西苕溪流域地表水与地下水相互作用特征!

为探寻西苕溪地表、地下水体的来源和补排关系,对西苕溪流域丰水期和平水期的地表、地下水进行了氢氧同位素(δD和δ18O)组成分析,并结合水体的水化学参数,推断其来源和补排关系。结果表明:西苕溪流域地表、地下水体主要接受降雨补给,在上游山区中的泉水运移过程较为缓慢,上游地表水与地下水补排关系不明显;中游丘陵地区地表、地下水体相互联系紧密,具体补排关系为3号、4号、6号样点处地表水接受地下水补给,其余样点处为地表水补给地下水;下游农田密集区地下水接受河水补给较少。     

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。     

浑河流域地表水地下水水质耦合模拟

以浑河流域为研究区,在现场调查、动态监测和资料分析的基础上,根据浑河流域的具体实际条件,包括水文和水文地质条件,分别建立了浑河流域地表水地下水水流耦合模拟模型及水质耦合模拟模型.模拟对象包括地表水、包气带水和饱水带水.运用HydroGeoSphere（HGS）技术系统对地表水和地下水进行联立并行同步求解.根据浑河流域地表水地下水同步动态监测资料,分别对地表水地下水水流和水质耦合模拟模型进行了校正和检验.之后,根据设定的情景方案,应用所建立的模拟模型对浑河流域地表水地下水未来的水质污染状况进行了预报.结果表明：基于HGS技术系统的地表水地下水水流和水质耦合模拟模型能够刻画流域地表水地下水各自的运动规律以及二者之间的水力联系与相互转换关系.若地表水受到污染（如农田施肥）,不仅会影响到地表水,也会对地下水造成影响,反之亦然.     

茅洲河流域地表水与地下水交互关系模拟和污染联合防治

在茅洲河流域地表水与地下水补排关系定性分析的基础上,建立SWAT和SWAT-LUD模型对流域水的循环转化过程进行数值模拟,定量计算地表水与地下水的交互量并估算污染贡献量。结果显示:2017年地下水排泄补给河水水量为1.6×108 m3,携带的NH₃-N、TP和COD总量分别为0.9×104,0.2×104,1.7×104 t,约占河流总污染指标的3%;地表水侧向补给地下水水量为1.0×106 m3,携带的NH₃-N、TP、COD量分别为11,1.1,510 t,约占地下水补给地表水污染指标总量的2%;洪水泛滥区河水入渗补给地下水水量为6.7×106 m3。基于以上研究,建议采取河道底泥清淤、建设交互带渗透式反应墙、河口建闸、交互带水污染预警与监测等工程措施对茅洲河流域地表水与地下水污染进行联合防治。     

基于WARMF模型的杭埠-丰乐河流域水文模拟研究

研究了WARMF模型在杭埠-丰乐河流域(巢湖流域最大支流)的水文模拟适应性能并进行了流域水文系统分析.利用AVSWAT2000模型将流域划分为37个子流域,利用流域地貌-土壤分布对应关系、土壤剖面结构、地下水位埋深等条件,确定了子流域的平面分组与剖面土层结构,较大程度上降低了流域模型参数校准的难度与不确定性.利用2000～2003年的水文观测数据,在参数灵敏度分析基础上,对模型水文参数进行了校准与检验.结果表明,WARMF在研究区具有较好的适应性能.WARMF模型与AVSWAT2000模型的水文模拟结果对比表明,WARMF模型具有更好的日拟合性能.基于模型的模拟结果,在空间尺度上定量分析了流域从降水开始到入湖的水循环过程,在时间尺度上分析了年内降雨、径流的分布及其对应关系.流域概化、模型的校准与检验以及流域水文时空变化的系统分析方法等对流域水文、环境的模拟研究与系统分析具有探索意义.     

黑河流域中下游全境地表-地下水耦合模型与应用

耦合概念性水资源评价与规划模型WEAP和分布式地下水模型MODFLOW,建立需求驱动的黑河流域中下游全境地表-地下水耦合模型,并利用地表水文站点和地下水观测点数据进行模型率定.结果表明,率定期和验证期地表水模拟的纳氏系数>0.7,地下水位模拟的均方根残差<0.80m.应用模型对流域历史水循环反演模拟表明,黑河干流(黑河东枝)2002~2012年水量统一调度使正义峡年均来流较原管理方式增加1.63亿m3(约18%);讨赖河(黑河西枝)因人类活动改变了西部子水系河流水文情势,基本切断了与黑河干流下游尾闾水系的水力联系;黑河东西两枝人类活动和出山口径流变化共同影响着下游狼心山断面径流量,直接导致了居延海之前消失和现在的恢复.     

黑河流域下游水分驱动下的生态演化

在 GIS 技术支持下,以地下水数值模拟模型为依托,分析了地下水埋深对植被群落(草地、有林地、疏林地和灌木林)盖度的影响,剖析了水源距离对景观变化的影响.结果表明,在一定的地下水埋深范围内,天然植被群落盖度与地下水埋深之间有着较显著的 LOGSTIC 关系(“S”型曲线),且草地植被群落盖度对地下水埋深变化的响应程度最大.从水源距离对景观空间分异的影响来看,随着水源距离的增加,非荒漠景观的分布面积比例逐渐减小.水源距离对景观动态也有着显著的影响.     

黑河流域地域系统的下游绿洲带资源-环境安全

额济纳绿洲是我国西北干旱区中心的一道生态防线。20世纪后半叶绿洲生态系统严重受损,景观结构急剧恶化,黑河的供水量逐年下降,由50年代的12.25×108m3下降到90年代的7.24×108m3。地下水位也相应降低,土地盐化也在加剧。各种禾草草甸严重退化,并多已演替成为苦豆子群落。为了维护我国西北的这一生态屏障,论文认为必须坚持以恢复与保护自然绿洲为主,恢复胡杨林、沙枣林、红柳灌丛与梭梭林的覆盖率;建立人工草地,改善土地覆盖,建设自然-人工复合绿洲。在绿洲建设与保育工程中必须保证供水,保持地下水位的临界高度,调控水盐动态,发挥生物-景观多样性的系统耦合效应,实现绿洲生态系统健康与资源-环境安全。     

密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究

近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.     

密云水库及其流域营养物集成模拟的模型体系研究

近年来由于连年干旱,密云水库面临着严重的水质和水量问题.为实现密云水库及流域的营养物集成模拟和预测,研究开发了以流域非点源模型、水体生态动力学模型和河流模型为基础的,在GIS、RS技术支持下的密云水库水环境模拟预测集成模型.生态动力学模型是由WASP模型和EFDC模型耦合而成,流域非点源模型选用SWAT模型系统,该系统同时包括了污染物在河流中的迁移转化模拟.研究采用马尔科夫链蒙特卡罗法进行参数识别.结果表明,实测水质数据基本位于模拟数据分布众数曲线上下,并基本落入了水质变量模拟分布80%置信度的置信区间内,模拟结果与监测数据匹配较好.说明流域集成模型体系得到了有效识别并能满足实际应用.     

武汉市地表水-地下水交互带识别与变化模拟

地表水-地下水交互带是地表水与地下水混合交换的重要区域,该混合特性也是识别其范围的难点。为确定地表水-地下水交互带的识别方法与变化特征,选取地表水-地下水相互作用明显的武汉市汉江-府河河间地块冲湖积平原为研究区,构建了研究区内的地下水数值模型,得到了研究区内地下水流场轨迹,分析了研究区区域和局部的水流系统,总结了地表水-地下水交互作用模式,并结合MODPATH模块追踪地下水流运动轨迹,识别地表水-地下水交互带及其变化特征。结果表明：研究区地表水-地下水完全混合交互带的范围在汉江顺流方向由40 m不断拓宽至180 m,沿长江流向地表水-地下水交互带范围整体缩小但保持在70～100 m范围内;粒子运动轨迹分析结果显示,影响地表水-地下水交互带范围与交互作用强度的因素主要有地形、地表水形态、含水层水文地质条件。该研究结果可为确认地表水-地下水交互带范围及其动态变化特征提供依据。     

黑河流域磷迁移转化过程连续模拟研究

以西安市的主要供水水源黑河流域为例,在Matlab软件辅助下,使用蓄满产流模型、逆高斯分布汇流模型、水沙关系模型以及澳大利亚学者Viney所提出的营养物迁移转化模型对黑河流域1981～1990年磷的迁移转化过程进行了连续模拟,模拟了磷的输出情况,预测了黑河流域磷污染负荷量.结果表明:模拟结果符合磷素流失的一般规律,年径流量大的年份,从流域输出的磷素也较多,反之,则较小;对磷的连续模拟结果与实测插补延长后总磷年负荷量的相对误差基本上在±30%以内,结果较合理,由此表明该法可用于黑河流域磷素迁移转化的连续模拟.同时,本文模型只是流域非点源污染连续模拟的初步尝试,尚需进行进一步检验、改进和完善.     

地表水-地下水的交错带及其生态功能

地表水与地下水的相互作用在全球水循环中发挥着重要的作用,交错带是地表水-地下水相互作用的重要桥梁和纽带,并成为生态水文学这一新的研究领域的前沿课题。地表水-地下水的交错带是地表水与地下水的混合区域,该区域内生物地球化学活动强烈。地表水-地下水的交错带主要受自然因素和人为因素的影响。交错带内常发生物理作用、化学作用和生物作用过程,并影响交错带中水分的运动过程、溶质迁移过程和生物活动过程。交错带在水生生态系统中具有重要的功能,主要体现在缓冲作用、提供生物栖息地、提供食物、提供残留物种的保护区。交错带过程的模拟、观测方法和交错带内的生物地球化学过程和示踪以及交错带的生态功能值得进一步关注和深入研究。     

浑河流域地表水和地下水氮污染特征研究

通过分析浑河流域地表水、地下水中主要离子和不同形态氮含量,探讨了水体中水化学组成特点、各形态氮污染水平与分布特征,并采用综合指数法对流域浅层地下水水质进行了评价.结果表明,地表水水型从上游到下游由Ca-HCO3型转变为Ca-SO4型.NO3--N浓度由1.06mg/L增至6.13mg/L,NO2--N和NH4+-N仅在中游和下游地表水中检出,表明地表水在流域中下游地区受到的人为影响强烈;地下水沿流动方向水型由Ca-HCO3型依次演进为Ca-SO4和Ca-Cl型.NO3--N的含量(0.62~23.47mg/L)明显高于其在地表水中的含量.局地土地利用类型(林地、旱地、城镇用地、水田)对附近地表水体NO3--N浓度影响不显著,而旱地与水田地下水中NO3--N浓度存在显著差异,旱地地下水NO3--N浓度最高.浅层地下水质量评价结果显示流域浅层地下水总体质量一般,NO3--N超出背景值1.4倍,中游地区NO2--N和NH4+-N污染严重,达到Ⅳ类水标准.地下水中ORP、DO、Cl-浓度和各形态氮组成特征表明由于反硝化作用,中下游地区地下水中NO3--N浓度逐渐降低,而NO2--N浓度上升到0.041mg/L.     

AnnAGNPS模型在流溪河下游流域农业非点源污染模拟应用

本文在珠江三角洲地区选取流溪河下游流域.借助GIS和RS以及相关资料率定模型参数,应用连续-分布式参数模型AnnAGNPS分别模拟了1998年、2000年和2002年三年的面源污染,并对污染负荷的空间和时间分布特征进行了分析,对于利用GIS和RS技术应用AnnAGNPS模型来计算流域面源污染提供了一种比较新的方法和思路,对我国其他地区尤其是经济较发达而环境污染问题较突出的地区研究面源污染具有重要的参考价值.     

基于ArcGIS和Visual MODFLOW的黑河流域中游平原区地下水流数值模拟与预测

在系统分析黑河流域中游平原区地质及水文地质条件的基础上,利用Visual MODFLOW和ArcGIS技术,建立了研究区地下水系统数值模型,利用研究区2012年1月1日至2012年12月31日地下水位动态观测资料对所建立的模型进行求解与识别,并利用识别后的模型对现状开采和调整开采条件下地下水位动态变化趋势进行预测。结果表明:现状开采条件下研究区地下水处于负均衡,地下水位持续下降;调整人工开采量大小及空间分布,地下水位变化趋势发生明显改变。该研究可为区域地下水资源合理开发利用提供依据。     

基于SWAT模型的黑河流域不同土地利用情景的非点源污染研究

以卫星遥感影像为基础,运用GIS与环境模型(SWAT2000)相结合的技术手段和景观生态学的研究方法,探讨了黑河流域土地利用与非点源污染的关系;从土地利用恶化与改善出发,对模型进行水量、泥沙和营养负荷部分的参数率定和验证并分析其在黑河流域的适用性,在此基础上通过对不同土地利用情景下非点源污染负荷的定量化分析,研究了土地利用/土地覆被变化对黑河流域非点源污染的影响过程.结果表明,随着流域林地面积的增加,流域径流深逐渐减少,水土流失量逐渐减少.从而使得流域产沙量也相应减少.林地的非点源污染单位负荷为:氮0.67kg·hm-2·a-1,磷0.11 kg·hm-2·a-1;耕地的单位负荷为:氮8.85 kg·hm-2·a-1,磷4.2kg·hm-2·a-1;当流域全部为林地时.总氮与总磷的负荷量分别为99.001t和17.145t.在2000年土地利用情景下总氮与总磷的负荷量分别为173.334t和38.653t;随着对植被的破坏,即土地恶化,会导致流域非点源污染的急剧增加;反之,随着退耕还林、水源涵养林保护工程的实施,流域水环境会得到极大的改善.     

SWAT模型在黑河中上游流域的改进与应用

基于物理机制的分布式水文模型是定量化研究人类活动影响下流域水文过程非常有效的工具。使用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)对黑河中上游流域2000—2009年的月平均径流过程进行模拟的结果表明,SWAT模型很好地模拟了黑河上游自然状态下的径流过程,但对中游地区冬季径流模拟明显偏低。分析表明,黑河中游地形和农业生产高强度、反复的地下水抽取灌溉—渗透—地下水补给过程可能是导致模拟偏低的主要原因。基于此机制,论文提出了增加地下水下渗过程的模型修改方案,来间接模拟黑河中游的这一特定过程。对比模型修改前后的黑河中游的径流过程模拟结果表明,验证期的模型效率系数ENS和决定系数R²分别从0.53、0.61提高到了0.70、0.75,取得了较好的模拟结果。结果还表明,加强对黑河中游人工灌溉过程的模拟研究对于研究黑河中游水资源管理和水循环过程至关重要。     

试论圆明园湖底防渗工程对地表水与地下水转化及生态环境的影响

本文论述了历史过程中在人为干预下北京市地表水与地下水之间的转化关系，以及由此带来的地表生态环境的变化。在此基础上，阐明了圆明园湖底防渗工程对生态环境具有不良的负面影响。该工程阻断了湖水与地下水之间的水文循环，并将破坏历史时期以来形成的生态环境平衡。     

基于PCA-APCS-MLR模型的滇池流域地下水质量影响因素定量识别

近年来,随着人类活动的加剧,滇池流域地下水质量不断恶化.本研究在评价流域地下水质量及主要影响指标的基础上,利用主成分分析法(PCA)归纳主要影响水质的驱动因子,并结合绝对主成分得分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR模型)进一步量化了人为和天然因素对流域内地下水质量的影响程度.结果表明：(1)滇池流域约78%的地下水超过GB/T 14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类水标准,其中主要超标指标为铝(Al)、锰(Mn)和总铁(TFe).(2)通过主成分分析(PCA)提取了5类影响水质的主成分因子,分别为水岩相互作用因子(24.27%)、生活污水漏排因子(17.09%)、农业活动污染因子(12.24%)、地质环境背景因子(10.26%)和工业活动污染因子(9.14%),方差累积贡献率为73.00%.(3)利用APCS-MLR模型进一步量化了各类人为和天然因素对流域内地下水质量影响的贡献,5项因子对特征指标的平均贡献率分别为45.15%、70.76%、45.54%、54.1%和44.59%.研究显示,人类活动对地下水的过度开采及工农业活动是导致区域地下水质量下降的主要因素.