北京平谷盆地地下水库建库条件分析

中国北方干旱、半干旱地区,地下水资源在供水中占主导地位。利用业已形成的地下水位降落漏斗,建立地下水库实施水资源人工调蓄,将汛期不可利用的地表雨洪水、河水和水库弃水,通过人工干预引渗补给到地下水库中,对提高区域水资源利用率和优化水资源配置都具有重大的现实意义。平谷是北京市重要的战略性后备水源地,本文以平谷盆地为例,在水文地质条件分析的基础上,从地下储水空间、调蓄水源、补给方式、输汇水条件和入渗能力,以及取水条件等方面对平谷地下水库建库条件进行了系统分析,并提出相应的人工回灌补源工程方案,为平谷地下水库建设提供设计依据。     

北京市平谷盆地地下水三维数值模拟及管理应用

为缓解北京城区的用水紧张问题,平谷区建立了王都庄和中桥两个应急水源地。持续过量的开采导致盆地内水位急剧下降。为研究大规模开采对平谷盆地地下水系统的影响,并分析不同地区的开采潜力,本文建立了合理刻画三维地下水流动特征的数值模型,对五种不同的开采方案进行模拟。模拟结果表明,丰水条件下地下水位回升明显,王都庄水源地补给条件优越,尤其是盆地上游地区,具有更大的开采潜力;而盆地中下部应适当限制开采,避免水位下降过快。高仿真的数值模型可作为强有力的管理辅助工具,为地下水资源分析及合理利用提供科学的技术支持。     

北京张坊岩溶地下水库联合调蓄研究

北京张坊岩溶地下水库位于北京市房山区,属半开放式山前浅埋岩溶地下水系统,其补给条件好。文章应用多种技术手段,对区域构造应力场、水动力场等进行综合对比分析。研究结果表明,张坊水源地地区是一个相对独立的岩溶地下水库,区内岩溶水的分布明显受构造控制,富水性不均匀。拒马河自西北向东南纵穿整个水源地,为地表水和地下水的联合调蓄创造了条件。区内拒马河平均年径流量在五渡以上为7800×104m3/a,地下水可采资源为2330×104m3/a,年内最大可调蓄库容为4690×104m3/a。张坊应急水源地和拒马河河水具备联合调蓄条件,二者结合可满足年平均供水1~1.2×108m3/a。     

关中盆地秦岭山前地下水库调蓄功能模拟研究

本文从水资源开发利用与社会经济环境协调发展角度出发，分析研究了关中盆地秦岭山前地下水库调蓄条件下调蓄方式，依据野外实际调查测试的数据，利用有限元和有限分析数值模拟技术对地下水库的调蓄功能进行了模拟，在此基础上，对地下水库调蓄的效益进行了分析。得出关中盆地秦岭北坡地下水库调蓄条件优越，水量丰富，蕴藏着巨大的开发利用潜力，开展该地区地下水库人工调蓄是挖掘水资源潜力、增大可供水量和涵养地下水源、改善生态环境的重要途径，对维持黄河流域地下水可再生性，缓解黄河断流有重要意义。     

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。     

秦岭山前截洪引渗与地下水库调蓄及其协同效应研究

本文分析了秦岭山前截洪引渗条件,以及涝河冲洪积扇截洪引渗方式与方案及其效果,采用数值模拟方法研究了截洪引渗与地下水库调蓄的协同效应。得出涝河冲洪积扇采取有水库、有引渗方案,实施截洪引渗工程与地下水库调蓄的联动,平水年可增补地下水0.45×108m3/a,丰水年可削减洪峰90%以上,增开状态的地下水位与泉流量仍可持续恢复。秦岭山截洪引渗条件和地下水库调蓄功能优越,实施截洪引渗工程对调节水资源时空分配不均、储蓄南水北调水量,缓解关中地区水资源供需矛盾、减轻洪灾等具有重要意义与作用。     

地下水库特征水位与特征库容的划分及确定研究

参考地表水库调控指标的划分方法,将地下水库的特征水位与特征库容划分为死水位与死库容、正常蓄水位与调蓄库容、腾空库容和已占库容以及总库容,并提出了特征水位确定的一般原则以及承压地下水库的库容计算原理与方法。以大庆市西部地下水位降落漏斗区地下水库为实例,确定地下水库水量调蓄的死水位为115m,正常蓄水位为132m,结合现状地下水位,计算得出相应的死库容为1161.58×108m3,调蓄库容为1.75×108m3,腾空库容为1.57×108m3,总库容为1163.33×108m3。     

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。     

河南某大型裂隙岩溶水源地地下水位动态分析

青多水源地岩溶地下水是济源市的主要供水水源,研究其地下水位动态变化特征及影响因素对地下水资源合理开发及生态环境保护意义重大,探明蟒河口水库是否补给水源地对城市安全供水具有重要意义。依托河南某大型裂隙岩溶水源地多年逐月（1994年6月—2019年12月）地下水位动态监测资料,对不同阶段、不同时段的地下水位动态进行分析,采用逐步回归分析方法定量确定水源地地下水位动态的影响因素,建立水位动态预测的逐步回归方程。结果表明:①第一阶段（蟒河口水库蓄水前）,水源地地下水位主要受降水和开采影响。其中,第1时段（1994年6月—2005年12月）,水源地开采量约2×104 m3/d,地下水位主要受降水量影响,开采量影响较小;第2时段（2006年1月—2014年8月）,水源地开采量由2.2×104 m3/d逐渐增大到约6.5×104 m3/d,地下水位受开采和降水双重因素影响,总体呈现下降趋势。②第二阶段（蟒河口水库蓄水后）,水源地开采量由2014年8月的6.5×104 m3/d增大到2019年6月的8.8×104 m3/d,岩溶地下水位不降反升,其水位主要受蟒河口水库蓄水和降水影响,开采量影响甚微。在不考虑蟒河口水库蓄水影响的情况下,应用建立的逐步回归方程对水源地地下水位进行预测,蟒河口水库蓄水后实测的水源地地下水位高于预测水位,并从水源地水文地质条件、蟒河口水库蓄水水位、水质特征等方面论证了蟒河口水库的补给效果。本研究可为水源地地下水资源评价、水资源可持续利用和管理提供科学依据,也可为类似地区地下水动态研究提供参考。     

北京怀柔应急备用地下水源地开采两年后续采年限研究

本文通过怀柔应急备用地下水源地水文地质条件分析和应急开采两年地下水位动态监测,运用数值模拟模型对水源地三种续采方案开采年限进行了预报：水源地分别以1．2×10^8m^3／a、0．8×10^8m^3／a和0．4×10^8m^3／a的开采量续采,续采年限分别为1年-2年和4年。     

遥感技术和FEFLOW在北京市平原区地下水合理开发利用中的应用

在分析水文地质条件的基础上,采用遥感技术准确确定了北京市平原区地下水系统边界,并建立了地下水系统概念模型。采用基于有限元原理的FEFLOW软件建立了相应的地下水数值模拟模型,以2000年到2003年连续4个枯水年的地下水位动态资料对模型进行了验证和识别。运用识别后的模型进行了现状地下水水均衡、各典型水文年的补给量和开采潜力分析,并提出了地下水合理开发利用对策。研究表明识别后的模型置信程度较高,反映了实际的水文地质条件;2000年至2003年地下水系统均衡分别为-7.73亿m3、-6.02亿m3、-5.95亿m3和-4.38亿m3,补给总量分别为16.98亿m3、18.68亿m3、18.75亿m3和20.32亿m3;多年平均地下水补给资源量为22.98亿m3。平谷和昌平地区地下水还有开采潜力,密怀顺平原和城近郊区地下水已过量开采。地下水的合理开发利用应致力于开源节流、地表水地下水联合调蓄和中水回用。     

变异条件下内蒙古呼包平原地下水演化趋势

重点探讨气候变异对内蒙古呼包平原地下水资源、地下水流场和动态的影响。在介绍呼包平原水文地质条件的基础上,运用地下水模型软件PMWIN 5.1建立了研究区双层地下水流模型,并根据1998年地下水动态观测和统测资料对模型进行识别。通过对近51 a降水量的分析,确定将连续出现的2个特枯年作为地下水的变异条件,运用地下水模型对变异条件下地下水状态进行模拟,结果表明：2年间对地下水的严重超采,使地下水亏空量达75 296.34 万m³,潜水和承压含水层的地下水位大幅度下降,潜水位最大下降4 m左右,承压水位最大下降17 m左右;漏斗中心主要集中在开采量大的呼和浩特和包头市区。     

北京西郊地下水库模式研究

在水文地质条件分析的基础上,探讨北京西郊地下水库调蓄工程的模式。北京西郊位于永定河冲洪积扇的中上部。文中首先论述了北京西郊的水文地质条件和水库的边界条件,地下水库的面积为333 km2,以1983年为最高水位,计算出地下水调蓄库容为8亿m3。地下水库的补给源主要有永定河洪水、官厅水库放水和弃水、用水低峰时南水北调的尾水、城市雨水等,主要调蓄方式为河道、砂石坑和大口井。提出了地下水库工程由回灌水预处理工程、回灌工程、地下水库工程和取水工程等组成,根据北京市西郊水文地质条件、水源以及回灌条件,提出了北京西郊地下水库调蓄工程的三种模式,阐述了各种模式的空间分布、调蓄水源、调蓄方式等,为地下水库工程前期论证和建设提供设计依据。     

鄂尔多斯盆地都思兔河流域白垩系含水层特征及供水前景分析

在鄂尔多斯盆地都思兔河流域供水水文地质详查的基础上,通过水文地质钻探、抽水试验、样品分析等手段,查明了流域含水层的结构、埋深以及含水层和隔水层在水平和垂直方向上的变化规律,探讨了各含水层之间的水力联系,并求取了含水层的水文地质参数;对比圈定了包乐浩晓、巴彦布拉格、好勒包勒吉3处富水区;采用地下水流数值模拟方法对上述3处富水区地下水开采量进行计算,提出了27种地下水开采方案,并经过对比得到地下水开采推荐方案。结果表明：包乐浩晓、巴彦布拉格、好勒包勒吉3处富水区主要补给为侧向径流及大气降水入渗补给,排泄方式以潜水面蒸发及向河流排泄为主;在地下水浅埋区,结合含水层单井涌水量的大小,确定采用管井开采方式、中段悬挂式非完整井结构,平均布井,井深300m,单一开采白垩系环河组的地下水,最大限度夺取潜水蒸发排泄量;根据推荐方案,上述3个富水区总开采量达到123500m3／d,可为该地区地下水资源开发与利用提供技术保障。     

Groundwater resources in karst area in Southern China and sustainable utilization pattern

Occurrence conditions of groundwater in southern karst area are complicated. The water-bearing media in the karst have multiplicity, and the groundwater is hosted in holes, gaps, seams, pipes and caves. The karst water shows heterogeneity where fast and slow flow coexist, and the Darcy and non-Darcy flow coexist, and the liquid flow, the gas flow and solid flow coexist. The evaluation and investigation indicates that the mineable resource of karst groundwater is about 53.44 billion m3/y, and the current exploitation quantity is merely 6.565 billion m3/year. The exploitation and utilization potential is gigantic. In the region there are altogether 2 763 karst subterranean rivers with a total length of 12 687 km. The dry season runoff volume equals to 47 billion m3/year. At present the exploitation is only 10%. Four effective utilization models of karst groundwater resources have been put forward. (1) The karst hills-depression zone formed the surface-underground united reservoir. By digging tunnels, water diversion irrigation and generating electricity, the ecological economy is developed. (2) In the deep-cut peak cluster depression area, by using the high-part Epikarst spring and constructing the regulation and storage water tank, the stereo ecological agriculture is developed. (3) In the karst peak forest plain and hilly-gully area, the pump-type underground regulating reservoir is constructed and the water-saving ecological agriculture is strengthened. (4) In the fault basin region with the surrounding groundwater runoff belting beam backwater, the water resources are jointly controlled to develop a fruit crop base within the basin.     

海河流域中东部平原区深层地下水补给与释水机制探讨——兼谈深层地下水资源可利用性

通过对近30年以来海河流域中东部平原区深层地下水实际开发利用状况的分析,阐明了深层地下水资源实际利用的特殊性;从深层地下水的自然属性出发,通过对深层地下水补给与释水机制及其开采过程中激发释水效应的剖析,揭示了深层地下水自然释水和开采条件下释水的规律,提出了便于实际应用的广义“深层地下水释水”理念。在此基础上,论证了深层地下水储量资源的可利用性。     

雄安新区地下水资源概况、特征及可开采潜力

地下水资源在中国社会经济发展中发挥重要作用,特别是在地表水资源相对匮乏的北方地区。掌握一个地区地下水资源状况、动态变化特征及可开采潜力,对该地区的供水安全保障至关重要。本文选择雄安新区,在近年来开展的区域水文地质调查、监测及综合研究等成果基础上,结合前人研究,对雄安新区区域水文地质条件、地下水动态变化特征等进行分析总结;以恢复地下水降落漏斗为地下水可持续开采利用方案的目标,从白洋淀流域平原区尺度,设置现状开采条件、河流补水、工农业节水及地下水禁(限)采等不同情景方案,采用地下水数值模拟技术,综合分析不同情景30年后的预测结果,提出白洋淀流域平原区地下水可持续开采利用方案;在流域地下水可持续开采利用方案基础上,分析雄安新区地下水可开采的最大资源量,进而评价雄安新区地下水可开采潜力。结果显示,雄安新区区域水文地质条件相对简单,浅层富水性中等,深层富水性较强;地下水位为多年下降状态,近年来,浅、深层地下水整体呈企稳或回升状态,局部地区仍有所下降;地下水质量总体良好,且较为稳定。根据评价结果,雄安新区地下水可开采潜力约为1.80×10~8m~3/a,其中,浅层地下水可开采潜力约为1.50×10~8m~3/a,深层地下水可开采潜力约为0.30×10~8m~3/a。     

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。     

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。     

圆明园遗址公园水文地质条件分析

通过遥感解译、水文地质调查、钻孔和抽水试验,结合区域水文、气象和地质等资料,对圆明园的水文地质条件有了初步认识:圆明园处在清河古河道范围内,浅层地下水可分为潜水和第一层承压水,含水层岩性以砂类为主,与湖水有直接联系的潜水含水层的渗透系数大于20md;20世纪50～60年代,圆明园所在区域地下水位较高,地下水补给湖水;近年来,受降水减少和地下水开采等因素影响,地下水位下降较大,湖水位高于潜水位,自然条件下湖水补给地下水。