新疆焉耆盆地平原区地下水质量评价与污染成因探讨

地下水作为一种洁净而又丰富的淡水资源,已经成为新疆工农业生产及生活的主要水源,起着至关重要的作用。本文依据2014年42组地下水样品,采用溶解性总固体(TDS)、总硬度(TH)、Cl~-、SO_4~(2-)、NO_3~-、F~-、铁(Fe)、锰(Mn)为评价项目,利用单项指标评价法进行地下水质量评价,统计了新疆焉耆盆地平原区各评价指标在不同水质级别所占的比例;采用8组2011年和2014年同一监测井的化学组分浓度对比法进行地下水污染评价,对地下水水质变化趋势进行分析;分析了地下水的污染原因。地下水质量评价结果表明2014年潜水、浅层承压水和深层承压水Ⅳ-Ⅴ类水质所占比例之和分别25.0%、45.5%和29.7%,部分地区地下水受地表水补给导致铁含量超标;地下水污染评价结果表明2011~2014年地下水劣变程度为"潜水深层承压水浅层承压水"。影响焉耆盆地平原区地下水水质的主要因素是人类活动,尤其是城镇化的快速发展以及农业生产。     

保定市平原区地下水水质特征

为了掌握保定市平原区地下水水质现状和变化趋势,对保定市整个平原区浅层和深层地下水进行了采样和分析,评价指标共20项,包括总硬度、溶解性总固体和pH等8项常规指标,"三氮"指标,六价铬等9项重金属指标。依据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)研究了保定市平原区地下水组分的超标情况,并根据地下水质量标准(GB/T 14848-93)采用内梅罗指数法进行了综合评价。研究结果表明,保定市平原区地下水水质总体相对较好,但浅层地下水除了汞、镉、六价铬、铜和锌5项指标未超标,其他指标均有超标现象,深层地下水中六价铬、pH值、锰、碘化物、氟化物超标。深层地下水水质仍然优于浅层地下水,但是六价铬超标问题值得注意。保定平原区地下水水质受天然因素和人为因素共同影响,地下水水质改善应注意天然因素的特殊作用。     

桂林市峰林平原区岩溶水文地球化学特征

峰林平原区往往作为岩溶地下水系统的主要径流、排泄地段且人类活动密集,其水文地球化学特征具有一定的独特性.对典型峰林平原区岩溶水文地球化学特征进行合理分析,不仅能够反应峰林平原区在丰水期的补给模式,而且也能够反应出人类活动对岩溶盆地中水化学组分的影响.通过对桂林市典型峰林平原区的补给区、内排泄区、补给径流区、排泄区岩溶地下水主要出露点和漓江上下游在丰水期与枯水期的野外取样、现场测试,对各化学指标进行空间和时间上的对比分析,结果表明:桂林市峰林平原区水文地球化学性质在丰水期与枯水期均呈现出明显的空间分布规律,且含水层介质岩性对地下水主要离子组分具有强烈的控制作用;丰水期的岩溶水文地球化学信息反应了在峰林平原区内排泄与补给径流区的补给模式以快速流为主,第四系土壤孔隙水垂向补给次之;桂林市峰林平原区人类活动对岩溶水化学性质具有一定的影响,主要为生活污染与农业污染,其重点防护区为内排泄区与补给径流区.     

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.      

中原经济区平原区地下水脆弱性评价

以中原经济区平原区为研究区,根据研究区具体情况、结合DRASTIC模型和人类活动影响构建了地下水脆弱性评价指标体系,并对固有脆弱性和特殊脆弱性分别赋以0.4和0.6的权重进行综合脆弱性评价,最后通过ARC GIS绘制地下水脆弱性分布图。结果表明:中原经济区平原区地下水综合脆弱性以中等、较高和高为主,三类区域面积分别占24.88%、33.61%和23.44%,其中脆弱性高的区域主要集中在人类活动密集的海河流域和淮河流域中上游。通过与相关水质研究成果对比,地下水脆弱性高的区域也是地下水污染较为严重的区域,说明评价结果较为客观合理,可作为管理部门在未来地下水污染防治方面提供相关参考。     

北京市通州区地下水分层质量评价及水化学特征

为准确掌握通州地区地下水质量状况,并从水化学角度探讨其分布特征.基于研究区的地质和水文地质条件,将2008年6月采集的151个地下水样分为浅、中、深层.按照F值评分法进行了分层综合质量评价.并采用数理统计方法,分别计算了上游、中游和下游每一个含水层特征指标算数平均值和方差.结果表明研究区内地下水均属于偏碱性水,地下水由浅到深,水质的均一性增强,水质逐渐变好.浅、中、深层地下水超Ⅲ类水的面积分别为884、599和94 km2.研究区超标组分主要为TDS、硬度、氨氮、氟化物和总铁(包含Fe3+和Fe2+),且多数超标样点属于浅层和中层水样.浅层地下水化学类型主要为HCO3-Ca·Mg型和HCO3·Cl-Ca·Na·Mg型,中深层地下水化学类型则主要由于Na+、SO2-4和Cl-浓度的上升,多数表现为HCO3-Na·Ca型和HCO3·SO4-Na·Ca型共同组成.浅层地下水水质主要受人类活动的影响,而中、深层地下水水质变差的原因则是人类活动和天然劣质水存在的双重因素所致.     

南太行山山前平原地下水水化学以及同位素组成研究

采用环境同位素和水化学方法,通过分析南太行山山前平原不同类型水体氢氧稳定同位素(δD和δ18O)、溶解性无机碳同位素(δ~(13)C-DIC)和水化学组成特征,探讨不同水体来源以及人类活动对地下水水质的影响过程。研究区地下水氢氧同位素组成表明,区内地下水均来自大气降水,补给区和排泄区浅部含水层地下水较深部含水层地下水氢、氧同位素值均偏正,氘盈余值(d值)也偏小,显示浅部含水层地下水受蒸发作用影响。同时排泄区地下水氢、氧同位素值较补给区地下水偏正,显示排泄区地下水经历较明显的蒸发过程。研究区地下水溶解性无机碳碳同位素(δ~(13)C-DIC)组成表明,补给区和排泄区浅部含水层地下水δ~(13)C-DIC值较深部含水层δ~(13)C-DIC值均偏负,显示浅部含水层地下水无机碳更多来源于有机物分解。同时排泄区地下水δ~(13)C-DIC值较补给区地下水δ~(13)C-DIC值偏负,表明排泄区地下水溶解性无机碳受有机物分解影响较大。研究区地下水水化学组成表明,补给区地下水水化学类型以Ca-HCO3型为主,排泄区地下水水化学类型以Na-HCO3-SO4型为主。结合同位素组成特征,补给区地下水水化学组成主要受溶滤作用和人类活动的影响,排泄区地下水水化学组成则受溶滤作用、蒸发浓缩作用、阳离子交换作用和人类活动的共同控制。     

基于联系云的地下水水质可拓评价模型

地下水水质评价受诸多不确定因素的影响,评价指标具有模糊性、随机性和离散性特征.为真实反映指标的分布特征,提高地下水水质评价的合理性与可靠性,在此将可拓学与联系云理论耦合,提出能够描述评价指标在分类等级间转换态势的联系云可拓模型,即基于指标分类标准确定联系云数字特征,生成有限区间内的联系云与构建联系云可拓矩阵,实现统一定量描述地下水水质评价指标的确定和不确定性,然后结合权重,分析待评价物元与地下水水质等级的联系,综合确定待评物元的水质等级,并给出评价结果的可信程度.实例应用及与投影寻踪和模糊物元耦合方法结果的对比表明,本文模型评价结果与投影寻踪模糊物元方法的结果基本吻合,且基于联系云可拓模型评价地下水水质等级置信因子均小于0.01,更有效可行,并克服了可拓方法不能反映评价指标模糊性特征的缺陷.     

湖泊营养物生态分区：中国东北的分区试验

湖泊营养物生态分区是实现湖泊富营养化分区控制的基础。论文以东北区为研究区域,从自然地理要素、生态系统和人类活动三方面建立指标体系,利用粗糙集方法确定各指标的权重,并据此计算栅格尺度湖泊营养物生态分区评价分值,并将其投影到小流域尺度上。在小流域尺度采用双约束空间聚类算法开展湖泊营养物生态分区。结果表明：①采用粗糙集方法,运用属性重要度确定各属性的客观权重,适合用于测算湖泊营养物生态分区指标体系中各指标的权重;②采用双约束空间聚类进行湖泊营养物生态分区,保证了分区结果在空间上的连续性和评价分值上的接近性;③可以将东北区分为大兴安岭北部山地区、小兴安岭山地-三江平原区、长白山山地区、松嫩平原区和辽东、辽西丘陵-辽河平原区。     

基于PCA-APCS-MLR的地下水污染源定量解析研究

以中国东北地区典型工业基地沈阳浑河冲洪积扇为研究对象,采集区域内43个采样点水质样品,分析了16项地下水质关键指标,在水化学统计和水质分析确定水质等级及特征污染物的基础上,利用主成分分析(PCA)方法确定水质指标主要因子分类,运用Arc GIS软件刻画不同污染源的空间分布规律,利用绝对主成分得分多元线性回归受体模型(APCS-MLR)计算不同公因子对地下水质的贡献程度,并验证污染源解析结果的准确性.结果表明:研究区内地下水氮、磷和铁等元素超标严重,地下水水质演化受人类活动影响较大;4类主要污染因子分别是溶滤迁移作用因子(贡献率34.21%)、农业活动污染因子(贡献率20.13%)、地质环境背景因子(贡献率13.39%)和工业活动影响因子(贡献率8.97%),方差累计贡献率为75.64%;工业生产、生活污废水排放和农业生产中农药化肥使用是地下水主要污染源且多分布于沈阳西部、西北部和南部等地区,淋溶、迁移-富集作用和农业污染对地下水质影响较为明显,PCA-APCS-MLR模型预测浓度与实测浓度一致,该方法对于地下水污染源的计算分配具有良好的针对性,适用于地下水污染源解析.     

巴里坤-伊吾盆地平原区地下水污染风险评价

开展地下水污染风险评价研究是地下水污染防控的重要环节.以巴里坤-伊吾盆地平原区地下水为研究对象,构建DRSTIW模型进行地下水脆弱性评价;根据污染场地调查资料和土地利用类型划分点源和面源污染,进行地下水污染荷载评价;考虑地下水的原生价值、经济价值和生态价值进行地下水功能价值评价;利用ArcGIS的地图代数功能生成地下水污染风险评价图,采用ROC曲线验证地下水污染风险评价结果,通过计算G指数得到地下水污染风险空间冷热点分布,结合重心和标准差椭圆对热点变动情况进行定量分析.结果表明,研究区地下水污染风险整体较低,高污染风险区和较高污染风险区仅占研究区总面积的6.8%,主要位于伊吾县的淖毛湖镇、盐池镇,巴里坤县的奎苏镇、石人子乡、花园乡和兵团红山农场,该区域内地下水埋深较浅,土壤表层和包气带介质透水性能较强,吸附能力较差,加之污染源分布较集中,使得污染物易于迁移富集,在地下水高脆弱性和高污染荷载的双重作用下导致局部区域地下水污染风险升高.受人类活动影响,地下水污染风险在空间上存在一定的集聚现象,整体表现为由西北向东南演变的趋势.地下水污染风险评价结果为划分地下水污染防治区提供重要参考.     

山东博山地下水污染的数学模拟

在分析研究区的水文地质特征和地下水污染情况的基础上，用模糊数学方法进行地下水水质评价，用趋势面分析和Ｋｒｉｇｉｎｇ方法模拟地下水中污染物的空间分布，用灰色系统方法和对流－弥散方程的特征有限元解模拟地下水中污染物随时间的分布并且进行污染的预测，对各种方法的特点和应用条件进行了分析，表明和数学模拟方法进行地下水污染的定量研究是可行的。     

简易垃圾填埋场地下水污染风险评价

对简易垃圾填埋场污染地下水的风险进行评价是开展地下水保护的重要手段. 基于对简易垃圾填埋场污染地下水的系统结构分析,构建了包括填埋场危险性、评价对象暴露性、包气带抗污性、含水层脆弱性以及地下水危害性等影响因素的地下水污染风险评价指标体系,确定了各评价指标的取值依据和取值范围(为1~10),采用层次分析(AHP)法确定了各评价指标的权重,并建立了综合指数风险评价模型. 以北天堂简易垃圾填埋场对北京市水源四厂地下水污染的风险评价为例,对该风险评价模型进行了验证. 结果表明,北天堂简易垃圾填埋场对北京市水源四厂地下水污染风险指数为7.455 6,污染风险等级较高,与有关研究结果相符,证实所建立的地下水污染的综合指数风险评价模型与指标体系合理.      

河口生态系统恢复评价指标体系研究及其应用

建立了退化河口生态系统恢复评价指标体系.指标体系综合考虑河口生态系统对全流域及人类生活的影响,分别从生态系统的环境部分、生物部分以及对人类的影响等3方面,采用集水面积、人口密度、入海量、河口断流时间、水质、生物多样性指数和生物量等7项指标对河口生态系统状况进行评价.指标体系在海河流域主要河口生态恢复评价中得到应用.     

铅锌矿周边岩溶流域重金属污染及健康风险评价

水质是岩溶区可持续发展中最重要的环境问题之一.为探讨铅锌矿周边岩溶流域重金属污染及健康风险,采集了思的河岩溶流域河水和地下水样品18组,测定了9种重金属的浓度（Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Fe、As、Cr和Sr）,采用了主成分分析、相关分析、水质指数、内梅罗综合污染指数、危害商和危害指数进行分析.结果表明,思的河水呈微碱性,河水中Cu、Pb、Zn、Cd、Mn、Fe、As和Sr浓度距离尾矿库越远其浓度越低.主成分分析和相关分析表明,思的河岩溶流域的重金属主要来自矿山废水的排放（55.42%）、碳酸岩风化溶解（21.41%）和人类活动（14.72%）.河水中82%的样品为优质水,地下水样均为优质水,河水中内梅罗综合污染指数为4.12,属于强污染级,所有危害指数均在1以下.Pb、Zn、As、Cd和Cr是思的河岩溶流域内有潜在威胁的金属.重金属进入岩溶管道后浓度发生了明显变化,表明岩溶含水层特有性质影响着重金属浓度的空间变化.研究结果可为思的河流域和类似岩溶水流域的水资源污染防治和人类健康保护提供数据参考.     

永定河生态补水下渗对地下水质量的影响

以永定河北京段2019~2020年的生态补水为例,通过室内混合实验和淋滤实验研究河水下渗对地下水质量的影响.结果表明,水化学指标的种类与下渗前相比无变化,水-岩相互作用对指标浓度的改变作用也比较有限,指标的浓度水平总体上介于河水和地下水之间.下渗水对地下水质量的改变作用从根本上取决于河水与地下水的质量差异和河水的补给量,两者的质量差异越大且河水的下渗量越大,改变作用就越明显,反之则越微弱.由于补水水源的质量较好,永定河生态补水下渗对地下水质量的影响总体上可接受,而且对影响地下水质量的“瓶颈”指标(如硝酸盐氮)有一定改善作用.     

傍河地下水源地数值模拟与评价研究——以沈阳市浑河李官堡水源地为例

傍河水源地以其水量稳定、水质洁净等优点在我国北方普遍应用,地下水资源的准确评价为其良性运行的关键。结合实例,运用VisualM odflow对傍河水源地进行模拟,并在此基础上对其地下水资源进行评价及优化开采模拟分析。通过研究发现:①傍河水源地的模拟对河流的敏感性最强,其次为人工开采,而表征地下水系统特征的K、μ、a等参数的影响却不明显;②傍河水源地的模拟关键在于河流的处理。对非完整河流,在河床底部设置一层弱透水的缓冲区可取得满意效果;③傍河水源地的地下水资源量丰、枯年份相差不大,比较稳定;同时,地下水的资源量是个变量,随开采量增大而增大,且与开采井到河流的距离有关;④运用建立的水源地模型,可方便直观地对地下水开采进行优化调整,以更充分地袭夺地表水资源,从而促进水源地的良性生产。     

叶尔羌河流域平原区地下水污染风险评价

地下水污染风险评价是管理地下水资源和预防地下水污染的有效方法,采用DRSTIW模型对叶尔羌河流域平原区地下水脆弱性进行评价;采用因子分析对污染源解析量化,进行地下水污染负荷评价;采用兼顾开采价值和原位价值来估算地下水功能价值.采用熵权法和层次分析法确定综合权重,基于ArcGIS加权叠加功能生成地下水污染风险图.结果表明,研究区地下水脆弱性整体较高,地下水污染负荷和地下水功能价值整体较低,地下水污染风险整体偏低,高污染风险和较高污染风险区占研究区总面积的20.7%,主要分布在莎车县、泽普县、麦盖提县、图木舒克市和巴楚县西部等区域,含水层渗透能力强、地下水径流条件弱、地下水补给量模数大、植被覆盖率低和水岩相互作用强等自然条件加之频繁的人类活动如农业化肥的施用和工业、生活污水的排放等使得这些区域地下水污染风险较高.地下水污染风险评价为地下水监测网络的优化和地下水污染防治提供有力的数据支撑.     

奎河河水入渗对河岸带地下水氨氮和硝酸盐氮浓度的影响

为研究不同水文期河水与河岸带地下水的水量补给关系,以及河水中的氮污染物对河岸带近岸地下水水质的影响,选取了安徽省宿州市杨庄乡的奎河断面作为研究对象,基于氢氧同位素示踪技术、末端元混合模型、Pearson相关性分析和多元线性回归方法,分析河水、上游潜水等补给源对近岸含水层的ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）的影响,并构建河岸带地下水氮浓度预测模型.结果表明:①平水期至丰水期期间河水与地下水的补给来源主要为大气降水,河水始终补给河岸带地下水,其中,河水对潜水层及弱承压层的补给率分别为10.87%~49.74%和0~19.78%.②空间分布上,ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）均表现为河水>近岸潜水>近岸弱承压水,且在地下水中均呈现由河流向两岸递减的关系.③近岸潜水层与弱承压层的ρ（NH₄+-N）均随着河水和上游潜水ρ（NH₄+-N）贡献量的增加而升高,近岸潜水层的ρ（NO₃--N）随着河水和上游潜水ρ（NH₄+-N）贡献量的增加而升高.④相比于ρ（NO₃--N）,多元线性回归模型更能准确地预测近岸潜水层与弱承压层ρ（NH₄+-N）在ORP、ρ（DO）、河水ρ（NH₄+-N）贡献量,以及上游潜水ρ（NH₄+-N）和ρ（NO₃--N）贡献量综合影响下的变化趋势.研究显示,河水与上游潜水的线性混合是造成河岸带地下水氮污染的重要途径,河流氮污染防治措施将为河岸带地下水水质提供重要保障.      

清河水库供水对下游河道傍河地下水水质影响评价

应用单项组分评价法和综合评价法对清河干流傍河地下水进行了水质评价,综合分析了清河水库供水对清河干流傍河地下水水质的影响,为科学优化调度水库供水,合理开发利用水库水资源,实现对清河、开原区域水资源的有效利用和管理提供依据。