以RISKE改进模型对辛安泉域岩溶地下水脆弱性评价

辛安泉域岩溶水作为长治城市生活及工业用水的重要供水水源,有力地支撑了区域的社会经济发展,对其进行脆弱性评价,对社会发展及岩溶水资源的保护具有重要意义。文章以辛安泉域为例,在RISKE模型的基础上,引入煤矿影响因子C,构建RISKEC模型对辛安泉域岩溶地下水进行脆弱性评价。结果表明:辛安泉域范围内,3%为高脆弱区,25%为中等脆弱区,14%为低脆弱区,58%为极低脆弱区。脆弱性高的区域主要分布在泉源区和河道渗漏段。该结果可为辛安泉域保护规划的制定提供一定依据。     

岩溶盆地中农业和村镇引起的地下水化学演变

在西南地区有众多大小不等的岩溶盆地,相比于岩溶石山地区,盆地是水、土资源丰富和人类聚集、经济发展较快的地区。岩溶盆地的水资源自成系统,水循环从降雨开始,经过表层岩溶带、河网、包气带、饱水带的调蓄,然后进入到地下河管道,最终通过地下河排泄。在农田面源污染和村镇生活排污的作用下,水循环的各个环节受到不同程度的影响,具体表现在:(1)受人类活动影响的表层岩溶泉K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-八种离子的浓度有所升高,并且表层岩溶泉之间K+、Na+和Cl-浓度的离散程度增大;(2)易受影响的或脆弱性高的浅层地下水(包含表层岩溶泉)、地表水和地下河中的K+、Na+和Cl-离子浓度较高且接近,与脆弱性低的饱水带岩溶泉的差别较大,浅层地下水和河流的SO42-浓度较高且接近,而与饱水带岩溶泉和地下河的差别较大;(3)易受污染的浅层地下水的NO3-浓度最高。因此可以认为农田和生活排污首先影响到的是浅层地下水和地表水,然后伴随水循环向深部地下河转移,而饱水带岩溶泉脆弱性低,水化学变化不明显。研究还发现村镇生活排污对表层岩溶泉水质的影响比农田面源污染更显著。     

贵阳市乌当大龙滩泉水资源评价

在调查及收集大龙滩泉资料基础上,分析了泉的水文地质特征,采用泉流量衰减方程进行了水资源评价,表明岩溶含水系统具有一定的调蓄能力;参照GB 8537—2008《饮用天然矿泉水标准》,该泉锶含量2.42 mg/L,达到了锶矿泉水的指标标准;为确保该泉口取水安全,应对泉溢流口做全封闭处理,隔断地表污水影响。     

典型表层岩溶水系统降水量与泉流量的交叉小波分析

利用2002年3月至2008年12月龙怀表层岩溶水系统降水量与2个表层岩溶泉泉流量资料,采用连续小波变换、交叉小波变换与小波相干方法,对龙怀表层岩溶水系统降水量及表层岩溶泉泉流量多时间尺度特征及相关关系进行了分析。结果表明:龙怀表层岩溶水系统降水量主振荡周期为0.77～1.16a,布洋1号泉与龙何下泉泉流量的主振荡周期均为0.82～1.23a,而其高频部分周期变化均不连续,其动态特征均以年际变化为主;交叉小波变换揭示COI区域外降水量与布洋1号、龙何下泉泉流量的主共振周期均为0.77～1.23a,且涵盖全部时域,2个表层岩溶泉对降水的响应是显著和稳定的;表层岩溶泉泉流量存在稳定的落后于降水量的相位变化,布洋1号、龙何下泉分别落后于降水量0.61d、2.63d左右,表层岩溶泉径流过程为其泉域特征所制约;小波相干谱表明降水量与布洋1号泉流量在0.17～2.45a的全频域均显著共振,与龙何下泉在0.17～1.55a的周期上显著共振,且二者均涵盖了大部分时域,降水量与泉流量动态高度相关。     

山西柳林泉域地表径流渗漏的灰关联分析

他表径流渗漏是碳酸岩盐分布区地表水一地下水相互作用的重要方面，历来为从事水利水电和水资源和有关部门和研究人员所重视。柳林泉地处山西省吕梁地区柳林县境内，是我国北方著名的岩溶大泉之一，多年平均流量达3．45m3／s，是当地工农业用水和人民生活用水的主要供水源地。随着离柳煤电能源区的开发，对柳林泉的利用又提出了新的要求。然而，流量观察资料结果表明，近年来该泉的流量正逐年递减，有鉴于此，该地区水利部门设想在泉域内的六个渗漏段上修建一批蓄水闸，以促进基流入渗，从而增加柳林泉水资源的补给，这样对影响本区地表径流…     

洪山泉流量对气候变化和人类活动的响应

利用回归分析理论通过建立洪山泉流量的混合回归模型,揭示了洪山泉当年流量与自身前一年流量、前四年的降水量以及当年岩溶水开采量的相关性;通过分析加权平均降雨量与泉流量的关系,进一步揭示了1980年后岩溶水开采等人类活动对洪山泉流量衰减的影响,最终得出洪山泉流量对气候变化和人类活动的响应机制,并在此基础上进行了洪山泉流量预测。该研究可为合理开发洪山泉提供依据,对保护洪山泉岩溶水资源、恢复泉流量具有重要意义。     

典型岩溶地区岩溶泉溶解性碳浓度变化及其通量估算

溶解性无机碳(DIC)和溶解性有机碳(DOC)是岩溶作用、碳汇与碳循环研究的重要指标.为增进对小流域岩溶泉DIC和DOC运移特征的认识,提升离散、有限的水质监测数据条件下碳通量的估算精度,研究了贵州普定陈旗岩溶泉DIC和DOC浓度的变化特征,采用LOADEST模型建立了估算DIC和DOC日通量的回归方程,并估算了陈旗岩溶泉的岩溶碳汇强度.结果表明,陈旗岩溶泉DIC和DOC的浓度分别为16. 47～42. 31 mg·L~(-1)和0. 87～6. 89 mg·L~(-1),它们分别随瞬时径流量的增加呈指数减小和增加.从LOADEST模型构建的回归方程可知,DIC日通量主要受径流量的影响,DOC日通量受径流量和时间的影响;陈旗岩溶泉DIC和DOC的估算通量分别为9 490. 01 kg·a~(-1)和1 704. 87 kg·a~(-1),陈旗岩溶泉的岩溶碳汇强度为3. 40 g·(m~2·a)~(-1). LOADEST模型是低频率水质监测条件下估算岩溶泉DIC和DOC通量的有效工具.     

龙子祠泉域地下水金属元素分布特征及健康风险评价

龙子祠泉是临汾市工农业和城市生活的重要水源,随着公众环境健康意识提高,地下水金属元素健康风险研究显得尤为必要.对龙子祠泉域内43个地下水样品中10种金属元素（As、Cd、Hg、Al、Pb、Co、Mn、Fe、Cu和Ni）进行检测和分析,运用多元统计分析方法和健康风险评价模型研究了地下水中10种金属元素分布特征及其暴露的健康风险.结果表明,研究区地下水中金属元素平均浓度由高到低分别为Fe、Al、Mn、Ni、As、Cu、Co、Pb、Hg和Cd,其中Al、Mn、Fe和As超出地下水质量标准（GB/T 14848-2017）Ⅲ类水标准限值.从泉域内不同地下水类型角度看,岩溶泉水水质较好,均达到了生活饮用水的标准;矿坑排水金属超标率（60%）最高,水质最差.多元统计结果表明,Pb、Ni、Co、Cd、Mn和Cu这6种元素主要受到地球化学背景的影响,Al、Fe、Hg和As主要是在山西特有的地质背景下,与人类矿业开采活动密切相关.健康风险评价表明,研究区内不同类型地下水中金属元素通过饮水途径和皮肤入渗途径对成人和儿童暴露的年均总健康风险排序均为：岩溶井>非岩溶泉>非岩溶井>岩溶泉,健康风险主要源于饮用水途径,经皮肤入渗暴露的健康风险不会对人体造成明显危害.泉域地下水中As是引起最大健康风险的金属元素,在水资源利用时应该给予重点管控,尤其在儿童饮水方面.     

有机氯农药在岩溶区上覆土壤中的垂直迁移特征及对地下水的影响

选取典型表层岩溶泉域内的土壤剖面和表层岩溶泉水为研究对象,采用气相色谱(GC-μECD)对土壤和地下水中的有机氯农药(organochlorine pesticides,OCPs)进行定量分析,研究了有机氯农药在岩溶区上覆土壤中的垂直迁移以及对地下水的影响.结果表明,研究区所有土壤剖面中,HCHs和DDTs均有检出.HCHs和DDTs的含量范围分别为:0.77~18.3 ng·g-1(平均5.16 ng·g-1)和0.34~226 ng·g-1(平均16 ng·g-1).研究区土壤中的HCHs和DDTs峰值主要出现在土壤亚表层.在一年的观测期间,4个表层岩溶泉中均有HCHs和DDTs检出.泉水中HCHs和DDTs的含量范围分别为:2.09~60.1 ng·L-1(平均12 ng·L-1)和N.D~79.8 ng·L-1(平均9.16 ng·L-1).后沟泉、柏树湾泉、兰花沟泉的HCHs和DDTs含量以及水房泉中的HCHs含量均呈现出雨季高于旱季的特点.泉水中的HCHs、DDTs含量与泉域内土壤中的HCHs、DDTs含量并没有很好的对应关系.研究表明,TOC、土壤含水量、黏粒含量、p H均对后沟泉域土壤中有机氯农药垂直迁移产生抑制作用,致使后沟泉域土壤中有机氯农药含量虽然在4个泉域中最高,但泉水中的含量却最低.而在水房泉泉域,这4个因素对有机氯农药的垂直迁移均没有抑制作用,因此水房泉泉域土壤中有机氯农药含量虽然最低,但泉水中有机氯农药的含量却较高.     

北方典型岩溶泉域地下水水文地球化学特征分析——以鹤壁许家沟泉域为例

近年来,受采矿活动、气候变化等因素影响,包括鹤壁许家沟泉域在内的北方多数岩溶泉域水化学场发生了改变,但其演变规律及现状条件下的水文地球化学特征仍不明晰。为揭示现状条件下许家沟泉域地下水水文地球化学特征及其控制因素,本文在调查取样分析的基础上,采用数理统计、离子比例系数、Gibbs图及相关性分析等方法进行了研究。结果表明:泉域内岩溶地下水水化学类型主要为HCO_3-Ca·Mg和HCO_3·SO_4-Ca·Mg型。地下水主要水化学组分演化过程的主控因素是岩石风化作用,地下水中的Ca~(2+)、Mg~(2+)、SO_4~(2-)和HCO_3~-主要来源于含方解石(CaCO_3)、白云石(CaMg(CO_3)_2)的碳酸盐岩以及硫酸盐岩(CaSO_4·2H_2O)的溶解,一部分SO_4~(2-)来自黄铁矿氧化。脱白云石化作用致使泉域枯水期地下水中Mg~(2+)明显高于丰水期。阳离子吸附交替使地下水中Na~+、K~+含量降低。稳定同位素特征表明,泉域岩溶地下水主要接受西部裸露区大气降雨的入渗补给,泉域南部岩溶地下水还受淇河河水渗漏的影响,枯水期岩溶地下水中δ~(18)O存在漂移现象。研究成果为泉域内岩溶地下水的合理开发与保护提供了依据。     

鹤壁市岩溶地下水发育特征研究

鹤壁市岩溶属于中国北方型。西部碳酸盐岩裸露,东部为埋藏型碳酸盐岩。含水层岩性以奥陶系中统灰岩、白云质灰岩为主。区内岩溶地层发育,地质构造复杂,地下水循环交替强烈,为岩溶的发育、岩溶地下水的富集提供了良好的条件。在大量勘查研究成果的基础上,查明岩溶发育特征及分布规律,可为地下水资源合理开发与地质环境保护提供科学依据。     

高家坪隧道岩溶水系统识别及涌水量预测

为查明在建宜保高速高家坪隧道内ZK45+995m处突水点的补给来源以及隧道区的水文地质条件,并预测可能的涌水量,在对隧道区内岩溶发育规律调查分析的基础上,先后在隧道区开展了两次地下水示踪试验,结果查明:高家坪隧道内ZK45+995m处突水点的补给来源于隧道北侧的下埫岩溶洼地,汇水面积为0.66km2,突水点所处的岩溶管道为黄龙洞岩溶水系统的西支,为单一岩溶管道类型,地下水最大流速为341 m/d,平均流速为244m/d,地下水流速快,管道介质相当发育。根据示踪试验划分的黄龙洞岩溶水系统与干洞坪岩溶水系统边界范围,并利用黄龙洞泉长期降雨量-泉流量监测数据,采用大气降雨入渗法预测高家坪隧道ZK45+995m处突水点未来可能遭遇的最大涌水量为13 216m3/d,正常涌水量为5 940m3/d,为隧道防治水方案的制定提供了水文地质依据。     

西龙河峄山断层带水源地开采井位确定中水质因素分析

水质因素是地下水水源地开采井位确定中必须考虑的重要因素之一。该文根据西龙河峄山断层带水源地具体水文地质概况及备选开采井水质监测数据,进行了详细的备选开采井水质因素分析:不但利用模糊综合评判法,建立了地下岩溶水环境质量评价数学模型,对水源地投产前各备选开采井水环境状况进行了评价,而且利用模糊聚类分析法进行了各井水化学分类;并根据所得评价和分类结果,研究了地下水各种属性、含水层间的水力联系以及地下水的补排关系,从而进一步论述了开采井选定投产后水质可能产生的变化及应采取的防护措施,进而达到了水质污染预警的目的。水质因素分析为该水源地开采井位的最终选定提供了有力依据。     

基于井口涌水量变化类型判断岩溶含水层厚度

针对含水相对均匀的溶洞-裂隙水含水岩组,为判断岩溶含水层厚度,通过对空气潜孔锤钻进工艺施工钻孔井口涌水量变化进行分析,结果发现:利用该工艺施工的钻孔井口涌水量一般会出现稳定型、降低型和增长型三种变化类型;井口涌水量变化类型反映了岩溶含水层是空间尺度上发育的垂向地下水系统,具有分层特征,其厚度与碳酸盐岩岩溶化程度的不均一性耦合,体现了碳酸盐岩岩体内不同空隙的发育规模、密度及其相互间的联系程度;明确了地下水埋深状况以及含水层的构成条件。故采用空气潜孔锤钻进工艺施工的钻孔,在非干孔情形下,可以利用井口涌水量的变化类型判断岩溶含水层厚度。     

“一带一路”沿线国家水资源禀赋及开发利用分析

水资源是基础性的战略资源,开展“一带一路”沿线国家水资源研究对于促进“一带一路”的科学建设具有重要意义。基于世界银行与联合国粮农组织水资源数据库,从水资源开发利用角度入手,分析“一带一路”沿线国家水资源自然禀赋、利用状况,在此基础上进一步分析水资源开发潜力。结果表明：（1）从水资源禀赋来看,“一带一路”沿线国家地表水、地下水和水资源总量均以俄罗斯、中国、东南亚和南亚地区相对较高,中亚、西亚等地区相对较低;人均水资源量则以中东欧、俄罗斯和东南亚地区较高,西亚、南亚地区较低;“一带一路”沿线国家外来水依赖率整体表现为跨境河流下游高,上游及海岛国家低。（2）就水资源利用而言,“一带一路”沿线国家用水量整体呈现“东多西少”的格局,人均用水量表现为“中亚最高,周边较低”的特点;用水结构亚洲国家多以农业用水为主,中东欧国家则多以工业用水为主。（3）水资源开发潜力分析发现,阿拉伯半岛地区各国水资源开发潜力很低,中东欧及东南亚地区水资源开发潜力很高。     

鲁中南岩溶塌陷区岩溶水污染途径研究

在鲁中南岩溶发育区,由于过量开采岩溶地下水,岩溶塌陷频繁发生,岩溶地下水也受到不同程度的污染。在岩溶塌陷区,岩溶地下水污染与岩溶塌陷有着密切联系。岩溶塌陷的条件、规模、频度、塌陷的时空阶段性等都直接影响岩溶地下水的污染程度。根据岩溶水的补给途径,岩溶水污染途径主要有四种:面状垂直渗透污染、带状侧向渗漏污染、点状塌陷坑灌入污染和超采岩溶水激发越流污染,不同的污染途径其污染源也不相同。要防止岩溶水污染,必须从根本上解决岩溶塌陷问题,切断污染途径,加强岩溶塌陷的防治和监测,从而保证岩溶水资源可持续发展。     

基于主成分分析和熵的喀斯特地区水资源承载力动态变化研究——以贵阳市为例

以贵阳市为例,通过主成分分析法从15个指标中选取出影响喀斯特地区水资源承载力动态变化的3个主成分,并用熵值法对其赋权,计算出1998-2003年贵阳市水资源承载力的综合得分。进而得出,虽然贵阳市水资源承载力的两大主要压力人口和经济发展逐年增长,但除2002年出现小的波动,整体上6年来水资源承载力向良好方向发展。2002年水资源总量比较大,但受喀斯特发育的影响,水资源渗漏严重,反而使得从水资源承载力指标上来看,水资源承载力(尤其是单位水资源承载力)有所降低。随着科技的发展,水资源开发利用率和节水水平的提高,喀斯特地区水资源承载力还会有较大的富余空间。     

新疆玛纳斯河流域农业水资源可利用潜力分析

结合新疆玛纳斯河流域水文水资源、种植结构和节水技术发展等资料,从开源、节流两方面对流域近期(至2010年)、中远期(2010-2030年)农业水资源极限潜力、可挖掘潜力进行了估算。结果表明,就目前水资源的利用水平和开发趋势,玛纳斯河流域未来农业水资源的主要利用途径是开源与节流相结合,以节流为主。全流域尚有的农业灌溉水资源极限潜力为10.75×10⁸m³,近期农业水资源可挖掘潜力为2.13×10⁸m³,其中开源增水潜力0.40×10⁸m³,占18.8%,节流增水潜力1.73×10⁸m³,占81.2%;中远期农业水资源可挖掘潜力5.33×10⁸m³,其中开源增水潜力1.12×10⁸m³,占21.0%,节流增水潜力4.21×10⁸m³,占79.0%。该研究对区域制订节水灌溉规划及水资源系统优化配置具有重要参考价值。     

采煤影响下峰峰煤炭矿区岩溶地下水水动力环境的演变

采煤影响后的岩溶地下水,强径流区的水动力特征虽未根本改变,但仍发生了明显的变化。采煤后,岩溶水的水流速率明显变慢,水力梯度加大,含水层间水力联系加强,因溶解矿物的差异也造成了水化学场的异同。因处于煤矿开发利用的不同阶段,不同径流区岩溶水水动力特征也存有明显的差异。