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陕西泾阳南部地下水水文地球化学成因机制及次生环境挑战
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作者 徐盼盼 钱会 +3 位作者 张奇莹 臧永琪 刘源 董佳毅 《地质通报》 北大核心 2025年第5期811-824,共14页
[研究目的]陕西泾阳南部是典型的黄土分布区、人口居住聚集区、农业活动密集区、地质灾害频发区,研究该区地下水的水文地球化学成因机制及次生环境挑战,对黄土高原地下水资源开发利用、用水安全保障和生态地质环境保护具有重要意义。[... [研究目的]陕西泾阳南部是典型的黄土分布区、人口居住聚集区、农业活动密集区、地质灾害频发区,研究该区地下水的水文地球化学成因机制及次生环境挑战,对黄土高原地下水资源开发利用、用水安全保障和生态地质环境保护具有重要意义。[研究方法]基于区内地下水调查、水样采集与分析,查明地下水主要离子分布特征;综合运用水化学方法和同位素理论,揭示地下水水文地球化学成因机制及其主控因子;借助综合权重水质指数、镁危害系数、钠百分比、Wilcox图、灌溉系数,评估地下水的饮用和灌溉适宜性,进而阐释其次生环境挑战。[研究结果]研究区地下水整体呈弱碱性,泾河南岸地下水的TDS范围为752~2108 mg/L,属淡水和微咸水,北岸地下水的TDS范围为1232~3768 mg/L,属微咸水和咸水;地下水优势阳离子为Na^(+)和Mg^(2+),优势阴离子为HCO_(3)-与SO_(4)^(2-),水化学类型以HCO_(3)·SO_(4)-Na·Mg和HCO_(3)·SO_(4)·Cl-Na·Mg型为主,且北岸的水化学类型更复杂。水化学特征主要受岩石风化作用影响,其中以硅酸盐岩的风化溶解作用为主导;蒸发浓缩作用与阳离子交替吸附作用促进了地下水咸化;南岸地下水受农业活动影响显著,北岸地下水主要受工业活动、生活污水与人畜粪肥的综合影响。饮用水质等级以中等为主,引起健康风险的首要因子为总硬度、NO_(3)-、F-和SO_(4)^(2-);大部分地下水不适宜直接灌溉,需采取措施,防止累盐,否则会诱发土壤盐渍化。[结论]陕西泾阳南部泾河两岸地下水的水化学特征分异,主要受控于硅酸盐岩风化作用,叠加蒸发浓缩作用与人类活动影响。地下水总硬度、硝酸盐、氟化物等健康风险因子超标,同时地下水咸化,易诱发土壤盐渍化。建议针对性开展地下水污染防治工作,以免面临更严峻的次生环境挑战。 展开更多
关键词 地下水 水化学 同位素 水文地球化学过程 水质评价 泾阳南部 陕西
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玛纳斯河流域河水-地下水转化驱动下的水文地球化学空间演化 被引量:2
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作者 马文静 王文科 +2 位作者 侯昕悦 季德帅 马稚桐 《地质科技通报》 北大核心 2025年第2期378-388,共11页
河水-地下水的相互转换影响着水化学的成分组成及演化规律,进而影响着水生态环境,因此了解其水化学成分的来源及演化机制具有重要意义。以中国典型干旱区玛纳斯河流域为研究区,运用水化学图解、离子比例系数分析和反向水文地球化学演化... 河水-地下水的相互转换影响着水化学的成分组成及演化规律,进而影响着水生态环境,因此了解其水化学成分的来源及演化机制具有重要意义。以中国典型干旱区玛纳斯河流域为研究区,运用水化学图解、离子比例系数分析和反向水文地球化学演化等方法,对该流域不同地貌的河水-地下水水化学特征、主要离子组分来源和演化规律开展了研究。结果表明,随地貌和河水-地下水转化关系的变化,河水和地下水水化学类型主要从HCO_(3)·SO_(4)-Ca型逐渐演化为Cl-Na型,水化学变化的自然驱动因素由水岩作用变为蒸发浓缩;在脱节段,水体水化学类型主要为HCO_(3)·SO_(4)-Ca型,主要受到溶滤作用;在河水—地下水交换段上游,主要为SO_(4)·Cl-Na型,主要发生溶滤和混合作用;交互段下游水化学类型主要为Cl-Na型,主要受蒸发作用影响;反向演化结果进一步定量分析了研究区水岩作用的影响,沿地下水流方向,发生了钠长石和钙长石的沉淀,白云石、石膏、Ca-蒙脱石和岩盐的溶解,以及Na-Mg、Ca-Mg的正向阳离子交换。研究结果可为干旱半干旱地区的水环境保护和可持续管理提供科学依据。 展开更多
关键词 水化学特征 河水-地下水转化 水文地球化学演化 玛纳斯河流域
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基于GM(1,1)与BP神经网络模型的西安市地下水位动态特征及趋势预测研究
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作者 李培月 梁豪 +2 位作者 杨俊岩 田艳 寇晓梅 《西北地质》 北大核心 2025年第3期236-245,共10页
地下水是干旱与半干旱地区极其珍贵的自然资源,地下水动态的精准预测与评估关乎着地下水资源的有效保护与合理利用。本研究根据西安市2010~2020年地下水位监测数据,系统分析了西安市地下水位年际、年内动态变化特征,探究了影响地下水位... 地下水是干旱与半干旱地区极其珍贵的自然资源,地下水动态的精准预测与评估关乎着地下水资源的有效保护与合理利用。本研究根据西安市2010~2020年地下水位监测数据,系统分析了西安市地下水位年际、年内动态变化特征,探究了影响地下水位动态的主要因素,通过SPSS对影响地下水位动态的降水量和开采量两个主要因素进行相关性分析,并基于GM(1,1)灰度预测模型和BP神经网络模型对地下水位变动趋势进行了预测。结果表明:(1)2010~2016年,地下水位整体上呈下降趋势,2016~2020年间,得益于地下水压采和供水设施的不断优化完善,地下水位呈回升趋势。(2)降水和人为开采均对西安市地下水位变动具有显著影响;地下水位埋深是决定受降水影响程度的关键因素,其中河漫滩地区最为敏感,阶地次之,黄土塬区较弱。地下水开采量与地下水位埋深具有更强的相关性。这凸显了其在调控地下水位动态变化中的主导地位。(3)地下水位预测结果显示,随着地下水开采量呈现出逐年下降的趋势,研究区地下水整体处于波动上升趋势。本研究对西安市地下水动态的影响因素及预测趋势进行了研究,对地下水资源管理和可持续发展具有重要参考价值。 展开更多
关键词 地下水位动态 主导因素 回归分析 灰色模型 BP神经网络预测
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浅层地下水硝酸盐来源解析及健康风险评价:以渭南市华州区为例
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作者 李培月 李凌茜 +2 位作者 田艳 何松 寇晓梅 《西北地质》 北大核心 2025年第2期80-90,共11页
作为全球水资源中最普遍的污染物,NO_(3)^(-)主控因素和来源的识别对NO_(3)^(-)污染控制至关重要。本研究基于人体健康风险、随机森林模型、同位素和MixSIAR模型等方法,分析了华州区浅层地下水NO_(3)^(-)分布特征和潜在风险,揭示了浅层... 作为全球水资源中最普遍的污染物,NO_(3)^(-)主控因素和来源的识别对NO_(3)^(-)污染控制至关重要。本研究基于人体健康风险、随机森林模型、同位素和MixSIAR模型等方法,分析了华州区浅层地下水NO_(3)^(-)分布特征和潜在风险,揭示了浅层地下水NO_(3)^(-)的重要因素和主要来源。结果表明:华州区浅层地下水NO_(3)^(-)浓度呈西高东低趋势分布,西南部尤为显著,NO_(3)^(-)浓度高达271mg/L。主要控制NO_(3)^(-)浓度的指标依次为:EC>ORP>Ca^(2+)>Mg^(2+)>T>TDS>HCO_(3)^(-)。NO_(3)^(-)来源以土壤氮和粪肥及污水为主,且粪便及污水对NO_(3)^(-)含量贡献率最大(63.8%),其次是土壤氮(19%)和化肥(12.7%)。长期饮用研究区NO_(3)^(-)浓度较高的浅层地下水对人类健康具有潜在风险,特别是儿童,其HHRA评估风险值高达7.904。 展开更多
关键词 浅层地下水硝酸盐 N-O同位素 贝叶斯混合模型 随机森林模型 健康风险评估
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伊洛河流域地表水-地下水水化学演化特征及其形成机制
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作者 李康 田盼盼 +1 位作者 曹智铭 钱会 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第3期537-554,共18页
伊洛河是黄河右岸的重要支流,是黄河流域生态保护体系中的重要组成部分。通过采集伊洛河流域的地表水和地下水样品,结合统计分析、Piper三线图、氢氧同位素分析、离子比值法与熵权水质指数(EWQI)等方法,对流域水体转化、水化学演化及其... 伊洛河是黄河右岸的重要支流,是黄河流域生态保护体系中的重要组成部分。通过采集伊洛河流域的地表水和地下水样品,结合统计分析、Piper三线图、氢氧同位素分析、离子比值法与熵权水质指数(EWQI)等方法,对流域水体转化、水化学演化及其影响因素进行了系统研究。结果表明:伊洛河流域水体整体呈弱碱性,地表水各离子浓度从上游到下游呈递增趋势,而地下水中各离子浓度的空间变化波动较大;沿着径流方向,地表水水化学类型由HCO_(3)-Ca·Mg型逐渐演化为HCO_(3)·SO_(4)-Ca·Mg型,地下水水化学类型由HCO_(3)-Ca·Mg型逐渐演化为HCO_(3)-Ca·Mg·Na型;流域水体主要由大气降水进行补给,并受到蒸发作用的影响,上游区域地下水对地表水的补给占主导,中游区域则出现地表水对地下水的补给,下游区域地下水对地表水的补给逐渐减弱;流域水体水化学形成演化主要受到碳酸盐岩和硅酸盐岩风化溶解作用的控制,同时受到阳离子交换作用和人类活动的影响;部分支流(如麻坪河、涧河和瀍河)的地表水受工矿废水排放影响较大;NO_(3)^(-)为流域水体主要污染因子,地表水中的NO_(3)^(-)主要来源于化肥和生活污水,地下水中的NO_(3)^(-)主要受到化肥施用和土壤有机氮累积的影响。熵权水质指数评价结果显示,流域水体水质整体较好,上游区域水质优于下游区域,大部分地表水、泉水和井水适宜饮用,但下游区域部分井水质量较差,不宜直接饮用。 展开更多
关键词 水化学 氢氧同位素 熵权水质指数 主成分分析 水岩相互作用 离子交换 黄河
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干旱区绿洲新疆石河子垦区地下水生态系统安全评价 被引量:8
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作者 徐斌 张艳 《环境科学研究》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期919-926,共8页
为评价干旱区绿洲新疆石河子垦区的地下水生态系统安全状况,基于自然、生态、环境、社会和经济5个属性构建了地下水生态安全评价指标体系,运用主成分分析法和灰色关联分析方法筛选16个指标作为干旱区绿洲地下水生态安全评价指标,制定了... 为评价干旱区绿洲新疆石河子垦区的地下水生态系统安全状况,基于自然、生态、环境、社会和经济5个属性构建了地下水生态安全评价指标体系,运用主成分分析法和灰色关联分析方法筛选16个指标作为干旱区绿洲地下水生态安全评价指标,制定了适合于干旱区绿洲的地下水生态安全等级与评价标准,基于层次分析法和熵值法进行了指标权重分配,确定了各项评价指标在不同安全等级的隶属函数,应用模糊综合评判法对研究区内5个灌区的地下水生态安全状况进行评价.结果表明:(1)石河子灌区、金安灌区和玛纳斯灌区对基本安全级别的隶属度最高,分别为32.2%、35.4%和27.5%,3个灌区的地下水生态系统处于基本安全状态,区域面积占垦区总面积的51.8%;(2)莫索湾灌区地下水生态系统处于危机状态,相应的隶属度为27.2%,区域面积占垦区总面积的16.8%;(3)下野地灌区地下水生态系统处于不安全状态,相应的隶属度为28.8%,区域面积占垦区总面积的31.4%.研究显示,评价结果与实际情况基本相符,综合反映了该区域人类活动与地下水、生态系统的相互关系,证明了模糊综合评判法在干旱区绿洲地下水生态系统安全评价中具有一定的应用价值. 展开更多
关键词 干旱区 绿洲 地下水 生态系统 安全评价
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定位在进气值面的Boussinesq河流-地下水交互模型
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作者 张琳 程大伟 +4 位作者 詹红兵 杨胜科 梁修雨 张晓斐 晋浩颖 《水资源与水工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期54-62,74,共10页
河流-地下水交互对维持河流及周边生态系统功能、水资源可持续利用、水环境保护等方面具有重要影响。以定位在进气值面处的Boussinesq方程为控制方程,构建定位在进气值面的Boussinesq河流-地下水交互模型,采用Laplace变换获取了模型的... 河流-地下水交互对维持河流及周边生态系统功能、水资源可持续利用、水环境保护等方面具有重要影响。以定位在进气值面处的Boussinesq方程为控制方程,构建定位在进气值面的Boussinesq河流-地下水交互模型,采用Laplace变换获取了模型的解析解,并构建相应的参数反演模型;通过与饱和-非饱和渗流数值解对比,验证新模型的合理性;利用参数敏感性分析探讨进气值面高程的变化特征;基于进气值面处渗流连续性方程和水量均衡关系推导出进气值面处铅直方向渗流分速度解析解,并对比了进气值面处铅直方向渗流分速度解析解与数值解,讨论了进气值面处铅直方向渗流分速度变化特征。结果表明:定位在进气值面的Boussinesq河流-地下水交互模型的解析解与饱和-非饱和流数值模拟吻合度较高,其解析解是合理的;与其他模型相比,该模型能够克服自由面定在潜水面处的局限性,其理论基础更加坚实、参数的物理意义更加合理。 展开更多
关键词 河流-地下水交互 进气值面 BOUSSINESQ方程 LAPLACE变换 参数反演 解析解
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天山北麓地下水基于生态水位的调控模拟分析 被引量:8
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作者 尚海敏 王文科 +1 位作者 段磊 霍传英 《水土保持研究》 CSCD 北大核心 2014年第6期144-147,共4页
针对地下水资源可持续利用与表生生态协调发展的问题,在对天山北麓野外调查及已有研究结果分析的基础上得出细土平原区生态水位埋深为3~6m。应用数值模拟技术对现状及调整开采布局后地下水位引起的表生生态效应进行对比,结果表明:... 针对地下水资源可持续利用与表生生态协调发展的问题,在对天山北麓野外调查及已有研究结果分析的基础上得出细土平原区生态水位埋深为3~6m。应用数值模拟技术对现状及调整开采布局后地下水位引起的表生生态效应进行对比,结果表明:现状地下水资源开发布局不仅易诱发表生生态负效应,而且造成了水资源浪费;通过调控地下水状态可以实现地下水资源可持续利用与表生生态协调发展的目的,并确定了不同地貌单元地下水开采阈值即山前戈壁带、细土平原区和沙漠边缘分别为7.3亿m^3/a,16.4亿m^3/a和2.4亿m^3/a。 展开更多
关键词 地下水 生态水位 数值模拟 天山北麓
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面向生态的矿区地下水位阈限研究 被引量:11
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作者 马雄德 黄金廷 +1 位作者 李吉祥 宁世雄 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期675-680,共6页
分布在干旱半干旱地区的植被,由于降水不足以维持其长期生存,需要地下水提供部分或全部水源,因而对地下水有一定的依赖性。煤层开采破坏含水层后地下水位会大幅降落,这在一定程度上会给依赖地下水植被造成水分胁迫,进而控制生态系统演... 分布在干旱半干旱地区的植被,由于降水不足以维持其长期生存,需要地下水提供部分或全部水源,因而对地下水有一定的依赖性。煤层开采破坏含水层后地下水位会大幅降落,这在一定程度上会给依赖地下水植被造成水分胁迫,进而控制生态系统演化过程。针对榆神矿区煤层开采引起地下水位变化的基本特征,提出了生态安全约束下矿区地下水位控制阈值的确定方法。研究表明,植物根系与地下水毛细上升带保持接触时,植物就可以吸收利用地下水,因此本文将最大毛细上升高度与根系长度之和作为植被利用地下水的最大临界埋深。在毛管流理论指导下,以颗粒排列方式与孔隙直径大小的关系建立了最大毛细上升高度计算公式,并给出了通过颗粒级配曲线确定最大毛细上升高度的方法。据此计算的毛乌素风积沙最大毛细上升高度的取值区间为0.7~2.0 m,进一步确定了榆神矿区生态安全约束下的矿区水位控制下限为4.0 m。在此基础上,以2016年地下水流场基准,以水位埋深4.0 m为界将榆神矿区划分为生态约束区和无约束区。水位埋深小于4.0 m的区域植被对地下水依赖程度高,属于生态约束区,煤层开采造成地下水位下降极易使植被遭受水分胁迫,因而是矿区生态环境保护的重点。研究成果阐明了榆神矿区生态环境及地下水位对煤层开发的限制条件,为进一步推进保水采煤技术的发展奠定了理论基础。 展开更多
关键词 榆神矿区 面向生态 最大毛细高度 水位阈值 保水采煤
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榆神矿区地下水与生态环境演化特征 被引量:15
10
作者 马雄德 范立民 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期245-252,共8页
采矿活动一般都会造成矿区水文地质条件的变异,进而影响地下水流场及生态环境。为研究榆神矿区近15年采煤活动对地下水及生态环境的影响,通过对比2000年和2016年榆神矿区地下水流场形态,指出了煤炭资源开采后榆神矿区地下水位变化规律;... 采矿活动一般都会造成矿区水文地质条件的变异,进而影响地下水流场及生态环境。为研究榆神矿区近15年采煤活动对地下水及生态环境的影响,通过对比2000年和2016年榆神矿区地下水流场形态,指出了煤炭资源开采后榆神矿区地下水位变化规律;采用同时段2期ETM+遥感影像解译了煤炭资源开采后土地荒漠化演化特征。结果表明:矿区开发建设中矿井涌水量占萨拉乌苏组水资源总量的3.22%,造成968 km2矿区地下潜水位下降幅度超过1 m,占矿区面积的18.4%,其中下降幅度大于8 m的区域集中在麻黄梁镇;2000—2016年间榆神矿区土地荒漠化呈逆转趋势,重度荒漠化和中度荒漠化土地面积锐减与非荒漠化土地面积剧增是其主要特征;矿区地下水位下降较大的地区土地荒漠化并未发生明显变化,二者之间没有统计相关性;干旱半干旱区煤炭资源开发受地下水的制约,水位上限必须小于最大毛细高度,水位下限以植被根系长度与地下水最大毛细上升高度之和来确定。据此,榆神矿区水位埋深上限为0.5 m,下限为4.0 m。榆神矿区地下水位下降明显的区域并未引起土地荒漠化发展,是由于这些地区植被对地下水依赖性较弱,尽管如此,干旱半干旱区矿区开发建设仍要重视地下水位阈限的约束,推行保水采煤技术。 展开更多
关键词 榆神矿区 地下水位 保水采煤 干旱半干旱区 土地荒漠化 生态环境
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关中盆地浅层地下水水文地球化学分布特征研究 被引量:2
11
作者 魏哲 张春潮 +3 位作者 王文科 段磊 孙一博 李慧 《水资源与水工程学报》 2013年第4期85-89,共5页
以揭示地下水化学场的形成机理为研究目的,在了解关中盆地水文地质的基础上,分析了地下水的水化学特征,讨论了其形成机理。结果表明:水化学类型、矿化度、硬度均具有明显的水平分带特征,但由于受到地质地貌和水文地质不同的制约,又各有... 以揭示地下水化学场的形成机理为研究目的,在了解关中盆地水文地质的基础上,分析了地下水的水化学特征,讨论了其形成机理。结果表明:水化学类型、矿化度、硬度均具有明显的水平分带特征,但由于受到地质地貌和水文地质不同的制约,又各有特点;离子含量的分布与pH值、矿化度、硬度和水化学类型的分布规律有着一定的联系;离子的变化趋势的大小明显受到矿化度大小的约束,且地下水动力场对化学场起着控制性作用。 展开更多
关键词 水文地球化学 地下水 水化学类型 关中盆地
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基于自适应多保真度Co-Kriging代理模型的地下水污染源反演识别 被引量:3
12
作者 安永凯 张岩祥 闫雪嫚 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期1376-1385,共10页
为高效率高精度地进行地下水污染源反演识别,综合运用高保真度和低保真度地下水溶质运移数值模拟模型,研究应用集成差分进化算法的Co-Kriging方法建立模拟模型的多保真度代理模型;在此基础上,探索应用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)-DREAM_((... 为高效率高精度地进行地下水污染源反演识别,综合运用高保真度和低保真度地下水溶质运移数值模拟模型,研究应用集成差分进化算法的Co-Kriging方法建立模拟模型的多保真度代理模型;在此基础上,探索应用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)-DREAM_((D))算法,并采用自适应更新多保真度代理模型策略进行地下水污染源反演识别.为验证上述方法的有效性和可行性,开展了数值算例研究.结果表明:相比仅基于高保真度模型输入-输出样本构建的Kriging代理模型,联合运用高保真度和低保真度模型输入-输出样本构建的Co-Kriging代理模型对模拟模型的逼近精度更高;耦合多保真度Co-Kriging代理模型和MCMC-DREAM_((D))算法能够得到较高精度的污染源反演结果,且能够大幅度减小计算负荷;同时,采用自适应更新多保真度代理模型策略能够进一步提高污染源反演识别精度. 展开更多
关键词 地下水污染源 多保真度代理模型 Co-Kriging方法 DREAM((D))算法 自适应
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生态脆弱矿区高强度植被恢复对地下水补给的影响 被引量:16
13
作者 王强民 董书宁 +1 位作者 王文科 王皓 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期3245-3252,共8页
为研究生态脆弱矿区高强度植被恢复对地下水补给的影响机制,结合野外裸土区和植被覆盖区两个原位试验点的观测数据,以两种模式下的降水—土壤水—地下水转化过程为研究对象,在遥感解译和野外原位观测试验的基础上,采用数值模拟分析不同... 为研究生态脆弱矿区高强度植被恢复对地下水补给的影响机制,结合野外裸土区和植被覆盖区两个原位试验点的观测数据,以两种模式下的降水—土壤水—地下水转化过程为研究对象,在遥感解译和野外原位观测试验的基础上,采用数值模拟分析不同叶面积指数条件下的植被耗水特征和降水入渗系数。研究结果表明:矿区尺度的植被指数和植被净初级生产力都呈持续增加现象,表现为低覆盖区连续减小,中、高覆盖区持续增大;裸土区20 cm处土壤总水势最大,表现为土壤水自20 cm处向上、下两侧运移,较易接受大气降水的补给。植被覆盖区土壤总水势远低于裸土区的土壤水势,在根系密集区出现水势低点,表现为上部、下部和侧向的土壤水向植被根系处运移,不易接受大气降水的补给;裸土区地下水位表现出缓慢上升的趋势,以低强度的入渗补给为主;植被覆盖区地下水位表现出明显的持续下降趋势,以高强度的蒸发排泄为主。受植被蒸腾耗水影响,地下水面处水分垂向交换量由-0.035 cm/d(入渗)增加至0.480 cm/d(排泄),使得水分运移方向和水分垂向交换量都发生明显改变;随着叶面积指数的增加,植被耗水量呈增加趋势,土壤中向下运移的水流通量逐步减小,导致地下水接受降水的补给量减小,表现出随着叶面积指数的增加,降水入渗系数逐步减小。数值模拟结果表明,裸土条件下风积沙的入渗系数为0.54,随着叶面积指数由0增大至3.5,入渗系数减小至0.198,减小幅度高达63.3%,对榆神矿区的地下水补给产生重要的影响。在榆神矿区植被恢复的工程实践中,应优先考虑植被类型和植被覆盖度两个基本要素,选择耗水量较小的植被类型和适宜的植被覆盖度,避免出现由于区域生态耗水量过大引发的降水入渗补给量大幅减小的现象发生,以实现生态脆弱矿区植被恢复与地下水资源保护的协调发展。 展开更多
关键词 植被恢复 植被覆盖度 地下水补给 生态脆弱矿区 叶面积指数
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保定平原区地下水生态水位阈值的探讨 被引量:10
14
作者 靳博文 王文科 +3 位作者 段磊 马稚桐 王一 黄鑫慧 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期166-175,共10页
地下水具有重要的生态价值,地下水生态系统中的地下水位、水质和包气带含水率与含盐量的变化驱动着表生生态格局的演变,但目前对各变量的生态阈值研究尚处于起步阶段,理论与方法体系还不完善。以保定平原区为例,采用地下水位及地下水生... 地下水具有重要的生态价值,地下水生态系统中的地下水位、水质和包气带含水率与含盐量的变化驱动着表生生态格局的演变,但目前对各变量的生态阈值研究尚处于起步阶段,理论与方法体系还不完善。以保定平原区为例,采用地下水位及地下水生态环境的历史回归法、GIS法、差分网格计算法等方法,从时空角度分析了地下水位变化的驱动力以及生态效应,在此基础上确定不同水文地质单元的生态水位阈值。研究表明:(1)20世纪50—60年代,研究区依赖于地下水的生态格局基本维持着天然状态;1959—2000年,地下水位持续下降,局部地段出现降落漏斗;2000—2008年,地下水位骤降,降落漏斗迅速扩张,地下水与地表水补排关系发生变异;2008年至今,部分区域地下水位逐渐上升。(2)研究区内山前地带地下水生态水位埋深为10~15 m,拒马河冲洪积扇群与漕河—瀑河冲洪积扇群为5~10 m,唐河—大沙河冲洪积扇群为3~5 m,冲积平原中定州—望都范围为3~5 m,保定市为10~15 m,其余均为5~10 m,冲湖积平原环淀区域小于3 m。(3)以确定的地下水生态水位为标准,初步估算研究区现状地下水位恢复至生态水位的需水量为57.14×10^(8) m^(3)。研究成果对恢复当地地下水生态环境格局有重要意义,对华北平原地下水生态水位的确定也具有借鉴意义。 展开更多
关键词 地下水 生态环境 驱动力 生态地下水位 保定平原区
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耦合敏感性分析与两阶段马尔科夫链蒙特卡洛算法的地下水污染溯源辨识
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作者 李子乐 安永凯 闫雪嫚 《地球科学与环境学报》 CAS 北大核心 2024年第5期702-710,共9页
为高精度地开展地下水污染溯源辨识,在对污染源参数进行敏感性分析的基础上,研究应用两阶段马尔科夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)算法辨识确定污染源参数;同时,探索应用多层感知机(Multi-layer Perceptron,MLP)方法构建... 为高精度地开展地下水污染溯源辨识,在对污染源参数进行敏感性分析的基础上,研究应用两阶段马尔科夫链蒙特卡洛(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)算法辨识确定污染源参数;同时,探索应用多层感知机(Multi-layer Perceptron,MLP)方法构建地下水污染运移数值模型的代理模型,用以提高地下水污染溯源辨识的效率。为验证上述方法的有效性和可行性,开展了两个数值算例研究。结果表明:采用MLP方法构建的代理模型对地下水污染运移数值模型的逼近精度高,不仅能够有效提升地下水污染溯源辨识效率,还能保持良好的计算精度;所提出的耦合敏感性分析与两阶段MCMC算法能够显著提升低敏感性污染源参数的辨识精度。 展开更多
关键词 地下水 污染运移 溯源辨识 数值模型 两阶段马尔科夫链蒙特卡洛算法 敏感性分析 多层感知机 代理模型
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浮游生物对渭河水环境的响应机理及生态效应 被引量:2
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作者 孙亚乔 蒋婕 +6 位作者 段磊 杨思月 周艾诗 朱思衡 曹永翔 孙佳乾 寇思飞 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2024年第4期121-136,共16页
【目的】为探究浮游生物对渭河陕西段水环境的响应机理及生态效应,【方法】以渭河陕西段为研究区,于2021年4月共设置14个采样点,采集14份水样,分析浮游生物群落结构空间分布特征;评估浮游生物群落的均匀性、物种丰富度和多样性时,常用Pi... 【目的】为探究浮游生物对渭河陕西段水环境的响应机理及生态效应,【方法】以渭河陕西段为研究区,于2021年4月共设置14个采样点,采集14份水样,分析浮游生物群落结构空间分布特征;评估浮游生物群落的均匀性、物种丰富度和多样性时,常用Pielou指数、Margalef指数和Shannon-Weiner指数,并评价断面水环境质量;利用典范对应分析(CCA)和冗余分析(RDA)识别环境因子对浮游植物和浮游动物群落空间分布的影响程度。【结果】结果表明:渭河陕西段浮游植物共有7门55种,硅藻门种类数最多(49.09%),优势种有6种;浮游动物共3门22种,轮虫占比最高(68.18%),优势种有4种;浮游植物的H′、J及d变化范围分别为1.017~4.025、0.267~0.890、0.446~1.099,浮游动物其指数变化范围分别为0.811~2.459、0.754~1.000、0.126~0.542;CCA分析显示,影响浮游植物群落空间分布变化的环境因子主要有TP、NH_(3)-N和pH;根据RDA分析结果显示,对于浮游动物群落结构的主要影响因子,化学需氧量(COD)和水温(WT)起到了关键作用。【结论】结论显示:渭河陕西段浮游生物指数变化显示研究区域呈现清洁—中污染状态;根据《中国淡水藻类—系统、分类及生态》《环境和指示生物(水域分册)》中浮游植物和浮游动物的水污染指示物种判断水环境状况,对比本研究浮游植物和浮游动物的多样性指数评价水环境质量,得出浮游动物对水质评价的响应结果更加准确。通过构建水环境-浮游生物对比判断模型,选择区域更加准确的评价指标,有助于提高浮游生物对水生态环境指示作用的准确性,进而揭示浮游生物对水生态环境的响应机理。以上结果可为渭河流域水生态环境保护提供理论参考。 展开更多
关键词 浮游植物 浮游动物 指标识别 群落结构 生物多样性 水质
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滦河下游河水及沿岸地下水水化学特征及其形成作用 被引量:112
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作者 王晓曦 王文科 +3 位作者 王周锋 赵佳莉 谢海澜 王小丹 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期25-33,73,共10页
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... 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。 展开更多
关键词 滦河 河水 地下水 水化学 形成作用
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关中盆地浅层地下水地球化学的形成演化机制 被引量:35
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作者 孙一博 王文科 +2 位作者 段磊 张春潮 王宇航 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2014年第3期29-35,共7页
在对关中盆地浅层地下水169个水化学数据分析的基础上,运用图解法、数理统计法及Phreeqc模拟等方法对关中盆地浅层地下水水文地球化学形成演化机制进行系统研究,取得了一些新的认识。按含水介质及地下水循环特征,将浅层地下水系统大致... 在对关中盆地浅层地下水169个水化学数据分析的基础上,运用图解法、数理统计法及Phreeqc模拟等方法对关中盆地浅层地下水水文地球化学形成演化机制进行系统研究,取得了一些新的认识。按含水介质及地下水循环特征,将浅层地下水系统大致划分为强烈径流区、缓慢径流区、排泄区。不同水动力分区中,地下水化学类型具有一定的分带性,从强烈径流区、缓慢径流区至排泄区,地下水的化学类型由HCO3-Ca·Mg型经过HCO3-Ca·Mg·Na型逐步演化为SO4·Cl-Na型。地下水强烈径流区,地下水化学组分的形成主要以碳酸盐、硅酸盐等矿物岩石风化作用为主,缓慢径流区以多种作用为主,排泄区由Na-Ca阳离子交换及蒸发浓缩作用控制。 展开更多
关键词 关中盆地 浅层地下水 演化机制 离子交换 蒸发浓缩
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铜矿尾矿库污染物在地下水中运移规律数值模拟 被引量:23
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作者 高小文 吕敬 +2 位作者 李秀娟 高策 孙启明 《水资源与水工程学报》 CSCD 2017年第2期120-125,共6页
尾矿库是矿山生产环节的必建场所,对周边生态环境有深远影响。以甘肃南畔铜矿为研究对象,运用Visual MODFLOW建立三维可视化水文地质模型,并通过MT3DMS溶质运移模块对4种特征污染物在无防渗和防渗破损两种非正常工况下进行污染物运移规... 尾矿库是矿山生产环节的必建场所,对周边生态环境有深远影响。以甘肃南畔铜矿为研究对象,运用Visual MODFLOW建立三维可视化水文地质模型,并通过MT3DMS溶质运移模块对4种特征污染物在无防渗和防渗破损两种非正常工况下进行污染物运移规律模拟和预测,从而验证尾矿库的可靠性,为尾矿库周边环境污染治理提供依据。结果表明:污染物在地下水中沿水流方向运移,随运移距离的增大,污染物浓度逐渐减小;总磷和氨氮运移距离远,对水环境的影响超过总砷和六价铬;相对于尾矿库无防渗,尾矿库采取防渗措施,可以有效降低对地下水污染的风险。 展开更多
关键词 尾矿库 污染物 地下水 Visual MODFLOW 污染物运移 数值模拟
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陕西省泾惠渠灌区地下水污染与人体健康风险评价 被引量:14
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作者 张艳 徐斌 刘秀花 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1451-1464,共14页
为了研究陕西省泾惠渠灌区地下水污染特征及人体健康风险状况,采集地下水样品进行分析测定,首先运用单因子指数法进行污染评价,再利用GIS获取主要污染物As、Cr(Ⅵ)和NO_3^--N的空间分布特征,最后借鉴美国环境保护署的人体健康风险评价... 为了研究陕西省泾惠渠灌区地下水污染特征及人体健康风险状况,采集地下水样品进行分析测定,首先运用单因子指数法进行污染评价,再利用GIS获取主要污染物As、Cr(Ⅵ)和NO_3^--N的空间分布特征,最后借鉴美国环境保护署的人体健康风险评价模型对灌区地下水污染物的人体健康风险做出评价。结果表明:研究区地下水中As、Cr(Ⅵ)、NO_3^--N的质量浓度均超标,As对成人的致癌风险最高达3.50×10^(-4),明显超出限值1.00×10^(-4),长期暴露对当地居民带来罹患癌症的健康风险较高;As、Cr(Ⅵ)、NO_3^--N的非致癌风险从大到小排序为Cr(Ⅵ)、NO_3^--N、As,其中Cr(Ⅵ)对儿童的非致癌风险最高,达8.693 7,远超限值1.000 0,危害性最大。空间分布特征方面,As的致癌风险区域面积比例最高,为42.82%,As、Cr(Ⅵ)、NO_3^--N的非致癌风险区域面积比例分别高达69.19%、69.06%和66.55%,水安全问题突出。 展开更多
关键词 地下水 污染 人体健康 风险评价 泾惠渠灌区
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