华北平原鲁北地区地下水超采导致地面沉降区域特征及演化趋势预测

鲁北地区作为华北平原地面沉降的重要组成部分,其地面沉降问题日趋严重。以滨州博兴县为工程背景,基于研究区详细水文地质与工程地质资料以及历年地面沉降监测数据,系统分析该地区地下水动态分布及地面沉降分布演化特征。以Biot多孔介质固结理论为基础,建立博兴县地面沉降三维流-固耦合数值模型,还原地面沉降发展过程并预测分析不同地下水开采方案下的沉降演化规律。研究结果表明:博兴县浅层地下水位降幅呈现南大北小特点,深层地下水形成了以县城区为中心的椭圆形地下水区域降落漏斗;地面逐渐形成了分别以博兴县城区、湖滨镇和店子镇为沉降中心的三个小型沉降区,且有相互关联扩展的趋势;地面沉降三维流固耦合模型较为理想还原了研究区地面沉降发展过程,预测在现状地下水开采方案下未来10年内地面沉降仍以较大速率继续发展,累计沉降量超500mm的区域面积不断扩大,当减小20%现状地下水开采量时是较为合理有效的开采方案。     

地下水资源可持续利用的制度架构——以华北平原为例

在水资源日益成为制约我国经济社会发展的今天,地下水资源由于其分布广泛、水质纯净、开采方便等特点被过度开采,华北平原是我国地下水开采最严重的地区。针对华北平原地下水资源利用现状与存在问题,从而看到加强地下水资源保护的紧迫性,要建立健全地下水资源管理的制度法规。把行政法中的许可证制度、经济刺激制度,环境法中的环境影响评价制度、信息公开制度引入到地下水的管理与保护之中,为实现地下水资源的可持续利用提供更全面的制度架构。     

人类活动影响下华北平原地下水环境的演化与发展

本文是研究华北平原第四系地下水系统在自然条件并叠加人为因素影响的地下水动力场和地下水水化学场演化与发展的综合性环境地学课题的成果。主要研究了地下水系统通过包气带与外部环境要素间物质与能量的传输;地下水地球化学环境演化规律;华北平原地下水超量开采区的地下水循环系统及其演变规律和地下水环境演化预测。     

人类活动影响下华北平原地下水环境的演化与发展

本文是研究华北平原第四系地下水系统在自然条件关叠加人为因素影响的地下水动力场和地下水水水化学场演化与发展的综合性环境地学课题的成果。主要研究地下水民带气与外部环境要素间物质与能量的传输；地下水地球化学环境演化规律；华北平原地下水超量开采区的地下水系统循环系统及其演变规律和地下水环境演化预测。     

开采浅层地下水对高速铁路工程的影响分析

本文根据浅层地下水的性质,阐述了抽水引起的地面沉降机理和计算方法,结合实例计算了由于抽取浅层地下水引起的小范围地面沉降和影响范围,分析了这种小范围地面沉降对客运专线路基、桥梁、轨道工程的影响.     

华北平原地下水超采评价软件的开发与应用

在华北平原区域地下水动态调查工作的基础上,利用VB编程工具和MapObjects GIS二次开发软件,采用基于网格化思想的开采系数法、临界水位法及潜力模数法3种单一指标法,实现分水文地质单元、分行政区为评价单元的各分区超采程度计算。此外,通过GIS手段将超采程度分区图进行直观显示和外部输出,建立了地下水超采动态评价系统平台,辅助华北平原地下水超采评价工作,为地下水管理提供新的方法。     

海河流域沉降区地下水资源承载力评价指标体系

海河流域大部分地区资源性缺水,历史上过度开采地下水导致了一系列的地质环境灾害,尤其是流域东部天津地区的地面沉降问题,是经济社会发展和地下水资源承载力不相协调调的具体表现。在有效进行地下水资源管理来防治地面沉降的过程中,面临的首要问题之一就是地下水资源承载力的评估。探讨了此前天津地区地下水环境容量指标在地下水资源承载力评价中的局限性,并提出“土水比”评价指标,构建“土水比”指标体系。     

关于饮用地下水水质评价标准的探讨——以华北平原地下水水质调查结果为例

地下水水质评价方法应以人体健康为依据,同时满足原理简单、计算简便、物理意义明确三个特点.基于地下水水质标准GB/T14848-93,修订了其分级限值,使得评价结果的物理意义更为明确.本文根据华北平原地下水水质测试结果评价了水质状况,对水中主要有机和无机组分在区域上的分布特征及可能来源进行了分析.为了使地下水水质评价的结果更加适合我国的国情,提出了地下水饮用适宜性评价意见,并对评价结果进行了讨论.     

浅谈河北地下水资源开采情况及引发的灾害

河北省是我国水资源供需矛盾最突出的省份之一,由于长期超量开采地下水,造成了诸如地下水位下降、地面沉降及地裂缝、岩溶塌陷、海水入侵、水质污染等一系列环境地质问题.根据河北地下水资源现状以及超采地下水引发的主要地质灾害分析,对进一步开发将引发更加严重的地质环境问题进行了预测,并对地下水资源可持续开发利用的措施进行了探讨建议...     

华北平原地下水位驱动下的地面沉降现状与研究展望

华北平原年地面沉降量大于50 mm的严重区面积超过全国总量的80%,防治形势严峻,需要开展有针对性的研究,为有效防控地面沉降提供科学依据。华北平原建立了较完善的地面沉降监测网络,基本掌握了地面沉降现状及演化规律,但受华北平原含水层系统影响因素复杂与时空变化大等因素制约,对地下水位变化驱动下的土层变形特征及其机制研究迄今仍比较薄弱,限制了对地面沉降发展趋势的科学研判和预测预警。在总结国内外地面沉降研究进展、基于高时空分辨率监测数据分析华北平原地面沉降现状和发展趋势的基础上,提出了地下水位变化影响下的地面沉降研究方向。目前,华北平原地面沉降出现减缓态势,天津、沧州、衡水等重点城市主城区地面沉降得到有效控制,但华北平原尤其是河北平原地面沉降总体上仍然处于较快发展阶段,主要原因是农业灌区地下水开采得不到有效控制。未来华北平原地面沉降研究应聚焦地面沉降机理和预测预警、地下水位回升驱动下的土层变形规律及其对环境的影响、地面沉降区地下水资源属性及地热开发与地面沉降关系等方面。     

华北平原深层地下水超采程度计算与分析

华北平原深层地下水的超采已引起了一系列的环境地质问题。为了从区域上认识深层地下水的超采情况以及由此引发的环境地质问题,分别以地下水开采潜力系数(深层地下水可利用量/现状开采量)、地面沉降量、多年平均水位下降速率为指标对地下水超采情况进行了计算和分析。结果表明,不同方法的计算结果具有一定的一致性。从区域上来看,深层地下水总体上处于超采状态,已无开采潜力。地下水开采程度指标采用以2003年为现状年的开采量,因此更多反映的是开采程度现状。利用地面沉降和多年平均水位下降速率计算的超采结果更多地反映了深层地下水开采历史所产生的环境地质问题。     

华北平原地下水补给量计算分析

采用溴示踪法研究华北平原山前冲积平原和中部平原有灌溉和无灌溉区域的地下水补给,得到研究区平均地下水补给量为126.10 mm,平均补给系数为0.185 2,有灌溉实验点的补给量和补给系数大于无灌溉实验点。同时对示踪剂运移深度和含水量分布、降雨灌溉量和地下水埋深等影响因素进行分析。将各实验点计算结果与国内有关学者采用示踪剂法所得到的补给系数进行对比分析,论证了研究结果的可靠性,此研究成果可为华北平原地下水资源分析提供重要参考。     

华北平原农田区地下水开采量对降水变化响应

通过区域农业开采量、区域平均年末浅层地下水位对区域年降水量变化的响应特征研究,结果表明:区域农业开采量与年降水量之间存在两极互逆效应,即在枯水年份,作物需耗水量和区域农业开采量增大;在丰水年份,作物需耗水量和区域农业开采量减小。上述规律,突现了在连续枯水年份地下水对农业安全保障的特殊作用。由此,提出了农业开采量的利用水平、合理性和节水潜力以及预测的新的评价方法。     

华北平原区域地下水污染评价

华北平原是我国的重要经济区,人口近1.3亿,地下水是其主要供水水源。在工业和生活污染物排放及农业施用化肥农药的影响下,地下水已遭受一定程度的污染。综合分析了地下水污染评价的各种方法后,将单因子污染指数法进行了改进,提出了单指标污染标准指数法。在华北平原开展了野外调查,采集了6 063组地下水样品,每个样品检测34 项指标。采用单因子污染标准指数法对华北平原地下水污染状况进行了评价。结果表明:华北平原35.47%采样点的地下水已受到不同程度污染,以轻污染为主,深层地下水也有一定的污染,但比浅层地下水轻,未受污染的深层地下水占87.14%。单因子污染标准指数法基本解决了区域污染评价指标之间对比问题,能够直接反映区域地下水污染情况,并为有针对性地治理地下水污染提供了依据。     

基于氢氧同位素的华北平原降水入渗过程

华北平原地下水浅埋区水循环主要以垂直方向上的入渗、蒸发和蒸腾的方式存在,同位素可以作为一种有效"示踪剂"揭示降水入渗补给地下水的过程。选择华北平原中、东部地下水浅埋区的衡水和沧州为典型实验点,研究不同降水特征、土壤质地和植被条件下入渗过程的差异性。结果表明,土壤非均质条件下(沧州),降水入渗补给过程中伴随着蒸发、植被蒸腾作用以及与土壤前期水分的强烈混合作用,活塞流入渗的同时土壤100 cm深度可能还存在大孔隙优先流;土壤均质条件下(衡水),降水向下均匀入渗,入渗速度较快,土壤水运动以新水基本代替老水的活塞流为主要形式,并经过强烈的蒸发浓缩作用补给地下水。     

华北平原地下水演变机制与调控

自20世纪70年代以来,华北平原长期的地下水过量开采形成了复杂的地下水降落漏斗,并引发了一系列环境地质问题。为建立区域社会经济发展与地下水资源与环境之间的协调机制,国家973项目"华北平原地下水演变机制与调控"在大量前人研究基础上,进一步分析了近50年来地下水动力场演变特征及其对人类活动的响应,揭示了包气带结构变化影响下包气带水力参数的变化,研究了深层地下水开采引起的地面沉降、咸水移动和资源量转换机理;利用改进的地下水数值模拟技术,建立了2001—2010年华北平原地下水流数值模型,计算了最新的地下水资源量。分析了地下水资源承载力的主要影响因素,进行了华北平原地下水资源承载力定量评价,给出了华北平原地下水的优化调控途径,目前正在以高精度地下水流数值模型为核心,模拟各区的地下水优化调控方案。     

华北平原深层地下水14C年龄的TDIC校正与对比

用14C确定地下水年龄需要进行多种校正。在系统测定华北平原深层地下水14C含量的基础上,应用TDIC(Total Dissolved Inorganic Carbon,即总溶解无机碳)校正地下水14C年龄。将补给区地下水样的14C和TDIC含量作为"初始14C活度"和"初始TDIC"含量,对其他样品进行"初始TDIC"的14C活度校正,并用CAL-IB5.0分别计算了样品校正年龄(14C校)和TDIC校正后的校正年龄(14CTDIC校)。华北平原深层地下水14C校正年龄变化比例达-27.5%~44.4%,TDIC校正对14C年龄影响明显,地下水样品进行14C定年时需要先进行TDIC校正。根据华北平原地下水14C校正年龄和Cl-含量分布,华北平原深层地下水受到明显的海水入侵的影响,衡水—河间—任丘一线西侧地下水14C校正年龄代表了其真实年龄,而衡水—献县—天津一线东侧地下水14C校正年龄不能代表其真实年龄,只是海水和地下水混合后的表观年龄。     

近40年来华北平原地下水位演变研究及其超采治理建议

华北平原是中国三大平原之一,同时也是粮食主产区之一,京津冀协同发展区,雄安新区皆位于区内,地理位置极其重要.地下水是华北平原主要的供水水源,占总供水量70％左右,自20世纪70年代末以来地下水开采强度不断增大,长期处于严重超采状态,形成规模巨大地下水位降落漏斗,进而引发地面沉降、地裂缝、湿地退化、海水入侵等一系列环境地...     

Research on Migration Features of Salt-Fresh Water Interface on the North China Plain

Underground water is the important water resources for the North China Plain, but due to long-time exhaustive exploitation, a series of problems about environmental geology including salt water migration appears. The salt groundwater that distributed widely moved downward vertically, triggering a strong impact on the water supply safety in this area; simultaneously, its large storage capacity brought great resources potential. Thus it had practical guiding significance to develop research on migration of salt-fresh water interface in the North China Plain and discuss the space distribution and migration features for improvement of groundwater environment and mitigation of water resource shortage status. This paper described migration features of salt-fresh water interface through changes in boundary line of salt water and fresh water and vertical interface of salt water and found out major causes for migration of salt-fresh water interface in the area were water level difference between salt water and fresh water area, saline concentration difference in salt water and fresh water, stratigraphic structure and artificial skylight based on analysis on the influence factors