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离子吸附型稀土矿区水体硝酸盐分布、来源及其转化过程:以江西足洞稀土矿为例 被引量：3
1
作者 韦春伊 余圣品 +7 位作者 白细民 刘海燕 王振 葛勤 陈功新 周仲魁 孙占学 郭华明 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期121-134,共14页
离子吸附型稀土矿开采导致矿区水土环境遭受严重的氮污染,但矿山排水影响下水体中硝酸盐(NO_(3)^(-)-N)的分布、迁移转化过程及污染来源仍缺乏系统研究。以江西赣南足洞离子吸附型稀土矿区下游地表水和地下水为研究对象,结合水化学分析... 离子吸附型稀土矿开采导致矿区水土环境遭受严重的氮污染,但矿山排水影响下水体中硝酸盐(NO_(3)^(-)-N)的分布、迁移转化过程及污染来源仍缺乏系统研究。以江西赣南足洞离子吸附型稀土矿区下游地表水和地下水为研究对象,结合水化学分析及多同位素技术(δ^(18)O-H_(2)O、δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)),研究了水体中NO_(3)^(-)-N来源及转化过程,并借助MixSIAR模型定量评估了各污染源的贡献率。结果表明,区内水体呈弱酸性、低矿化度特征,地表水以SO 4-Ca型为主,80%地下水为HCO_(3)-Ca型;地表水的总氮(TN)及NO_(3)^(-)-N、氨氮(NH_(4)^(+)-N)浓度显著高于地下水,表明其氮污染与采矿活动密切相关。空间上,氮来源与开矿使用高氨氮卤水密切相关,矿山开采活动对地表水氮污染影响显著。土地利用类型分布表明,地表水和地下水氮的来源不同,地表水氮源主要是林地中的矿山排水,而地下水氮主要来源于耕地上的农业活动。δ^(18)O-H_(2)O、δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)同位素组成特征及其分馏系数分析表明,地表水和地下水均以硝化作用为主。利用δ^(15)N-NO_(3)^(-)和δ^(18)O-NO_(3)^(-)及其重建值进行端元分析显示,SW1的NO_(3)^(-)-N主要来源于铵态氮,即采矿活动排出的高NH_(4)^(+)-N水;SW2受到采矿和农业活动的共同影响,其来源包括铵态氮、土壤氮和污水粪肥,GW主要来源于土壤氮和污水粪肥。MixSIAR定量结果表明,矿山排水对靠近开采区的地表水(即SW1)的NO_(3)^(-)-N贡献率平均值超过50%,其中65%~94%NO_(3)^(-)-N来源于矿山排水中原生NO_(3)^(-)-N的直接贡献,而在远离开采区的地表水中(即SW2),矿山排水的NO_(3)^(-)-N贡献值递减至约30%。不确定性分析UI 90显示,大气降水的贡献率最为稳定,矿山排水、粪肥污水和土壤氮的贡献率存在较大的变异性。本研究揭示了离子吸附型稀土矿区硝酸盐污染的形成机制,为矿区氮污染的精准管控提供了科学依据。 展开更多
关键词 稀土矿 氮污染 硝化作用 贝叶斯同位素混合模型 分异富集
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地震水文地质学:基于灾害视角的“水岩相互作用”
2
作者 史浙明 王广才 +1 位作者 晏锐 齐之钰 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期80-94,共15页
地震水文地质学是研究地震与地下水相互作用的一门学科,与传统水文地质研究不同,其主要关注因地震等地壳运动产生的含水介质变形而导致的地下水文过程演化。本文从地壳变形与地下水动态、地震地下水前兆异常、地震引起的同震及震后响应... 地震水文地质学是研究地震与地下水相互作用的一门学科,与传统水文地质研究不同,其主要关注因地震等地壳运动产生的含水介质变形而导致的地下水文过程演化。本文从地壳变形与地下水动态、地震地下水前兆异常、地震引起的同震及震后响应以及地震导致的水文地质参数变化等方面进行综述,重点介绍了近二十年以来的进展。线孔弹性理论的发展为定量刻画地震等地壳运动与地下水动态的关系提供了理论基础。地下流体前兆异常在近年来的地震预测实践中起到了较好的参考作用,其中地下水地球化学指标监测及大规模地球化学观测网络的建设是一大亮点。与此同时,建立地下水物理与化学动态的前兆异常耦合机理模型以及发展机器学习等新兴的前兆信号提取方法是未来需要重点突破的方向。地震引起的含水层介质渗透性的改变及其导致的水量交换和水化学的动态变化是解释同震及震后地下水响应的主要机理,基于地下水对潮汐、气压等周期性信号响应的含水层参数识别为连续获取水文地质参数提供了新途径,然而现有潮汐和气压响应的解析模型在参数计算方面往往存在多解性问题,发展新的模型和方法以降低计算结果的不确定性是未来需要考虑的方向。为了更好地理解地震与地下水系统间的相互作用,在前期研究基础上建立涵盖温泉、地下水监测井的断裂带试验场,开展水位、水温、流量、化学组分、形变及地震波的综合观测,是深化地震水文地质学科理论发展的基础。 展开更多
关键词 地震 地下水 含水层参数 地球潮汐 气压 前兆异常
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基于机器学习的河南省平原区原生劣质地下水分布预测
3
作者 于福荣 李蕊 +2 位作者 李志萍 吴林 刘中培 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期63-79,共17页
地下水作为全球超20亿人饮用水的重要来源,其水质安全与人类健康和生态系统密切相关。原生劣质地下水(geogenic contaminated groundwater,GCG)是由于地球演化形成的地下水组分超标现象,主要表现为砷、氟、碘含量超标。受地质构造、水... 地下水作为全球超20亿人饮用水的重要来源,其水质安全与人类健康和生态系统密切相关。原生劣质地下水(geogenic contaminated groundwater,GCG)是由于地球演化形成的地下水组分超标现象,主要表现为砷、氟、碘含量超标。受地质构造、水文地球化学和人类活动影响,原生劣质地下水分布呈现区域差异和局部突变,其成因机制和防控策略研究对保障水资源安全至关重要。本文以河南省为典型研究区,综合运用Gibbs图等方法解析研究区地下水水化学特征及主控因素,明确原生劣质地下水的分布原因;结合地方病分布数据,探究原生劣质地下水与病区的关联性,并引入机器学习模型实现原生劣质地下水空间分布的精准预测,最终基于上述研究划定地下水健康风险管控区。结果表明:研究区原生劣质地下水集中分布于豫东平原及黄河沿岸区域,且潜水原生劣质组分超标程度显著高于承压水;弱碱性还原环境是原生劣质地下水形成的关键水文地球化学条件,岩石风化溶解与强烈蒸发作用共同主导了特征离子的富集过程;原生劣质地下水分布与地方病区存在一定空间关联性;地下水中砷、氟、碘均表现出明显的空间聚集性,其中高高(HH)聚类区(即高砷、高氟、高碘地下水叠加区)与机器学习模型识别的高风险区域高度吻合。因此,在濮阳市、新乡市、周口市、开封市及商丘市等重点区域科学划定健康风险保护区,对保障当地居民用水安全具有重要现实意义。 展开更多
关键词 砷氟碘 地下水化学 健康风险 地方病 河南省
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石羊河流域氮保持功能评估与未来情景预测
4
作者 侯慧敏 李浩浩 +3 位作者 王辉 王鹏全 包志强 任志伟 《生态环境学报》 北大核心 2026年第2期232-244,共13页
氮保持是关键的生态系统调节服务,土地利用变化是影响其时空动态的主要驱动力;揭示氮保持功能对土地利用格局演变的响应机制,对促进流域农业可持续发展和有效控制面源污染具有重要意义。该文通过耦合FLUS与InVEST模型,模拟石羊河流域203... 氮保持是关键的生态系统调节服务,土地利用变化是影响其时空动态的主要驱动力;揭示氮保持功能对土地利用格局演变的响应机制,对促进流域农业可持续发展和有效控制面源污染具有重要意义。该文通过耦合FLUS与InVEST模型,模拟石羊河流域2035年不同发展情景下的土地利用变化,进而评估其氮保持功能的响应。研究得出,1)现状年氮保持量为1.61×10^(4)t、耕地保护情景为1.82×10^(4) t、自然发展情景为2.10×10^(4) t、生态保护情景为2.13×10^(4) t,不同情景的氮保持量均较现状年显著提升,但生态保护情景增幅最大,耕地保护情景相对较小。2)以自然断点法将不同情景下的县域氮保持强度分5级,确定永昌县和凉州区为水质净化功能重要区。3)对比现状年,耕地保护情景与自然发展情景下氮保持量增量最多的土地利用类型为农田,而生态保护情景下,氮保持量增加最多的为草地。4)人口密度是影响流域氮保持量空间分异的主导驱动因子(q值为0.126);影响力最强的交互因子为土壤类型∩人口密度,q值达0.221。氮保持量在空间上呈现显著的聚集效应,表现为“高-高”和“低-低”聚集特征。研究结果可为流域提升氮保持能力以及面源污染防控提供科学依据。 展开更多
关键词 氮保持功能 多情景模拟 FLUS模型 InVEST模型 石羊河流域
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福建宁化蛟湖岩溶湖地质成因
5
作者 张晓东 邸兵叶 +2 位作者 湛龙 唐志敏 刘红樱 《中国地质调查》 2026年第1期52-62,共11页
蛟湖岩溶湖位于福建省宁化县湖村盆地,是一种特殊类型的喀斯特地貌,其形成与气候条件、水文条件及地质历史演化关系密切,研究其地质成因是探明闽西北地区构造抬升和岩溶区地下水系发育演化过程的重要依据。在分析研究区地质背景及岩溶... 蛟湖岩溶湖位于福建省宁化县湖村盆地,是一种特殊类型的喀斯特地貌,其形成与气候条件、水文条件及地质历史演化关系密切,研究其地质成因是探明闽西北地区构造抬升和岩溶区地下水系发育演化过程的重要依据。在分析研究区地质背景及岩溶发育特征的基础上,采用以高密度电法为主,无人船多波束测深为辅的综合物探方法进行探测。通过高密度电法探测出隐伏岩溶构造的发育位置、空间形态特征及深度信息,确定蛟湖岩溶湖导水通道的分布和延伸情况,推测出2条主要的隐伏岩溶地下水径流带。通过无人船多波束测深系统扫描获取水下地形数据,构建了岩溶湖水下三维形态模型,探测出岩溶湖2条漏斗形通道的形态和位置,实现了导水通道的准确追踪和定位。查明了研究区2条隐伏岩溶地下水径流带走向及其与蛟湖的关系,分析了蛟湖导水补给通道及补给源,印证了蛟湖岩溶区具有地下水力联系紧密、通道复杂的特点。伴随着更新世以来的间歇性构造隆升,蛟湖地下水系统向深部径流,造成侵蚀基准面不断降低,促进地下水渗流的侵蚀作用而形成岩溶塌陷。蛟湖深部导水通道与地下水系统连通,是一种由潜蚀-重力塌陷机制形成的特殊岩溶湖。对蛟湖形成影响因素和地质成因机理的研究成果可为特殊岩溶景观资源的保护与利用提供科学依据。 展开更多
关键词 岩溶湖 高密度电法 多波束测深 导水通道 地质成因机理 福建宁化
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延长油田靖边东部地区长2储层水化学场特征与油藏成因研究
6
作者 黄天坤 雷俊杰 +5 位作者 张海 王记江 张玉琦 赵晨云 杨桂林 王大峰 《地下水》 2026年第1期5-9,共5页
延长油田靖边东部油区为一开发老区,主力产层为长2地层,目前对储层油田水性质和分布规律认识还不够充分。研究表明,区内主要分布CaCl_(2)型和NaHCO_(3)型两类水型,它们具有较好的分区聚类性。根据水型与矿化度双重指标的分区聚类叠合特... 延长油田靖边东部油区为一开发老区,主力产层为长2地层,目前对储层油田水性质和分布规律认识还不够充分。研究表明,区内主要分布CaCl_(2)型和NaHCO_(3)型两类水型,它们具有较好的分区聚类性。根据水型与矿化度双重指标的分区聚类叠合特征将四个自然区划分为7个水化学场,其中4个场为CaCl_(2)型水化学场,3个场为NaHCO_(3)型水化学场。建立了油田水地球化学指标与油藏成因关系定量表征数学模型,将13项水性定量指标相关联,利用加权层次分析法得出本区长2储层7个水化学场表现出次生油藏、半开启型油藏、封闭型油藏和破坏性油藏4种类型。同时,区内纵贯南北分布着一条矿化度(TDS)异常低值线,该TDS异常低值线可能是由断层或古河道沉积发育出的渗透带引起的,水化学场的分布规律和油藏的圈闭状态有可能受TDS异常低值线控制。本研究建立了利用水性指标判定油藏成因和封闭状态的数学模型,对储层地质认识和油田高效开发具有重要指导意义。 展开更多
关键词 水型与矿化度 油田水地球化学指标 水化学场 油藏成因 油藏封闭状态
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傍河含水层地下水监测井布设最优试验研究
7
作者 张楠 陈喜 +3 位作者 高满 刘墉达 李维卓 孟详博 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第1期54-65,共12页
傍河含水层是重要供水水源地,地下水动态受到开采、地表水-地下水相互作用等多种要素影响,如何通过合理布设地下水监测井联合反演开采量与水文地质参数,是区域地下水资源评估及合理开发利用的核心问题之一。文章针对傍河均质潜水含水层... 傍河含水层是重要供水水源地,地下水动态受到开采、地表水-地下水相互作用等多种要素影响,如何通过合理布设地下水监测井联合反演开采量与水文地质参数,是区域地下水资源评估及合理开发利用的核心问题之一。文章针对傍河均质潜水含水层,结合Kriging替代模型,采用马尔可夫链蒙特卡洛方法构建效用函数开展序贯监测网优化设计,实现了傍河含水层地下水开采量及河床沉积物渗透系数(Kr)的联合反演。案例分析表明,Kriging替代模型可以有效替代地下水数值模型,提高模型运算效率;基于序贯监测方法的优化监测方案能够充分捕捉到傍河含水层流场变化,识别监测井最优布设位置,实现多个开采井地下水开采量及Kr的联合精确反演;生成的最优监测方案反演参变量精度优于随机监测方案。通过对比不同布局的最优监测井布设方案发现,开采井及河流附近等地下水水力梯度显著变化处,是布设地下水监测井的关键区域。研究可为傍河含水层监测井布设、地下水资源评价与开发利用提供科学支撑。 展开更多
关键词 傍河含水层 地下水开采量 渗透系数 监测井 序贯优化
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华北平原深层承压水演变规律与保护修复
8
作者 赵勇 吴初 +2 位作者 刘蓉 马蒙 陆垂裕 《中国水利》 2026年第2期19-28,共10页
经过持续10年综合治理,华北平原浅层和深层地下水水位整体呈现显著回升的趋势,但深层承压水超采依然存在,诱发地面沉降、海(咸)水入侵等地质环境问题,已经成为当前地下水超采治理修复的焦点和难点。基于系统调查监测、室内外试验、模拟... 经过持续10年综合治理,华北平原浅层和深层地下水水位整体呈现显著回升的趋势,但深层承压水超采依然存在,诱发地面沉降、海(咸)水入侵等地质环境问题,已经成为当前地下水超采治理修复的焦点和难点。基于系统调查监测、室内外试验、模拟分析、治理措施研究与实践总结,本文阐释了华北平原深层承压水埋深变化规律,揭示了承压水超采导致的地面沉降和咸水层变化,识别了深层承压水侧向补给通量,提出华北平原深层承压水可采量、可恢复超采量和地下水水位健康阈值,初步验证井灌回补对咸淡水界面抬升的有效性,并从高效性、持久性和经济性角度提出自然回补的水文地质优势通道,以及浅层微咸水置换利用、加大外调水置换等需要加强的措施,以期为华北平原深层承压水管理与保护修复提供参考。 展开更多
关键词 华北平原 地下水 深层承压水 演变规律 水位阈值 超采治理 井灌回补
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基于改进权重模糊综合评价法的地下水质量评价
9
作者 林洪娟 马兴涛 孙文娟 《地下水》 2026年第1期43-45,82,共4页
地下水水质评价常用模糊综合评价方法,传统的模糊综合评价方法确定指标权重时经常使用超标法。为了弥补超标法过于重视超标污染物对水质的影响这一缺陷,将熵权、超标两种方法组合赋权,得到改进权重的模糊综合评价方法。将此方法应用于... 地下水水质评价常用模糊综合评价方法,传统的模糊综合评价方法确定指标权重时经常使用超标法。为了弥补超标法过于重视超标污染物对水质的影响这一缺陷,将熵权、超标两种方法组合赋权,得到改进权重的模糊综合评价方法。将此方法应用于石佛寺水库地下水水质评价中,并将其与单一赋权方法的评价结果进行比较。评价数据显示:该水库枯水期各监测点水质均符合国家地下水Ⅴ类标准,超标污染物为氨氮、锰、铁,其中锰、铁超标严重。熵权法均衡考虑所有评价因子,改进后的评价方法更加客观合理地反映了石佛寺水库地下水的水质特征,为保护地下水资源提供科学依据。 展开更多
关键词 模糊综合评价法 指标权重 地下水 水质评价
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徐州市地下水监测站网现状与规划
10
作者 杨春 戴丽纳 +2 位作者 董建 万永智 葛武 《治淮》 2026年第1期73-75,共3页
近年来,徐州市启动国家地下水监测工程、江苏省水文达标站建设工程,新建了一批地下水监测站,监测站网日趋完善,但存在面上分布不均衡,部分区域站网密度偏低等问题。依据《地下水监测工程技术标准》(GB/T 51040—2023),分析区域水文地质... 近年来,徐州市启动国家地下水监测工程、江苏省水文达标站建设工程,新建了一批地下水监测站,监测站网日趋完善,但存在面上分布不均衡,部分区域站网密度偏低等问题。依据《地下水监测工程技术标准》(GB/T 51040—2023),分析区域水文地质条件、地下水开发利用程度、站网现状分布,提出地下水基本类型区和特殊类型区的站网布设规划,为徐州市地下水监测站下一步的站点布设提供参考。 展开更多
关键词 地下水 地下水监测站 站网规划 徐州市
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基于氢氧稳定同位素地下水补给与滞留时间研究中的应用进展
11
作者 王颖 《世界生态学》 2026年第1期74-83,共10页
地下水是全球最重要的淡水资源之一,在维系区域水安全、生态系统稳定及社会经济发展中发挥着不可替代的作用。准确识别地下水补给来源、流动路径及其滞留时间,是揭示地下水循环过程和实现水资源可持续管理的关键科学问题。氢氧稳定同位... 地下水是全球最重要的淡水资源之一,在维系区域水安全、生态系统稳定及社会经济发展中发挥着不可替代的作用。准确识别地下水补给来源、流动路径及其滞留时间,是揭示地下水循环过程和实现水资源可持续管理的关键科学问题。氢氧稳定同位素(δ2H和δ18O)作为天然示踪剂,因其对水循环过程高度敏感、示踪尺度灵活,在地下水研究中得到了广泛应用。近年来,随着同位素分析技术和水文模型方法的不断发展,氢氧同位素在地下水补给来源识别、地表水–地下水相互作用解析以及地下水年龄与滞留时间估算等方面取得了显著进展。本文系统梳理了氢氧稳定同位素在地下水研究中的理论基础与主要应用方向,重点综述其在地下水补给与滞留时间研究中的方法体系与典型案例,总结气候变化和人类活动对地下水同位素特征的影响机制,并讨论当前研究面临的关键挑战与未来发展趋势。研究表明,氢氧同位素技术在多源补给解析和地下水时间尺度量化方面具有显著优势,但在非稳态补给条件和复杂水文地质背景下仍存在不确定性。未来,通过加强长期监测、推进多同位素联合示踪及模型耦合应用,有望进一步提升地下水系统认知水平,为区域水资源管理提供科学支撑。 展开更多
关键词 氢氧稳定同位素 地下水补给 滞留时间 水循环 气候变化
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高地应力高温条件裂隙介质地下水非线性渗流研究进展 被引量：1
12
作者 许林 马海春 +4 位作者 王京平 张庆 黄逸航 钱家忠 王万林 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期313-327,共15页
随着深部资源勘探、地热能源开发和核废料地质处置等工程活动的深入推进,地下水在高地应力高温环境下的渗流行为成为研究热点,进而关于如何构建适用于高地应力高温条件的多物理场耦合理论模型,以准确反映在真实地应力和温度条件下水岩... 随着深部资源勘探、地热能源开发和核废料地质处置等工程活动的深入推进,地下水在高地应力高温环境下的渗流行为成为研究热点,进而关于如何构建适用于高地应力高温条件的多物理场耦合理论模型,以准确反映在真实地应力和温度条件下水岩相互作用、裂隙形态演化与流体特性变化的动态过程成为重点关注的问题。本文系统综述了高地应力高温条件下地下水渗流的基本理论、实验研究与数值模拟进展,重点阐述了传统立方定律在裂隙渗流模拟中的适用性与局限,并介绍了非达西流与广义达西流的理论拓展,分析了地应力与温度对渗透率的耦合调控机制;总结了多项地应力与热力耦合实验成果及其渗流参数演化规律,探讨了数值模拟中地应力主导下裂隙几何形态演变与渗透通道演化过程;评价了高温环境下矿物热膨胀、热破裂与裂隙粗糙度变化对渗流路径的影响,评估了热水力耦合模型及数据驱动方法的预测潜力;评述了当前理论模型在高地应力高温多场耦合机制、裂隙尺度效应及长期演化方面仍存在不足,展望了未来的研究方向。 展开更多
关键词 高地应力 高温地下水渗流 热水力耦合 裂隙介质 渗透率演化 实验研究 数值模拟
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基于重力卫星和基流分割方法的青藏高原东部地下水储量变化分析 被引量：1
13
作者 刘苏仪 韩宁 +4 位作者 黄志勇 郑龙群 张翀 宫辉力 潘云 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期470-482,共13页
在全球变暖与人类活动加剧的背景下,定量解析青藏高原地下水储量时空演变是揭示“亚洲水塔”水循环变化机制的关键环节。联合重力卫星GRACE/GRACE-FO、全球陆面过程模型和全球水文模型反演青藏高原东部地下水储量变化,并将反演结果与基... 在全球变暖与人类活动加剧的背景下,定量解析青藏高原地下水储量时空演变是揭示“亚洲水塔”水循环变化机制的关键环节。联合重力卫星GRACE/GRACE-FO、全球陆面过程模型和全球水文模型反演青藏高原东部地下水储量变化,并将反演结果与基流分割所得结果进行对比验证。重力卫星数据反演结果表明,2003—2022年,青藏高原东部的陆地水储量变化以土壤水为主(贡献率为48.45%),其次是地下水(贡献率为32.69%),其中3个子流域(长江上游、雅砻江、大渡河,面积占比为52.7%)的陆地水储量变化以土壤水占主导,其余7个子流域(面积占比为47.3%)的陆地水储量变化以地下水占主导。青藏高原东部的地下水储量变化呈显著增加趋势((2.11±0.57)mm/a),青藏高原东部10个子流域中,7个子流域的基流分割所得地下水储量变化与重力卫星数据反演结果均呈增加趋势(相关系数r=0.78),但基流分割得到的地下水储量变化趋势明显偏小,其可能原因包括:基流退水过程中集水区面积的持续缩减;基于数值模拟的基流分割方法对研究区基流的系统性低估;重力卫星数据处理过程中的误差。多元回归分析结果显示,降水、气温和向下短波辐射共同驱动了研究区地下水储量增加趋势。 展开更多
关键词 重力卫星 GRACE/GRACE-FO 基流分割 地下水储量变化 青藏高原 气候变化
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岩溶地下水系统的碳循环
14
作者 蒲俊兵 《地学前缘》 北大核心 2026年第1期369-383,共15页
全球岩溶分布面积约2000万km^(2),其地下水资源约占全球地下水资源量的26.4%。在岩溶区CO_(2)-H_(2)O-CaCO_(3)相互作用的系统中,碳酸盐岩的溶蚀(风化)成为地球表层快速且大量吸收大气CO_(2)的重要表生地质过程,大量的CO_(2)被吸收进入... 全球岩溶分布面积约2000万km^(2),其地下水资源约占全球地下水资源量的26.4%。在岩溶区CO_(2)-H_(2)O-CaCO_(3)相互作用的系统中,碳酸盐岩的溶蚀(风化)成为地球表层快速且大量吸收大气CO_(2)的重要表生地质过程,大量的CO_(2)被吸收进入岩溶地下水系统,成为表层地球系统固碳的重要环节。岩溶碳循环受水循环过程的驱动,水体赋存位置及水文状态在一定程度上决定了岩溶碳循环的途径、效率、强度以及碳汇效应。本文在总结岩溶地下水系统基本特征的基础上,围绕碳的来源、碳的动态和碳的固定三个关键过程,分析了近年来岩溶地下水系统碳循环的进展。岩溶地下水系统具有多空间维度的非均质性、含水层结构的不稳定性、水文状态的高度变异性、地下水地表水转换频繁、防污性能弱、易受污染等特征,形成了特殊的水循环过程,并控制了系统的碳循环过程。岩溶地下水系统中碳主要有溶解无机碳(DIC)、颗粒无机碳(PIC)、溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)4种,它们的含量是内源碳和外源碳动态平衡的结果,其来源和贡献比受区域气候、地质、水文、生态等条件和生物活动等过程的共同影响。岩溶地下水系统DIC的动态变化受到CO_(2)效应、稀释效应、活塞效应的影响,并且受水文地质条件和水岩气相互作用程度的影响存在显著的空间变化,而OC的变化主要取决于源效应和水文效应。自养微生物的碳同化作用、生物碳泵效应、微型生物碳泵效应是岩溶地下水系统中的主要固碳机制,具有较大的固碳潜力。未来,应进一步关注分布式水碳耦合循环模型构建、岩溶地下河系统吸碳稳碳固碳储碳全流程的监测及分析技术体系构建和岩溶地下水系统固碳增汇的人工调控模式等方面的问题,可为深入理解岩溶地下水系统的碳循环过程,准确评价岩溶区的碳收支,维护岩溶区生态安全及实现“碳中和”目标提供新的科学认知。 展开更多
关键词 岩溶地下水系统 碳来源 碳动态 碳固定
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关中盆地东部浅层高氟地下水分布特征及富集成因
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作者 陈志军 杨泽元 +4 位作者 曹建文 姜守俊 卢全中 刘聪 李文莉 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第1期95-109,共15页
关中盆地东部是我国典型地方性氟中毒病区,其浅层地下水氟富集机制呈现显著的地貌分异特征,但已有研究多局限于单一地貌类型,对多尺度地貌控制机制及水文地球化学过程下的时空异质性认知不足。研究基于多地貌单元,针对浅层含氟地下水的... 关中盆地东部是我国典型地方性氟中毒病区,其浅层地下水氟富集机制呈现显著的地貌分异特征,但已有研究多局限于单一地貌类型,对多尺度地貌控制机制及水文地球化学过程下的时空异质性认知不足。研究基于多地貌单元,针对浅层含氟地下水的水化学特征与氟富集主导机制差异进行研究,采集了94组地下水样品,涵盖了黄土台塬、北洛河河谷、渭河阶地等地貌单元,测定了水中的F^(−)及常规水化学离子浓度。运用数理统计、Gibbs图、Piper三线图等方法,对浅层含氟地下水的水化学特征、分布特征以及在不同地貌单元间的成因差异进行了深入探讨。结果表明:(1)浅层地下水呈弱碱性,具有高F^(−)、高总溶解性固体、高Na+的特征,水化学类型较为复杂;(2)在平面分布上,北洛河河谷中F^(−)浓度较低,而渭河阶地和黄土台塬中F^(−)浓度较高;(3)垂直方向上,随着埋深增加,黄土台塬和渭河阶地中F^(−)浓度呈降低趋势,而北洛河阶地则相反;(4)沿着孙镇黄土台塬至北洛河河谷方向,随着地下水径流路径延长,F^(−)浓度逐渐降低,而在韦庄黄土台塬至渭河阶地方向上F^(−)浓度则逐渐升高。研究表明不同地貌单元的氟富集主导机制差异明显,黄土台塬区以硅酸盐风化-离子交换协同控制的淋滤释放为主导;渭河二级、三级阶地蒸发浓缩效应显著,强烈的蒸散作用导致F^(−)次生富集;北洛河一级阶地受地表水-地下水交互作用影响,水力联系密切导致F^(−)浓度稀释效应显著。研究可为高氟地下水风险区划和地方病精准防控提供空间分异理论依据。 展开更多
关键词 关中盆地 浅层地下水 氟 分布特征 富集机制
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额济纳旗黑鹰山极干旱区地下水循环模式
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作者 肖高欣 罗明明 +5 位作者 秦冬时 赵泽浩 彭翔宇 潘洪捷 谢先军 周宏 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第1期43-53,共11页
内蒙古额济纳旗黑鹰山地区气候极度干旱,地下水多为苦咸水,水资源匮乏,严重阻碍了当地社会经济发展与生态环境保护。为探究黑鹰山地区地下水的循环机制,综合利用了水化学、氘氧同位素、氚同位素与碳同位素等技术,分析了不同类型地下水... 内蒙古额济纳旗黑鹰山地区气候极度干旱,地下水多为苦咸水,水资源匮乏,严重阻碍了当地社会经济发展与生态环境保护。为探究黑鹰山地区地下水的循环机制,综合利用了水化学、氘氧同位素、氚同位素与碳同位素等技术,分析了不同类型地下水化学特征、补给来源及地下水滞留时间,探讨了不同地质结构与古沉积环境对地下水循环的影响。结果表明:(1)区内大气降水补给量极小,蒸发浓缩作用强烈,地下水的溶解性总固体高,地下水循环模式主要呈现出3个典型阶段;(2)地下水循环的降水-渗流段主要发生在基岩山区,接受少量大气降水补给,平均交替系数为0.84%/a,平均溶解性总固体为7.8 g/L,含水介质非均质性使地下水年龄差异显著,溶滤-积聚段发生于山前洪积扇,交替系数从扇顶至扇缘递减,蒸发作用导致盐分累积,平均溶解性总固体为9.0 g/L,汇流-蒸发段分布于内流盆地,接受基岩山区侧向径流及少量大气降水补给,平均溶解性总固体为9.8 g/L,平均交替系数为0.59%/a,承压水平均年龄为17 ka;(3)黑鹰山地区地下水的演化是古环境与现代水循环过程共同作用的结果,寒冷潮湿古环境下大气降水补给与现代水混合,在盆地区受蒸发浓缩作用,最终形成咸水和盐水,部分区域封存有溶解性总固体较低的古水。研究结果为极干旱区寻找淡水靶区和解析咸水成因提供了科学依据。 展开更多
关键词 干旱区 地下水循环 水化学 环境同位素 古环境
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鲁西北深层地下水回灌试验与水位恢复模拟
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作者 孟莹 仕玉治 +3 位作者 李福林 黄继文 黎明扬 赵立杰 《济南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期56-64,共9页
为了解决深层地下水超采问题,以鲁西北深层地下水超采区为研究区,开展实地深井回灌试验,探究地下水位对持续回灌的响应,并结合研究区水文地质概念模型构建有限元地下水流动系统数值模型,设置不同回灌方式、不同回灌量的4种回灌方案,开... 为了解决深层地下水超采问题,以鲁西北深层地下水超采区为研究区,开展实地深井回灌试验,探究地下水位对持续回灌的响应,并结合研究区水文地质概念模型构建有限元地下水流动系统数值模型,设置不同回灌方式、不同回灌量的4种回灌方案,开展地下水位恢复的情景模拟。结果表明:深井回灌试验对深层地下水位抬升有一定正向作用,回灌量与水位抬升幅度呈正相关,试验期间观测井的地下水位累计抬升2.4 m;不同回灌方案的地下水位恢复模拟效果不同,其中采用群井、大回灌量的方案对地下水流场的影响最大,地下水位恢复效果最为显著;鲁西北平原区在减少地下水开采的同时开展地下水人工回灌补给,可实现深层地下水位恢复。 展开更多
关键词 深层地下水 地下水回灌 地下水位 鲁西北
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基于DTS技术的地表水与地下水交互过程试验研究
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作者 董家君 顾凯 +4 位作者 张博 张鑫 戚海博 苏晶文 施斌 《工程地质学报》 北大核心 2026年第1期353-361,共9页
地表水与地下水交互过程十分复杂,在工程地质和水文地质领域不可忽视。近年来,基于温度示踪方法研究地表水与地下水交互的技术快速发展,其中分布式光纤测温(DistributedTemperatureSensing,简称DTS)技术是精细化获取时空连续温度信息的... 地表水与地下水交互过程十分复杂,在工程地质和水文地质领域不可忽视。近年来,基于温度示踪方法研究地表水与地下水交互的技术快速发展,其中分布式光纤测温(DistributedTemperatureSensing,简称DTS)技术是精细化获取时空连续温度信息的可靠手段。为利用DTS技术研究不同深度地层中地表水与地下水交互情况,本研究以长江太白岛江心洲一口水文井中进行的两次抽水试验(水位降深分别为0.75m和7.20m)为基础,利用DTS技术获得了地下不同深度的温度变化,精细掌握了不同抽水条件下地表水与地下水的交互过程。结果表明:(1)DTS技术可以准确识别不同水力条件下的地表水与地下水交互强度,并且能够反映复杂的水力变化情况。(2)地表水与地下水交互过程中地下水温度变化同时受交互强度和地表水温度的影响:以小降深抽水为例,抽水初期交互强度增大,地表水温升速率为0.6℃·h^(-1),增温带地下水温升速率为0.8℃·h^(-1);抽水中期交互强度稳定,地表水温升速率为0.4℃·h^(-1),地下水温度升高而速率仅为0.2℃·h^(-1);抽水结束后交互强度减弱,地下水温度仍可继续升高。(3)不同深度的地表水与地下水交互强度与地层深度成反相关:地表水与地下水渗流路径的长度决定交互强度的大小,渗流路径短,交互强度高。本研究表明基于DTS技术的温度示踪方法可以有效判断地下不同深度处地表水与地下水交互情况并初步量化交互强度,从而为深入研究地表水与地下水交互过程和工程地质防灾减灾工作提供技术支撑。 展开更多
关键词 地表水与地下水交互 温度示踪 分布式光纤测温技术 抽水试验
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石窟砂岩内部毛细水迁移可视化试验研究
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作者 郝榕榕 张悦 +3 位作者 郭葆鑫 洪杰 黄继忠 程远 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第1期31-42,共12页
水分入侵是威胁石窟本体安全、影响其长久保存的重要原因之一,但目前针对石窟砂岩内部毛细水迁移过程及变化特征的研究相对较少。为揭示毛细水在砂岩内部迁移的特征与机制,针对云冈石窟和乐山大佛所在地的新鲜砂岩开展室内的一维竖直毛... 水分入侵是威胁石窟本体安全、影响其长久保存的重要原因之一,但目前针对石窟砂岩内部毛细水迁移过程及变化特征的研究相对较少。为揭示毛细水在砂岩内部迁移的特征与机制,针对云冈石窟和乐山大佛所在地的新鲜砂岩开展室内的一维竖直毛细上升试验,测定吸水率和毛细上升高度随时间的变化,同时采用核磁共振和红外热成像技术获取砂岩内部水分的时空分布演变规律。云冈砂岩和乐山砂岩都属于中等毛细吸水能力,因乐山砂岩大孔数量多、孔径分布不均匀,其毛细吸水率和毛细上升高度发展更快,湿润前锋形状十分不规则。试验过程中,微孔饱和度始终高于中孔饱和度,不同类型的孔隙饱和度增加速率差异在乐山砂岩中更为明显,并且有部分较大孔隙无法通过毛细作用达到饱和。毛细水迁移包括水分上升和扩散2个过程,吸水砂岩内部的含水率随着高度增加而逐渐降低,分为湿润区、过渡区和干燥区,其表面温度也相应呈现从低到高渐变的规律。温度对水分含量的细微变化反应敏感,因此红外热成像技术在水分分布快速探查中表现出良好的应用价值。在砂岩质石窟劣化机理、无损检测技术适用性等研究方面进行了探索,以期为文物的预防性保护提供理论依据和实践指导。 展开更多
关键词 石窟寺 无损检测 核磁共振 红外热成像 孔隙结构 文物保护
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基于深度学习的数据同化裂隙网络分布模拟
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作者 徐朝晖 康学远 +4 位作者 于军 龚绪龙 韩正 吴吉春 施小清 《水文地质工程地质》 北大核心 2026年第1期66-79,共14页
准确表征裂隙网络的空间分布是描述裂隙介质中地下水流动和污染物运移的关键前提。由于裂隙介质中裂隙和基质参数的强非高斯性,当观测数据有限时,常用的随机反演方法(如地质统计学方法)因高斯假设先验,导致推估得到的裂隙网络高渗区域... 准确表征裂隙网络的空间分布是描述裂隙介质中地下水流动和污染物运移的关键前提。由于裂隙介质中裂隙和基质参数的强非高斯性,当观测数据有限时,常用的随机反演方法(如地质统计学方法)因高斯假设先验,导致推估得到的裂隙网络高渗区域容易过于平滑。本研究提出一种基于深度学习的反演框架来表征裂隙网络,利用卷积变分自编码器(convolutional variational autoencoder,CVAE)识别图像的优势,通过学习裂隙先验信息提取其空间模式。为了增强该反演框架在野外实际的适用性,在训练样本构建中将裂隙数量设置为特定数量区间的随机分布。将训练后的CVAE与基于集合的数据同化方法(ensemble smoother multiple data assimilation,ESMDA)集成,通过水力层析成像技术(hydraulic tomography,HT)获取的水头数据估计裂隙场。基于二维裂隙网络数值算例验证该框架的反演性能。训练后的CVAE成功再现了裂隙网络的非高斯特性。相比于标准的ESMDA方法,所构建框架CVAE-ESMDA刻画的裂隙网络精度从65.5%提升至83.3%,溶质运移预测平均误差降低31.7%。进一步探讨观测数据量对于CVAE-ESMDA性能的影响,研究发现相比1512个水头观测数据,反演框架在504个水头观测数据情况下仍能刻画出裂隙网络的大体分布与连通情况,但具体裂隙的刻画精度有所下降,从而影响了溶质运移趋势预测的准确性,整体溶质运移预测的平均误差增加17.1%。提出的CVAE-ESMDA反演框架能有效克服裂隙含水层参数非高斯特性并高效学习裂隙网络的结构特征,在不同观测数据量下均能一定程度地刻画出裂隙网络分布特征。 展开更多
关键词 裂隙网络 卷积变分自编码器 反演 数据同化方法 水力层析成像 深度学习
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