典型表层岩溶水系统降水量与泉流量的交叉小波分析

利用2002年3月至2008年12月龙怀表层岩溶水系统降水量与2个表层岩溶泉泉流量资料,采用连续小波变换、交叉小波变换与小波相干方法,对龙怀表层岩溶水系统降水量及表层岩溶泉泉流量多时间尺度特征及相关关系进行了分析。结果表明:龙怀表层岩溶水系统降水量主振荡周期为0.77～1.16a,布洋1号泉与龙何下泉泉流量的主振荡周期均为0.82～1.23a,而其高频部分周期变化均不连续,其动态特征均以年际变化为主;交叉小波变换揭示COI区域外降水量与布洋1号、龙何下泉泉流量的主共振周期均为0.77～1.23a,且涵盖全部时域,2个表层岩溶泉对降水的响应是显著和稳定的;表层岩溶泉泉流量存在稳定的落后于降水量的相位变化,布洋1号、龙何下泉分别落后于降水量0.61d、2.63d左右,表层岩溶泉径流过程为其泉域特征所制约;小波相干谱表明降水量与布洋1号泉流量在0.17～2.45a的全频域均显著共振,与龙何下泉在0.17～1.55a的周期上显著共振,且二者均涵盖了大部分时域,降水量与泉流量动态高度相关。     

广东北江流域降水时空分布及其与Niño 3区SST相关性分析

论文选取广东省北江流域18站1965-2007年月降水数据,应用REOF方法将月降水量场划分为4个子区域,利用Mann-Kendall方法进行趋势检验,并采用滑动t检验方法进行变点分析,结果表明:流域东南部年降水量呈减少趋势,西北部呈增加趋势,年降水量增加变点出现在1992、1993年。选取REOF各分区最大特征向量载荷的站作为基准站,采用Morlet小波、交叉小波变换和小波相干分析其周期特征及其与Niño 3区SST相关关系,结果表明:4站月降水量周期变化均与Niño 3区SST相关显著;时滞相关分析表明,南雄、佛冈、连南三站月降水量变化与Niño 3区SST相关性在滞后3、4个月时最强,而三水站在同期相关性最强,这种差别可能与三水附近地区近几十年来受到的人类活动影响较强有关。     

基于稳健回归-去趋势波动分析法的山前平原地下水转换关系研究

以大别山-云应盆地北部山前平原为研究区,以区内浅层含水层中地下水为研究对象,在查明研究区双层含水层结构条件的基础上,利用降雨量和地下水水位动态数据,采用稳健回归-去趋势波动分析(r-DFA)方法,对降雨和地下水水位动态的全局标度指数α进行量化,分析研究区各类型含水层中地下水之间的转换关系。结果表明:研究区地下水水位波动为分形布朗运动,且分形行为具有场地特异性;QbW风化裂隙水受到侧向径流的影响,含水层渗透性差,地下水水位标度指数最大;在双层含水层中,垂向上从上到下地下水水位标度指数增大,指明Qh~(al)和Qp■孔隙水均可转化为Ey孔隙-裂隙水;沿澴水东侧径流方向上,地下水水位标度指数增大,指明QbW风化裂隙水可转换为Qp■孔隙水和Ey孔隙-裂隙水,Qp■孔隙水也可转化为(排泄至)Qh~(al)孔隙水。该研究结果可为山前平原区地下水资源的合理开发利用和科学管理提供依据。     

三江源区径流长期变化趋势对降水响应的空间差异

为探究三江源区径流长期变化特征的空间模式,采用Mann-Kendall趋势检验、双累积曲线法和GIS技术,分析1957—2012年三江源区降水和径流的变化趋势,以及径流对降水响应关系的空间差异.结果表明:1957—2012年三江源区有67.1%的区域年降水量呈显著增加趋势;47.3%的区域径流深变化趋势不显著,45.4%的区域显著增加;其余7.3%的区域内降水变化不显著但径流深显著减少.长江源区绝大部分区域降水量和径流量都显著增加,径流量增速达0.616 9×108 m3/a.澜沧江源区在降水显著增加或变化不显著的情况下,径流深无显著变化或显著减少.黄河源区内部差异很大,降水呈增加或无显著变化趋势,径流深则呈无显著变化或显著减少趋势.除澜沧江源子曲外,三江源区年径流深和降水量呈显著线性正相关,Pearson线性相关系数为0.51~0.87.径流量对降水量的响应关系存在明显的空间差异性,可以分为稳定型、波动型、上升型及下降型4种类型,并以稳定型为主,涉及面积占三江源区总面积的48.9%;其次为下降型和波动型,分别占32.8%和12.9%;上升型涉及面积所占比例最小,仅为5.5%.研究显示,三江源区61.8%的区域内径流对降水的长期响应关系并未发生明显变化,或者在波动中保持相对稳定的关系.      

三江平原典型区地下水铁的动态变化

为揭示地下水铁的时间变异规律和影响机制,对三江平原典型区不同深度的地下水水位和铁开展了动态监测,分析了总铁含量和形态的季节变化特征及其与地下水位波动的关系。结果表明:地下水为中性偏弱酸、强还原性环境,铁在浅层和中层富集。地下水铁的动态变化和水位关系密切,随着地下水位的上升、下降,总铁含量和Fe2+质量浓度也随之增加或降低。浅层地下水对水位变化响应迅速,中层地下水存在滞后。地下水位的季节波动导致含水层氧化还原条件改变,影响了水岩体系中铁的迁移和转化。     

重庆地区大气场降水中氢氧同位素变化特征及与大气环流的关系

根据2015年4~10月重庆地区61场降水稳定同位素资料与相关气象资料,分析了不同时间尺度下重庆大气降水中氢氧同位素(δD、δ~(18)O)、过量氘(d)的变化特征以及它们与降水量、温度及厄尔尼诺/拉尼娜和南方涛动(ENSO)的关系.结果表明:1研究区大气降水线方程为:δD=8.28δ~(18)O+12.34(r=0.99,n=61),其斜率和截距与中国东部季风区的多处南方地区大气降水线方程的斜率和截距相似.2研究区大气降水中氢氧同位素和d均出现夏半年低、冬半年高的季节变化,影响重庆降水中氢氧同位素变化的主要原因为不同季节降水的水汽来源及气团性质的差异.3监测时段内研究区大气降水中δ~(18)O与温度、降水量相关性不显著(r=0.03;r=0.12),但却敏感响应了大气环流过程,表现出与ENSO正相关.大气降水中δ~(18)O和过量氘(d)清晰记录了2014~2015年LaNia和ElNio的转换过程.ElNio期间研究区域大气降水中δ~(18)O和d明显偏重;而在LaNia期间,δ~(18)O和d偏轻.     

覆盖型岩溶塌陷动态演化数值模型研究

预测不同水动力环境下岩溶覆盖层土洞发育规模和极限规模尺寸对于评价覆盖层稳定性意义重大.以武汉市烽火村覆盖型岩溶塌陷为实例,利用弹塑性理论和变饱和渗流理论建立了渗流-应力单向耦合控制方程,结合土洞剥蚀判据提出覆盖型岩溶塌陷动态演化数值模型,并以此模型预测在不同孔隙水位与岩溶水位之差△H水动力环境下覆盖层中潜在土洞的发育规...     

北部湾沿海地区植被覆盖对气温和降水的旬响应特征

论文分析北部湾沿海地区植被覆盖对气候变化的响应,为该区域植被恢复和植被生产力研究提供依据.基于研究区2000--2011年423景SPOT-VEGETATION逐旬NDVI数据及逐日气温和降水数据,利用像元二分模型,相关分析,偏相关分析和时滞偏相关分析等数理统计方法,对研究区植被覆盖时空变化特征及与旬降水和旬均温的相关性及滞后性进行分析.结果表明:1)近12 a来,北部湾沿海地区植被覆盖度平均值呈增长趋势,由2000年的65.23%增加到2011年的72.02%,增加了6.79%;2)研究区植被生长季旬NDVI均值介于0.21~0.67之间,在不同时期变化是不同的,其值呈现出"降低--增长--降低"3种变化过程;3)各种植被类型与温度具有显著的相关关系,全部通过了0.01的显著性水平,且NDVI与温度的显著性水平高于NDVI与降水的显著性水平,说明北部湾沿海地区植被覆盖NDVI对气象因子中的温度更为敏感;4)NDVI与气温的时滞偏相关系数显著高于NDVI与降水的时滞偏相关系数,旬NDVI与旬降水的滞后时间多集中于6~9旬之间,而旬NDVI与旬气温的滞后时间多以0~5旬为主;5)不同类型植被的生长对气温和降水的响应时间不一致,但与水热条件时滞偏相关系数越高的植被类型响应时间越短.上述研究结果表明,近12 a来北部湾沿海地区植被处于恢复状态,且植被对降水和气温具有明显的阈值和滞后性.     

北京地区近300年降水变化的小波分析

利用北京地区1724-2009年降水资料,首先做了趋势分析和突变检验,之后采用Morlet小波函数,对该地区近300 a来降水的年际变化时间序列进行了小波分析,揭示了该区降水变化的多时间尺度的周期性变化规律,并根据主周期对未来降水变化进行了预测。结果表明,北京地区年降水量有缓慢增大的趋势,但并不显著。1744、1809、1894和1996年为该系列降雨量减少突变点,1777、1870和1948年为降雨量增多突变点。同时北京地区年降水量在其计算时域内各时间尺度分布不均匀,具有明显的局部化特征;年降水存在85~95 a左右时间尺度的周期特征;其次,35~40 a和20~25 a左右时间尺度的周期特征也较明显。降水量在不同时间尺度下偏多、偏少交替变化也各不相同。此外,分析结果显示该地区年降水量具有21 a、35 a和85 a左右的主周期,其中85 a周期为第一主周期;根据年降水的主周期推测,北京地区整个时间序列上的年降水量呈现出偏少-偏多-偏少-偏多-偏少-偏多-偏少的循环交替特征,根据其周期特征,可以推测2009年到2030年左右将一直处于少降水期。     

徐州张集水源地裂隙岩溶水化学特征及影响因素

根据现场取样分析,对张集水源地裂隙岩溶水水化学特征进行了总结和分区,分析了其影响因素,提出了相应的环境保护措施.结果表明,裂隙岩溶水水化学类型一般为HCO3-Ca@Mg型及HCO3-Ca型,个别点出现HCO3@SO4-Ca型水,总体水质较好,存在局部污染现象;水源地裂隙岩溶水水质受含水层岩性和降水、地表水以及孔隙水越流等补给的影响,在制定水源地保护方案时应予考虑.      

高家坪隧道岩溶水系统识别及涌水量预测

为查明在建宜保高速高家坪隧道内ZK45+995m处突水点的补给来源以及隧道区的水文地质条件,并预测可能的涌水量,在对隧道区内岩溶发育规律调查分析的基础上,先后在隧道区开展了两次地下水示踪试验,结果查明:高家坪隧道内ZK45+995m处突水点的补给来源于隧道北侧的下埫岩溶洼地,汇水面积为0.66km2,突水点所处的岩溶管道为黄龙洞岩溶水系统的西支,为单一岩溶管道类型,地下水最大流速为341 m/d,平均流速为244m/d,地下水流速快,管道介质相当发育。根据示踪试验划分的黄龙洞岩溶水系统与干洞坪岩溶水系统边界范围,并利用黄龙洞泉长期降雨量-泉流量监测数据,采用大气降雨入渗法预测高家坪隧道ZK45+995m处突水点未来可能遭遇的最大涌水量为13 216m3/d,正常涌水量为5 940m3/d,为隧道防治水方案的制定提供了水文地质依据。     

神头泉域人类活动的水资源-环境效应

神头泉是山西省朔州市的重要供水水源，泉域内的岩溶水开采引发了一系列环境地质问题。本文介绍了神头泉域岩溶水资源的开发利用历史及现状，对水资源开发导致的泉流量衰减、地下水位下降、地下水污染等水资源-环境效应进行了评述，并在此基础上提出了相应的岩溶水资源保护措施，为该地区岩溶水资源的可持续利用提供了理论依据。     

河北省顺平县地下水化学特征及其成因分析

为研究顺平县地下水化学特征及离子来源,服务顺平县水资源科学开发与管理,系统采集了县域33组岩溶水和12组孔隙水样品,综合利用Gibbs图、离子比值关系和多元统计分析方法,分析了顺平县各类型地下水水化学类型、组成特征和主要控制因素,评估各来源对地下水溶质的贡献率.结果表明,研究区孔隙水和岩溶水整体呈弱碱性,TDS变化范围分别为245.89～430.00mg·L^-1和223.54～1 347.80mg·L^-1;阴阳离子组分以HCO^-₃和Ca²⁺为主.研究区内地下水聚类分为PW1、PW2类孔隙水和KW1、KW2、KW3类岩溶水,PW1和KW1类为HCO₃-Ca·Mg型水,PW2为HCO₃·Cl-Ca·Mg型水,KW2为HCO₃·NO₃-Ca·Mg型水,KW3为高矿化度的SO₄-Ca·Mg型水.以白云石矿物为主的碳酸盐岩风化和以钠长石、钾长石为主的硅酸盐岩矿物风化是地下水主要的...     

基于水化学和氢氧同位素的东宫河流域不同水体转化关系研究

为明晰秦皇岛东宫河流域水环境特征,以该流域大气降水、地下水及地表水为研究对象,通过对水化学和氢氧稳定同位素样品测试及特征分析,揭示其时空变化特征及大气降水、地下水和地表水的相互转化关系.结果表明:①东宫河流域地下水（第四系孔隙水、岩溶水、裂隙水）和地表水（河水、泉水）的水化学类型,枯水期较丰水期丰富.丰水期水化学类型主要以HCO₃-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca型和HCO₃-Ca·Mg型为主;枯水期水化学类型以HCO₃-Ca型、HCO₃-Ca·Mg型、HCO₃·SO₄-Ca型、HCO₃·SO₄-Ca·Mg型为主.②研究区第四系孔隙水和泉水的离子含量变化受季节影响较大,枯水期离子含量变化较丰水期显著;岩溶水和裂隙水各离子含量变幅较小,基本趋于稳定.岩溶含水层和裂隙含水层中富含石膏,为SO₄2-的主要来源;Na+和Cl-主要来源于易溶解盐NaCl,Ca2+和Mg2+主要来源于方解石的风化溶解.③东宫河流域地下水、地表水及大气降水之间存在密切的水力联系,针对氢氧同位素的组成分析表明,大气降水为地下水和河水的主要来源;不同泉水补给来源存在差异性,泉水主要接受岩溶水补给,同时也受蒸发作用影响;第四系孔隙水接受大气降水和河水的双重补给;裂隙水主要接受山区降水径流补给.研究显示,东宫河流域不同水体中离子含量受降雨量、温度和地质背景等影响,不同水体间联系密切,相互补给排泄.      

快速城市化条件下徐州市区岩溶地下水总硬度变化分析

近20年来,徐州市社会经济发展迅速,城市规模不断扩大,对地下水环境的影响十分突出。总结和分析多年来水质监测资料,徐州市区岩溶地下水总硬度呈现逐年升高的趋势。综合分析地理环境、地表环境、水文地质环境、大气环境,环境污染及对地下水的过量开采等人为因素是造成岩溶地下水总硬度升高的主要因素,并提出了对策建议。     

香溪河岩溶流域水文地球化学特征分析

湖北宜昌香溪河流域碳酸盐岩分布广泛,岩溶地下水是当地居民的重要供水来源,研究地下水水化学组成的形成及内在规律,对当地地下水合理开发利用具有重要意义。以岩溶水为重点研究对象,并结合与岩溶水联系密切的降水、相邻非碳酸盐岩地下水、地表水,分析了香溪河流域水文地球化学特征。结果表明:研究区降水属于矿化度和硬度均低的弱酸性水,具有较强的侵蚀作用;研究区地表水化学组成是地层岩性比例的反映,干流受农业影响大而受工业活动影响小;受山区地形控制,研究区地下水矿化度较低,矿化度主要集中在150~300mg/L,并受地层岩性影响,碳酸盐岩裂隙水、岩浆岩裂隙水与碎屑岩裂隙水化学组成有所差异,总体来说水化学类型以HCO3-Ca型、HCO3-Ca+Mg型和HCO3-Mg+Ca型为主,同时受降水和温度影响,不同季节矿物溶解特点不一,地下水水质受农业药物影响程度较低。     

西龙河峄山断层带水源地开采井位确定中水质因素分析

水质因素是地下水水源地开采井位确定中必须考虑的重要因素之一。该文根据西龙河峄山断层带水源地具体水文地质概况及备选开采井水质监测数据,进行了详细的备选开采井水质因素分析:不但利用模糊综合评判法,建立了地下岩溶水环境质量评价数学模型,对水源地投产前各备选开采井水环境状况进行了评价,而且利用模糊聚类分析法进行了各井水化学分类;并根据所得评价和分类结果,研究了地下水各种属性、含水层间的水力联系以及地下水的补排关系,从而进一步论述了开采井选定投产后水质可能产生的变化及应采取的防护措施,进而达到了水质污染预警的目的。水质因素分析为该水源地开采井位的最终选定提供了有力依据。     

静水位扰动异常与地震关系的分析

利用地下水静水位对潮汐应力的响应,分析了通河台1号井含水层对一些地震孕育过程中,应力变化的响应形式。对其出现的异常资料进行了系统分析,统计了异常与地震的对应关系,总结了该井静水位的映震特征。结果表明,异常形态均属于水位扰动型异常。     

城镇化进程中珠江三角洲高锰地下水赋存特征及成因

地下水中高浓度的锰对人体健康存在危害,快速城镇化地区锰来源复杂.基于不同历史时期的2500余组水化学数据,运用数理统计和主成分分析等技术方法,研究了珠江三角洲地区不同含水层和不同城镇化水平地区地下水中锰的空间分布特征、来源及其成因.结果表明,孔隙含水层地下水中锰含量明显高于裂隙和岩溶含水层.孔隙高锰地下水比例是裂隙和岩溶含水层的2倍.高锰地下水在城镇化和城郊地区比例明显高于非城镇化地区.在区域尺度上,还原条件下沉积地层中有机质的分解和铁锰（氧）氢氧化物的还原溶解可能是控制孔隙含水层锰浓度升高的主要因素.裂隙含水层中高锰地下水可能受城镇化伴随的低氧生活污水渗漏和工业化伴随的工业废水入渗影响.地下水pH值和氧化还原条件是控制研究区地下水中锰浓度的重要因素.孔隙高锰地下水受控于还原条件,而裂隙和岩溶高锰地下水弱酸性环境是其重要影响因素.近10年来,研究区地下水环境稳中向好,地下水氧化还原电位和pH不同程度地升高不利于高锰地下水的形成,这也是城镇化进程中不同类型含水层地下水中Mn²⁺浓度总体降低的主要成因.