当前的世界环境

介绍

印楝激发平原包括厚厚的沉积物，其特征在于区域广泛且高效的多含水层系统。广泛的地下水在深度上撤出，长达几百米的构成前2-3级含水层，主要用于灌溉意味着，正在进行这种多含水层系统。印度政府的地下水管理局不断监测这些含水层的动态状态，并定期释放地下水估计报告，根据对这些含水层的充电和所得下降的地下水位的草案，这些含水层标记为安全，半关键，批判性和过度利用的含水层。^1－3地下水平衡和标记这些含水层的目的是在安全和可持续的情况下维持动态地下水资源，并实施适当的管理或监管措施，如果他们变得关键或过度剥削。

地下水资源S.估算有助于规划，开发，管理和分配可用水资源。地下水是一种动态资源，应该用估计的时段适当地解决。在地下水资源估算中，应考虑对含水层或含水层组的地下水平衡，因为这些含水层可以具有各种地下水生产率和水力地质多样性。印度政府定期开展中央地下水局（CGWB），地下水调查和估计该国地下水资源。根据CGWB的报告^4.在2011年，2450亿立方米（BCM）地下水被抽象为其中91％用于灌溉，剩下的9％被撤回国内和工业用途。农业地下水利用的逐步增加导致这种珍贵资源的消耗，并在印度不同地区的水平下降和在印度旁遮普邦的水平下降。在旁遮普邦，大多数关于下降的研究地下水位的趋势及其质量在旁遮普邮巴东北和东南部地区进行^5-30但除了CGWB之外没有这样的研究^4.在旁遮普邦西北部进行的。CGWB发布的地下水报告^31.对于位于旁遮普邦西北部的amritsar，特别关注该地区的地下水分类。据这份报告称，整个Amritsar区落在“过度开采”的类别中。这对该地区的年度地下水草案进行了明确规定，年度地下水草案超过年度的评估（2009年）的年度地下水，该地区的长期水平有显着下降。它设想地下水资源的动态部分是完全耗尽的，并且从含有旧地下水储备的含水层的深层部分地发生额外的提取。在本研究中，CGWB的发现，该地下水被过度利用，通过占地面议的水资源和环境局（PWRED）为8年（2006年1月至2013年12月）来验证了地下水位数据．PWRED拥有自己的井，与CGWB井分开。当分析并比较这两个数据集时，观察到突出差异。两种数据集之间的间断性被解释为由于该区域的多个含水层系统来自不同的水文地质条件而产生的观察。

研究区

研究区是Ravi和Beas河的河间区，是阿姆利则地区的一部分。该地区相当平坦，大致有一个向西南方向的缓坡。全区面积2677公里²并且在31的纬度之间^0.28'49“N＆32^0.03'26“N和74的纵向^0.29'06“E＆75^0.24'24“e。该地区毗邻西方的Ravi，也形成了印度和巴基斯坦之间的国际界限。在其东南部，该区面临着河流（图1）。从上巴里斗牛运河，其分支机构（拉合尔，Kasur和Sobraon）和这些分支机构的其他未成年人的运河网络正在为90％的地区提供灌溉支持。农业是主要职业，因此农业经济占盛行。根据报告，^32-34该地区的种植强度为194％，其明显高于全国平均值136％。农民像稻田和甘蔗一样种植水密集作物以及玉米和小麦。他们练习流量灌溉，这通常具有低用水效率。该地区的气候是半潮湿和潮湿的类型，其特征在于夏季和寒冷的冬季。平均最大温度（6月份）和过去的世纪的平均最低温度（12月份）（1900-2000期）是39.8^0.C和4.3^0.C分别。该地区年降水量680毫米，其中75%来自西南季风，25%主要来自非季风月份发生的西部气候扰动。该地区降雨量沿西南向东北方向增加。^5.行政上，区内分为八个街区;Ajanala, Majitha, Tarsika, Rayya, Harsha Chinna, Chogawan, Verka和Jandiala Guru。在这8个区块中，Ajanala、Majitha、Tarsika和Rayya四个区块被考虑在本研究中。

水文地质

该地区来自印度难忘的盆地。Bonsor等人详述了盆地类型。^35.地质上，研究区以第四纪厚度在地面以下450m以上的冲积层为代表。^5.加苏里将由粗粒砂，淤泥，粘土和粘土组成，与Kankar（钙质结节）组成。薄粘土床与厚砂床交替出现。粘土床在靠近沙床的短距离。与沙子相关的砾石发生在洪水平原上。由Oxbow湖泊或沼泽标明的被遗弃的洪水平行于宽度为10-15公里的河流，距离高于活性洪水平原。在该地区的几个地区钻取到450米的探险井已经显示了5-6个由粘土床分开的颗粒状区域。厚度和高收入的含水层在接地表面以下30米和120米处存在。^36.渗透性和不渗透性交替的厚冲积层形成多重含水层系统。地下60m以下含水层处于半承压状态。在302m ~ 450m bgl深度所勘探的含水层的储水率和透水率分别为0.00264和1790 m²/天分别。^5.抽象地下水的主要分数正在使用几十万块TubeWells灌溉，占总数的97.10％（表1）。2006年灌溉需求的地下水撤回是2157.24米^3.．

表1:阿姆利则水资源详细情况(资料来源:2011年农业普查)^37.

Ajanala、Majitha、Tarsika和Rayya区块管井的深度和流量从地下30米到105米(m bgl)，从10米开始^3./ hr到20米^3./ hr分别。Majitha块中的管腔的深度和放电从80到210米BGL和20到40米^3./ hr分别（cgwb，2007）^5.．

材料与方法

压电仪和光滑仪

Punjab Water Resources and Environment Directorate (PWRED)在昌迪加尔的阿姆利则地区北部建造了4个具有代表性的压力表，每个压力表的深度都为60米。这些压力表位于Ajanala (G.E.S, Dhariwal-B)、Majitha(民用兽医医院)、Tarsika(兽医医院，Bhoewal)和Rayya(兽医医院，Rayya)总部(图1)。基石从钻孔细节制备，所述钻孔细节被转化为压力计（图2A-D）。为了准备石英层，在压力计的钻井间隔期间或在岩性的变化期间收集电压力计期间的钻孔切割。将样品适当洗涤，干燥并物理检查。由于主要含水层属性和沉积学相同（Bonsor等，2017），^35.所以4个岩石术足以代表整个区域。

深度到水位

每月监测这些压力计的水位是在2006年1月至2013年12月的8年内进行的，并分析了它们的时间变异。在图3和4中，分析了对水位（DTW）与时间图，通常称为水位，通常称为水电照片，用于观察到的电压力计，在图3和2013年12月中示出了。动态地下水资源是一种功能随着时间的推移改变地下水头。CGWB，新德里通过将块作为一个单位划分为2008年3月评估了地下水资源。

水质

为了化学分析，在发育压力计后收集一次地下水样品，直到水变得淤积。在预洗涤的聚乙烯瓶中收集水样。在取样时，用地下水彻底冲洗两到三次的瓶子。仔细填充采样瓶只是溢出，确保在样品瓶内没有空气泡沫被困。分析收集的样品，用于其EC，pH，钙，镁，钠，钾，碳酸盐，碳酸氢盐，氯化物和硫酸盐。除了在PWRED，CHANDIGARH的实验室的VOLAME COOLOL值的帮助下确定的钠和钾除外，使用体积浓度测定离子浓度。在表2中详述了Mg / L和MITS等量单位的水样中的观察到的离子浓度。使用BIS指南评估了饮用目的地下水的能量（是：10500：2012）。^38.地下水是使用Piper三线性图（Piper，1944）39进行分类的，并且在图5中示出了地下水的适用性是基于可溶性钠和钠吸附率（SAR）的百分比进行研究。

结果与讨论

位于Ajanala，Majitha，Tarsika和Rayya的孔洞的光滑层如图1和2所示。分别为2A-D。光滑术揭示了粗砂主导地下地层。实际上，直到60米的深度只有一个含水层，其中地下水发生在潜水条件下。这些石英中的平均粗砂含量显示了地区中心区的最高粗砂含量（Majitha的95％），在河流Ravi和Beas移动（Ajnala患者86％和87％的塔里斯卡）下降）。此外，粘土含量和粘土层数从北向南增加，朝向河流朝向河船只增加。粘土透镜的增加预计将衰减地下水的水平和垂直流动。例如，在Majitha中，在60米的角层中只有一个粘土层，并且平均粘土含量为5％，而在靠近河流上的Rayya，粘土层的数量是4和平均粘土含量是30％。

Rayya的粘土镜片还预计将减少沿河水和地下水之间相互作用的窗口宽度（图2-D）。表面粘土层还抑制了河流水的垂直流动以获得充电。研究区域的中心区域更加均匀，而中央区两侧的粘土喷枪的增加降低了这种均匀性并影响流动。中央区含水层是由地面占地面占据的单厚含水层（图2-B）。

图中示出了2006 - 2013期间地下水位的季节性变化及其与Ajanala，Majitha，Tarsika和Rayya的降雨模式的比较。2006年1月至2013年12月的地下水位水平的季节性变化展示了6月至8月之间的地下水之间的下降趋势，这迅速收回于9月底，因为季风降雨量充电。下降期与Kharif作物期间表明最大水抽象的KAHRIF时期。互联网中DTW和降雨的趋势（图3）显示出与两者2-3个月的阶段滞后的正相关位置majitha和tarsika。DTW靠近Ravi河附近浅，深化向竞争河河。在观察到的井上，DTW顺序增加Ajnala（7M）英石含水层（深度2-13米）和2^nd含水层（深度21-40米）。这表明浅含水层干燥，高静压压力为2^nd含水层在2的顶层（21米）以上4米以上的DTW升高^nd含水层。由于存在2米厚的粘土表面层，并且连续地下水抽象的存在，从表面来源（洪水或雨水）的充值差差^英石Rayya(深度2-13米)含水层干燥且无水产。2 .地下水水力压力高^nd该块（深度21-40米）的含水层由北部地区高地地区的水平流入而导致，该地区被克莱透镜在Rayya的存在下被阻止。这也是该地区地下水轮廓和地形坡度的显而易见的。表面粘土层和地形倾斜度导致表面径流以使排放到河上的河上而不会渗透并在Rayya添加到地下水中。这也可以证明河流在该区域上涨的事实中。由于充电条件不佳;地下水在该街区不太可持续。在2007年4月期间至2009年1月，DTW在Tarsika和Rayya的网站分别减少了600万和2米。但是，在Ajnala和Majitha看到这段时间内的DTW没有重大变化。Ajanala块的地下水位浅，速度低于Rayya的速度较慢，并且对降雨模式的变化较小。这可能是由于该街区附近地区的河豚和地下水之间的相互作用。 The interaction is better in the western part compared to that at eastern part due to thicker aquifer and less clayey content of this region. Therefore, groundwater is observed declining at higher rate near Rayya than at Ajnala. In-fact, eastern blocks were frequently getting flooded before the construction of Ranjit Sagar Dam on the river Ravi. Recharge of flood water and recharge from the perennial river Ravi and its canal were the sources of water to groundwater of this region supporting for any depletion. As a result, groundwater remained constant or less depleted in the western blocks Ajanala and Majitha. In recent years, with the development of embankment on the Ravi river or shift in river course,⁴⁰通过洪水事件的充电组成部分降低，这可能导致自2009年以来Majitha的DTW中的轻微消耗。这些功能表明，在北部高地发生的河Ravi和降雨是该地区的充电来源，充电地下水是流入Ne-SW方向。在2010年1月至2013年7月期间，大部分地点都可以看到4到5米的DTW下降。在2013年7月，所有网站中看到的一个有趣的观察是在2013年7月16日的这种下降的地下水趋势逆转。这一事件与2013年6月16日在Kedarnath发生的主要云爆发事件。此次活动在北印度造成了重大洪水。北印度主要部分的地下水可能在此期间在此期间收回了本研究区域，这在此期间被收回，这在地下水下降的趋势下出现了峰值。

如表1所示，研究区域中有超过97％的手枪/菱管（农业人口普查2011年）。^37.这些井在不同深度达到450米的含水层。在其观察井数据的基础上，CGWB（CGWB，2011）^3.将整个地区标记为overexploitation Zone (OEZ)，意思是该地区所有区块的地下水抽水量超过了回灌水量。在目前的背景下，重要的是要批判性地审查臭氧区域的这一分类。虽然标记为OEZ，但研究区域的大部分位于DTW带5m - 10m(季风前，2007年)。Ajanala区块南部、Tarsika和Rayya区块北部位于DTW区域10米至20米。CGWB估计，Ajanala的地下水抽水量比年度回灌水量高86%，Rayya的抽水量比年度回灌水量高61%。也就是说，阿贾那纳的地下水消耗速度比拉雅快25%。相反，与Rayya相比，Ajanala的含水层更高产(更高的透水率和蓄水率)，地下水位更浅，更稳定。尽管含水层是多产的，地下水位并没有显示出十年尺度的下降，但CGWB仍将所有区块归为过度开发。事实是，这些地方的雨水、拉维河和运河网络正在大量补充。

CGWB正在使用地面水估计方法，1997（GEC 1997）估算地下水资源^41.这是基于连续性的等式。这是一种很好的研究方法，并在理解和接受地下水液压原则的基础上发展。同时受监测的水位不能错误。这些是两个不同的练习，旨在通过自己的真实性了解地面政权和地下水资源潜力的地位。GEC^41.是一种很好的方法来估算给定时间的地下水资源。从所有来源获得的充电和用于所有用途的草稿分别是它的两个主要输入和输出。如果连续方程中的输入是正确的，数学上得到的结果将非常接近于现场情况。除了方程的输入外，最重要的方面是含水层的表征。如果正在估计资源的含水层和投入;采水量、回灌水量或含水层参数不一致，则结果与现场实际情况相去甚远，必然会有超出测量范围的错误。在这种情况下，如果含水层的特征和含水层的压力表安装，那么结果将是不言自明的正确。但是，这种分布良好的含水层水压计的理想配置是很少有的。实际上，水位数据是从私人拥有的地下水结构中收集的，但不知道这些数据属于哪个含水层。此外，在观测当天，如果附近的井正在抽采，那么在观测井中可能会出现低DTW的抽采效果。 In the study area multi-aquifer system exist up to the explored depth of 450m. Phreatic groundwater conditions exist up to a depth of 60m, beyond which, the groundwater conditions are semi-confined and confined. The depth of the tubewells in the Majitha block ranges from 80m to 210 m bgl whereas, the depth of tubewells in Ajnala, Tarsika and Rayya blocks ranges from 35 to 105 m bgl).^5.显然，这些管井有些与非承压含水层相交，有些与承压含水层相交。由于静水压力的不同，不同深度的地下水具有不同的流速和地下水年龄。因此，对于相同的地下水采出量，即使井位于同一地点，不同含水层的DTW变化也可能不同。1997年的GEC没有考虑地下水年龄的概念。^41.含水层的含水层参数和控制无共含水层的微分方程不同于狭窄的含水层的不同。GEC.^41.提供估计区域扩展的非承压含水层的地下水资源，而不是承压含水层的地下水资源。在地下水资源估计中很可能使用了混合输入。否则，这种监测水平的建议在科学上是无法解释的。如果输入的数据和含水层是相同的，那么这两个练习的结果将是匹配的。因此，在估计资源之前，必须确定含水层的特征。

GEC.^41.虽然严格按照长期的野外数据进行地下水开发阶段的评价，但仍然需要考虑3个重要参数。(i)由于更深的含水层中的地下水不是新近产生的而是古老的，它的形成相当于雨水的补给(在补给区而不是在抽取点)在其抽取位置的地下水年龄相等的时期内的平均值。在通用电气,^41.降雨从降雨中的充值取决于每年的充电估计年度的降雨数据（无审议地下水年龄的整合并计算出来的平均值）和降雨在退出/观察点的位置（而不是在位置它的充电区域）。还可以注意到，随着地下水耗尽的是，井是更深的深度，这会改变更深的地下水的状态，以更大的状态和其年龄降低。^42.这些条件进一步使地下水估算程序复杂化。（ii）（ii）如果地下水从附近的溪流获得（例如，在本研究中的河Ravi或其运河网络）中，地下水位的降低可以从这些流中加速补充，导致恒定地下水位的伪外观。许多时候，就像在现在的情况一样，河流/运河的阶段由河流的控制保持。在这种情况下，过量泵送诱导加速流入的子表面，在表面水源水平中没有任何明显的掉落，并且在不显示太大的情况下，DTW也保持恒定。GEC.^41.使用渗水常数（取决于土壤的类型，运河是否线或无衬）乘以湿润区域，但不考虑戒断诱导的加速渗水。诱导的流入量在结果中出现过剥削组分。（iii）在没有细节土壤覆盖数据，GEC，^41.假设22％的降雨渗透因子为淫乱区域的冲积平原。然而，在本研究中可以看出，表面土壤覆盖在粘土含量和层的厚度中的区域中变化。由于从（i）提到的因素到（iii）GEC^41.可以在微尺度细节中提供错误的值，但是当考虑子盆地或盆地区域时，可以提供良好的估计。

观察到的参数pH值，EC，NA的值⁺，K⁺，加利福尼亚州⁺⁺，mg.⁺⁺，cl.^-，HCO_3.^-，SO4^{- -}在表2中总结了在Ajanala，Majitha，Tarsika和Rayya的地下水中估计的残留碳酸钠（RSC），可溶性钠百分比（Na％）和钠吸收比（SAR）。地下水的组分比较印度标准局指南的标准（是：10500,2012）^38.表明所有成分都在饮用目的的允许限制范围内。

在地下水水质中，钠对作物的水分可达性起着重要作用，过量钠会导致土壤硬度增加，渗透性降低。高浓度的钠导致土壤矿质颗粒分散，水分渗入较少。^43.可溶钠百分比(Na%)计算公式:



在哪里，纳⁺，加利福尼亚州⁺⁺和mg⁺⁺代表每升为每个组成部分以毫毫秒表示的浓度。地下水中的Na％表明，2个样品均以优异的，2个样品均以良好的类别落下。因此，这些块中的地下水适合于灌溉。

钠与镁交换在粘土上的吸附⁺⁺和加利福尼亚州⁺⁺当钠高时，发生。这导致土壤的渗透性和排水差，导致其限制空气和水循环，从而使其难以实现。^44-46吸附率（SAR）用于测量作物的碱/钠危害。过量的SAR抑制了作物所需的水供应。通过SAR评估过量的钠或有限的钙和镁。^47.SAR计算为：样品的SAR值在地下水适合灌溉需求的允许范围内。

表2：化学分析结果

电子商务=导电性;TDS =总溶解固体;RSC =剩余碳酸钠;SAR =钠吸附比;Na%=可溶性钠含量;括号中的值为meq/L。

地下水的水化学相使用Piper Triilinear图表^39.．所有绘制的点出现在三轴图（图5）的字段-1中，指示超过碱的碱土，弱酸超过强酸和水型作为Ca⁺⁺-mg.⁺⁺-HCO_3.^-．

结论

研究区存在多个含水层。60m bgl以下为潜水条件，以下为半承压和承压条件。在8年(2006年至2013年)期间，每月监测的水位显示，由于季风降水、河流和运河对水位的补充，该地区大部分地区的地下水资源具有可持续性。与此相反，中国地质调查局将整个研究区域划分为“过度开采”，表明采出超过了补给，导致地下水水位长期下降。这可能是由于以下几个原因:(一)CGWB利用浅层含水层的数据估计动态地下水资源;(ii)在缺乏详细土壤数据的情况下，CGWB假设一个恒定的渗透因子，然而，这一假设至少在目前的情况下是不成立的，因为表层土壤条件不均匀(iii)深层含水层的补给区和补给源与无约束的浅层含水层不同。(iv)过剩的采水量导致附近地表水源加速流入含水层，而这一情况未被计入全球环境流量^41.地下水的估算是基于湿润地表水区域的持续补给。

在多含水层系统的区域中，具有高表面积变化和在多个地表水的存在下，使用现有规范的地下水估计可能极大地偏离实际结果。但是，地下水估计使用GEC^41.如果估计在盆/子盆地刻度区域上进行并集成超过该区域的地下水时代，则可以提供现实的值。与CGWB估计相反，本分析表明，潜水液可以平稳地维持现有地下水结构的泵浦。到目前为止，没有估计，地下水在该地区的全部地下水储备之外提供了多少，该地下水在床岩的所有深度分布到床上。如果净耗尽是全地下水储备的可忽略部分，那么使用类似于地下水或消耗地下水资源的单词的使用需要进行修改。地下水质量良好，适用于喷水灭火器灌溉。农民应该有动力通过喷洒灌溉方法取代流量灌溉方法，以节省约40％的地下水。由于表面粘土层的存在和在该层下方的基本厚的含水层，该区域中地下水的人工补给可以通过良好的充电方法来完成，而不是通过表面泛滥技术完成。水密集作物在东南区不合适。总的来说，地下水质量适合灌溉。

致谢

作者感谢国家水文研究所（NIH），罗伊克博士，科学家博士，科学家博士，科学家的罗伊特·罗基，罗基，罗基，罗基·罗基，为他们的支持，指导和鼓励。在2014 - 15年期间，在PWRED，Chandigarh和BGS-DFID的HP-II下的目的推动研究中获得的资金于2014-15期间进行了正当承认。

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