2010_再生水灌区地下水防污性能区划模型的建立与验证_徐小元
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第 1 期水 利 水 运 工 程 学 报No. 1 2024 年 2 月HYDRO-SCIENCE AND ENGINEERING Feb. 2024 DOI:10.12170/20221028003孙周亮,王婕,刘艳丽,等. 中国水文区划及水文分区方法综述[J]. 水利水运工程学报,2024(1):77-86. (SUN Zhouliang, WANG Jie, LIU Yanli, et al. Evaluation of hydrological zoning technique and its utilization in China[J]. Hydro-Science and Engineering, 2024(1): 77-86. (in Chinese))中国水文区划及水文分区方法综述孙周亮1, 2,王婕1,刘艳丽1, 3, 4,陈鑫1,刘翠善1, 3, 4,王国庆1, 3, 4(1. 南京水利科学研究院水灾害防御全国重点实验室,江苏南京 210029; 2. 水资源工程与调度全国重点实验室(武汉大学),湖北武汉 430072; 3. 水利部应对气候变化研究中心,江苏南京 210029; 4. 长江保护与绿色发展研究院,江苏南京 210098)摘要: 水文区划是水资源规划的重要依据,也是无资料地区水文研究的有效手段。
中国早期的水文区划工作主要是适应水资源规划的需求,全国性的水文区划主要出现在1950s,20世纪末集中出现了更精细、完善的省级水文区划研究。
水文分区是水文区划工作的核心内容,主要包括分区指标和分区方法的确定。
当前采用的水文分区指标主要包括气候、水文、下垫面三类,水文分区方法以聚类方法为主。
目前主要用于解决水文缺资料问题,同时也发展出生态水文分区方法,提高了生态性评价的合理性。
基于当前研究进展,提出未来研究重点如下:(1)在水文分区中纳入水文相似理论;(2)水文区域性规律研究及其在水资源、环境、生态等领域的应用;(3)水文分区结果的检验与科学解释。
河南省邓州市地下水环境质量评价邢会;狄艳松;胡元君【摘要】针对邓州市地下水环境质量研究相对薄弱,水质监测数据缺乏系统分析等问题,开展了地表水、地下水质量评价,以及地下水污染评价.地表水质量评价选用单指标评价法,评价结果为小洪渠、刁北干渠、湍北干渠水质为为Ⅳ类水,湍河上游、下游及刁河上游水质为Ⅴ类水.地下水质量评价选用内梅罗综合指数法,分别对浅层及中深层地下水水质分析评价,其中浅层地下水16组样品中,3组为优良,4组为良好,8组为较好,1组为较差;中深层地下水19组评价样品中,16组评价结果为良好,3组较差.基本查明了地下水环境质量,为地下水资源保护及合理开发利用提供科学依据.【期刊名称】《城市地质》【年(卷),期】2019(014)002【总页数】6页(P61-66)【关键词】邓州市;地下水;环境;质量评价;污染评价【作者】邢会;狄艳松;胡元君【作者单位】河南省地矿局第五地质勘查院,河南郑州 450000;河南省地矿局第五地质勘查院,河南郑州 450000;河南省地矿局第五地质勘查院,河南郑州 450000【正文语种】中文【中图分类】X5230 引言邓州市位于南阳盆地西南部,地处中原腹地,位于武汉、西安、郑州大三角和南阳、襄阳、十堰小三角中心部位,是承南启北、连结东西的轴心。
2012年12月,确定邓州市为丹江口库区区域中心城市,支持其加快发展,2014年正式成为省直管市(邓州市人民政府,2016)。
20世纪60年代初至90年代末,河南省地质局水文队先后完成“豫南南阳盆地综合地质水文地质普查简报”“南阳盆地水文地质分区图及说明”“南阳地区(平原地)地下水分布图及说明”“南阳地区平原部分地下水储量初步评价(1∶20万)”等。
这些成果多为包含研究区的小比例尺的水文地质基础调查研究工作,基本查明了地下水埋藏类型,地下水的赋存规律。
21世纪以来河南省地质矿产勘查开发局展开了“河南省南阳盆地地下水资源评价”“河南省地下水资源与环境研究”;邓州市内研究完成了“邓州市水资源供需平衡研究”“邓州市水资源规划(2010—2030年)” “韩洼地下水水源地勘察”“后李湾地下水水源地勘察”。
稳定性氢氧同位素研究土壤吸湿水的性质
孙晓旭;陈建生;刘晓艳
【期刊名称】《水电能源科学》
【年(卷),期】2010()3
【摘要】设计了室内试验模拟水的蒸发过程,在烘干的土壤样品中加入已知同位素组成的水样直至土壤水达到饱和,采用烘箱烘干使土壤含水率达到或小于吸湿含水率;通过抽真空降低水沸点与加热相结合的方法收集土壤吸湿水,测得其δ18O与δD值。
结果表明:土壤吸湿层的水呈现明显的氢氧同位素富集,土壤水蒸发过程中吸湿层的水与其外层的薄膜水产生了同位素交换;吸湿层的水并非呈固态不能移动,在常温下可与其外层的水分子发生同位素交换。
【总页数】3页(P118-120)
【关键词】吸湿水;氢氧同位素;土壤;含水率;同位素交换
【作者】孙晓旭;陈建生;刘晓艳
【作者单位】河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室;河海大学水利水电学院;河海大学科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】P629
【相关文献】
1.以时段平均分馏系数研究土壤吸湿水的性质 [J], 孙晓旭;丁克强;史公勋
2.稳定性氢氧同位素在水体蒸发中的研究进展 [J], 胡海英;包为民;瞿思敏;王涛
3.干旱半干旱区土壤水稳定性氢氧同位素混合模型研究 [J], 陈定帅;高磊;彭新华;陈效民
4.稳定性氢氧同位素在植物用水策略中的研究进展 [J], 杜雪莲;王世杰
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TnespeclaJFocus特别关注究,发现鬲氨氮条件F氯消毒便再生水三卤甲烷等典型消毒副产物显著降低,但遗传毒性却显著升高.存在典型消毒副产物和生物毒性效应变化规律不同的现象。
目前,污水氯消毒过程中典型消毒副产物(三卤甲烷.卤乙酸等)的生成规律及生物毒性变化研究正在逐步开展。
但总的来说.再生水消毒工艺典型消毒副产物及生物毒性变化规律的相关研究还不够系统,新兴高毒性消毒副产物如二甲基亚硝胺(NDMA)等的生成规律研究还很少,再生水消毒后高生物毒性消毒副产物甄别研究还未开展,消毒副产物所引发的健康风险还不得知,针对高毒性副产物的控制技术研究有待深入开展。
2.再生水有毒有害物质控制技术国内外现有的再生水处理技术与工艺主要针对SS、COD.色度等常规污染指标的活性(称“光复活”和”暗修复”),从而引起二次健康风险。
近控制.以有机物总量控制为目标的再生水处理工艺还不能保证再生期研究发现・紫外线,氯、过氧乙酸,紫外线等组合消毒工艺・高水的水质安全。
近年来,针对特定有毒有害物质的去除研究受到关剂量紫外线消毒技术可有效抑制致病茵紫外线消毒后的复活。
相注。
但再生水中有毒物质组成十分复杂,仅对特定有毒有害化学物关的再生水紫外线消毒中致病菌的复活及控制技术仍有待进一步质进行评价和去除,难以有效保障再生水水质安全.以综合生物毒研究。
性削减为目标的再生水处理技术研究有待加强。
近年来新型的病原微生物不断出现,尤其是高风险致病病毒再生水有毒物质去除技术主要采用过滤,吸附,化学氧化.生的屡次流行,给再生水利用的安全保障提出了更高的要求・现有物降解等手段.但每一种处理手段都有其优势和局限性.单一的技的单一消毒技术已不能满足高风险病原微生物和抗性病原微生物术难以高效去除所有有毒有害物质,的控制,通过优势互补的组合消毒工艺对病原微生物的联合控制3.再生水氮磷深度去除技术技术研究还很不系统-有待进一步开展。
城市污水经二级生物处理后仍含有较高浓度的氮、磷等营养物再生水在氯消毒过程中常产生有毒有害消毒副产物,造成一质。
地下水污染模拟模型的建立与评估方法研究地下水是人类饮水、工业生产、农业灌溉等生活活动的重要水源之一,然而随着城市化的迅速发展和工业化的加快,地下水污染问题日益严重。
因此,建立可靠的地下水污染模拟模型并研究有效的评估方法,对于预防和解决地下水污染具有重要意义。
地下水污染模拟模型的建立是分析和预测地下水体的污染扩散过程的关键。
该模型可以通过数学方法和计算机模拟等手段,定量描述地下水中污染物的输运行为,包括迁移和传质过程,从而为决策制定和污染防治提供科学依据。
在建立地下水污染模拟模型时,首先需要获取污染源的位置、污染物的种类和特性等关键信息。
其次,需要收集地下水流动情况的数据,包括水文地质条件、水体流速和流向等。
这些参数的准确度和可靠性对于模型的建立和评估结果的可信度具有重要影响。
地下水污染模拟模型的建立需要基于一定的理论和方法。
常用的模拟方法包括有限元法、有限差分法和随机漫步法等。
这些方法的选择与模型研究目的和对数据要求密切相关。
例如,有限元法适用于复杂地质结构的模拟,而有限差分法适用于规则结构的模拟。
此外,还需要考虑模型计算的稳定性和可行性,合理选择时间步长和空间网格大小。
同时,根据实际情况合理设定边界条件和初始条件,以保证模型的仿真结果与实际情况相符。
评估地下水污染模拟模型的准确性和可靠性是模型建立过程的重要环节。
评估方法可以分为定性评估和定量评估两种。
定性评估主要通过比较模拟结果和实测数据的一致性来评估模型的合理性。
定量评估则需要利用统计学方法,计算模拟结果与实测数据之间的误差和相关性等指标。
此外,还可以采用敏感性分析法确定模型中各个参数对模拟结果的敏感程度,进一步评估模型的可靠性。
在进行地下水污染模拟模型研究时,还需注意一些关键问题。
首先,模型中的参数选择和精度是模拟结果准确性的关键因素之一。
必须确保所选参数反映实际情况,并通过实测数据进行修正。
其次,模型研究应注意不同地区地质条件、水文地质特征和污染源的差异性。
第26卷第4期农业工程学报V ol.26No.42010年4月Transactions of the CSAE Apr.201057再生水灌区地下水防污性能区划模型的建立与验证徐小元1,2,尹世洋1,刘洪禄1※,吴文勇1,黄强2,马志军1(1.北京市水利科学研究所,北京100048;2.西安理工大学水利水电学院,西安710048)摘要:为促进地下水水资源保护和利用,根据研究区域的特点以及地下水防污性能的影响因素,基于DRASTIC模型,选用以下6个因子:地下水水位埋深、降雨入渗补给量、表层土壤类型、包气带岩性、含水水力传导度以及土地利用类型建立了再生水灌区地下水特殊防污性能区划模型。
采用地理信息系统GIS技术和内梅罗指数法,绘制研究区域地下水综合污染指数分布空间图,并且探讨了防污性能区划的验证方法以及等级划分标准。
结果表明:地下水综合污染指数与研究区域的防污性能具有很好的相关性(R2=0.9591),采用DRASTIC模型评价地下水特殊防污性能是可行的,可为再生水灌区地下水的保护以及利用规划提供重要借鉴。
关键词:地下水,验证,模型,再生水灌区,防污性能,doi:10.3969/j.issn.1002-6819.2010.04.009中图分类号:Q689,S129文献标识码:A文章编号:1002-6819(2010)-04-0057-07徐小元,尹世洋,刘洪禄,等.再生水灌区地下水防污性能区划模型的建立与验证[J].农业工程学报,2010,26(4):57-63.Xu Xiaoyuan,Yin Shiyang,Liu Honglu,et al.Establishment and verification of groundwater vulnerability zoning model for reclaimed water irrigation district[J].Transactions of the CSAE,2010,26(4):57-63.(in Chinese with English abstract)0引言地下水防污性能是指地下水抵抗进入地下水系统的污染物污染的能力[1-2]。
地下水防污性能分为2类:一类是固有防污性能,即不考虑人类活动和污染源而只考虑水文地质内部因素的防污性能;另一类是特殊防污性能,即地下水对某一特定污染源或人类活动下的防污性能[3-4]。
20世纪80年代后期,随着地理信息系统(GIS,geographic information system)的发展,基于GIS的防污性能区划研究相继展开[5]。
杨庆[6]、马力[7]、董亮[8]、李涛[9]和赵昌刚[10]等均尝试在美国DRASTIC模型的基础上,开展相关区域地下水防污性能区划的研究;中国地质大学的钟佐燊[11]根据中国的水文地质情况,提出用DRTA模型评价潜水的防污性能,用DLCT模型评价承压含水层的防污性能。
目前,国内外多是研究地下水的固有防污性能,由于特殊防污性能涉及的因素很复杂,地下水防污性能的研究还处在初级阶段,相关理论也不够成熟。
以色列的S.Secunda[12]、希腊的A.K.Antonakos[13]以及董亮[8]在做特殊防污性能区划研究时,都是基于DRASTIC模型,叠加该区域农业土地利用类型分区图,得出研究区域的综收稿日期:2009-07-17修订日期:2009-12-01基金项目:国家“863”计划项目(2006AA100205);北京市“十一五”重大科技攻关课题(D0706007040291)作者简介:徐小元(1969-),男,湖北红安人,高级工程师,博士生,主要从事水文水资源的研究。
西安西安理工大学水利水电学院,710048。
Email:yinshiyang@※通信作者:刘洪禄(1963-),男,辽宁营口人,教授级高工,博士,中国农业工程学会会员(B041100012S),主要从事再生水灌溉、农业节水方向的研究。
北京市海淀区车公庄西路21号北京市水利科学研究所,100048。
Email:liuhonglu@ 合评价指数分布图;约旦的R.A.N.AL–Adamat[14]在对约旦Azraq盆地地下水防污性能进行评价时,将地下水防污性能分布图与该地区的氮污染分布图进行耦合比较,进一步分析该区域地下水的特殊防污性能。
DRASTIC方法在评价地下水防污染性能时选择了7项评价因子:地下水水位埋深(D,depth of water table)、降雨入渗补给量(R,net recharge)、含水层岩性(A,aquifer media)、表层土壤类型(S,soil media)、地形坡度(T,topography)、包气带岩性(I,impact of the vadose)和含水层水力传导度(C,hydraulic conductivity of the aquifer),DRASTIC则代表7项因子英文字母的首字母。
DRASTIC 指标越高,地下水受污染的危险性越大;DRASTIC指标越小,该区域的地下水防止污染的能力就越强。
选取这7项评价因子进行地下水防污性能的评价时,可根据评价区水文地质条件差异和特点进行取舍或更换。
本次研究采用美国环保署DRASTIC模型,结合研究区域土地利用类型的综合评分图,借助于GIS地理信息系统软件,得出北京市再生水灌区的地下水特殊防污性能区划图。
结合751眼井地下水水质资料,探讨地下水防污性能区划的验证方法以及等级划分标准,为促进地下水水资源保护和利用,以及再生水农业灌溉的安全利用提供技术支撑。
1北京市再生水灌区特殊防污性能区划1.1区域概况北京市再生水灌区(通州、大兴区)位于北京市东南郊,与市区相距20余公里,该区域地处永定河、潮白河冲积洪积扇的中下部,地形平坦,地势由西北向东南缓慢倾斜,地势低凹,多河汇聚,是北京市主要的再生水灌溉区域。
58农业工程学报2010年1.2评价方法地下水防污性能评价分为固有防污性能评价和特殊防污性能评价,国内外现有的评价方法主要有迭置指数法、过程数学模拟法、统计方法和模糊数学方法[15]。
在上述评价方法中,迭置指数法的指标数据比较容易获得,方法简单且易于掌握,是国外最常用的一种方法,其中DRASTIC 法应用最为广泛,DRASTIC 指标越高,地下水受污染的危险性越大。
1.3评价指标北京市再生水灌区地处平原区,地势平坦,各处地形基本上起伏不大,按照DRASTIC 方法的评分标准,整个研究区的地形参数评分均为10分。
因此,地形坡度对该地区地下水防污性能的判别已无实际意义,故完全可以不考虑该项因子。
在研究区域内,含水层的岩性与含水层的水力传导度都代表污染物质在含水层的扩散的难易程度,由于含水层的水力传导度划分更为详细,更具有代表性,所以选用含水层水力传导度这一评价因子,而不考虑含水层的岩性。
本研究评价指标选用以下因子:自然因素:1)地下水水位埋深;2)包气带岩性;3)降雨入渗补给量;4)表层土壤类型;5)含水层水力传导度。
人为因素:区域土地利用类型。
1.4评价体系通过GIS 的栅格计算(raster caculater )功能,把以上单个因子评分图(图1):地下水水位埋深评分图、降雨入渗补给量评分图、表层土壤类型评分图、包气带岩性评分图、含水层水力传导度评分图乘以相应的权重(表1),叠加计算(公式(1)),生成研究区域的固有防污性能区划分布图。
DRASTIC 固有防污指数=D W D R +R W R R +S W S R +I W I R +C W C R (1)式中:D W ——地下水水位埋深评分值;R W ——降雨入渗补给量评分值;S W ——表层土壤类型评分值;I W ——包气带岩性评分值;C W ——含水层水力传导度评分值;D R ——地下水水位埋深评分权重;R R ——降雨入渗补给量评分权重;S R ——表层土壤类型评分权重;I R ——包气带岩性评分权重;C R ——含水层水力传导度评分权重。
表1DRASTIC 体系评价因子权重Table1Factorweights fortheDRASTICmodel评价因子因子权重评价因子因子权重地下水水位埋深(D )5表层土壤类型(S )2降雨入渗补给量(R )4包气带岩性(I )5含水层水力传导度(C )3图1单因子评分图Fig.1Rating maps of single factor把研究区域的固有防污性能区划图(图2)与地下水综合污染指数分布图(图8)进行耦合比较,发现固有防第4期徐小元等:再生水灌区地下水防污性能区划模型的建立与验证59污性能区划结果不能很好地代表该区域的地下水防污能力,例如,北京市大兴区的永定河沿岸多为沙土、砾石分布,地下水很容易遭受污染,但只考虑这5项因子的固有防污性能区划结果无法反映出这一现象。
所以在对北京市再生水灌区进行防污性能区划研究时,需要探索影响地下水防污性能的其他因子,因此把研究区域的土地利用类型(图3a )作为一项影响因子进行研究。
DRASTIC 特殊防污指数=DRASTIC 固有防污指数+L W L R (2)式中:L W ——区域土地利用类型;L R ——区域土地类型的权重,取DRASTIC 模型中最大的权重5。
采用表2中的评分标准对研究区域的土地利用类型进行评分,得到研究区域土地利用类型评分图(图3b ),乘以相应的权重,叠加研究区域的固有防污性能,研究得出研究区域的地下水特殊防污性能区划图(图4)。
表2土地利用类型评分标准Table2Assessmentpartitioning oflanduse利用类型评分值利用类型评分值工业园区10居民区6河流、坑塘9草坪5耕地8林地4设施农业7图2固有防污性能区划图Fig.2Zoning map of intrinsic groundwater vulnerability图3土地利用类型分布图和土地利用类型评分图Fig.3Distribution and rating maps of landuse types1.5评价结果由图4研究区域的特殊防污性能区划图可以看出,大兴区的中东部区域、通州区的西南部区域地下水防污性能相对较好,通州区的中部区域防污性能次之,大兴区的永定河一带、通州区的河道沿岸防污性能相对较差。
根据防污性能区划结果,对区划结果的合理性以及对区划结果进行进一步等级划分2个方面进行进一步探讨。
2防污性能区划验证地下水防污性能综合指数的大小反映该区域地下水抵抗污染物质侵入的能力。
而防污性能区划结果是否合理,目前还没有成熟的验证方法。
本文收集到研究区域内751眼浅层地下水开采井2005年的水质资料(每眼监测井有20余项检测指标),探讨利用现状地下水水质情况来验证防污性能区划结果的合理程度。