太行山区水循环及其对华北平原地下水补给的研究

山区水循环研究不仅对山区本身, 对与其相连的山前平原地下水的补给也具有重要意义。太 行山区作为华北平原的重要水源补给区, 其水循环现状以及对华北平原地下水的补给研究尚少, 许 多机理还不明确。研究通过阐述山区水循环过程与机理, 结合地处太行山中段的牛家庄实验流域的 实例研究, 对太行山区对华北平原地下水的补给过程进行了分析。2004 年4-11 月的研究结果表 明, 牛家庄流域对山前的侧向补给量为1.53×106m3, 补给系数(补给总量/降水总量)为0.242。流域的 下游补给系数最大, 中游次之, 上游最小。最后, 用概念模型对太行山区流域水循环机制和山前侧向 补给的机理进行了阐述。     

基于地下水补给的河流水环境容量计算方法研究

受污染地下水以基流的形式渗入地表水,对其水环境容量产生了影响.文章在地下水连续补给下忽略弥散的一维稳态水质模型解析解的基础上,提出了地下水连续补给下河流水环境容量的计算方法.同时,推导出了水环境容量与地下水污染物浓度、补给强度的关系式以及临界地下水污染物浓度计算公式,最后通过案例检验了公式的实用性和正确性.研究认为:临...     

基于水化学和氢氧同位素的泰安城区岩溶地下水补给来源及演化过程

泰安市城区岩溶地下水较丰富,是重要的地下水供水水源地.基于泰安城区岩溶水和地表水的水化学和氢氧同位素(δD、δ¹⁸O和³H)特征,结合Gibbs图解、主要离子比值,揭示岩溶地下水补给来源、补给年代、循环更新能力及主要的水-岩作用演化过程.结果表明,区内岩溶地下水阳离子以Ca²⁺和Na⁺为主,阴离子以HCO₃^-和SO₄^2-为主,K⁺、NO₃^-、Cl^-、Na⁺和SO₄^2-的变异系数较大,空间差异性较强,Ca²⁺和HCO₃^-的含量较稳定.水化学类型复杂多变,主要为HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃·Cl-Ca型和HCO₃     

SWAT模型融雪模块的改进与应用研究

融雪是水文过程的重要影响因素,为了对天山北坡气候极端高寒地区进行长期洪水预报预警,该研究以SWAT （土壤和水评估工具）模型为基本框架对其融雪模块进行修改,将基于物理过程的分布式融雪径流模型耦合入SWAT模型,并基于高程带对改进前后的模型进行了对比验证。通过对新疆天山北坡军塘湖河流域进行模拟、参数率定与验证后发现,原SWAT 模型在参数率定期间（2000 年1 月1 日至2004 年12 月31 日）的Nash-Stucliffe 效率系数（NSE）略低于基于物理过程的模型SWAT-JTH,但在验证期（2006 年1 月1 日至2010 年12 月31 日）,SWAT原模型NSE高于改进后的SWAT-JTH 模型。两种方法模拟效果均可以满足实际融雪模拟精度的需求。研究发现,温度因子方法（SWAT融雪模块）虽较基于物理过程的模型结构更简单,但在合理率定参数后却可以得到较好的效果。虽然现今观测和实验手段还不能满足物理过程模型精度要求,以及物理模型本身的错误叠加现象对目前的研究带来了诸多不确定性,但由于物理模型对于极端条件下的模拟及物理过程的模拟具有很大优势,未来随数据精度的提高,将继续深入该物理模型的改进研究。该研究将对高寒山区分布式融雪径流预报预警的发展起到一定的促进作用。     

湘东北地区大气降水和地下水的氢氧稳定同位素研究

深入认识湘东北地区的水文循环过程,对规范该区水资源的有效利用和减缓该区生态环境问题具有重要意义。在2021年10月—2023年2月,对该区金井镇的大气降水和不同深度（~4.7 m和~61 m）井水每月开展样品采集和测试。该区大气降水稳定同位素值（δ¹⁸O、δD）呈现夏半年偏负、冬半年偏正,且氘盈余、水汽通量和HYSPLIT模型分析结果显示,在夏季,影响该区降水气团主要来自暖湿的海洋洋面,冬季主要来自稳定的南支西风和局地水汽输送。浅井水和深井水的δ¹⁸O和δD与该区大气降水δ¹⁸O和δD的均值接近,变幅较小且呈现夏季偏正冬季偏负的特征,说明地下水受到大气降水的补给,但可能滞后于大气降水的变化。然而,不同深度地下水对大气降水的响应机制和滞后时间,还需进一步研究。     

采煤影响下峰峰煤炭矿区岩溶地下水水动力环境的演变

采煤影响后的岩溶地下水,强径流区的水动力特征虽未根本改变,但仍发生了明显的变化。采煤后,岩溶水的水流速率明显变慢,水力梯度加大,含水层间水力联系加强,因溶解矿物的差异也造成了水化学场的异同。因处于煤矿开发利用的不同阶段,不同径流区岩溶水水动力特征也存有明显的差异。     

卧龙巴郎山高山灌丛降雨和穿透水稳定性氢氧同位素特征研究

论文对巴郎山区夏季降雨和不同海拔样地穿透水的H、O同位素特征进行了研究。由于8月底9月初冷气团的到来较大地改变了降雨的同位素特征,该地区夏季大气降水线为δD=9.93δ^{18,/sup>O+26.07,偏离全球降水线(GMWL)较多。降雨的温度效应和雨量效应表现出相互交叉的现象,表明该地区温度和雨量是交替起主导作用而引起降雨同位素组成变化的。H的同位素效应比O明显,其原因是H同位素分馏比O剧烈,从而对环境因子的响应比O灵敏,因此H同位素在森林水文研究中比O更有用。H同位素值在不同样地穿透水间存在差异,这是由它们不同的植被结构及周边微环境因子引起的水分蒸发状况和对雾水截获能力差异导致的。穿透水和降雨同位素值间存在较强线性关系。穿透水的同位素值不一定大于降雨,表明影响穿透水同位素值的因素不仅仅是水分蒸发和植被对雾水的截获,而应是多种因素的综合效应,对这些因素的全面了解将对同位素技术在森林水文研究中的进一步应用有重要意义。}     

基于氢氧稳定同位素的地下水循环研究进展

本文简单介绍了氢氧同位素在水文学中的研究进展,氢氧稳定同位素的分馏过程研究和氢氧稳定同位素示踪下水体间水力联系的探究,为氢氧稳定同位素在地下水循环过程提供了研究基础。     

基于GRACE卫星时变重力场模型的黄河中游地区水储量变化研究

论文以水循环发生巨大改变的黄河中游地区作为研究对象,利用GRACE卫星时变重力场模型以及黄河中游地区的水文数据,通过水循环系统的概化、子流域划分以及Mann-Kendall非参数检验等方法,对黄河中游地区以及各个子流域水储量变化进行研究。主要结论如下：近10 a,黄河中游地区水储量以年均3.79 mm等效水深的速度增加,而引起水储量增加的主要原因是该地区径流损失量减少,年均减少量超过2.93 mm等效水深;黄河中游地区水储量的空间变化差异性较大,水储量增加最大的区域是龙门—三门峡区间,年平均增加4.59 mm等效水深,而增加量较小的是三门峡—花园口区间,年平均增加2.71 mm等效水深,水储量增加居中的则是河口—龙门区间,年平均增加3.47 mm等效水深。     

基于Holt-Winters模型的济南泉域地下水资源保护研究

以济南名泉趵突泉历年的地下水位为研究对象,对2012年5月至2017年11月趵突泉地下水位波动规律进行分析,评价保泉形势,探索保泉供水的有效措施。通过模型的比选,最终确定利用HoltWinters指数平滑加法模型,从时间序列的角度分析预测趵突泉地下水位的变化趋势,并计算出了模型的拟合优度指标和拟合统计量。决定系数R2值为0.897,平稳的R2值为0.627,数值均较大且其余各项拟合优度指标均较好,说明模型的拟合效果整体精度较高。利用模型对2018年趵突泉的地下水位进行了预测并给出了预测值95%的置信区间,预测年平均水位为27.814 m,泉水位波动的峰值为28.291 m、谷值为27.329 m且谷值将出现于2018年的6月份,为近6年来的最低水位值,低于27.6 m的保泉红色警戒线,接近27.01 m的泉水停喷线。预测结果表明:2018年趵突泉将存在潜在停喷的危机,济南市的保泉任务依然严峻。为争取泉水持续喷涌,在此基础上提出了科学保泉建议和节水保泉措施,为济南市评判、预测、调整水系及地下水开采布局提供科学依据。     

高放废物处置库北山预选区及其邻区深部地下水氢、氧同位素特征

为了解高放废物处置库北山预选区深部地下水是否会通过断裂流入河西走廊地区,危害当地的生态环境和人民安全,本文以北山预选区及其邻区为研究对象,利用同位素地球化学方法,建立了研究区当地大气降水线方程和同位素高程效应方程,通过对比两个系统地下水δD、δ~(18)O值和氘盈余特征的差异,确定北山地区与走廊地区的深部地下水具有不同的起源,即北山预选区深部地下水起源于地质历史时期受到过强烈蒸发的大气降水,祁连山北麓-河西走廊地区地下水呈现出典型的现代大气降水补给特征,没有表现出明显的蒸发特征,氢、氧稳定同位素特征表明北山预选区深部地下水并未进入走廊地区,为高放废物处置库的选址工作提供一定的理论依据。     

南小河沟流域地表水和地下水的稳定同位素和水化学特征及其指示意义

南小河沟流域为典型的黄土高原沟壑区,本文分析了该流域地表水和地下水的氢氧稳定同位素和水化学特征,揭示了地表水与地下水之间的相互关系.结果表明,大气降水的δD和δ¹⁸O值呈现春夏高,秋冬低的季节变化特征.水库水的δD和δ¹⁸O值的季节性变化规律呈现夏秋高、冬春低的特征.地下水的δD和δ¹⁸O值季节性变化规律相对不显著.流域内地表水和地下水水化学类型主要为Na·Mg-HCO₃型.地表水和地下水电导率的季节性变化规律均呈现冬季高、夏季低的特点.当地大气降水和深层地下水可能是南小河沟流域内地表水(水库水、沟道水)和泉水的主要补给来源.流域内的常流泉可能主要由深层地下水补给,而季节泉,例如,董庄沟和杨家沟的源头泉则可能是由深层地下水和当地大气降水共同补给.     

厚层包气带土壤水氢氧同位素特征及其补给来源判别

采用环境同位素示踪技术研究了临潼斜口镇土壤水来源与运移机理。在研究区内选取四个土壤剖面分层采集不同土地利用类型的土壤水,测定其稳定同位素δD、δ¹⁸O的值,分析了包气带土壤水稳定同位素沿剖面的变化规律。结果表明：厚层包气带中土壤水在入渗的同时经历了明显的混合作用,在垂向上从上至下可以划分为三个层段;剖面内δD的补给水值处于-75‰~-60‰范围内,介于大气降水和地下水之间,反映了厚层包气带下部土壤水主要来源于地下水的补给,上部主要来源于大气降水与灌溉水的混合补给。     

喀斯特区专属植物水分来源研究

本研究通过对贵州省荔波县茂兰喀斯特区内两种专属植物木质部水分与不同水源氢氧稳定同位素的对比分析,应用水分来源模型计算不同水源对植物的贡献比,探讨喀斯特专属植物水分利用的来源,以加深对喀斯特生态系统水分平衡的认识。     

高寒干旱区地表水与地下水水化学特征及转换关系：以大通河流域为例

全球气候变暖和区域极端气候会导致高寒干旱山区平原降雨失衡、冰川融化和冻土退化,进而改变区域水文循环.其中,地表水与地下水转化关系是高寒干旱区水文循环气候响应的重要科学问题之一.以祁连山南麓大通河流域为研究区,基于119组基本水化学参数和38组氘氧同位素数据,利用多元统计分析和同位素技术,研究了流域地表水与地下水的水化学特征及其相互转化过程.结果表明,流域地表水以HCO₃-Mg·Ca型水为主,受控于岩石风化作用;地下水以HCO₃-Mg·Ca型和Cl·SO₄-Na型水为主,受岩石风化作用和蒸发浓缩共同控制.上游地下水存在少量钙、镁长石的溶解,中游地下水化学组分主要为碳酸盐岩的风化溶解,下游地下水中各离子组分蒸发富集使地下水溶解性总固体升高.风化溶滤、人为活动、原生沉积环境、阳离子交替吸附及其他因素对研究区地表水和地下水化学组分的贡献率依次为39.1%、 15.0%、 12.6%、 13.8%和19.5%.δD和δ¹⁸O同位素测试结果表明,沿地下水流向大通河河水氘氧同位素含量呈富集到贫化的变化趋势,大通河...     

青海湖沙柳河流域不同时期地表水与地下水的相互作用

氢氧稳定同位素技术是研究地表水和地下水相互作用的有效手段。依据青海湖沙柳河流域2018年消融期、多雨期和冰冻期所收集的降水、河水和地下水样品中对氢氧同位素组成(δD、δ18O)的测定结果,识别和量化不同时期高山草原带和高山草甸带地表水和地下水间的补给关系和比例,其目的旨在明确高寒内陆河流域地表水和地下水δD和δ18O受降水影响的时空差异。结果表明:青海湖沙柳河流域地表水和地下水δD和δ18O值受降水响应存在时空差异性,δD和δ18O值在消融期受降水影响最强,冰冻期最弱;在高山草甸带δD和δ18O值受降水的影响强于高山草原带。消融期的高山草甸带、高山草原带和冰冻期的高山草原带地表水补给地下水的比例分别为80.65%、93.36%和89.44%;多雨期的高山草甸带、高山草原带和冰冻期的高山草甸带地下水补给地表水的比例分别为44.50%、74.85%和88.58%。研究结果可为该流域水资源优化配置和管理提供科学依据。     

再生水补充地下水水质指标及控制技术

再生水补充地下水是扩大污水回用最有益的一种方式,具有广阔发展前景.本文分析与总结了国内外再生水补充地下水研究与应用实例、水质标准,结合我国再生水的水质特点及水文地质状况,从保护地下水资源和人体健康的角度,探讨了我国利用再生水补充地下水应控制的水质指标及控制技术.按地表回灌和井灌方式分别提出了水质基本控制项目COD、BOD、氨氮、粪大肠菌群数等22项,选择控制项目Hg、三氯甲烷等重金属和微污染有机物52项及其建议指标值,并提出了再生水处理控制技术.     

小浪底水库水沙调控期滨河湿地地下水与河水转化关系

以小浪底水库下游武陟湿地为研究区,综合运用数理统计、水文地球化学和同位素技术相结合的方法,研究了小浪底水库水沙调控期滨河湿地地下水与河水转化关系.结果表明,小浪底水库调水调沙期间下游水体阳离子以Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺为主,阴离子以HCO₃^-为主.调水调沙初期河水水化学类型为HCO₃-Na·Ca·Mg型,地下水水化学类型为HCO₃-Ca·Mg·Na型;调水调沙中期和末期河水均为HCO₃·SO₄-Na·Mg型,地下水均为HCO₃-Na·Mg型.水库水沙调控过程中,水体的水化学组分从受碳酸盐和硅酸盐矿物溶解的共同作用过渡到以碳酸盐岩溶解为主.随着调水调沙的进行,河水与近岸带地下水的氢氧同位素组成逐渐富集,表明河水来源于上游水库表层水和大气降水,地下水则受到河水与大气降水的共同补给.在上游来水与水文地质条件等因素影响下,滨河湿地地下水与河水之间的转化主要发生在近岸带（距离河岸0~100 m内）,表现为河水补给地下水,随着调水调沙的进行,河水对地下水的补给增强.