地下水水质监测与评价

地下水由于分布广、水质好且开发费用低而成为全世界重要的供水水源。中国北方生活供水的一半来自地下水,地下水也是干旱期重要的农业灌溉水源。然而,地下水水质日益面临来自农业、工业和城市污染源的威胁。地下水水质监测是评价水质状况最可靠的方法,并可作为供水水源保护的早期预警系统。它为水管理部门和水用户提供可靠的科学数据以便更好地管理和保护地下水资源。世界上正在执行两个巨大的地下水质监测和评价项目:一个是欧盟的水框架计划;另一个是美国的国家水质评价计划。文章评述了地下水水质监测的现状,介绍了地下水易污性评价、地下水污染源分级和地下水污染风险评价的方法。地下水易污性分区图是土地利用规划和供水水源保护的基础。地下水污染源分级结果为污染源治理提供了优先顺序。地下水污染风险分区图圈划出地下水污染的高风险区,为地下水资源保护和地下水污染监测提供重要的依据。     

乌鲁木齐河流域地下水水质监测网设计

文章运用地下水易污性编图及污染源分布图法进行了乌鲁木齐河流域地下水水质监测网设计。共设计了130监测孔,现有46个监测孔,另需要84个新的监测孔。按监测类型分为面源监测点22个,点源监测点87个,重点水源地与泉水监测点21个。按监测运行分长期监测点55个,流域普查监测点75个。普查监测点监测频率为1次/5年,长期监测点监测频率为1次/年。首期有针对性地在污染严重的柴窝堡新化厂排污区、乌鲁木齐河谷老排污区、米泉污灌区、米泉工业污染区、老龙河污染区取了25个污染水样测试分析,结果显示地下水已经受到严重污染。     

济南岩溶泉域地下水水质监测

基于GIS手段,利用欧洲方法编制的济南泉域岩溶含水层易污性评价图显示,济南泉域岩溶含水层总体易污性强,地下水容易受到污染。结合泉域污染源调查结果以及地下水补给、径流、排泄系统与水质监测网的现状,设计了51个监测点组成的地下水水质监测网,其中地表水监测点6个,第四系孔隙水监测点8个,变质岩裂隙水监测点1个,泉水监测点4个,岩溶水水源地监测点6个,岩溶地下水监测点26个,并对其监测频率及监测内容进行了分析。     

南阳市城市地下水监测网优化设计

深入研究了河南省南阳市城市地下水系统,分析了现状地下水监测工作存在的问题,全面系统、经济合理、科学地设计了南阳市城市地下水监测体系,加强对城区段白河水文要素的监测,满足监控地下水资源质和量的变化及研究需要,为合理开发利用和保护地下水资源,保障城市饮水安全服务.     

北京将建平原区地下水环境监测网

本刊讯（段金平）近日,由北京市水文地质工程地质大队编制的《北京市平原区地下水环境监测网运行》项目建议书顺利通过专家评审。该项目建议书将为2010年监测网顺利启动运行提供技术保障。     

邢台市平原区地下水水质分析

邢台市平原区地下水主要补给来源为大气降水入渗、灌溉回归入渗,在补给过程中受人类活动影响引起水质变化.以多年水质监测数据为基础,通过水质动态分析,得出浅层地下水多年动态较稳定,深层地下水多年动态稳定.地下水质量评价结果表明,该区大部分地下水质量良好,个别区域地下水质量较差.     

基于MAROS平台的地下水污染监测网优化设计

以东北地区某石油烃污染场地为例,在充分掌握研究区内地质、水文地质条件以及相关污染监测数据的基础上,以最优化监测决策支持系统——MAROS为平台,对研究区内现有地下水污染监测网进行优化设计。在阐述数理统计方法、Delaunay方法以及修正的CES方法原理的基础上。分别对区内单井浓度变化趋势和监测网系统污染物质量的空间矩特征、监测井的冗余性以及单井监测频率的有效性进行了分析:基于MAROS平台优化结果,并结合现有地下水污染监测网中取样点的冗余性、空间分布以及监测频率的有效性的分析,提出了该研究区的地下水污染监测网的优化设计方案并分析了其相关影响因素及不确定性因素的影响。研究结果显示,在现有地下水污染监测网中可以去除5口监测井,并根据每口井中污染物浓度的变化趋势、空间分布及其冗余性调整为一年四次、一年一次、两年一次或不监测,进一步提高区内地下水污染监测网的监测效率、降低监测费用,并对地下水污染防治和修复工作具有重要的指导意义。     

北京市平原区地下水水质概况

随着首都城市规模的不断扩大 ,经济的快速发展 ,城市人口的不断增长 ,导致地下水资源匮乏和地下水环境污染。为此 ,地下水环境资源优劣将直接影响首都的发展、市民的生活及社会的安定     

地理信息系统在地下水监测网设计方面的应用

地下水中污染物检测的有监测设置可以通过分析候选样品位置和含水带对污染影响之间的空间关系来设计，该地带的实例位于污染源范围，可能污染迁移带和供水井区。地理信息系统最适应于完成主要的地下水监测网设计的任务，例如计算确定接近候选位置对高污染敏感区距离变量值和通过型利用这些变量确定相关监测值。通过一研究实例，本文勾划出ＧＩＳ基本测定地下水质监测网设计利用的轮廓，其结果认为ＧＩＳ分析空间参考数据性能可促进建     

北京平原地下水水位监测网优化

文章在北京市地下水水位监测现状基础上,分潜水和承压水对北京平原地下水监测网的监测密度和监测频率进行了优化设计。主要采用编制地下水动态类型图的方法进行了地下水水位监测网的优化,克里金插值法能定量评价依据监测网观测值绘制的地下水水位等高线的精度,因而可以用来评价监测优化结果。并根据时间序列分析和统计检验提供的定量标准优化了地下水水位监测频率。优化后,北京平原共有监测孔400眼,其中利用原有监测孔300眼,新设计监测孔100眼,手工监测频率由原来的每月6次优化为每月1次,专项高频率监测可以由地下水自动监测仪实现。文中还对地下水自动监测仪(DIVER)的监测结果和手工监测结果进行了对比评价,提出了地下水水位监测网的维护、管理措施和信息发布方式。     

北京市平原区地下水分层质量评价

本文提出了一套基于ArcGIS平台的区域地下水水质评价方法,实现了单因子指标质量评价和多因子综合质量评价。方法不仅能够批量处理地下水水样和地下水质量评价结果的网格化成图,并且保留了以往容易被忽略的水质"极差点"。最后应用该方法对来自于北京市平原区1 035眼水井中的丰、枯水期近3 000余个水质数据进行了评价,结果表明平原区单因子超标的主要有总硬度、溶解性总固体、锰、氨氮、铁、氟、硝酸盐、亚硝酸盐。北京平原区地下水由浅层到中层再到深层,水质越来越好,其超III类水的面积分别为3 649 km2、2 258 km2和737 km2。区域评价结果表明,平原区地下水丰水期的水质普遍略差于其枯水期水质。     

北京平原区地面沉降水准监测网点位优化

长期超量开采地下水所诱发的地面沉降已经成为北京平原区最主要的地质灾害。文中针对现有水准监测网点位布设存在的不足,分别选取水文地质单元分区、主要开采层地下水位下降速率、可压缩层总厚度3类影响要素图件,基于GIS空间分析平台,划分北京平原区地面沉降综合影响因素分区,共划分448个分区。在此基础上,进行地面沉降水准监测网点位优化设计,新增水准点220个。同时,采用地质统计学中克里金插值误差的方差作为精度评价指标,分别绘制监测网优化前后标准差分布等值线图,发现优化后的标准差明显小于优化之前,证明以地质环境背景为依托,利用地面沉降综合影响因素分区图进行水准监测网点位优化设计的方法是可行的,可以作为今后地面沉降监测点布设的基础依据。     

北京平原区域地下水流模拟

为深入研究北京平原地下水资源的现状及未来的变化趋势,探讨地下水资源可持续开发方案,文章建立了北京平原三维地下水流非稳定流模型。在充分分析北京平原区水文地质条件的基础上,建立了三维数字水文地质概念模型。从区域上将北京平原含水层系统划分为5个含水层和4个弱透水层互层的多层系统。在此基础上利用GMS模型软件建立了三维地下水稳定流模拟模型和非稳定流模拟模型。首先利用1995年丰水年的地下水均衡量建立和校正了稳定流模型。之后在稳定流模型的基础上建立和校正了非稳定流模型,非稳定流模型的模拟期为1995～2005年。最后用模型分析了北京平原区地下水流场的变化趋势。与20世纪60年代天然流场相比,北京市平原区区域地下水流场发生了巨大变化。除了区域地下水位整体下降外,在不同深度的含水层形成了规模不等的地下水位降落漏斗。自1999年以来的连续干旱,导致河流基本干枯,地下水补给量减少,加之应急水源地的投入运行,使地下水贮存量被持续地大量消耗,地下水位快速下降。长期以往,必将造成含水层地下水疏干。控制和减少地下水开采势在必行。     

BP神经网络方法在地下水动态监测网质量评价中的应用

本文运用BP神经网络方法构建了地下水动态监测网的质量评价模型，并以甘肃省武威盆地的地下水位监测网为例进行了实例研究。研究表明，在武威和清源附近地下水监测点密度大于0．09／km^2的三个区域，需要进一步调整地下水监测点结构。武威以东、双城以南的地下水位漏斗区和武威以西的山前地带，需要增加地下水监测点。其它地下水监测点密度小于0．03／km^2的地区，则需要根据实际情况而决定。     

Optimal design of a groundwater monitoring network in Daqing,China

In the Daqing region of China there are 34 groundwater well fields with a groundwater withdrawal of 81.9×10⁴ m³/d. Due to over-abstraction of the groundwater resources from the 1960s to present, a cone of depression up to 4,000 km² has formed in the area. To monitor the change in the groundwater environment, it is necessary to design an effective groundwater-monitoring network. The sites for monitoring groundwater level were selected by applying the finite-element method coupled with Kalman filtering to the area in which the groundwater resources have been extensively exploited. The criterion is a threshold value of the standard deviation of estimation error. This threshold value is determined by the tradeoff between maximum information and minimum cost, in which the maximum information is characterized by the standard deviation and the minimum cost is equivalent to the number of observation wells. The groundwater flow model was calibrated by an optimal algorithm coupled the finite-element method with Kalman filtering by using the data from 16 observation wells from 1986 to 1993. A simulation algorithm coupled with the finite-element method with Kalman filtering analyzed the location data obtained from the existing 38 observation wells in the same region. The spatial distribution of standard deviation of estimation error is computed and the locations that have the maximum standard deviation are selected as additional sites for augmenting the existing observational well network at a given threshold value of the standard deviation surface. Based on the proposed method for selecting a groundwater level monitoring network, an optimal monitoring network with 88 observation wells with the measurement frequency of 12 times per year is selected in the Daqing region of China.     

大庆油田西部地区地下水动态监测网优化设计

大庆油田地下水动态监测网(用水文地质定性方法建立)历经30多年的开采,需要进行定量优化设计。本次研究采用卡尔曼滤波技术与地下水流系统确定-随机性数值模型相耦合的方法,首先对现有监测网进行质量评价,计算结果表明：监测网在漏斗区(地下水集中开采区)应增加监测孔的数目,调整监测孔的位置。为此,我们拟订了6套12个备选方案,从中选取了由88个监测孔组成的监测网,此监测网无论从监测目标上还是经费上都是最优的。     

地下水污染监测网多目标优化设计模型及进化求解

采用模拟-优化方法建立了一个用于地下水污染监测网设计的多目标优化模型,该模型包括最小化监测费用、污染物质量评估误差、污染羽一阶矩评估误差和二阶矩评估误差等4个目标函数,以充分揭示减少地下水污染监测费用与提高污染监测精度之间的权衡关系.将改进小生境Pareto遗传算法与地下水流模拟程序和污染物运移模拟程序相耦合用于求解地下水污染监测网多目标设计模型.算例研究表明,采用进化算法求解监测网的多目标模型,能真实地反映各个目标函数间的权衡关系,并且不用考虑传统方法中惩罚因子的影响.与单目标优化模型相比,多目标优化模型可在较短的时间内得到优化问题的一系列Pareto权衡解,以利于相应条件下决策者选择最为经济有效的地下水污染监测方案.     

北京平原地下水可持续开采方案分析

地下水过量开采已经引起北京平原地下水位持续下降,降落漏斗逐年扩大以及一系列环境问题。控制地下水开采,增加地下水补给以达到地下水可持续开采应当成为北京市水资源管理的重要任务。本文根据北京市中长期供水规划、水资源特点和地下水开采现状设计了4种地下水开发利用开采方案:即维持现状开采、增加补给量、减少开采量以及联合方案。运用已建北京平原地下水数值模拟模型对4个方案进行了模拟,分析了地下水系统水均衡量变化,地下水流场变化以及地下水动态变化,以此确定可能的可持续开发方案。结果表明,维持现状开采必将使含水层地下水疏干;增补和减开单独实施虽能改善现状,但难以实现。只有应用增补和减开的联合方案,才有可能实现地下水可持续开发。其为北京平原地下水资源的合理开发提供重要的依据。     

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。