宁东能源化工基地水资源优化配置研究

宁东能源化工基地水资源极为贫乏,合理配置基地内的水资源对能源基地的发展极其重要。论文采用线性规划模型对宁东能源化工基地的联合供水方案进行了优化研究,提出了地表水和地下水联合供水方案,确定了供水方案中地下水的实际配额和供水路线,得到下述结论:陶乐傍河水源地可向平罗精细化工基地供水0.065×10~8m~3/a;骆驼井应急水源地向横城和鸳鸯湖工矿区供水0.019×10~8m~3/a;吴忠平原2号和3号备选水源地向灵武工矿区供水0.089×10~8m~3/a和0.067×10~8m~3/a;大泉地区的1号水源地向南部的马家滩和积家井工矿区供水0.054×10~8m~3/a。按地下水总供水量0.294×10~8m~3/a和最佳供水路线联合配置地下水,地表水配额只需供水3.136×10~8m~3/a,既能满足宁东能源化工基地2020年规划对水资源需求,又可实现社会经济和环境效益的最大化。     

郑州黄河“九五”滩大口径管井井组抽水试验分析

对井组抽水试验观测资料的分析表明,在水位降深不大时,开采量与水位降深呈线性关系;开采条件下,黄河与地下水的水力联系十分密切,短时间内黄河水位的涨落距河边线３００ｍ以内的观测孔水位均有明的影响,且水位变化幅度随观测孔距河线距离的增大而减小;抽水试验引起的地下水位下降不会对黄河大堤造成危害,预测今后长期大量开采地下水所引起的地面积沉降亦不致对黄河堤造成危害性影响,用多种方法得到的水文地质参数为：导水系     

渑池盆地岩溶含水系统地下水资源评价

在对渑池盆地岩溶含水系统的平面边界和垂向边界进行分析的基础上,采用均衡法对岩溶含水系统的地下水资源量进行了计算,结果表明:(1)现状条件下为负均衡,地下水位年均降幅为1.79 m;丰水年为正均衡,地下水位升幅为0.01 m;平水年和枯水年均为负均衡,地下水位降幅分别为4.60、16.89 m。(2)该地区多孔多年水位观测资料表明,水位表现为持续下降,1984—2008年水位下降40~140 m,多孔平均水位年降幅为5.68 m,均衡计算结果与实测数据基本吻合。(3)岩溶地下水现状条件下的补给量主要是大气降水入渗,约占74.0%,岩溶地下水的排泄量主要为水源地开采,约占97.5%。     

新疆阿图什哈拉峻地区地下水系统预报模型的应用分析

该文在新疆阿图什哈拉峻地区地下水系统模型识别的基础上,合理选择水文地质参数,建立了地下水预报、预测模型,对三种设计开采量:在2001年现状开采2779.65×104m3/a的基础上增加250×104m3/a、2000×104m3/a、4000×104m3/a进行了连续10年地下水水量、水位开采变化预报,结果比较显示:第一种方案新增开采量较小,10年间引起的水量、水位变化不明显;后两种方案地下水位将不断下降,与之相关的蒸发量和泉溢量都逐年减少,但总的趋势不断减缓,第十年仅动用储存量变化量94.4×104m3和103.2×104m3,水量变化基本达到稳定。10年累积平均水位降为0.46m和1.008m,随着水量逐渐趋于平衡,第十年间平均水位降仅为1~2 cm,虽然开采期末的水位降还要大一些,但在开采期后会得到较大恢复,与研究区地下水资源储量丰富相符。随开采量的增加,降落漏斗不断扩大,降落漏斗区正好位于新增开采区处,与预计结果相符,进一步验证了模型的正确性和适用性。     

海河流域典型平原区浅层地下水动态分析及保护对策

大清河淀西平原水资源供需矛盾突出,地下水超采严重,为研究该平原区的地下水动态变化规律,文章分析了2004~2015年间该地区地下水埋深的年际和年内变化特征、超采区状况以及地下水的开采情况,得到如下结论:受降水量和人类活动的共同影响,2004~2015年间大清河淀西平原浅层地下水位总体呈现下降态势,平均下降速率为0.41m/a;地下水年内变化分为4个时期:4~6月水位下降期,7~9月水位上升期,10~11月水位波动期,12月~次年3月水位上升期;2009~2014年3大超采区中心水位埋深变小或基本维持不变,超采区治理显成效;2004年以来,该平原区地下水开采量由增到减,近5年下降速率为0.89亿m~3/a。最后,针对目前地下水资源管理的现状,有针对性地提出了加强地下水保护的相关措施。     

井灌区地下水位变化对灌溉成本水价的影响

河南省是农业大省,地表水资源短缺,合理开采地下水对解决农业用水需求问题、控制地下水位下降、预防和改良盐碱地等具有重要作用。如今大量开采地下水已形成4.4万km~2的超采区,不仅影响了生态环境,也增加了农业的生产成本。以郑州市中牟县井灌区为例,分析不同地下水位条件下农业用水的成本水价,并与农户对水价的经济承受能力进行比较。结果表明:地下水位下降明显影响农业成本水价,现状地下水位埋深40 m,农业供水全成本水价为0.66元/m~3,农业用水平均成本水费为1 562.10元/hm~2;地下水位埋深达到60 m时,农业供水全成本水价增加0.112元/m~3,平均成本水费为1 826.70元/hm~2;地下水位埋深达到80 m时,农业供水全成本水价增加0.297元/m~3,平均成本水费为2 265.75元/hm~2,将超过农民的经济承受能力。据此对农业水价综合改革提出了建议。     

浩勒报吉水源地地下水流数值模拟及开采引起的环境问题评价

利用GMS(Groundwater modeling system)软件建立了鄂尔多斯市浩勒报吉水源地的地下水流数值模拟模型,评价了多年平均条件下的地下水补给资源量,对水源地规划开采方案下的地下水位动态变化进行了预测,并分析了水源地开采条件下可能引起的环境问题.结果表明,在规划开采方案下,预测期内水源地的地下水位降深在允许范围内,预测末水位达到稳定.水源地的大规模开采,会对生态造成一定破坏,但同时也会使低洼地带盐渍化现象得到改善.     

台州城市规划区地下水应急供水研究

结合台州城市规划区城市供水设施现状,在满足水量、水质及开采条件的基础上,优选了3处河谷孔隙潜水和2个孔隙承压含水层地下水应急水源地,并利用visual MODFLOW软件建立了孔隙承压水地下水流与溶质运移数值模型。计算的河谷孔隙潜水允许开采资源量为455.53×10~4m~3/a,孔隙承压水年均补给总量为472.3×10~4m~3。在遵循应急供水的原则下,设置了三级、二级和一级预警开采方案,计算结果均能满足应急供水要求。并预测评估了应急开采后的地面沉降、咸水入侵等地质环境问题,结果表明产生的地面沉降最大量为一级预警的14.2mm,相对可控,咸淡水界线移动不明显。     

石川河地下水库建库条件分析及地下水位动态预测

通过分析富平县石川河河谷阶地区的自然地理、气象、水文、地质等条件以及地下水资源开发利用情况,建立了水文地质结构三维模型,论证了建立石川河地下水库的可行性,初步计算了地下水库库容约为4.95亿m~3。利用Visual MODFLOW软件建立了地下水库库区的地下水数值模型,预测了不同降水和开采条件下,进行人工回灌0.52亿m~3/a、10年后地下水库库区的地下水位变化情况。结果表明,库区内的地下水位将大范围的抬升,大部分地区与1959年的水位相近,可基本满足当地的用水需求。     

基于GIS的昌平区地下水位现状分析

随着北京市昌平区社会和经济的发展,地下水的需求量日益增加,过量开采导致地下水位持续下降.在对北京市昌平区水文地质条件分析基础上,基于GIS技术分析了地下水位的年内变化、年际变化以及地下水位动态的空间分布特征和变化规律.结果表明昌平区地下水2001-2011年,年内变化较大,总体上与多年年内变化一致;年际变化较大,呈不断增加的趋势.昌平区2011年的平原区松散孔隙浅层地下水位埋深最大为89.8 m,最小为2.0 m左右;与2001年相比水位埋深普遍增大,平均地下水位埋深较2001年增加了12.55 m,降深最高达到22.0 m,年均降速为1.1 m.平原区中部和东部开采强度大,地下水位降深较大,而山区以及山前平原一带开采力度小,水位降深不大,部分地区有回升趋势.     

矿井大量涌水地区多水源联合配置

为了实现矿井水在区域供水体系中的科学配置,以煤矿开采规模庞大的乌审旗为研究区域,预测未来水资源供需态势,建立包含矿井水的多水源供水规则与配置模型,经优化提出多水源联合配置方案。结果表明：随着煤矿开采规模的扩大,与2020年相比,2025年乌审旗供水结构将发生显著变化,地下水供水量将减少44.9%,矿井水供水量将增加1.4倍;矿井水大量供给将置换地下水水源,可解决局部地下水超采问题;受用水总量控制指标的限制,2025年全旗缺水量将达到1 913×10⁴ m³,未来需要退减耕地面积以控制总需水量的增长。乌审旗有大规模利用矿井水的迫切需求,但存在供水成本高、取水许可“批用不符”等现实问题。乌审旗在建的大水网工程为当地地表水、黄河水、矿井水、再生水等水源的丰枯互济提供了工程条件,有利于消除矿井水的不稳定性,保障水资源的稳定供给。     

不同回灌补源模式下石川河富平地下水库数值模拟

石川河富平地区地下水长期处于采补失衡状态,大范围含水层被疏干,形成区域性降落漏斗,针对拟建的石川河富平地下水库,设置5种开采回灌方案,建立地下水流数值模型模拟不同方案下地下水库水位和蓄水库容变化情况。结果表明：各回灌方案在消除降落漏斗的同时,均能较好地恢复地下水水位,且不超过地下水库的调蓄上限水位;回灌量相同、回灌方式不同时,逐日回灌方式的水位恢复效果优于灌期+非灌期回灌方式,较2018年地下水水位平均抬升13.55 m,蓄水库容增加2.99×10⁸ m³;回灌量不同时,较大回灌量对地下水水位的影响大于回灌方式,即泾惠渠水源回灌时,水位抬升程度最大,为19.77 m,蓄水库容相应增加4.36×10⁸ m³。模拟结果可为地下水库的调蓄与运行提供参考。     

基于多目标不确定性机会约束规划的矿区水资源配置研究

以矿区水资源配置系统为研究对象,针对矿区生态恢复过程水资源配置的多目标、模糊、不确定性的特点,构建多目标不确定性机会约束规划模型对矿区水资源进行优化配置。基于生态优先的配水原则,以碳排放最小化目标代替传统的污染物排放量最小化目标,兼顾碳排放最小化、系统经济效益最大化以及缺水量最小化,建立矿区生态环境－经济社会－水资源协调发展的多目标模型,统筹分配地下水、地表水、矿井水以及再生水。对实际情况中的不确定性因素采用区间参数的方法表示,并通过遗传算法对模型进行求解,得到合理的水资源配置方案。将模型应用于宁夏回族自治区羊场湾矿区,结果表明：以碳排放为目标的不确定性机会约束规划多目标模型能够很好地统筹矿区经济发展目标与水资源节约目标,配置方案可保证各个用水部门的需水满足度达到100%,而以污染物排放量为目标的优化方案存在区域缺水的情况。系统可带来年碳净吸收量（CO₂）为533.7～702.4 t,预期年经济效益为162.3×10⁴～163.7×10⁴元,区域年供水富余量为43.5×10⁴～49.7×10⁴ m³。研究结果一方面可为羊场湾矿区尽快实现绿色矿山提供理论支撑,另一方面也可为其他干旱地区煤矿区的水资源配置和规划提供参考。     

Coupled Quantity-Quality Simulation-Optimization Model for Conjunctive Surface-Groundwater Use

Many water resources optimization problems involve conflicting objectives which the main goal is to find a set of optimal solutions on, or near to, Pareto front. In this study a multi-objective water allocation model was developed for optimization of conjunctive use of surface water and groundwater resources to achieve sustainable supply of agricultural water. Here, the water resource allocation model is based on simulation-optimization (SO) modeling approach. Two surrogate models, namely an Artificial Neural Network model for groundwater level simulation and a Genetic Programming model for TDS concentration prediction were coupled with NSGA-II. The objective functions involved: 1) minimizing water shortage relative to the water demand, 2) minimizing the drawdown of groundwater level, and 3) minimizing the groundwater quality changes. According to the MSE and R² criteria, the results showed that the surrogate models for prediction of groundwater level and TDS concentration performed favorably in comparison to the measured values at the number of observation wells. In Najaf Abad plain case study, the average drawdown was limited to 0.18 m and the average TDS concentration also decreased from 1257 mg/lit to 1229 mg/lit under optimal conditions.     

黑龙江杜尔伯特县节水增粮行动项目地下水资源分析与预测

在对节水增粮行动项目区的地质、水文地质条件进行研究的基础上,进一步分析了杜尔伯特蒙古族自治县节水增粮行动项目区地下水的补给条件和动态特征,对潜水和承压水资源量分别进行计算,对2015年进行供需平衡分析,采用开采强度法对地下水开采进行预测分析计算,采用水位恢复法预测地下水状况。计算结果表明:论证单元区地下水补给资源量为12 320.25万m3/a,可开采资源量为10 472.26万m3,总需水量为8 719.4万m3,需水量小于可开采量,各论证区可开采量均有剩余。采用开采强度法对水源地进行水位降深预测,在无补给且连续24天开采情况下,最大水位降深为1.82m,平均水位降深1.37m。从停止开采的24小时内动水位恢复迅速,从第10天以后水位回升缓慢,到第120天基本回复至初始状态。     

张家川水源地不同取水方式对比分析

经过对研究区的水文地质条件进行分析,设计了3种开采方式:廊道、辐射井、渗流井。建立研究区的地下水流三维数值模拟,计算出廊道、辐射井、渗流井的允许开采量分别为:0.65、0.68、1.18万m3/d。通过对比分析,表明渗流井与相同技术条件下的廊道及辐射井相比,出水量大,供水保证率高,并且在建议开采量下含水层的水位降深在允许范围内。最终选定渗流井作为张家川水源地地下水的开采方式,对研究区地下水的开发利用具有很好的指导作用。     

Quantitative Assessment of Regional Rock Aquifers, South-Western Quebec, Canada

The population of the St. Lawrence Lowlands platform in south-western Quebec, Canada, is heavily dependent on groundwater. The present study summarizes the quantity, quality and sustainability estimations of the groundwater resources found mainly in sedimentary rock aquifers. Results show that the regional groundwater flow in the considered domain of 1,500 km² is 97.7 Mm³/y with: 86.6% infiltration from precipitation, 9.6% inflow from neighboring aquifers, and 3.8% induced recharge. The regional sustainability is defined with simulated drawdowns from uniform withdrawal scenarios. The current withdrawal rate of 18 Mm³/y results in median drawdown of 0.6 m, compared to pre-development conditions. This drawdown is situated well in the sustainable range, an indication that regional aquifers are not overexploited. Hypothetical pumping rate of 24 Mm³/y resulting in an average drawdown of 2.2 m is estimated as sustainable limit. Increasing exploitation from 24 to 51 Mm³/y would need tight control and planning. Pumping rates beyond 51 Mm³/y are judged not sustainable as regional drawdowns become high, ∼8 m. The water levels in recharge areas are the most sensitive to groundwater extraction. Combining drawdown maps, groundwater quality zones, and aquifer vulnerability to surface contamination delineated the areas most suitable for future groundwater developments.