南水北调水回补对北京密怀顺河道回补区地下水水质影响

南水北调水源密云-怀柔-顺义(密怀顺)潮白河地下水回补工程,是密怀顺地下水源地可持续利用和河道生态恢复的重要保障. 基于密怀顺回补河道区长期地下水水质监测数据,综合运用水质评价、统计学方法,分析了不同回补时期的地下水水化学变化特征;同时,采用水文地球化学模拟软件(PHREEQC)分析核心回补路线——小中河调水路线回补影响下的潮白河段地下水水文地球化学变化,结合聚类分析方法探究了地下水水化学变化成因. 结果表明:①回补区地表水、地下水整体水质良好,南水北调水源及本地地下水水化学类型主要为HCO₃-Ca-Mg型. 补水以来,地下水水质整体得到改善,补水区域地下水中的Na+、Cl?明显降低. ②根据水化学模拟,2017年底,小中河调水回补河道附近的地下水中南水与本地地下水混合比例变为1∶10,但经过2018—2019年的回补,河道附近地下水中南水占主导地位,回补后所采集的地下水样中水化学成分基本与南水趋于一致. ③根据水岩作用模拟,影响回补区地下水水质的主要因素为南水-当地地下水混合作用、矿物溶解及阳离子交换作用. 研究显示,南水回补改善了地下水水质,并通过混合与水岩相互作用影响地下水水化学演化.      

太行山区水循环及其对华北平原地下水补给的研究

山区水循环研究不仅对山区本身, 对与其相连的山前平原地下水的补给也具有重要意义。太 行山区作为华北平原的重要水源补给区, 其水循环现状以及对华北平原地下水的补给研究尚少, 许 多机理还不明确。研究通过阐述山区水循环过程与机理, 结合地处太行山中段的牛家庄实验流域的 实例研究, 对太行山区对华北平原地下水的补给过程进行了分析。2004 年4-11 月的研究结果表 明, 牛家庄流域对山前的侧向补给量为1.53×106m3, 补给系数(补给总量/降水总量)为0.242。流域的 下游补给系数最大, 中游次之, 上游最小。最后, 用概念模型对太行山区流域水循环机制和山前侧向 补给的机理进行了阐述。     

再生水补充地下水水质指标及控制技术

再生水补充地下水是扩大污水回用最有益的一种方式,具有广阔发展前景.本文分析与总结了国内外再生水补充地下水研究与应用实例、水质标准,结合我国再生水的水质特点及水文地质状况,从保护地下水资源和人体健康的角度,探讨了我国利用再生水补充地下水应控制的水质指标及控制技术.按地表回灌和井灌方式分别提出了水质基本控制项目COD、BOD、氨氮、粪大肠菌群数等22项,选择控制项目Hg、三氯甲烷等重金属和微污染有机物52项及其建议指标值,并提出了再生水处理控制技术.     

黄土丘陵区不同水体中氢氧同位素特征及相互关系

为了研究典型黄土丘陵区不同水体氢氧同位素特征及水体间补给转化关系,合理利用干旱半干旱区水资源,通过野外采集2019年6月至11月延安市安塞墩山周围降水、河水、地下水和土壤水样品,运用同位素示踪技术,结合混合模型探索研究区不同水体氢氧同位素特征及水循环转化关系.结果表明:河水、地下水较土壤水富集氢氧同位素;各水体D和18...     

人工调水回灌和海绵城市促渗补给地下水方案比较

随着城市化快速发展和城市人口急剧增加,城市需水量急剧增加,导致许多城市地下水被过量开采。与此同时,随着城市建设用地的增加,不透水面积比例逐年升高,阻断了雨水下渗通道,导致地下水补给量逐年减小。地下水资源的过量开采引起了地面不均匀沉降、地下水污染、海水入侵等一系列问题。针对上述问题,以某市为例,从水量、水质、工程可靠性等方面比较了人工调水回灌与海绵城市促渗补给地下水方案的综合效益。结果表明:人工调水方案地下水补给量约为779万m3/年,海绵城市建设方案地下水补给量为339万m3/年,2种方案补给水水质中污染物种类相似,但雨水径流污染物浓度波动较大。因此,人工调水具有补水量易于控制、水质相对稳定,但调水水量受可利用水源的制约。海绵城市建设在保证地下水补给效果的同时,还具有雨水径流污染控制、洪涝缓解等多重效益,综合效益相对较高,且更符合城市可持续发展的理念。     

Does a change of irrigation technique impact on groundwater resources? A case study in Northeastern Italy

The Venetian plain is a densely populated area and one of the most economically competitive regions in Europe. Therefore, a sustainable management of the water resources has to be accomplished to preserve both the social and economic value of this area and the regional environment in accordance with the European water policy directives. This paper presents the analysis of hydrologic and hydrogeological water balances of the high alluvial plain (approximately 790 km²) highlighting some important peculiarities that could be crucial for the local water policy. By focusing on the importance of different water budget components, the obtained results indicate in the irrigation the most relevant component of the aquifer recharge. Thus, the irrigation management policy of the Land Reclamation Consortia strongly influences aquifer recharge. Moreover, future scenarios (2071–2100) for the high Venetian plain are performed taking into account the changes of climate and irrigation policy. The inflow of the aquifer suffers a decrease ranging from 18% in the scenario influenced by climate change to 28% in the scenario affected by both the variations. In particular, the irrigation recharge shows the highest reduction due to both an increase in evaporation, owing to an increase in the surface temperature, or the irrigation methods. Therefore, the irrigation management policy adopted by the Land Reclamation Consortia is a fundamental concern. Changes from surface irrigation to spray or drip irrigation could strongly affect the aquifer recharge. The classical technique of surface irrigation is very useful in terms of aquifer recharge in comparison with drip or spray irrigation. However, it also requires a huge volume of water compared with the minimum desirable streamflow of a river and its management policy. Currently in Italy, the transition from conventional irrigation systems to water saving techniques is favored by the Land Reclamation Consortia in response to European and Italian directives. However, the possible reduction of the aquifer recharge could influence the actual social and economic condition of the Venetian plain because the human and industrial water needs are mostly dependent by groundwater exploitation. Therefore, water saving activities should be accompanied by appropriate corrective actions to reduce the environmental and social impact due to the decrease in aquifer recharge.     

地下水人工补给过程介质堵塞及控制研究进展

人工补给作为解决地下水超采及其环境负效应的有效措施,在全球得到广泛应用.但人工补给过程中的介质堵塞问题对补给效率、运行成本及工程寿命有着显著不利影响.在收集整理已有研究资料的基础上,对人工补给类型,过程中介质堵塞机理、预测、控制和治理方法进行了详细归纳和总结.分析表明,介质堵塞受到介质、水源物化特征和水文地球化学条件等因素影响;堵塞预测方法有水质指标法、经验公式法、数学模型法;堵塞的预防目前以水质控制为主;堵塞的治理需综合物理和化学方法.尽管有关人工补给的多种技术已日益成熟,但结合介质空间差异特征和水源条件复杂性开展的人工补给促渗技术还需进一步研究.     

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。     

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。     

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.      

地下水渗流补给-内源释放耦合作用下河流水质不确定模拟

针对河流-地下水环境系统的模糊性、不精确性及随机不确定性,采用梯形模糊数描述和表征河流水文、水质及水文地质参数,构建了集成地下水渗流补给与内源释放耦合影响的一维河流水质模糊模拟模型.在此基础上,就地下水渗流补给与内源释放的可能组合,设置5种情景,分别进行水质模拟,并对计算结果进行分析、对比.实例研究表明,对地下水渗流补给与内源释放耦合作用下的河流水质衰减变化规律,梯形模糊数有较好的模拟效果.     

内蒙古乌海热电厂水源地地下水资源量评价

在分析勘察区水文地质条件的基础上,用水量均衡法计算了该区地下水的补给量和排泄量,结果为负均衡。水源地开采后水源主要来源于黄河激发补给量,抽水试验和数值模拟表明黄河激发补给量为3.45×10⁴m³/d。根据水位预测,水源地开采20年后和不利水文、气象条件下连续开采2年,水位下降值均不及含水层厚度的1/10,说明水源地开采量3×10⁴m³/d是有保证的,可以满足电厂供水要求。     

湖泊防渗对湖底及周边土壤水分分布的影响

为研究湖泊防渗对土壤水分分布的影响,采用情景-后果分析法,通过建立水文地质概念模型以及一维和二维包气带水分运移模型,对防渗前后土壤水分分布以及地下水补给强度的变化进行了预测.以圆明园为例,在现场和室内试验的基础上,进行了研究.结果表明,在枯水期湖内无水时,防渗前后,湖底与周边土壤水分分布规律基本一致,湖泊防渗对湖底及周边土壤水分影响不大.在丰水期湖内水深1.0 m情况下,防渗前,潜水位很快上升至湖底,使地下水与湖水形成直接水力联系,湖水对湖底包气带水及潜水的平均补给强度为18.0 mm/d,湖水对植被根系分布区土壤水分分布的最大影响范围118 m;防渗后,湖底原包气带土层基本处于非饱和状态,上述平均补给强度减小为5.8 mm/d,最大影响范围缩小为14 m.因此,在丰水期湖内有水时,湖泊防渗能显著减少湖水渗漏,使湖泊周边大范围内的土壤水分显著减少.     

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。     

西藏地区春青稞耗水特征及适宜灌溉制度探讨

以中科院拉萨高原生态试验站为依托,通过开展春青稞生长与土壤水分定位观测实验,利用SHAW模型实现对春青稞农田蒸散发与土壤水深层渗漏与补给过程模拟,分析了春青稞的耗水特征,并对其适宜的灌溉制度进行了初步探讨:①春青稞生长期间,耗水450 mm左右,其中,分蘖—拔节、拔节—抽穗、抽穗—蜡熟这3个阶段是春青稞的耗水旺期,耗水量占整个生长期的72%。把握住该时期的水分供应,对提高作物产量十分重要。②在春青稞的需水关键期降水量仅能满足作物需水的58%,必须补充人工灌溉;但现行的灌溉制度由于灌溉量较大,不仅加大土壤蒸发,更造成较大的深层渗漏。③在播种—出苗、拔节—抽穗期分别灌溉50 mm,抽穗—蜡熟期灌溉60 mm,共减少灌溉用水125 mm后,深层渗漏减少了81%(131 mm);深层土壤水向上补给量增加了55%(44 mm)。节水灌溉不仅减少了土壤蒸发与深层渗漏也促使深层土壤水向上补给根系层,应该大力推广这一灌溉制度。     

郑州市地下水均衡场地中渗透仪潜水蒸发规律分析

根据郑州市地下水均衡场1991～1996年地中渗透仪实测资料．分析了潜水蒸发与气象因素、埋深、土壤岩性及降雨入渗的关系。研究表明;潜水埋深较小(不大于1．0m)时,潜水蒸发与水面蒸发在动态分布上显示出极大的相关性;潜水蒸发随埋深增大急剧减弱;毛细上升高度和渗透性结合得比较好的土壤潜水蒸发较大;在埋深较小(不大于1．0m)时．单次集中降雨入渗对潜水蒸发影响显著。     

Surface clogging process modeling of suspended solids during urban stormwater aquifer recharge

Aquifer recharge,which uses urban stormwater,is an effective technique to control the negative effects of groundwater overexploitation,while clogging problems in infiltration systems remain the key restricting factor in broadening its practice.Quantitative understanding of the clogging process is still very poor.A laboratory study was conducted to understand surface physical clogging processes,with the primary aim of developing a model for predicting suspended solid clogging processes before aquifer recharge projects start.The experiments investigated the clogging characteristics of different suspended solid sizes in recharge water by using a series of one-dimensional fine quartz sand columns.The results showed that the smaller the suspended particles in recharge water,the farther the distance of movement and the larger the scope of clogging in porous media.Clogging extents in fine sand were 1 cm,for suspended particle size ranging from 0.075 to 0.0385 mm,and 2 cm,for particles less than 0.0385 mm.In addition,clogging development occurred more rapidly for smaller suspended solid particles.It took 48,42,and 36 hr respectively,for large-,medium-,and small-sized particles to reach pre-determined clogging standards.An empirical formula and iteration model for the surface clogging evolution process were derived.The verification results obtained from stormwater recharge into fine sand demonstrated that the model could reflect the real laws of the surface clogging process.     

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...     

河道硬化对傍河地下水源补给结构及范围的影响

为研究傍河地下水的水均衡状况,以及傍河水源井群补给范围受河道硬化的影响,选取张家口盆地的Y傍河地下水源地为研究对象.采用数值模拟法建立研究区地下水数值模型,通过水均衡分析探究河道硬化对傍河地下水水均衡状况造成的影响;利用MODPATH对水源井群进行质点反向示踪模拟,获得井口质点向前追踪1 000 d的补给范围,对比水源井群补给范围并结合历史与近期水质数据分析河道硬化造成的影响.结果表明:①傍河地下水水均衡情况显示,主要的补给项为边界流入和降雨入渗,二者补给量分别为208.04×103与35.91×103 m3/d,占比分别为82.88%与14.31%;主要的排泄项为边界流出与地下水开采,二者排泄量分别为152.12×103与95.40×103 m3/d,占比分别为60.60%与38.01%.②河道硬化对傍河地下水水均衡的影响表现为河水对地下水的入渗量减少了46.79×103 m3/d,入渗量减幅为86.91%,且地下水停止了对河水的排泄,补给范围地下水水位下降了2~6 m.③河道硬化对傍河水源井群补给范围的影响表现为井群1 000 d的补给范围沿河流方向上减少了271 m,垂直河流的最宽距离增加了210 m,面积增加了0.77 km2,补给区域向远离河岸的方向发生偏移.④河道硬化对傍河地下水水质影响表现为河道硬化后傍河地下水pH、总硬度、氨氮浓度等均下降,有效减少了地表水污染物的入渗,但地下水的化学环境发生改变,潜在风险增加.研究显示,河道硬化极大地阻碍了河流与地下水之间的相互作用,严重影响了傍河地下水源的补给量和补给范围,使水源井群的补给区域发生偏移,给傍河地下水水源安全带来新的潜在风险.      

松花江哈尔滨段某傍河水源地地表水补给比例研究

在松花江哈尔滨段某傍河水源地开展抽水试验,采用水动力学解析法和以保守组分为示踪剂的环境示踪法,估算该傍河水源地地表水的补给比例,分析其在开采过程中的变化。结果表明:傍河水源地在开采过程中,地表水补给比例随着地下水位下降而增加,在流场稳定后,比例趋近稳定。当研究区开采水位稳定时,采用2种方法估算傍河开采水中地表水的占比均约为60%,2种方法相互佐证。傍河水源地的调蓄作用明显,地表水对其补给量对江河的影响很小,不会威胁地表水的安全与稳定。该研究成果可为松花江沿岸条件类似地区建设傍河水源地提供决策支持和实践参考。