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。     

内蒙古桌子山地区岩溶水特征及勘查方法

桌子山地区位于内蒙古自治区西南部,该区岩溶发育,属鄂尔多斯盆地周边岩溶区.在研究桌子山地区岩溶水赋存条件的基础上,通过对区域构造条件的分析,总结出该区地下水的分布规律.采用水文地质调查、水文地质物探和钻探相结合的方法,为当地成功地寻找到岩溶地下水,缓解了当地人畜饮用水的紧张状况.     

分布式水文模型在岩溶地区的改进与应用研究

在我国西南岩溶峰林地区，碳酸盐岩岩溶的强烈发育使含水层空间结构具有高度非均质性，加之表层岩溶带对降雨入渗的影响，导致传统的含水层高度概化的水文模型难以定量刻画地表水对地下水的补给过程。文章在开源的SWAT（土壤和水评估工具）模型基础上，通过改进土壤水及地下水模块，刻画水分经表层岩溶带以慢速流和快速流的方式进入含水层的过程，分别以活塞式推进方式及以捷径式入流方式进入浅层含水层，构建了适应于岩溶地区的分布式水文模型。以桂林市漓江流域为例，在碳酸盐岩和碎屑岩交叉分布的流域建立水文模型，并对构建的模型进行率定与验证，结果表明:与原模型径流模拟相比，本文构建的模型较好体现了表层岩溶带的调蓄作用，改善了各水文站枯水期模拟较差的情况（其中潮田站纳什系数由0.78提高到0.92，决定系数由0.85提高到0.92，比改进前有明显提高）；改进后的模型能适用于碎屑岩与碳酸盐岩分布不均的岩溶流域水分循环模拟。     

地下水应急开采对郑州市傍河水源地的影响

傍河水源地是郑州市重要的地下水供水水源.在出现极端干旱或极端事故(如水质污染)的条件下,傍河水源地将启动应急开采满足城市供水的需要.通过建立郑州市350m深度内松散岩类孔隙水地下水数值模拟模型,对黄河水位下降情况下的地下水应急开采方案进行了预测,分析了应急开采对黄河侧向补给的影响及傍河水源地地下水位的演变趋势.结果表明,应急开采方案下激发了黄河的侧向补给,一年的预测期末傍河水源地没有出现地下水位持续下降、降落漏斗进一步扩大的问题.     

昌平区山前平原地下水位空间变异性特征分析

基于Arc GIS的地统计模块和半变异函数模型,在了解昌平区山前平原水文地质条件的基础上,选取30眼地下水位观测井2001—2011年间水位观测数据分析地下水位的空间变异性。利用交叉验证法遴选最优半变异函数模型,结合空间插值分析对未知点进行无偏最优估计。结果表明,北京市山前平原的最优插值模型为0阶球状模型,插值方法选用析取克里格方法;2011年地下水位的块金效应为0.45,受地形起伏、降水以及水文地质条件等因素影响较大,空间相关性强,而地下水降深的块金效应达到0.969,表明人类活动和测量误差等因素对其影响较大,空间相关性弱;由块金效应可知2001—2011年间人为大量开采使地下水位的空间相关性逐年减弱;受到水文地质条件和人类活动的共同影响,地下水流主径流方向上的块金效应为0.34;由于人类大量开采,冲洪积扇中上部地下水位空间变异性变化更为显著,在顶部和下缘空间变异性较小。克里格空间插值结果可为今后开采井的合理布设及进一步研究人类活动影响下地下水系统变异规律提供依据。     

不同作物覆盖对农业区地下水入渗补给的影响分析

灌溉入渗是卫宁平原地下水的主要补给来源,研究不同农作物对地下水的灌溉入渗补给对于准确评价地下水资源量十分重要。本研究基于卫宁平原灌区2个包气带水分运移原位试验点系统观测数据,运用Hydrus-1D软件建立了试验点的包气带水分运移数值模型;设置了单次灌溉量、生长期天数、最大根系埋深和叶面积指数四种影响因子,应用模型分析了其对地下水入渗补给量的影响,计算了不同作物种植期内地下水垂向入渗补给量。结果表明:试验点地下水入渗补给量以灌溉入渗补给量为主。单次灌溉量的大小对地下水垂向入渗补给量的影响最为显著,其次是生长期天数和最大根系埋深,叶面积指数对地下水垂向入渗补给量的影响最小。随着地下水位埋深的增加,农作物种植因子对地下水入渗补给的影响也会增大。不同时期的降雨入渗系数为0.02～0.25;受次降雨量和降雨频率影响差异较大。灌溉入渗系数大小与作物种类关系密切:玉米种植期内的灌溉入渗系数为0.78,茄子种植期内的灌溉入渗系数为0.51,枸杞种植期内的灌溉入渗系数为0.6～0.63。综合考虑研究区作物类型和地下水位埋深(117～267 cm),给出了研究区农田区域在作物单次灌溉量为50～150 mm情况下,对应的灌溉入渗系数参考值。     

高放废物深地质处置地下水数值模拟应用综述

开展地下水数值模拟研究是高放废物处置场地安全评价的重要组成部分,然而深地质处置介质类型的复杂性、基岩深部资料的相对匮乏性导致模拟结果存在不确定性,如何刻画深部地下水动力场并评估可能引起的风险已成为高放废物处置安全评价中重点关注的问题。在大量文献调研的基础上,综述了世界典型国家高放废物深地质处置场地的地下水数值模拟与不确定性分析应用,并归纳总结该领域研究经验,得到以下认识:（1）深地质处置场深部构造、裂隙的发育与展布决定了地下水循环条件,探究适用于基岩裂隙地区新的水文地质试验方法是提高地下水数值模型仿真性的基础;（2）不同尺度模型融合是解决深地质处置地下水模拟的有效技术方法,区域尺度多采用等效连续介质法,场地尺度使用等效连续多孔介质和离散裂隙网络耦合模型,处置库尺度使用离散裂隙网络方法,其次需重点关注未来大时间尺度下放射性核素在地质体中的迁移转化规律,模拟预测场址区域地下水环境长期循环演变对核素迁移的潜在影响;（3）考虑到不同的处置层主岩岩性以及在多介质中发生的THMC（温度场—渗流场—应力场—化学场）过程,目前国内外常用的地下水模拟软件有:Porflow、Modflow、GMS及MT3DMS等用于模拟孔隙或等效连续介质,Connectflow、Feflow及FracMan等用于模拟地下水和核素在结晶岩、花岗岩等裂隙中的迁移,TOUGH系列软件主要应用于双重介质的水流、溶质及热运移模拟;（4）指导开展有针对性的模型和参数的不确定性分析工作,减少投入工作量,提高模型精度,并可针对处置库长期演变、废物罐失效、极端降雨等多情景预测模拟,为处置库安全评价及设计提供基础数据支撑;（5）针对我国深地质处置地下水数值模拟研究现状,下一步应加强区域地质、水文地质、裂隙测量以及现场试验等相关的调查及监测工作,多介质耦合、多场耦合模拟及不确定性分析研究将会是未来的研究重点。     

基于数值模拟的岩溶地下水源保护区划分技术研究

以山东省邹城市某岩溶水源地为例,研究数值模拟方法在岩溶地下水水源地保护区划分中的应用,以及水文地质参数对于水源地保护区划分结果的影响。基于GMS软件构建了研究区三维非稳定流地下水数值模型,采用质点追踪技术,通过反向追踪示踪粒子在运移100 d、1 000 d以及25 a后的位置及迁移轨迹,对该岩溶水源地进行保护区划分;改变数值模型中的主要水文地质参数,以变化后的保护区面积作为衡量参数敏感度的指标,并计算各参数的敏感度系数,研究水文地质参数对于保护区划分范围的影响。结果表明:当参数改变幅度在20%范围内时,一层垂向渗透系数(VK1)的敏感度系数最大可达到2.63×10-3,二层垂向渗透系数(VK2)的敏感度系数最大可达到3.64×10-3;垂向渗透系数的敏感度明显高于其他参数,说明垂向渗透系数对保护区划分范围的影响最大。因此,在应用数值模拟法对岩溶地下水源地进行保护区划分时,应尤其注意模型中各含水层垂向渗透系数取值的准确性和合理性。      

基于多源数据的弱透水层水文地质参数反演研究

弱透水层是含水层系统的重要组成部分,其水文地质参数的准确获取一直以来都是研究难点,传统室内试验难以克服应力状态及环境变化对土层参数的影响,因此如何在原位状态下评价其水文地质参数有着重要意义。选取呼和浩特盆地某淤泥层为研究对象,基于抽水试验和溶质运移试验获得的多源数据,采用基于控制体积有限差分法的非结构化网格（Unstructured Grid）方法,建立三维地下水流-溶质运移耦合模型,对弱透水层水文地质参数进行反演。结果显示:模型计算的抽水井中水位和溶质浓度变化规律与实际观测数据能够较好拟合,模型识别出的抽水含水层渗透参数（4.8 m/d）与通过解析法计算得出的结果（4.17 m/d）相近,建立的数值模型符合实际水文地质条件;反演得到淤泥质弱透水层垂向渗透系数为1.2×10?4 m/d、储水率为1.0×10?5 m?1。基于多源数据的参数反演方法可为弱透水层参数研究提供借鉴。     

玛纳斯河流域山前平原地下水资源分析及合理开发利用研究

以玛纳斯河流域山前平原为例 ,论述我国西北内陆盆地地下水资源特点和组成 ,即地表水 -地下水联系密切、转化频繁。在已建立的研究区地下水流数值模拟模型的基础上 ,进行地下水均衡分析 ,得出研究区多年地下水补给资源量为 5 9816× 10 4 m3/a、可开采资源量为 396 90× 10 4 m3/a、地下水可利用量为 44 6 90× 10 4 m3/a。给出了不同水文地质分带的地表水 -地下水转化关系和转化量 ,预测需水量以每年 1.5 6 %～ 2 .17%的速度增长情况下 ,到 2 0 2 0洪积扇的中上部地下水位下降幅 2～ 5m ,而在溢出带以下下降小于 2m ,含水层的贮存量累计减少了6 85 0 0 .88× 10 4 m3。提出了地下水的合理开发利用模式 ,并将研究区分为 4个水资源开发利用分区 :冲洪积扇上部地表水利用区、中部地下水集中开采区、冲积扇缘井泉灌区和冲积平原井渠并灌区。