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由于区域地质特征、水文地质条件、气候影响和人类活动的差异性,导致区域地下水演化的地球化学过程复杂、影响因素众多.在总结近年来国内外区域地下水化学演化研究大量成果的基础上,综述了地下水演化的地球化学系统分析方法,地下水演化研究的水文地球化学方法、同位素地球化学和元素地球化学方法和技术以及地下水演化的地球化学模拟方法和技术及常用软件.指出在今后的一段时期内,区域地下水自然演化与人类活动的复合作用、地下水与地表水的相互作用、微生物-水-岩相互作用将是区域地下水地球化学研究的热点领域,其中物理、化学、生物的耦合作用将是区域地下水演化的地球化学研究的重点领域. 相似文献
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地表水与地下水相互作用的温度示踪与模拟研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
刻画地表水与地下水的相互作用过程及精确计算二者的交换量始终是个挑战,而新兴的温度示踪方法对于这方面的研究具有独特优势。重点介绍了地表水与地下水相互作用的温度示踪方法原理、应用及相关模拟的研究进展。温度示踪方法的数据获取成本低且温度适宜密集与连续监测,可对地表水与地下水相互作用过程进行精细刻画;在进行地表水与地下水相互作用的水-热耦合模拟时,温度数据可用于进一步校正模型,降低模型的不确定性,以提高交换量的计算精度。监测河水温度和河床沉积物内的水温,运用温度示踪方法研究河水与地下水的相互作用过程,并将水流及热运移数值模型相耦合,利用多源数据进行模型校正,可精细刻画地表水与地下水的交换量、相互作用带内的水流途径、流速及其变化趋势和控制因素,为地表水与地下水相互作用研究提供新的模型与方法。 相似文献
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地下水中铵根、砷、溶解铁的共存是一个普遍现象。它们之间发生强烈的相互作用,并影响地下水系统的氮循环和砷迁移转化。文章在系统总结地下水氮循环过程及影响因素、地下水氮循环功能微生物及特征、地下水砷富集的水文地球化学过程等国内外研究现状的基础上,深入分析了地下水系统中的氮循环过程（硝化、反硝化、铁铵氧化、厌氧铵氧化、硝酸根异化还原产铵等）对地下水砷迁移转化的影响,总结出含水层中铁氧化物和溶解态Fe(II)的动态转化是氮循环影响地下水中砷迁移转化的重要桥梁。据此提出不同氧化还原环境的含水层中氮循环过程、地下水氮循环与砷迁移转化耦合机理、Fe(III)-Fe(II)的循环-地下水氮循环-砷迁移转化之间的相互作用过程、地表水-地下水相互作用带氮-铁-砷的循环过程及其对人类活动的响应等是今后该领域需要关注的重要科学问题和主要发展趋势。这些科学问题的解决不仅有利于识别地下水中氮的来源和迁移转化,而且有利于提高对高砷地下水富集机理的整体认识。 相似文献
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岩溶关键带水文地球化学研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
岩溶关键带处于岩石、水、土壤、大气、生物五圈交汇地带。正确认识岩溶关键带的结构、特点及其水文地球化学过程是当前地球关键带与岩溶水科学研究的重点问题。本文基于对国内外相关研究成果的归纳整理,剖析了岩溶关键带水文地球化学内涵、岩溶关键带水动力垂向分带、岩溶关键带框架下的水文地球化学过程与机制, 探寻变化环境下岩溶关键带水文地球化学过程演变的规律与驱动机制。指出了当前研究中存在的薄弱环节:目前工作仅停留在传统岩溶地下水科学工作范畴,未从岩溶关键带框架体系的角度考虑植物冠层至岩溶含水层之间水文地球化学过程及其耦合关系,未考虑新污染物持续输入、地球大数据科学工程深入实施、全球碳排放路径逐渐改变等时代因素对岩溶水文地球化学研究的潜在影响。进一步的研究可以从以下方面开展:基于岩溶关键带框架体系的新污染物水文地球化学研究,基于大数据框架体系的岩溶水文地球化学研究,“双碳战略”下的岩溶水文地球化学研究,岩溶关键带水文地球化学驱动的物质转化与能量迁移过程及其耦合以及高分辨率监测、评估与模拟手段的综合应用。 相似文献
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河流潜流带是地表-地下水连通和交换的主要区域, 地表-地下水过程不仅促进了生源物质的迁移转化过程, 还能涵养水源、稳定区域生境, 为水生生物提供良好的栖息环境。因此掌握水生生物活动与地表-地下水交换关系是深刻认知和科学保护水生生态系统的关键。本文综述了前人有关水生生物活动反馈于地表-地下水交换过程的研究, 例如, 底栖微生物形成的生物膜可以吸收或滞留生源物质, 改变迁移的时间和路径; 水生动物的行为可能通过改变河床渗透系数和孔隙率等物理参数影响各类物质的地表-地下水交换通量; 水生植物对水流的阻滞和扰动也会作用于地表-地下水交换过程。基于目前研究, 本文提出了该领域的3个未来研究方向: 潜流交换和水生生物互馈理论, 水生生态功能与地表-地下水相互作用关系, 河流潜流带生物-地球-化学耦合过程。 相似文献
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地下水脆弱性评价是进行地下水污染防控的关键。经过近40年的研究,过程模拟法被认为是最具实际意义和最精确的评价方法。目前学者对地下水水流和溶质运移模型与地下水脆弱性评价的耦合进行了探索研究,充分发挥了过程模拟法物理意义明确、评价结果可靠度高、主观性低、实用性强等优势。但该法仍受限于水流和水质长观资料、存在不确定性、不易获取表征特征污染物在地下水系统中的转化过程的定量参数等缺点,因此,未来包气带中溶质迁移转化理论、包气带和饱和带的耦合模型、随机模型和各种智能方法与过程模拟法的结合、过程模拟法和评价结果的不确定性以及GIS技术与各种数学模型的结合都将是基于过程模拟研究地下水脆弱性的重要发展方向。 相似文献
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内蒙古河套盆地地表水-浅层地下水化学特征及成因 总被引：3，自引：0，他引：3
地表水-地下水的相互作用不仅影响地下水化学演化,而且控制地下水化学组分的空间分布,是地下水研究领域的重要课题之一。在内蒙古河套盆地采集地下水样品58组,雨水和地表水样品32组,分析了主要离子、微量组分和氢氧稳定同位素等18个指标。结果表明,研究区地表水除了受蒸发浓缩作用影响外,还受到人为活动的影响,水中钙离子、硫酸根、硝酸根等组分明显升高。浅层地下水具有与地表水类似的主要组分和同位素特征,表明浅层地下水可能受到地表水的影响。地表水补给进入含水层的过程中,可能发生了硅酸盐矿物的非全等溶解、盐岩全等溶解、重晶石沉淀、硝酸根、铁氧化物矿物和硫酸根还原等作用。其中,铁氧化物矿物的还原是地下水砷含量高的主要原因。此外,砷浓度还受硫酸根还原的影响。因此,地下水-地表水的综合研究有助于揭示地下水的成因及水文地球化学过程。 相似文献
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包气带—含水层地下水污染风险评估研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
《地球科学进展》2020,(2)
包气带—含水层作为地表水和地下水之间水循环和溶质迁移的重要介质,是地球科学领域中的研究热点。以包气带—含水层中地下水污染风险评估为综述对象,从包气带—含水层地下水污染现状出发,总结了包气带—含水层的污染现状、表征、渗流与溶质迁移及其影响关键参数研究等方面的进展,最后分析包气带—含水层地下水污染风险评估存在的问题及今后的研究方向,指出尤其应重点考虑基于逾渗阈值开展地下水污染风险评估研究。 相似文献
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`土壤-地下水耦合数值模拟是定量刻画水流和溶质运移的主要手段。现有大范围场地尺度的研究受到数据采集难度及模拟计算量的限制,多是将土壤和地下水分成两个系统,这种方式不利于模型之间的计算反馈,易出现计算误差,因此将土壤和地下水作为整体系统研究具有重要意义。为精确刻画实际场地土壤-地下水系统中污染物迁移规律,揭示变饱和反应溶质迁移模型的参数敏感性,以某铬污染场地为研究对象,基于现场试验及前人研究所获数据,采用Galerkin有限元法建立三维土壤-地下水模型,定量描述六价铬在土壤-地下水中的迁移规律。在此基础上,通过改变补给条件,研究潜水面在土壤-地下水系统中的波动。并讨论阻滞系数和反应常数对溶质运移的影响。结果表明:在土壤中,污染物最大水平迁移距离为场地东南侧300 m;地下水中污染晕最大分布面积约为1.632 km2;垂向上土壤中的六价铬仅需15.6 h即可下渗至潜水面,第6天贯穿含水层。当潜水面随着补给量变化而波动时,地下水中六价铬会随水流进入土壤,影响土壤中污染分布。对溶质运移参数的讨论显示,当反应常数由0增大至10?6 s-1时,迁移出场区边界时地下水中污染物浓度约减少2000 mg/L,较难迁移至涟水河。基于FEFLOW的数值模型,能够解决各系统之间交互性差的问题,提供较为精确的模拟结果。 相似文献
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地下水化学特征是影响和控制核素迁移的重要水文地质因素,因为核素在迁移的过程中,与地下水、岩石之间不断发生各种物理和化学作用,如吸附、溶解、沉淀等.发生在核素、地下水、岩石间的物理和化学反应,可以起到阻滞或减缓核素在地下迁移的效果,也可能起到促进核素迁移的作用.核素、地下水、岩石间相互作用方式及其对核素迁移的影响,一方面取决于围岩的地球化学特征,另一方面取决于地下水的化学性质.因此,在高放废物场址选择和评价中,必须研究地下水的化学特征. 相似文献
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《地下水》2021,(4)
地下水是水文系统的重要组成部分,对保护和开发日益枯竭的水资源具有重要的战略意义。地下水作为一种自然资源,对供水和水质起着至关重要的作用。地下水模拟是水资源可持续管理的重要组成部分。因此,地下水的物理机制应该通过建立详细的水文和污染物运移模型来确定。此外,为了建立准确的地下水模型,应考虑地表-地下水相互作用。虽然许多研究将地下水作为一个单一系统,研究地下水水力学和水文学,但通过在不同情况下进行敏感性分析来研究地表水-地下水相互作用和地下水行为的研究很少。因此,本文将地表水和地下水视为一个独立的系统,并进行相应的模拟。本研究利用三维有限差分法地下水流动与污染物运移模拟模型,建立了一个概化的河流-含水层模型。研究了地表水与地下水相互作用对水文特性的影响。利用概化河流-含水层系统的水文模型,在不同的水流边界条件和水流路径下进行分析,得到地下水位波动和河流与含水层之间的流量。 相似文献
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为了揭示河床沉积物非均质性对潜流交换的影响,构建了沙波地形作用下的地表水-地下水耦合模型,通过生成不同的渗透系数随机场,讨论了不同地表水动力过程和河床沉积物非均质性对潜流交换通量、交换空间及平均停留时间的影响规律。结果表明,所构建的地表水-地下水耦合模型能够准确刻画水沙界面附近流场,模型具有良好的适用性;均质或非均质河床沉积物情景下,水沙界面上的平均交换通量、停留时间与雷诺数之间均呈现幂函数关系,潜流交换深度则在地表水进入完全紊流之后趋于稳定。结果还表明,较强的河床沉积物非均质性能够有效增强水沙界面上潜流交换通量和空间交换频率,但会制约潜流交换空间并缩短水流在潜流带中的停留时间。 相似文献
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河流水沙运动对污染物迁移转化效应研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
河道内水流和泥沙是污染物迁移转化的主要载体,研究河道内污染物迁移转化过程以及水沙运动对其影响对于治理日益恶化的河流水环境非常重要。结合国内外研究最新动态,对水沙运动作用下污染物迁移转化的试验研究、作用机理、理论模式和数学模型等进行了总结和概述,重点对几种典型的理论模式和数学模型进行了比较分析。目前河流水沙运动对污染物迁移转化效应相关研究存在试验方法比较局限、作用机理存在分歧、理论模式和数学模型不完备等问题,需要进一步进行室内和野外试验技术创新、颗粒界面动力学的微观探索以及污染物在上下覆水和界面上迁移转化理论研究。对河流水沙运动对污染物迁移转化效应研究的研究方向提出了展望。 相似文献
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河道内水流和泥沙是污染物迁移转化的主要载体,研究河道内污染物迁移转化过程以及水沙运动对其影响对于治理日益恶化的河流水环境非常重要。结合国内外研究最新动态,对水沙运动作用下污染物迁移转化的试验研究、作用机理、理论模式和数学模型等进行了总结和概述,重点对几种典型的理论模式和数学模型进行了比较分析。目前河流水沙运动对污染物迁移转化效应相关研究存在试验方法比较局限、作用机理存在分歧、理论模式和数学模型不完备等问题,需要进一步进行室内和野外试验技术创新、颗粒界面动力学的微观探索以及污染物在上下覆水和界面上迁移转化理论研究。对河流水沙运动对污染物迁移转化效应研究的研究方向提出了展望。 相似文献
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新构造运动背景下,干、支流对地壳抬升反应速率的差异,导致具有不同排泄作用的河谷广泛组合,形成多级地下水流动系统,地下水作为岩溶含水系统发育的主要控制因素,多级水流系统的空间耦合影响岩溶发育分布规律。文章首先根据中梁山背斜南段岩溶槽谷横向沟谷的发育特征,将岩溶槽谷划分为渗流区、分流区、外流区;结合横向沟谷控排作用与地形指数,分析多级水流系统耦合的空间分异特征。其次通过隧道建设背景下地表水漏失、隧道涌水情况及隧道施工揭露岩溶现象验证在多级水流系统耦合效应下深部岩溶发育特征。结果表明:渗流区以区域水流系统为主,隧道涌水量巨大,水流通道连通性良好,地表水基本干涸,深部岩溶发育强烈;分流区除了近河谷地带以局部水流系统为主、深部岩溶发育较弱以外,宽缓分水岭地带的地下水流动仍然以区域性流动为主,深部岩溶较发育,隧道涌水量较大,地表水与深部岩溶地下水水力联系较好,隧道建设对地表水影响严重;外流区以局部浅循环为主,深部岩溶发育程度弱,深部岩溶水与地表水水力联系较弱,地表水漏失程度一般。本研究不但拓宽了托特多级水流系统的应用领域,为岩溶发育理论研究提供了新的角度,同时为深埋岩溶隧道建设的危险性评价及引发的环境负效应研究提供理论指导。 相似文献
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干旱区包气带土壤水分运移及其对地下水补给研究进展 总被引：2，自引：0，他引：2
《地球科学进展》2017,(9)
包气带是指地表到地下水之间垂直剖面中土壤孔隙没有被水充满、水分处于非饱和状态的区域,是地表水进入地下水的通道。包气带土壤水分运移过程不仅影响到地下水补给,而且与相邻景观之间存在水力联系。评述了干旱区包气带土壤水分运移模拟、地球化学示踪技术、地球物理技术在包气带土壤水分运移研究中的应用、影响包气带土壤水分运移及对地下水补给的因素、包气带水分运移对景观间水分交换的影响等方面的研究进展,提出在未来的研究中,应加强包气带土壤水分运移参数的试验观测及数据库建立、加强包气带土壤水分运移及其对地下水补给的研究,应借鉴地球关键带研究的思路,开展包气带土壤水分运移、溶质运移、地下水补给耦合研究。 相似文献
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周仰效 《水文地质工程地质》1987,(3)
娘子关泉的广大补给径流区为裸露灰岩,大部分地区都可直接接受补给,为一开放系统。地下水化学成份的形成既有水-岩石系统的地球化学作用,也有不同径流带及其同一径流带不同空间位置的水流混合。查明地下水化学背景及其混合演化规律,则可把水化学成份作为天然示踪剂分析地下水的补-径-排条件及其赋存状态。本文就此作一探讨。 相似文献
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数值模拟法是地下水水量和水质评价的主要技术方法,通过简述地下水数值模拟的发展历程、FEFLOW软件的输入特点和功能,并结合FEFLOW在地下水模拟方面的应用现状,论述了对河流和断层处理的方法,最后提出了FEFLOW软件存在的问题及应用前景。研究结果可知:(1) FEFLOW是迄今为止功能最为齐全的地下水数值模拟软件,适用于各种尺度的地下水、多孔介质和热能传输项目,但这些领域基本都是水流和溶质运移耦合、水流和热量运移耦合等两场进行耦合,少见三场耦合研究实例;(2)存在无法实现源汇项单独处理等缺陷,仅能实现in/outflow on top/bottom菜单功能,降雨入渗和蒸发同时作用必须用净补给量来表达,增加了前处理的困难,在应用模型模拟时,由于FEFLOW网格划分时的数量受到限制,超大区域建模也容易出现不精确问题;(3)在对地下水污染物运移模型模拟时,通常考虑的是对流、弥散、吸附作用,而未有一阶化学非平衡反应,随着人类对地下水环境和质量的高度重视,对于两相有机和无机污染物迁移耦合研究将会是未来的研究重点。 相似文献
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全球水体氮污染形势严峻,且以硝态氮(NO3--N)污染为主,研究地下水与地表水(G-S)相互作用模式对NO3--N在“潜流带”(HZ)中迁移转化的影响是开展水体氮污染综合防控的关键.开展地表水(S)补给地下水(G)(下降流)、地下水(G)补给地表水(S)(上升流)以及交替作用3种模式的NO3--N迁移转化实验,研究表明:3种模式下,出水NO3--N浓度可降低95%以上;上升流中反硝化强度大于下降流;异化还原作用(DNRA)对下降流与上升流出水氨氮(NH4+-N)浓度的贡献分别约为71%和11%;上升流实验后水-土界面有机氮含量是下降流实验后水-土界面的2.3倍.结果表明,G-S相互作用下NO3--N的衰减途径主要包括:合成有机氮、反硝化及DNRA;相互作用模式对各衰减途径的强度存在影响;HZ介质通过吸附NH4+-N和微生物作用合成有机氮的方式截留氮素. 相似文献