变化及对生态环境的影响

利用不同时期出山地表水资源和相应的地下水均衡计算结果,分析对比了近50年来河西走廊地下水资源变化特征。结果表明,自20世纪50年代以来,出山地表水资源年际变化相对比较稳定。与此同时,随着中游地区工农业生产的持续发展和水利化程度的日臻完善,地下水补给量逐步减少,由1955年的62.413×108m3减少到1999年的55.514×108m3,减少了6.899×108m3。由此引起了区域性地下水位持续下降、泉水资源大幅度削减、地下水开采规模和开采量逐年扩大、进入下游的地表水不断减少、水质恶化等水文地质问题。伴随着水资源利用分布格局的改变,河西走廊生态环境体系不断演变并趋于恶化。     

基于RZWQM模型模拟太行山低山丘陵区农田土壤硝态氮迁移及淋溶规律

太行山低山丘陵区是华北平原地下水补给区,近年来山区农田面积增加,农田过量氮肥投入造成地下水硝酸盐浓度逐年升高,因此,研究典型农田土壤氮淋溶过程对保护补给区地下水具有重要意义.本文以位于太行山低山丘陵区的中国科学院太行山生态试验站冬小麦-夏玉米轮作农田为研究对象,应用根区水质模型（root zone water quality model,RZWQM）对太行山低山丘陵区2015~2016年冬小麦-夏玉米的1个轮作周期内1m土壤剖面水分和硝态氮运移进行模拟.结果表明,土壤硝态氮淋溶主要发生在夏玉米季（雨季）,当全年施氮量为300 kg·hm^-2时,夏玉米季硝态氮淋失量达到59.9 kg·hm^-2,而冬小麦生长季硝态氮淋失量仅为2.12 kg·hm^-2.不同施氮量和不同降水年型下玉米季土壤硝态氮淋溶模拟结果表明,当施氮量为0、300和450 kg·hm^-2时,2016年（丰水年）极端降水后,玉米季土壤硝态氮潜在淋失量分别为10.5、59.9和136.5 kg·hm^-2;当全年施氮量为300 kg·hm^-2时,2013（枯水年）、2015（平水年）和2016年（丰水年）玉米季硝态氮淋失量分别占轮作周期总施氮量的9%、10%和20%;当全年施氮量为450 kg·hm^-2时,2013（枯水年）、2015（平水年）和2016年（丰水年）玉米季硝态氮淋失量分别占总施氮量的11%、17%和30%,表明大降水事件不仅对地下水形成大量补给,很大程度上也增加了累积在农田土壤中的硝态氮淋溶损失,增加了对区域地下水硝酸盐潜在污染威胁.     

塔里木河下游第五次应急输水后地下水恢复量的计算

依据塔里木河下游应急输水前与第五次第一阶段输水后地下水的监测资料,分析了输水前后地下水位的响应特征:地下水位在应急输水前持续下降,呈近似水平状态;输水后则由于接受了河道渗漏的补给,地下水位表现出逐次回升的趋势且受输水的影响,宽度(距离河道)也随之加大。在此基础上,逐断面拟合了第五(I)次输水后地下水位与离河距离的二次多项式方程,同时运用地下水水均衡的原理,推导了计算地下水净恢复量的数学公式,并以此为工具对第五(I)次输水后地下水的净恢复量进行了计算。     

渭干河灌区地表水与地下水水量及水盐平衡对比分析

地下水经常不断地参与自然界的水循环,通过从外界获得水量而得到补给,特别是对我们南疆大型灌区而言。地表水是地下水主要补给来源,径流过程中,地表水由补给处输送到排泄处,在水量交换运移过程中,径流同时伴随着盐分的交换与运移,这就是地表水和地下水的循环过程。地表水的补给,径流与排泄决定着地下水的水量与水质在空间和时间的变化,只有对地下水补给、排泄和径流建立起清晰的概念,才有可能正确地分析与评价地下水资源,采取有效的措施,因此据我们目前的各种资料来分析地表水与地下水对比,很有根据和价值。     

基于改进DPSIR模型的京津冀地区优先回补地下水水源地筛选方法

京津冀地区地下水水源地超采问题严重,引发了地下水水位持续下降等一系列问题,南水北调中线输水贯通为该地区地下水水源地的回补涵养提供了契机;然而,京津冀地区众多地下水水源地在回补条件和回补需求等方面各异,在有限回补水源条件下,亟需建立该地区地下水水源地回补优先性评价和分级方法,从而筛选出可优先回补的水源地.借助DPSIR(驱动力—压力—状态—影响—响应)评价模型理念,在综合分析地下水水源地产生资源环境问题的根本原因、存在压力、不利状态、对人类社会的影响以及地下水回补工程产生的响应基础上,解析影响地下水回补的关键因素,并以此为依据进行专家咨询和评分,建立了涵盖5个准则和21个指标的综合评价指标集.在阈值确定和数据标准化基础上,依据评分数据确定各准则和指标权重,最后通过综合指数法构建基于DPSIR模型的地下水水源地回补优先性评价体系,并对京津冀地区具有代表性的76个浅层地下水水源地进行了评价和分级.结果表明:以南水北调中线工程为轴,分布在山前冲洪积扇的32个浅层地下水水源地为优先和较优先回补等级,从山前至中部平原地下水水源地回补优先性逐渐变差;回补水源类型、浅层含水层储水空间、区域浅层地下水质量、浅层含水层防污性能是影响评价结果的最重要指标.研究显示,位于京津冀山前的冲洪积扇地区的地下水水源地应最优先考虑回补,中部平原地下水水源地大多为一般或暂不考虑,东部平原区地下水水源地普遍不适宜回补.该评价方法指标选取和权重计算科学客观,可为京津冀地下水水源地的涵养提供标靶和决策的理论支撑.      

塔里木盆地南缘人类活动干扰下地下水的变化及其生态环境效应

人类活动是塔里木盆地南缘近几十年导致地下水及生态环境变化的主要因素,通过天然河道人工渠系化、平原水库建设以及枢纽工程上移,加速了地表水资源的时空再分配,从而引起了地下水空间补给变化。山前倾斜平原的补给量不断减少,而人工绿洲区地下水补给量则随地表引水量的提高不断增加。同时以天然河道渗漏补给为主转向以渠系、田间入渗为主。山前平原区地下水补给46年减少26.2%,泉水削减37.6%,溢出带下移0.5～1.2km,进入平原荒漠区的水量减少33%;并导致土地沙漠化及盐渍化面积不断扩大,小气候环境日趋恶劣。