马莲河河水与地下水的相互关系:水化学和同位素证据

查明地表水与地下水的转化关系是建立区域水循环模式、揭示水资源形成机制、评价水资源总量以及可持续开发利用水资源的必要环节.马莲河位于我国西北干旱半干旱气候区,流域内水资源时空分布不均,生态环境脆弱,水资源问题严重.受到区域气候、地质构造和自然地理环境的影响,河水与地下水的转化频繁、关系复杂.在分析了流域内地下水动力场特征的基础上,应用水化学方法和同位素技术相结合的方法分析了马莲河河水与地下水的相互转化关系.马莲河河水主要以接受地下水补给为主,仅在中游个别河段与地下水的水力联系较弱.     

地下水与河水相互作用的研究进展

本文从地下水与河水的水流形态和水位动态变化 ,分析了二者的补排关系 ;详细介绍了地形地貌、水文地质、气候和人为因素等对地下水与河水相互作用的影响 ;综述了研究地下水与河水相互作用的研究方法 ,如野外实验和室内实验方法、动态资料分析方法、基流切割方法、水化学方法、地下水动力学方法等 ;评述了研究河流与含水层相互作用的解析模型和数值模型的发展状况。最后 ,指出多种方法的相互验证、数学模型中补排量和边界的处理、地下水与河水交错带的研究、河流与含水层相互作用的生态意义、加强相关学科的交流与合作将是未来的发展方向。     

北京怀柔地区入渗河水空间分布研究

河水入渗路径和范围对确定地下水补给条件,以及水资源调控和合理利用有着重要意义。针对2015年以来怀柔地区地下水水位回升现象,开展了地下水动态影响因素研究,采集了河水和地下水样品,测试了水化学和氢氧稳定同位素组成。δD-δ18 O数据表明该区有河水入渗补给地下水,河流附近地下水为地下水与入渗河水的混合物。利用地下水δ18O值以及二元混合模型计算了地下水中入渗河水的比例,揭示出地下水中河水占比减小方向与地下水水力梯度下降方向一致;局部河段附近地下水Cl-含量增加,表明河水入渗会引起地下水水质变化。入渗河水影响范围的圈定为评价入渗河水对地下水的影响提供了重要数据。该项工作对理解研究区地下水水文过程、控制因素以及水资源管理具有指导意义。     

滦河下游河水及沿岸地下水水化学特征及其形成作用

了解地表水和沿岸地下水的水化学特征及其形成作用,对地下水水资源保护和可持续开发利用具有重要意义。在系统采集滦河河水及沿岸地下水的基础上,运用描述性统计、相关性分析、阴阳离子三角图、Gibbs图、离子比例系数等方法对水样的离子特征和水化学类型的形成作用进行了分析。研究结果表明:(1)从出山口到入海口,浅层地下水化学类型由HCO3型过渡到HCO3·SO4(SO4·HCO3)型,再逐渐转变为Cl·HCO3型,而阳离子则由Ca(Ca·Mg)向Na·Ca(Na)型转化。(2)浅层地下水化学的形成受地形地貌以及地质结构的控制,在山间盆地和冲洪积扇,溶滤作用是控制地下水水化学变化的主要作用,向下游随着含水介质颗粒变细,地下水径流速度变缓,溶滤作用减弱,蒸发浓缩作用逐渐增强,从出山口到入海口,河水和地下水的钠吸附比(SAR)不断增大,说明溶滤作用逐渐被阳离子交替吸附作用代替。(3)河水的水化学类型主要为HCO3·SO4-Ca·Mg(SO4·HCO3-Ca·Mg)型。水化学形成以蒸发浓缩作用为主,同时受河床中的碳酸盐矿物和硅铝酸盐矿物溶滤作用的影响,在冲积海积平原可能存在蒸发盐岩的溶解。     

滦河下游河水及沿岸地下水水化学特征及其形成作用

了解地表水和沿岸地下水的水化学特征及其形成作用,对地下水水资源保护和可持续开发利用具有重要意义。在系统采集滦河河水及沿岸地下水的基础上,运用描述性统计、相关性分析、阴阳离子三角图、Gibbs图、离子比例系数等方法对水样的离子特征和水化学类型的形成作用进行了分析。研究结果表明:（1）从出山口到入海口,浅层地下水化学类型由HCO3型过渡到HCO3?SO4（SO4?HCO3）型,再逐渐转变为Cl?HCO3型,而阳离子则由Ca（Ca?Mg）向Na?Ca（Na）型转化。（2）浅层地下水化学的形成受地形地貌以及地质结构的控制,在山间盆地和冲洪积扇,溶滤作用是控制地下水水化学变化的主要作用,向下游随着含水介质颗粒变细,地下水径流速度变缓,溶滤作用减弱,蒸发浓缩作用逐渐增强,从出山口到入海口,河水和地下水的钠吸附比（SAR）不断增大,说明溶滤作用逐渐被阳离子交替吸附作用代替。（3）河水的水化学类型主要为HCO3 ? SO4-Ca ? Mg（SO4 ? HCO3-Ca ? Mg）型。水化学形成以蒸发浓缩作用为主,同时受河床中的碳酸盐矿物和硅铝酸盐矿物溶滤作用的影响,在冲积海积平原可能存在蒸发盐岩的溶解。     

河西走廊黑河鼎新至哨马营段河水与地下水转化途径分析

运用美国ＧＥＯＭＥＴＲＩＣＳ公司制造的ＳｔｒａｔａｇｅｃｍＥＨ４电导率成像系统。对黑河鼎新至哨马营河谷地带进行实地调查发现,此段存在一地堑式断层,为东西走向,古道沿此断层形成。河流在此段大部分沿古河道为地下水,自西向东流去,在东部板滩井一带（盐碱沼泽地）以垂向蒸发方式通过地表及植被排泄。古尔乃绿洲的形成与黑河河水通过断层转化成地下水有关。     

同位素技术解析安阳河与地下水相互作用

河流与地下水相互作用研究是水文学研究的难点和热点。安阳河与地下水相互作用研究,对于安阳市水资源科学开发与管理具有重要意义。安阳河冲洪积扇地表水与地下水转化率为17%～27%。潜水位标高为80 m,向下游逐渐变成多层含水层（水位40 m）。当地降水环境同位素监测数据表明,当地大气降水线与全球大气降水线接近平行,表明该线代表本地区大气降水的氢氧同位素特征。地表水同位素值较集中,2016年8月δ18O值变化范围为-9‰~-8.7‰,δD值变化范围为-65‰~-63‰,2017年1月δ18O值变化范围为-8.5‰~-8.2‰,δD值变化范围为-63‰~-61‰,河水水化学类型为HCO3·SO4—Ca型,表明流域内地表水的同位素值受距离的影响较小。地下水稳定同位素值变化较大,2016年8月δ18O值范围为-10.4‰~-5.5‰,δD值范围为-75‰~-46‰,2017年1月δ18O值范围为-10.2‰~-5.4‰,δD值范围为-75‰~-45‰,即从接近降水值到最大值形成一条“蒸发”线。河流出山口一带地下水同位素值呈现最大蒸发值,表明地表水补给地下水,地下水化学类型为HCO3·SO4·Cl—Ca,存在明显人为污染成分。下游为大气降水补给浅层地下水,中深层地下水主要来源于中游侧向径流,水化学类型主要为HCO3—Ca·Mg型,综合分析表明,安阳河中下游（冲洪积扇）地带“三水”转换积极,并影响其水质、水量。     

应用氢氧同位素方法研究兰州市傍河水源地地下水水体的形成和循环机理

本文通过测定水中氢氧同位素的变化来对兰州市傍河水源地地下水体的形成和循环机理进行分析探讨。分析了兰州市马滩水源地水质恶化的程度,探讨了恶化的原因。对其工作原理及方法作了较详尽的论述。     

银川平原植被生长与地下水关系研究

干旱区植被生长与地下水的关系是生态水文地质学研究的热点之一。西北内陆干旱地区降水稀少,植被的生长发育与地下水的关系极为密切,从大尺度上研究地下水变化的生态效应问题对生态环境的保护和恢复具有重要的意义。借助遥感方法,结合地下水观测数据,在区域尺度上定量地研究了中国银川平原地区地下水埋深及矿化度与植被生长的关系。结果表明:适宜植被生长的地下水埋深范围约为1~6m,当地下水位埋深为3.5m左右时,植被长势最好。而在水位埋深为3.5m左右的地区,植被生长的相对好坏又受地下水矿化度的影响。当地下水矿化度为0.9g/L时对该地区植被的生长最为有利。     

Identifying interactions between river water and groundwater in the North China Plain using multiple tracers

Interactions between river water and groundwater have been used to help understand the movement of water and to evaluate water quality in the semi-arid area of the North China Plain (NCP). Stable isotopes, chlorofluorocarbons (CFCs) and hydrochemistry were used to study the influence of surface water from the Xiao River on regional groundwater. Using a mass balance approach based on chloride concentrations, hydrogen and oxygen isotope ratios, the average fraction of surface water recharging to groundwater was 50–60 %. CFC results indicated that the groundwater recharge age varied from 22.5 to 39.5 years. The vertical flow velocity of groundwater was estimated at about 1.8–3.5 m year^?1. Nitrate concentrations in groundwater varied from 9.42 to 156.62 mg L^?1, and exceeded 50 mg L^?1 in most aquifers shallower than 80 m bordering the Xiao River. The δ ¹⁵N-NO₃ data indicate that the major sources of nitrogen in groundwater are human sewage and animal excreta. Because groundwater is the main source of drinking water, there should be concern about public health related to the elevated nitrate concentrations in the NCP.     

Experimental study of impact of a certain polluted river on groundwater along river bank in Southeast China

Based on the large scale land and resources survey project--groundwater contamination survey in southeast China, a certain polluted river and its typical sites along its bank were selected as research objectives. Such river is a comprehensive sewage channel for certain provincial capital city, with complicated types of pollutants. Based on the analysis on water level of horizonal and vertical hydrogeologic profile and water quality monitoring data, the impact and range of the polluted river on local groundwater were evaluated. Data show that the polluted river supplies water to underground aquifers throughout the year, which has great impact on groundwater horizontally, but different ions have different responses. Major influential indexes such as inorganic component 3-nitrogen, sulphate, chloride etc. present an obvious relevance, while iron, manganese, fluoride, arsenic and heavy metal and so on are less impacted. The first four indexes in groundwater are less impacted by the surface sewage because of their protogenesis, and heavy metal components become less due to sediment filtration. Data also show that deep groundwater is less influenced, on the contrary, ammonia nitrogen ion is obviously impacted. On the basis of influence degree as well as range of evaluation, some factors that caused the existing influence were discussed and proposes feasible study direction.     

则曲河流域水化学特征与大骨节病的关系研究

大骨节病是一种严重影响则曲河流域居民身体健康和经济发展的地方病。通过对壤塘县则曲河流域不同区段大骨节病的调查,结合相应的水化学环境及水质检测结果,分析了各区段的水化学特征及不同区段、不同水化学环境的基本状况,开展了大骨节病与水化学特征之间关系的综合研究。研究发现该流域大骨节病发生与饮用水的溶解性总固体和总硬度偏低,腐殖酸偏高等因素有关,其成果可为病区大骨节病防治提供相应的依据。     

白洋淀湖岸带地表水与地下水垂向交换研究

地表水与地下水相互转化关系一直是水文地质研究的热点问题。以往研究更多关注河流的河岸带,但对于相对静止水体——湖泊的湖岸带研究相对偏少。选择白洋淀湖岸带作为研究对象,在周边湖岸带系统部署水位、水温监测系统,采用温度示踪法,开展白洋淀湖岸带区域的地表水与地下水垂向交换量化研究。同时,结合达西定律,间接反演获取垂向渗透系数,系统总结出一套联合利用温度示踪法和达西定律定量研究湿地垂向水交换的方法。结果表明,白洋淀湖岸带以地表水渗漏补给地下水为主,其垂向交换流速可达0.2～1.1 cm/d,沉积岩性主要为粉质黏土、粉土及粉细砂,垂向渗透系数为0.038～0.912 m/d。研究结果可为制定白洋淀湿地补水方案和生态环境保护措施提供基础数据支撑。     

水位变化影响下的河水-地下水侧向交互带地球化学动态

为了解不同水位变化影响下的河水与地下水侧向交互带地球化学特征动态,以重庆市马鞍溪为研究对象,选取丰水期向枯水期过渡的10-12月为研究期,对河水、地下水及交互带的水位、水温、溶解氧（DO）、pH值、电导率（EC）进行监测,结合对水体主要离子浓度的分析。结果表明,随枯水期到来,侧向交互带水位发生较大变化,交互带与河水间的水位梯度缩小,河水入渗动力逐渐减弱。水位的变化及入渗水温的降低,使交互带微生物活动减弱,pH值上升且变幅减小,DO上升。在其影响下,交互带EC下降,变幅减小,交互带对NO₃-、SO₄2-的净化能力降低,对Mn、Zn等重金属固定能力增强。通过分析交互带地球化学特征的变化,可推断出随马鞍溪枯水期的到来,侧向交互带边界由距河岸30~50 cm移动至距河岸30 cm以内。     

Major ion chemistry of groundwater in a river basin: a study from India

Groundwater is the prime source in the area of Varaha River Basin, Andhra Pradesh, India. Groundwater samples collected during pre- and post-monsoon were analyzed for major ion chemistry to understand the operating mechanism of geochemical processes for variation of groundwater quality. Low ionic concentration is observed in the groundwater occurring at topographic-highs and towards the river compared to the rest of the area. This is caused by the influence of recharge water. Geochemistry of groundwater is observed to be mainly controlled by the rock-weathering, mineral dissolution, leaching, ion exchange and evaporation, and is subsequently modified by the anthropogenic and marine activities. Contribution of residual soluble salts below the depth of 5 m from the ground surface is high, while it is low beyond the depth of 5 m. Anthropogenic activities cause an accumulation of excess residual soluble salts in the former depth and the content of this soluble matter is reduced by the clay products beyond the latter depth. Seasonal ionic concentration of groundwater is greatly influenced by the recharge process with reference to topographical features, lithological characteristics and anthropogenic activities. Groundwater quality is classified as mixed and non-carbonate alkali groups due to a combined action of geogenic/anthropogenic and marine sources, respectively. The groundwater quality is above the adequacy level for both drinking and irrigation, and appropriate management measures are recommended for sustainable development.     

地下水可持续开采量与地下水功能评价的关系

针对中国北方地下水评价中偏重资源而对地下水的生态功能和地质环境功能重视不足的问题,立足于流域尺度的地下水循环系统和地下水的自然属性,突出协调综合发挥地下水的资源功能、生态功能和地质环境功能的目标,从地下水可持续开采量与地下水功能的理念基础、评价原则和评价机理3个方面探讨二者的内在关联性,认为它们同源于人与自然和谐的理念,都以流域尺度的地下水循环系统为研究主体,以保护生态与地质环境为目标,彼此相互促进和相互支撑。地下水功能评价是合理确定地下水可持续开采量的充分条件,地下水可持续开采量的合理确定是实现地下水功能评价目标的必要条件;如果二者缺一,则地下水的生态功能或地质环境功能难以得到有针对性的保护。     

利用微波侦测地下水位与河川变化

论文探讨藉由电磁波照射地表,从反射讯号中去判断地下水水位与土石流移动观测之可行性,期能提供一新的土石流预警方法.电磁波在土壤中的行为受土壤的介电系数所控制.我们首先以地下水模式仿真出地层中的含水量分布状况,同时搜集过去关于土壤介电系数的实验资料和模型,将其运用于层状介质法来仿真电磁波照射在不同含水量剖面下之反射波,以建立含水量分布与反射讯号间的对比模块.最后则是以砂箱实验,量测含水量剖面后,藉由天线与网络分析仪来发射电磁波与记录反射波.由理论计算与实验测量结果之比较可知所选择的土壤介电系数模型可以仿真简单潮湿土壤的电磁行为;而由实验量测可知电磁波至少可以打进50cm的微湿砂子.若以雷达扫瞄河道,可对土石流或洪水前锋的速度作准确之估计.     

格尔木河流域地下水数值模拟

格尔木河流域是西北干旱区水资源开发利用的典型地区,为满足可持续开发利用的需要,针对《青海省格尔木河流域水资源综合利用规划》提出的水资源开发利用需求量,分析其是否对下游盐湖生态环境产生破坏影响。根据流域概况建立格尔木河流域水资源数学模拟模型,对平均水文序列变化趋势及各种典型年的水资源状况进行预测,探讨在不影响下游盐湖生态环境的前提下,格尔木河流域水资源合理开发利用的方案。