超采对北京市潮白河冲洪积扇中上部地区地下水质的影响

潮白河冲洪积扇中上游地区作为北京市最主要地表水和地下水供给区,在城市供水中的作用举足轻重。由于多年连续超采,地下水位持续下降,1999-2013年地下水位下降最大达45 m;应急水源地地区地下水硬度年均上升2.6%,密云十里堡地区地下水硬度和硝酸盐氮超标。通过分析潮白河冲洪积扇区域地下水开发利用、地下水位和水质变化情况以及地下水位变化对地下水水质的影响,认为：超量开采导致的地下水水位下降是引起该区域地下水水质恶化的主要原因之一,控制地下水超量开采和地表水污染,并利用南水北调的水进京之机回灌和停采以涵养地下水,是恢复区域水资源和水环境的良好途径。     

北京市潮白河地下水库建库条件与方案建议

北京市潮白河冲洪积扇分布有大中型地下水源地10余座,区域地下水位持续下降,含水层腾出了巨大的储存空间,在此建设地下水库储蓄南水北调水和本地地表水,可提高北京市应急供水能力、增强水资源可持续利用能力、改善地质环境。本文以潮白河冲洪积扇为研究对象,论述了潮白河地下水库建设的地质条件、回灌水源、地下水人工补给方式等基本条件,研究了地下水回灌的工程模式、能力与调蓄方案。结果表明,潮白河地下水库可建设怀柔应急与水源八厂两个回灌工程,理论入渗能力可达136 m~3/s,调蓄方案实施一年,库区地下水位可上升5~15m,储存量可增加4.8×108m~3,资源、环境效益十分明显。     

连续干旱对北京平原区地下水的影响

北京水资源主要由地表水和地下水资源组成,其中地下水供水量约占水资源开发利用总量的三分之二,显而易见地下水资源在北京城市可持续发展中起着尤其重要的作用。北京地区经历了1999—2011年连续12年的干旱。干旱对地下水资源有直接的影响,即减少了自然补给。同时,干旱增加了应急供水需求,导致了地下水开采量增加。分析了北京平原地下水资源及变化特征,应用标准化降水指数分析了近50年北京平原的干旱时间分布特征,建立并运用非稳定地下水模型分析了干旱对地下水资源储量消耗的直接和间接影响。研究显示干旱加速了地下水资源储量消耗和地下水位下降,在潮白河和永定河冲洪积扇尤其明显。为实现地下水可持续开发利用,必须采取措施控制地下水开采,增加地下水补给。针对北京市干旱发生状况和发展趋势,提出了应对干旱的管理措施。     

北京市怀柔应急备用地下水源管理信息系统开发

北京是一个以地下水供水为主的大都市,约67％的供水依靠地下水。自1999年以来因连续干旱,地表水源锐减,北京市建成了多处城市应急备用地下水水源地,为保障城市供水安全做出了重要贡献。为提高应急水源地管理水平,建立了基于GIS的、集实时监测、统计报表、模拟评价和管理预誓于一体的应急水源地管理信息系统（EGWMIS）。该系统的应用提升了地下水水源地的管理水平,增强了地下水开采的科学性,提高了供水保证程度和供水安全。     

论新疆呼图壁县白格达农用水源地井泵挖潜改造问题

白格达水源地(以下简称水源地)位于呼图壁河流域冲洪积扇东北缘,东西宽约3公里,南北长约10公里,面积30平方公里。水源地建于1982年,规划机井30眼,年设计开采地下水3300万方。截至1984年成井24眼,配12JD、14JD和16JD三种型号的长轴     

北京平原区地下水位预警初步研究

借鉴美国地质调查局在宾夕法尼亚的地下水位预警方法,从统计学的角度,探索了北京平原区地下水预警方法。对监测井多年长期监测资料进行百分位统计分析,把同一时间(月平均、旬平均、日平均)地下水水位(头)标高值的最小值至百分位5、百分位5至百分位10、百分位10至百分位25、百分位25至百分位75范围内的地下水位分别定义为红色、橙色、黄色和蓝色预警,形成地下水位预警判据。根据地下水水位实时监测数据,实时判定监测井代表区域的地下水预警等级,同时修正和完善地下水位预警判据,称之为监测井单点预警,监测井代表的同一层位的区域的集合,构成不同含水层的地下水位区域预警。对北京平原区2009年12月的地下水位预警结果为:潮白河冲洪积扇顶部和中部潜水含水层地下水位为红色预警,前缘为黄色预警,冲洪积平原为蓝色预警区;城区以南地区为红色预警,海淀山后的西北部地区为红色预警,永定河冲积扇和冲积平原大部分地区黄色和蓝色预警,大石河冲洪积扇地区均为蓝色预警;承压水含水层在潮白河冲洪积扇的前缘为红色预警,冲洪积平原为蓝色预警,北运河山前地带均为橙色预警,城区东、东南地区为橙色和黄色预警,少数地区为橙色预警,除上述地区以外,承压水均为蓝色预警。北京市平原区主要地下水开采地区地下水位已经处于历史的较低水位处,特别是潮白河冲积扇中上部地区以及平谷盆地,地下水位几乎全部处于红色预警区。该预警方法原理明确,方法简便,有望在地下水主要开采区推广应用。     

潮白河冲洪积扇地下水可持续利用评价

潮白河冲洪积扇地区是北京市最重要的地下水供水水源地区,年开采量达到6亿方左右。持续过量开采地下水已经诱发了水位严重下降、水质变差和地面沉降等地质环境问题。本文在深入分析研究区水文地质条件基础上,选取地下水可持续利用评价指标,采用层次分析法对白河冲洪积扇地区地下水资源可持续利用进行分析评价。评价结果表明:研究区中地下水可持续利用较好区域占24.82%,主要是由于其补给条件较优,并且具有丰富的补给水源;可持续利用中等区域占70.06%,由水位下降严重或补给条件差造成;可持续利用较差区域占4.11%,主要原因是地下水可更新能力差,中深层承压水水质较差,同时是地面沉降主要发育区。     

禹门口冲洪积扇水源地地下水水质评价与分析

本文采用单项组分和综合指数法评价了禹门口冲洪积扇水源地地下水水质,分析了各项超标组分的形成机理,并提出了进一步加强水源地地下水环境保护的建议.     

利用地下水库强调蓄功能建设应急备用地下水源地

本文通过对北京市水资源形势及特点的分析,论述了在北京利用地下水库强调蓄功能建设应急备用地下水源地的必要性和可行性,结合应急备用地下水源地的水文地质条件和调蓄条件的分析,对应急水源地的选址依据和规划建设指导思想进行了初步探讨.结果表明,在怀柔冲洪积扇两河一带,第四系含水层厚度大、富水性强、补给条件好,适合建设应急备用地下水源地.     

青海省格尔木山前平原区地下水动态特征分析

在格尔木山前平原区水文地质条件基础上,结合多年地下水位监测资料,对格尔木河冲洪积平原区的多年水位动态特征及其影响因素进行了分析研究,总结出该地区的地下水动态类型.格尔木山前平原区3个不同区域由于赋存条件及开发利用条件的不同,地下水动态类型分异显著.研究区地下水整体流向与地形起伏相一致,自南向北径流,区域上流场形态变化不大.冲洪积扇中上部地下水多年动态处于平衡状态,近年来由于开采力度加大,地下水位呈急速下降趋势,地下水动态类型为水文-径流型;冲洪积扇下部地下水位以区域性下降为主,地下水动态类型主要为蒸发型;冲洪积扇西翼水源地附近由于地下水调蓄能力较强,地下水位总体呈稳定并局部有上升趋势,地下水动态类型为水文-人类活动型.     

北京市永定河地下水库水资源储蓄能力研究

北京市永定河冲洪积扇中上部,具备建设地下水库的基本条件。本文在确定永定河地下水库水资源人工补给方式的基础上,分析了各方式的入渗能力,提出了地下水库的人工补给方案,利用地下水数值模拟的预测结果和有效储水率计算公式,首次研究了地下水库的储水能力,分析了永定河地下水库的水资源补给效果。结果表明,永定河地下水库水资源人工补给能力最大可达18．93m^3／s,回灌地表水2．42×108m^3的情况下地下水位最大回升32m,地下水储存量增加2．09×108m^3,回灌后1年和5年的有效蓄水率分别为78．6％和46．8％,北京永定河地下水库具有较好水资源回灌能力、储存能力,地下水人工调蓄能够起到明显的效果。     

地下水补给与开采量对降水变化响应特征:以京津以南河北平原为例

通过对京津以南河北平原年降水量、地下水补给量和农业开采量三者动态规律及其互动关系研究表明, 年降水量减增, 同期地下水补给量与开采量呈互逆变化规律, 即降水量减小, 补给量变少, 开采量增大; 年降水量增大, 补给量较多, 开采量减小.在连续枯(丰) 水年份, 当年降水量减少(增加) 10mm时, 则地下水系统水量减少7.08 (增加7.06) mm, 水位下降(上升) 5.2~8.7cm; 在10~320mm变幅内, 当年降水量减少(增加) 10%时, 则地下水系统水量减少7.98 (增加7.67) %.气候旱化过程中降水变化对引起补给量减少和开采量增加的幅度, 大于气候增雨过程中降水变化对补给量增大和开采量减少的影响程度.因此, 需要重视连续枯水年份降水变化对地下水系统影响的应对举措, 这对于提高我国北方区域地下水资源供给安全保障具有重大意义.      

北京市平原区地下水更新能力变化的动态均衡证据

对北京市地下水更新能力的时空变化进行分析,为地下水资源管理提供依据。用地下水动态均衡法对北京市平原区地下水,尤其是开采层地下水的补给量、更新周期、更新速率和补给速率等参数做了计算,进而对地下水更新能力及其时空变化做评价和分析。研究结果表明：在自然状态下,地下水更新能力总体上自山前至平原区腹地由强变弱,但总体上更新能力较强;含水层接受外来水源补给的边界条件和赋水条件良好,降水量的多寡是影响地下水更新能力的瓶颈因素;2001－2008年的地下水平均补给速率（0.28 m/a）比1981－2000年减少了35.6%,更新能力明显减弱;近些年地下水开采强度连年大于其更新能力,导致与自然状态下相比地下水位埋深平均下降幅度已达19.73 m,含水层中地下水减少量达101×10⁸ m³。以上证据表明,在气候变化和人类活动的双重影响下,北京市未来的地下水资源可持续供水问题十分严峻。     

黑河流域水循环过程中地下水同位素特征及补给效应

通过环境同位素及其Tamers、IAEA模型应用研究表明,黑河流域水循环过程中地下水同位素特征与补给源属性和数量密切相关,具有非均一性;东部以山区降水通过出山地表径流补给为主,西部冰川雪融水和山区基岩裂隙水是主要补给源,下游区依赖中游区河水下泄状况,蒸发特征明显。东部同位素较新且地下水更新较快,西部同位素较老且地下水更新较慢;祁连山前戈壁带地下水同位素与山区河水相近,细土平原带地下水补给河水;高台一带受酒泉低氚值地下水补给影响而河水和地下水氚值都偏低;近河道带地下水年龄较新,远离河道则较老。因此,充分利用地下水与地表水之间转化规律,联合优化调控,有利于该区地下水资源可持续利用。     

Distribution,characteristics and influencing factors of fresh groundwater resources in the Loess Plateau,China

The fresh groundwater in the Loess Plateau serves as a major source of water required for the production and livelihood of local residents and is greatly significant for regional economic and social development and ecological protection. This paper analyzes the hydrogeological conditions and groundwater characteristics in the Loess Plateau, expatiates on the types and distribution characteristics of the fresh groundwater in the plateau, and analyzes the influencing factors and mechanisms in the formation of the fresh groundwater in the plateau as a priority. Based on this, it summarizes the impacts of human activities and climatic change on the regional fresh groundwater. The groundwater in Loess Plateau features uneven temporal-spatial distribution, with the distribution space of the fresh groundwater closely relating to precipitation. The groundwater shows a distinct zoning pattern of hydrochemical types. It is fresh water in shallow parts and is salt water in deep parts overall, while the fresh water of exploration value is distributed only in a small range. The storage space and migration pathways of fresh groundwater in the loess area feature dual voids, vertical multilayers, variable structure, poor renewability, complex recharge processes, and distinct spatial differences. In general, the total dissolved solids (TDS) of the same type of groundwater tends to gradually increase from recharge areas to discharge areas. Conditions favorable for the formation of fresh groundwater in loess tablelands include the low content of soluble salts in strata, weak evaporation, and special hydrodynamic conditions. Owing to climate change and human activities, the resource quantity of regional fresh water tends to decrease overall, and the groundwater dynamic field and the recharge-discharge relationships between groundwater and surface water have changed in local areas. Human activities have a small impact on the water quality but slightly affect the water quantity of the groundwater in loess.© 2021 China Geology Editorial Office.     

潮白河再生水补给河道对周边浅层地下水影响的数值模拟研究

再生水在北京被广泛用于补给河道,2007年底至2017年共有2.3×108 m3再生水补给至潮白河顺义段。其污染物本底值较高（Cl?浓度约62~122 mg/L）,通过河床入渗补给到周边的含水层中,对周边地下水产生一定影响,尤其是浅层地下水。为了定量评价再生水补给河道对周边浅层地下水的影响,基于10年（2007—2017）的地下水监测数据,建立了再生水补给河道周边的地下水水流和溶质运移模型,模拟了受水区浅层地下水的水位和Cl?浓度的变化,分析了浅层地下水水量、Cl?负荷和NO₃-N负荷的变化。结果表明,再生水补给河道后的前2年（2007—2009）,河道周边浅层地下水水位迅速抬升了3~4 m,之后在再生水的持续补给下保持稳定。但受深层地下水开采影响,2007—2014年研究区整体浅层地下水的水量仍在下降。2014年底实施地下水压采措施后,浅层地下水水量从2014年底的3.76×108 m3恢复到了2017年底的3.85×108 m3。周边浅层地下水中的Cl?浓度从再生水补给前的5~75 mg/L变化到了补给后的50~130 mg/L,之后保持稳定。浅层地下水水质受再生水影响的范围从2008年底的11.7 km2扩大到2017年的26.7 km2,影响区内的Cl?负荷从2008年底的1.8×103 t增加到2017年底的3.8×103 t,NO₃-N负荷从2008年的29.8 t下降到2017年的11.9 t。尽管研究显示影响范围外的浅层地下水质受再生水影响不明显,但潜在的咸化和污染的隐患不容忽视,需要在后续研究中进一步明确。     

中国地下水资源演变趋势及影响因素分析

中国地下水资源发生了显著变化,全面摸清地下水资源演变趋势及其影响因素是治理和管理地下水资源的基础。基于全国水资源调查评价、中国水资源公报等资料,对中国60余年来地下水资源的演变规律与影响因素进行了系统分析。结果表明：全国地下水资源量总体稳定,但区域演变趋势差异明显,海河区、辽河区、黄河区呈明显衰减态势;地下水补给结构发生重大变化,由自然补给演变为自然与人工补给并存的模式;地下水排泄结构发生巨大变异,由天然排泄逐渐演变为以人工排泄为主。海河区、松花江区、黄河区、西北诸河区等区域地下水补给排泄关系严重失衡,超采问题突出;降水变化、下垫面条件改变、人类活动干扰是地下水资源变化的主要原因。     

黑河流域中游盆地地表水与地下水转化机制研究

地表水与地下水相互转化是中国西北干旱内流盆地水循环的显著特征,转化机制研究是盆地水循环规律认知和水资源可持续管理的重要基础。以我国西北干旱内流河黑河流域中游的张掖盆地和盐池盆地为研究区,建立了黑河主干河道时变水平衡模型和地表水地下水耦合数值模型,研究了长周期水文变化和人类活动双重影响下地表水与地下水转化机制,得到如下认识:（1）补给条件由以天然条件下河流渗漏为主的线状补给演变为以河流与引水渠道渗漏的线状补给和灌区田间入渗面状补给,排泄条件由以泉水溢出和天然湿地排泄演变为以泉水溢出与地下水开采为主的排泄。（2）张掖盆地黑河干流河道入渗段和溢出段大致以G312 大桥为界,亦称为地表水与地下水转化的转折点。莺落峡—G312 大桥段为悬河渗漏段,河道入渗补给主要受控于进入河道的实际过水量。其中,莺落峡—草滩庄段河道入渗补给率为28.20 %;草滩庄—G312 大桥段河道入渗补给量与河道过水量的关系可用分段函数表达,河道过水量大于或等于0.37×108 m3/mon时呈幂函数关系,小于则呈线性函数关系。G312 大桥—正义峡段为地下水溢出段,其中G312大桥—平川大桥段地下水溢出量约占全部溢出量的70%,溢出峰值出现在高崖水文站下游约6 km处,其单长溢出量可达0.46 m3/(s·km)。（3）研究区是一个相对完整的河流—含水层系统,近31年来经历了连枯和连丰的水文变化,地下水补给排泄条件及与地表水转化机制均发生了相应的变化。地表水与地下水转化最强烈的地区为张掖盆地中部的黑河—梨园河倾斜平原。1990—2001 年连枯期,灌区引水量总体逐年减少,以河道入渗和渠系渗漏为主的补给量平均以0.06×108 m3/a速率减少,农田灌溉面积增加导致灌溉用水增加,地下水开采量显著增加,地下水水位逐年下降,储存量累计减少5.77×108 m3,地下水溢出量平均减少0.16×108 m3/a;而2002—2020 年连丰期,灌区引水量总体逐年减少,河道入渗量呈增加趋势,地下水总补给量平均增加0.15×108 m3/a,灌溉面积继续扩大,农灌开采量随之增加,以河道入渗量增加为主导,地下水水位持续上升,储存量累计增加5.45×108 m3,地下水溢出量平均增加0.08×108 m3/a。总之,补给和排泄条件变化较大,地下水储存量先减后增,地下水溢出总量变化较为平缓,反映了该区巨厚含水层系统的巨大调蓄功能。（4）位于张掖盆地东部的诸河倾斜平原地下水水位长期处于持续下降状态,这是由于地表水开发过度,补给量锐减。黑河侵蚀堆积平原地下水水位基本稳定。30 多年来盐池盆地倾斜平原地下水水位长期处于持续下降状态,这是由于移民开垦导致地下水过量开采。（5）内流盆地天然悬河入渗段是珍贵的地下水补给通道,无论连枯期还是连丰期,河道实际过水量是河道渗漏补给量的关键,保护上游天然河道和一定的河道实际过水量是内流盆地水资源可持续管理的关键。     

近50年黄河入海径流变化特征及影响因素分析*

以黄河口利津站实测、天然径流资料为依据,采用回归分析、相关分析和随机水文学的方法,对黄河入海径流的变化特征进行了分析,并结合流域气候和人类活动资料,定量探讨了近50多年来自然变化和人类活动对入海径流的影响。采用费希尔最优分割法检测出黄河实测入海径流出现1968年、1985年和1996年3个跳跃点,依据3个跳跃点,将入海径流分为4个阶段:即Ⅰ(1950~1968年)和Ⅱ(1969~1985年),Ⅲ(1986~1996年)和Ⅳ(1997~2004年),4个阶段径流量逐阶段递减。根据降雨与径流的相关分析计算出各阶段取水量占入海天然径流量的比重,第Ⅰ阶段为24 ％ ,Ⅱ,Ⅲ和Ⅳ阶段分别升至44 ％ , 65 ％ 和79 ％ ,说明流域取水量的增加是造成入海径流量逐阶段减少和断流严重性增强的主要原因,也反映了黄河入海径流由第Ⅰ阶段受自然变化影响为主逐渐过渡至第Ⅲ阶段后受人类活动影响为主。1985年以后流域暖干化、大水库的调节和水土保持等则是促使径流量减少和断流的辅助因素。     

环境同位素在北京平谷盆地山前侧向补给研究中的应用

利用地下水水化学和同位素测试分析成果,结合区域地质、水文地质条件研究了平谷北山山区侧向补给情况和中桥水源地地区第四系松散孔隙水和下伏岩溶水关系。结果表明：研究区第四系松散孔隙水和基岩岩溶地下水均来源于大气降水,地下水化学类型均为HCO-3-Ca2+?Mg2+ 型;平谷北山山前基岩岩溶水侧向补给平原区第四系松散孔隙水和下伏岩溶地下水;通过D值估算得到中桥水源地第四系浅层地下水的山区岩溶水侧向补给和垂向降水入渗补给比例为57：43;中桥水源地基岩岩溶水接受山区岩溶水侧向补给和第四系孔隙水垂向越流补给比例为87：13。研究成果为平谷地区地下水资源量评价和地下水动力场数值模型的建设提供了关键参数,为区域地下水的合理开采和有序回补涵养提供了科学依据。