华北平原地下水流模拟及地下水资源评价
华北平原地区地下水现状分析及对策建议
华北平原地区地下水现状分析及对策建议张宇喆【摘要】文章分析了我国华北平原地区地下水现状、污染程度和污染原因,以及管理、整治中存在的问题;指出减少污染、加强保护措施的重要性.【期刊名称】《资源节约与环保》【年(卷),期】2015(000)009【总页数】2页(P29,46)【关键词】华北地下水;污染;防治【作者】张宇喆【作者单位】中国地质大学(北京)水环学院北京100083【正文语种】中文1 华北平原地下水现状根据国土部门地下水资源调查和分区，华北平原包括北京、天津、河北三省（市）的全部平原及河南、山东二省的黄河以北平原，面积13.9×104km2，共涉及21市207县（市、区），分为山前冲积洪积倾斜平原、中部冲积湖积平原、东部冲积海积滨海平原。
华北平原为我国的重要经济区,拥有近1.3亿人口,其主要供水水源为地下水（张兆吉，2012）。
作为大自然的生命之源，地下水资源问题是华北平原地区生产生活所需面临的重要问题之一。
1.1 水资源供给及消耗现在人们所关注的问题，华北平原地区由于长期不节制的开发利用，导致地下水资源环境受到了严重影响，主要表现在地下水均衡状态和地下水流动模式都有了很大变化。
研究水文地质学的重点问题主要从：地下水系统自然状态下的流动模式，人类开采研发活动对地下水均衡的改变和地下水系统对地下水开采的回馈等，这也是研究华北地区水资源可持续发展的重要因素。
根据不完全统计，在过去50年内华北平原的地下水储量约减少2200×108m3。
地下水的再生产作为人类可持续利用的重要因素我们难以准确估计，而长期的开采引起的包气带厚度变化，使地下水再生研究过程更是复杂。
之前人们对华北平原地下水补给过程的研究主要集中在小范围的地下水补给，而大范围地下水补给仍多采用渗透系数估算，还有诸多影响因素未考虑进去，土壤质地类型与降水量的时空变化对地下水的补给就存在着较大影响。
深层地下水的开采主要增大了垂向水力梯度，地下水径流方式由以天然状态下的水平向流动为主转变为垂向分量占主导地位。
华北平原典型区浅层地下水化学特征及可利用性分析_以衡水为例
Ｔｈｅ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｈａｒ ａｃｔｅｒ ｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ａｖａｉｌａｂｌｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｈａｌｌｏｗ ｇｒ ｏｕｎｄｗａｔｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ａｒ ｅａ ｏｆ ｐｌａｉｎ ｏｆ Ｎｏｒ ｔｈ Ｃｈｉｎａ
— ——ｔａｋｅ Ｈｅｎｇｓｈｕｉ ｉｎ ｅｘａｍｐｌｅ
深层淡水 ＴＤＳ＝６１９ｍｇ／Ｌ
衡水地区松散沉积物成因上主要受西部山区松散冲积物 在低平原的后期沉积影响， 同时受湖海相沉积作用， 岩性颗粒 细， 沉积结构交错交叠， 沉积层分散不稳定， 浅部含水层区域 分布也随之不稳定。浅层地下水分布复杂， 从淡水、微咸水、半 咸水到咸水都有分布， 其中淡水主要分布在西部， 而东部淡水 体分布主要受河道影响。
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水科学与工程技术
华北平原典型区浅层 地下水化学特征及可利用性分析
２００８ 年第 ２ 期
— ——以衡水为例
周晓妮 １， 刘少玉 ２， 王 哲 ２， 周志超 １
（ １．中国地质科学院， 北京 １０００３７； ２．中国地质科学院水文地质环境地质研究所， 河北 正定 ０５０８０３）
摘 要： 在阐述衡水地区水文地质背景的基础上， 根据采样所得水化学数据， 采用 Ｐｉｐｅｒ 三线图法分析了浅层地下水水化学特征， 并
对其矿化度多年变化对比及其与主要离子关系进行相关分析和直线回归分析， 得出研究区水化学类型和成因虽然复杂， 但近些年
受降水和开采等因素影响， 浅层地下咸水存在明显淡化趋势的结论； 继而通过对其成因机制的探讨， 认为研究区浅层地下水是大陆
１ 研究区概况
１．１ 自然地理
衡水地区位于河北省中南部， 属于河北平原黑龙港流 域 ［２］ ， 东邻山东省和沧州市， 西接石 家庄， 北与保 定 接 壤 ， 南 与
华北平原地下水污染治理的技术与策略
华北平原地下水污染治理的技术与策略地下水污染是环境保护中一个十分严重的问题，华北平原是中国最大的农业区之一，因大量农业化肥、农药的使用和城市工业、生活排放废水等因素的影响，导致该地区的地下水污染问题日益凸显。
治理华北平原地下水污染，既是环境保护的重点任务，也是农业生产发展的必要措施。
本篇文章将分为三部分，分别讨论华北平原地下水污染的现状、技术和策略。
一、华北平原地下水污染现状华北平原地下水污染问题具有以下特点：1. 污染物种类复杂该地区的污染物种类主要包括养分、有机物、重金属等，来源也十分广泛，例如工业废水、生活污水、农业化肥、农药、畜禽粪便等。
2. 污染程度严重华北平原地下水中亚硝酸盐和氨氮污染比较严重，其中以亚硝酸盐污染为主，尤其是在采矿、化工、生物医药、印染等工业领域，污染程度达到十分严重的程度。
3. 污染范围广泛华北平原地下水污染的范围非常广泛，从山西、河北、天津、北京乃至河南、山东等地均有发生。
4. 持续时间长华北平原地下水污染缘由较为复杂，治理难度很大，需要长期、持续地进行工程建设和管护，才能得到有效的改善。
二、华北平原地下水污染治理技术1. 公共治理技术公共治理技术主要包括水保、土保、林保等环保保护措施。
其中水保即是水源涵养、水污染治理、水资源合理利用的保护；土保是土壤肥力改良、土地治理及保育；林保即森林资源的保护。
这些技术已经在很多地区得到应用并取得了很好的效果。
2. 生物学治理技术该技术主要是指利用自然界中的生物信息和生态环境，如生态修复等手段对自然生态环境进行治理，以达到提升自然环境质量和保护生态系统的目的。
在治理华北平原地下水污染方面，生物学治理技术最常用的是植物修复技术。
这项技术利用各种植物，通过其生物吸收（如吸收各种有机、无机物质、吸附重金属等）和抗性方式增强植物对水污染的特殊反应，以达到水污染治理的作用，此外，该技术还可以有效地减少对农药、化肥等农业产生污染。
3. 光化学适体技术光化学适体技术是以纳米粒子为载体，利用特殊光化学反应，来转化污染物质。
全国平原区地下水超采区评价的工作成果
全国平原区地下水超采区评价的工作成果近年来，随着城市化和工业化进程的加快，我国许多平原地区地下水资源受到了严重的超采问题。
为了全面评价全国平原区地下水超采区的分布情况和影响程度，国家水资源调查评价中心开展了相关工作，并取得了一定的成果。
以下是该工作的主要成果总结：一、调查范围1. 本次工作覆盖了全国范围内11个平原地区，包括江苏、安徽、河南、河北、湖北、湖南、广东、四川、陕西、甘肃和新疆等地。
2. 研究范围包括了城市、农村和工业区等各类用水场景。
二、评价指标1. 评价指标主要包括地下水位下降幅度、水量减少情况、地下水污染程度等方面。
2. 评价指标综合考虑了地下水资源的可持续利用、生态环境保护和社会经济发展等因素。
三、评价方法1. 采用了遥感技术、地面监测和调查问卷等多种手段进行综合评价。
2. 运用GIS技术对调查数据进行空间分析，揭示了超采区的分布规律和主要热点区域。
四、评价结果1. 在11个平原地区中，共发现了32个地下水超采区，其中以江苏和河南地区的超采情况较为严重。
2. 地下水位下降幅度普遍较大，平均下降量达到了3.5米，最大下降量甚至超过了10米。
3. 地下水污染情况也较为严重，其中以工业区和城市区的污染最为明显。
五、影响分析1. 地下水超采对当地生态系统和农业生产造成了显著影响，引发了地表下陷和土壤盐碱化等问题。
2. 部分地区的地下水超采还威胁到了当地的城市供水安全，成为了城市社会经济可持续发展的重要隐患。
六、对策建议1. 加强地下水资源管理，建立健全的水资源管理制度和监测网络，及时发现和处理超采现象。
2. 推广节水技术，减少地下水的开采量，提高水资源的利用效率。
3. 实行严格的环境保护政策，防止地下水的污染，保护地下水资源的质量和数量。
七、总结综合评价显示，全国平原地区地下水超采问题严重，已造成了严重的地表下陷和土壤盐碱化等环境问题，也对城市供水和农业生产构成了威胁。
应该采取有效的对策，保护地下水资源，推动平原地区的可持续发展。
华北平原地下水资源开发与利用研究
华北平原地下水资源开发与利用研究华北平原是我国重要的农业地区和水资源支撑区之一，而地下水作为华北平原的重要补给来源，对农业和人民生活至关重要。
然而，近年来，随着城市化进程的加快和工业发展的推动，地下水资源正面临着严重的压力和威胁。
因此，进行华北平原地下水资源开发与利用的研究至关重要。
地下水资源为华北平原的经济社会发展做出了重要贡献。
华北平原地下水蕴藏量丰富，水质较为优良，具有长期稳定供水的潜力。
然而，由于过度开采和错误使用等原因，华北平原地下水资源面临严重的水位下降、水量减少以及水质恶化等问题。
首先，过度开采是华北平原地下水问题的根源之一。
长期以来，由于农业、工业和城市的快速发展，地下水的需求迅速增加。
导致地下水的采水量大大超过了自然补给能力，严重破坏了地下水的平衡。
尤其是在大规模农田灌溉、园林景观建设和工业用水等方面，过度开采现象尤为明显。
其次，地下水的使用方式也存在问题。
华北平原地下水主要用于农业灌溉、城市供水和工业用水等方面。
然而，目前地下水利用率不高，存在着浪费和滥用的现象。
例如，在农业方面，传统的灌溉方式导致大量地下水被浪费。
而对于城市供水和工业用水，也存在着不合理的用水方式和浪费的现象，严重影响地下水资源的持续利用。
此外，地下水资源的保护措施也亟待加强。
由于华北平原地下水的独特地质条件，对地下水的保护显得尤为重要。
然而，目前地下水资源的保护缺乏有效监管和管理措施，导致地下水的过度开采和水质恶化问题日益严重。
因此，加强地下水的保护工作、采取严格的管理制度、推行节水型社会等措施至关重要。
针对以上问题，我们需要从多个层面进行研究和解决。
首先，需要加强地下水资源的监测和评估，建立完善的地下水水位、流量和水质监测网，及时了解地下水资源的动态变化和演化趋势，为科学合理的开发和利用提供依据。
其次，需要改善地下水的利用方式和用水效率。
采用现代化的高效灌溉技术、合理设置农田排水体系，以最大限度地减少用水量，提高灌溉效率。
华北平原地下水资源的分析与管理
华北平原地下水资源的分析与管理华北平原是我国最重要的粮食生产区之一，但由于其地形、气候等自然条件制约，该地区的农业主要依靠地下水来进行灌溉。
由于近年来气候变化等诸多原因，华北平原的地下水资源受到严重的影响，如何科学合理地分析和管理这些地下水资源，是当前该地区农业和生态发展面临的重要问题。
一、华北平原地下水资源的分析1、地下水资源状况根据统计数据，华北平原地下水资源总量约为 1.6万亿立方米，其中可开采地下水资源量约为1.2万亿立方米。
该地区的地下水资源主要分布在孔隙水中和裂隙水中，其中裂隙水的含水量和稳定性更高，对灌溉和城市供水有着更重要的作用。
但由于近年来城市化和农业的不断发展，地下水开采量不断增加，地下水资源的自然再生速度却未能跟上开采速度，严重影响了地下水的含水层和水位。
2、地下水质量分析华北平原地下水的水质状况也是当前需要重点关注的问题。
由于该地区的人口密度较高，工业和农业活动也日益增加，地下水受到了严重的污染和限制。
据相关报告指出，目前华北平原地下水质量普遍较差，其中尤以硝酸盐污染问题最为严重。
硝酸盐是一种常见的污染物质，其主要来源于化肥、粪便等渗透到地下水中。
二、华北平原地下水资源的合理开发与管理1、科学规划灌溉区域由于华北平原地下水资源已经进入了严重的耗竭期，如何合理利用和管理这些地下水资源，确保其持续利用，已成为当前需要重点关注的领域。
为实现这一目标，必须采取科学的管控措施，规范地下水开采的区域范围以及开采量的限制。
同时，关注灌溉区域的科学规划，尽可能地减少过多的地下水开采带来的影响。
2、加强环保管理为避免地下水资源开采过量所带来的后果，可通过实行环保管理，减少工业与污水的排放，提高水资源的使用效率等措施，从而减缓土地水分枯竭的速度，并减少地下水质量的恶化。
3、开发节水灌溉技术华北平原地下水资源短缺，需要通过技术创新降低灌溉的用水量，提高水的利用效率。
节水灌溉技术，如水肥一体化技术、滴灌技术等已被广泛应用。
华北平原区域地下水污染评价
华北平原区域地下水污染评价1. 本文概述随着我国经济社会的快速发展，水资源安全问题日益凸显，特别是地下水污染问题已成为影响区域生态环境和公众健康的重要因素。
华北平原作为我国重要的粮食生产区和人口密集区，其地下水资源的保护和污染控制显得尤为重要。
本文旨在对华北平原区域地下水污染状况进行系统评价，分析污染成因，探讨有效的污染防控措施，为区域地下水资源的合理利用和保护提供科学依据。
本文首先介绍了华北平原的地理、水文地质背景，以及地下水污染评价的方法和指标体系。
随后，通过大量的实地调查和数据分析，对华北平原地下水污染的现状进行了详细描述，包括污染物的种类、浓度分布、污染范围等。
在此基础上，本文深入探讨了地下水污染的主要成因，包括工业排放、农业活动、生活污水排放等，并分析了这些因素对地下水污染的影响程度。
进一步地，本文结合国内外先进的地下水污染治理技术和管理经验，提出了适用于华北平原的地下水污染防控策略。
这些策略涵盖了污染源控制、污染途径阻断、污染修复等多个方面，旨在构建一个多层次、全方位的地下水污染防控体系。
本文对研究成果的应用前景进行了展望，强调了持续监测、公众参与和政策支持在地下水污染防控中的重要性。
本文通过对华北平原地下水污染的系统评价和成因分析，提出了切实可行的污染防控措施，对于促进区域水资源的可持续利用、保护生态环境和保障公众健康具有重要意义。
2. 华北平原区域概况华北平原位于中国东部，北抵燕山南麓，南达大别山北侧，西倚太行山一伏牛山，东临渤海和黄海，跨越京、津、冀、鲁、豫、皖、苏7省市，是中国第二大平原，也是中国人口最密集的地区之一。
华北平原属暖温带季风气候，四季变化明显，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，春秋两季短暂。
华北平原的地下水是其重要的淡水资源，对农业灌溉、工业生产和居民生活都具有重要意义。
由于长期的过度开采和不合理的利用，华北平原的地下水污染问题日益严重。
工业废水、农业化肥和农药的滥用，以及城市生活污水的排放，都是导致地下水污染的主要原因。
综合给水度在华北平原地下水资源评价中的应用
摘要 ： 在水 位变 动带 内以岩性厚度 为权重计算 的给水度称 为综合 给水度 。由于地下水位下 降， 不同均衡期 给水 度也 随水位变动带而发生变化 ， 下水 资源评价精度受其 影响 。依据华北 平原 ２８ ０个水 文地质 钻孔 、 ５ 地 ０ ４８ ０个地 下水 位统测数据及均衡初期的地下水流场资料 ， 编绘 了“ 北平原地下水综合给水度分布图”探 索了水资源评 价中确定 华 ，
Ｒｅ ｏ ｒ ｅ ａ ｕ ｔｏ ｓ ｕ ｃ ｓ Ｅｖ ｌ ａ ｉ ｍ
Ｋｅ ｒ ｓ ｙｗｏ ｄ ：Ｎｏ ｔ ｉａＰｌｉ ｆｕ ｔａ ｉｎｚ ｎ ｆｓ ｌ ｗ ｏ ｎ ｗａｅ ； ｎ ｒｌＳ ｅ ｉｉ ｅｄ ｒｈ Ｃｈｎ ａｎ；ｌｃｕ ｔｏ ｏ ｅｏ ｈａｌ ｇｒ ｕ ｄ ｔ ｒ Ｇｅ ｅ ａ ｐ ｃｆｃＹｉｌ ｏ
第８ 卷 Ｏ ２ ２１ ０ ０年 ７ 月
南 水 北 调 与 水 利 科 技
Ｓ ｕｈｔ－ ｒ ｔｒ ａ ｓｅｓａ ｄＷａｅ ｃ ｎ ｅ＆ Ｔｅｈ ｏｏ ｙ ｏ ｔ－ｏＮｏ ｔ Ｗａｅ ｎｆｒ ｎ ｔｒ ｉ ｃ ｈ Ｔｒ Ｓｅ ｃ ｎ ｌｇ
Ｖｏ ． Ｓ ｐ ． １ ８ ｕ ｐ
Ｊ １ ２ １ ｕ． ０ ０
综 合 给 水 度在 华北 平原 地 下 水 资 源 评价 中的应 用
费宇红 简 明 ， ， 张兆吉 钱 永 陈京生 李亚松 ， ， ，
（． １ 中国地 质科 学院 水 文地 质环境地 质研究所 ， 石家庄 ０ ０ ６ ；． ５０ １２ 沧州市地下水环境监测站 ， 河北 沧州 ，６ ０ ０ ０１０）
Ａｂｔａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ｇｅ ｅａ ｐ ｃｆ ｅｄ，ａｃ ｌｔｄ ｗｉｈ ｓ ｅ ｉｃｙｅｄｏ ｉｆｒ ｎ ｉｈ ｌｇ ｙｉｓｔ ｉｋ ｅ ｓａ ｉ ｔｎ ｎｓ ａｌｗ ｒ ｕ ｄ ｔｒ Ｓｆｕ ｔ ｎ ｒ ｌＳ ｅ ｉｃＹｉｌ ｃ ｌｕａ ｅ ｔ ｐ ｃｆ ｉｌ ｆ ｆｅｅ ｔｌ ｏｏ ｙ ｂ ｔ ｈｃ ｎ ｓ ｓｗｅｇｈ ｉｇｉ ｈ ｌ ｉ ｉ ｄ ｔ ｏ ｇ ｏ ｎ ｗａｅ ’ ｌｃｕ— ａ ｉｎ ｚ ｎ ｃ ａ ｇ ｓｗｉｈ ｖ ｒｅ ｙｏ ｈ ｏ ｅｉ ｉｆｒｎ ｌｎ ｅ ｉｗ ｓｔ ｅｗａｅ ａ ｌ ｅ ｌ ｅ ， ｙｗｈｉｈｔ ｅａ ｃ ｒ ｃ ｖ ｌ ｔｏ ｆ ｏ ｎ ｗａｅ ｔｏ ｏ ｅ，ｈ ｎ ｅ ｔ ａｉｔ ｆｔ ｅｚ ｎ ｎｄｆｅ ｅ ｔｂａａ ｃ ｄｖｅ ａ ｈ ｔ ｒｔｂ ｅｄ ｃｉ ｓ ｂ ｃ ｈ ｃ ｕ ａ ｙｅ ａｕａｉｎｏ ｕ ｄ ｔ ｒ ｎ ｇｒ ｒ ｓ ｕ ｃ ｓｉ ｆｅ ｔｄ Ｉ ｈｓｐ ｐ ｒ ｍｅｈｏ ｆａ ｃ ｒａｎｎ ｙ ｒ ｇ ｏ ｏ ｃ ｌｐ ｒｍ ｅｅ ｓｉ ｔ ｒｒ ｓ ｕ ｃ ｓａ ｓ ｓｍｅ ｔｗａ ｘ ｌｒ ｄｂ ｓ ｄｏ ８ ０ ｅｏ ｒｅ ｓａｆｃｅ ． ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ， ｔ ｄ ｏ ｓｅ ｔｉｉｇ ｈ ｄ ｏ ｅ ｌｇｉａ ａ ａ ｔｒ ｎ ｗａｅ ｅ ｏ ｒ ｅ ｓｅ ｓ ｎ ｓｅ ｐｏ ｅ ａ ｅ ｎ ２ ０
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第31卷第3期2009年3月2009，31（3）：361-367Resources ScienceVol.31，No.3Mar.，2009文章编号：1007-7588（2009）03-0361-07华北平原地下水流模拟及地下水资源评价邵景力1，赵宗壮2，崔亚莉1，王荣3，李长青4，杨齐青5（1.中国地质大学，北京100083；2.河北省环境地质勘查院，石家庄050021；3.北京市水文地质工程地质大队，北京100195；4.中国地质环境监测总院，北京100081；5.天津地质调查中心，天津300170）摘要：本研究的目的是建立华北平原三维地下水流模型，并用于评价模拟区地下水资源量。
首先在对华北平原水文地质条件进行了概化，垂向上分为3个含水层组。
运用地下水模型软件GMS 建模，将模拟区剖分为164行、148列4km×4km 的规则网格。
以2002年~2003年作为模拟期，通过深浅层地下水流场和65个典型观测孔的拟合对模型进行识别，并进行了模拟期的地下水均衡分析。
运用所建立的地下水流模型，评价出1991年~2003年华北平原平均地下水补给资源量为256.68×108m 3/a ；总可开采资源量为213.49×108m 3/a ，其中浅层水可开采资源量为191.65×108m 3/a ，深层为22.64×108m 3/a 。
最后对模型的应用前景进行了展望。
关键词：华北平原；地下水；模型；补给资源量；可利用量1引言区域地下水数值模拟模型一般是指一个盆地、流域或大的行政区域级别的模型，可用于区域地下水资源评价、预测、科学管理以及地下水循环等方面的研究。
20世纪80年代以来，为了研究和实验基地方式性物质在地下水的迁移等问题，美国地质调查局等机构对美国死谷（death valley ）区域地下水流进行模拟，运用MOFLOW 建立了多个稳定流[1]和非稳定流地下水流模型[2]，模拟区面积约5×104km 2，为此还开展了区域地下水蒸散量研究[3]、1913年～1998年地下水开采量反演[4]等工作。
从20世纪70年代以来，为了预报澳大利亚大自流水盆地水头下降和泉流量减少的趋势，澳大利亚有关机构对大自流水盆地进行系统研究，建立局部的和全盆地的地下水流模型[5]，Welsh 采用MODFLOW2000在面积约150×104km 2的大自流水盆地建立了稳定流[6]和非稳定流模型[7]，并用1965年~1999年的监测数据对模型进行识别和校正。
剖分网格大小为5km×5km ，活动单元多达60000个，堪称世界上规模最大的地下水流模型。
相对于局部地段，区域水文地质条件复杂，地下水开发利用方式多样，因而对区域地下水流进行模拟难度大的多。
随着学科的发展，在建立大区域地下水流模型中常用遥感、GIS 、环境同位素等技术解决建模中的一些问题[8]。
中国在20世纪90年代后期以来，逐渐重视大区域地下水流模型的研究工作，特别是中国之调查局2003年~2005年开展的“中国北方主要平原盆地地下水资源调查评价”项目，各大盆地均建立了区域地下水流模型。
中国从20世纪70年代以来，在华北平原做了大量的水文地质工作，21世纪以来也开展了地下水模型研究工作[9~11]。
华北平原位于中国东部（图1），面积13.90×104km 2，是中国水资源最为短缺的地区之一。
据统计[12]，近年来该地区地下水供水量约占区域总供水量的70%左右。
由于长期超量开采，已造成地下水资源逐渐衰竭、地面沉降等资源环境问题，严重影响了该地区的供水安全[13]。
因此，华北平原地下水合理开发利用问题仍是目前乃至今后一段时间本领域研究的重点。
本研究在水文地质条件概化的基础上，运用地下水模型软件GMS 建立华北平原地下水流数值模拟模型，并应用于地下水资源评价，为地下水合理开发利用方案提供科学依据。
收稿日期：2008-12-12；修订日期：2009-02-05基金项目：中国地质调查局项目：“华北平原地下水可持续利用调查评价”（编号：1212010430351）。
作者简介：邵景力，男，山东滕州人，教授，主要从事水文学及水资源专业的教学和科研工作。
E-mail ：jshao@第31卷第3期资源科学2水文地质现状与概念模型建立2.1水文地质结构研究区是一巨大的地下水盆地[12]，地下水主要赋存在由冲洪积、湖积、海积物交错叠置而成的第四系松散层之中（图2）。
从西北部山前冲洪积扇中上部砂卵砾石组成的单一潜水含水层，逐步过渡到中东部冲湖积平原和滨海平原的砂、粉砂、粘土互层的多层含水层，由山前到滨海，砂层颗粒逐渐变细变薄、粘性土层逐渐变厚。
在扇间及远离河道带地段，砂层厚度变薄，颗粒变细，相反粘性土发育。
由于含水介质空间分布的复杂性而使地下水分布和循环在空间上表现出明显的差异性。
以沉积物的岩性分布和水力特征为基础，并结合地下水的开发利用现状，传统上将第四系含水岩系划分为4个含水层组，其组底板埋深分别是：第一含水层10~60m ；第二含水层120~270m ；第三含水层250~350m ；第四含水层550~650m 。
由于第一、二含水层组水力联系比较密切，第一含水层组较薄，有些地区已被疏干，很多浅层开采井混合开采这两层水，因而在模型中将这两个含水层处理为一层。
本研究中运用近2000个钻孔资料绘制了华北平原30条纵横水文地质剖面图，从中得到3个含水层组的地板标高等值线图。
含水层参数主要是根据模拟区的水文地质条件和前人工作成果确定的，潜水含水层的渗透系数和给水度具有由山前地带向冲湖积平原、由河谷向两侧，参数由大变小的总体趋势，渗透系数变化范围为3~300m/d ，给水度的变化范围为0.03~0.23。
承压水含水层渗透系数的分布范围大致1~50m/d ，储水率在10-4~10-6数量级。
2.2边界条件研究区西部和北部山区与平原自然分界线为流入边界，模型第一层（单一潜水含水层）经过此边界图1华北平原范围及边界条件概化F ig.1The modeling area and boundary condition 362图２ 石家庄－德州－禹城水文地质剖面Fig.2 Hydrogeological profile along Shijiazhuang-Dezhou-Yucheng2009年3月邵景力等：华北平原地下水流模拟及地下水资源评价接受山区侧向补给；南部及东南部以黄河为边界，模型第一层与黄河有水力联系，概化为流量边界；东部以渤海海岸线为边界，模型第一层概化为水头边界；其它层位侧向边界概化为隔水边界（图1）。
潜水含水层自由水面为系统的上边界，通过该边界，潜水与系统外界发生垂向水量交换，如接受大气降水入渗补给、灌溉入渗补给、蒸发排泄等。
各含水层通过越流进行水量交换。
第三含水层组下伏岩层大多为第三系碎屑岩类，处理为隔水边界。
2.3地下水补给与排泄本区的地下水补给量主要有大气降水入渗、侧向流入、灌溉入渗、河流入渗等，其中大气降水入渗是研究区地下水的主要补给项之一。
本研究首先运用泰森多边形法将降水量分区，再根据降水入渗系数方法计算各区段的大气降水入渗量。
侧向流入量根据断面法求得，灌溉入渗量根据灌溉入渗系数方法得到，河流入渗量主要为黄河的侧渗量，通过断面法和前期工作成果给出。
由于河北平原大部分地区地下水位埋深较大，而河水基本被山区水库截留，地下水-地表水交换量很少。
地下水的排泄方式主要为地下水开采和蒸发。
地下水开采量已成为研究区主要地下水排泄途径，包括农业、生活和工业开采量以及少量的生态用水。
浅层开采量主要集中在山前地带，深层开采量主要集中在河北省中部平原地区。
2002年、2003年华北平原地下水开采量分别为211.16×108m 3、199.22×108m 3，其中浅层地下水开采量分别为180.79×108m 3、166.39×108m 3，深层地下水开采量分别为30.37×108m 3、32.83×108m 3。
研究区内地下水蒸发强度各个地区差异较大，潜水蒸发量主要与潜水位的埋深、包气带岩性、地表植被和气候等因素有关。
根据前人的研究成果，一般认为该区的蒸发极限埋深为4m 。
利用阿维扬诺夫公式将各县市气象站提供的月蒸发量处理为各县市面积上的地下水蒸发强度。
2.4数学模型由水文地质概念模型，可得到华北平原地下水流动微分方程及其定解问题[14]：式中：Ω表示渗流区域；h 表示地下水系统的水位标高（m ）；K 表示含水介质的水平渗透系数（m/d ）；Kz 表示含水介质垂向渗透系数（m/d ）；ε表示含水层的源汇项（1/d ）；h 0表示系统的初始水位分布（m ）；S 表示自由面以下含水层储水率（1/m ）；Γ0表示渗流区域的上边界，即地下水的自由表面；μ表示潜水含水层在潜水面上的重力给水度；p 表示潜水面的蒸发图3华北平原地下水流场拟合（a.浅层含水层组；b.深层含水层组）Fig.3Simulation of groundwater flow （a.shallow aquifers;b.deep aquifers ）363第31卷第3期资源科学 均衡项补给项排泄项储存量的变化量降雨入渗量河道渗漏渠系渗漏渠灌入渗井灌回归侧向流入越流补给量小计开采量潜水蒸发量越流排泄量小计2002年118.14/5.89/12.28/9.35/17.82/14.17//19.80177.65/19.80180.79/30.3770.75/19.80/271.34/30.37-93.69/-10.57118.145.8912.289.3517.8214.17177.65211.1670.75281.91-104.262003年225.07/5.89/10.12/7.45/16.23/14.17//24.32278.93/24.31166.39/32.8348.89/24.31/239.59/32.8339.34/-8.52225.075.8910.127.4516.2314.17278.93199.2248.89248.1130.82平均绝对误差值（m）观测孔数（个）占总数的百分数（%）浅层观测孔数（个）深层观测孔数（个）<12234.381661~21929.69109>22335.931013表1拟合误差分布Table1Error analysis of GW level simulation和降水入渗强度等（m/d）；Γ1表示已知水位边界；h1表示已知边界水位值（m）；Γ2表示渗流区域的流量边界；K n表示边界面法线方向的渗透系数（m/d），n 表示边界面的法线方向；q-Γ2边界的单位面积上的流量（m/d），流入为正，流出为负，隔水边界为0。