现代黄河三角洲上部冲积平原降水入渗补给量研究

大气降水是黄河三角洲地区浅层地下水的主要补给来源。确定降水入渗补给量是地下水资源可持续利用的基础。论文选择现代黄河三角洲上部冲积平原的典型地貌单元安装自记水位计,获得了2004年30 min一次的浅层地下水水位动态数据。结合日降水量资料,应用地下水位动态法,在Matlab中编程计算了2004年次降水入渗补给系数和年平均降水入渗补给系数,探讨了该系数时空变化的特点和主要影响因素,估算了降水补给浅层地下水的水量。主要结论如下:①研究区域内浅层地下水埋深主要在2 m以内变动,属于浅埋类型。②降雨特征决定了该区域次降水入渗补给系数的大小,地表渗透性决定该区域次降水入渗补给系数的时空变异。次降水入渗补给系数随着雨前地下水埋深的增加显示出增大的趋势。③研究区域平均年降水入渗补给系数为0.186。2004年降水补给浅层地下水总量为7.4×108m3,占当年黄河径流量的3.7%。     

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。     

大同盆地浅层地下水水质影响因素分析

主要分析了降雨入渗补给、山前侧向补给、地表水入渗补给、引污灌溉的入渗补给及地下水排泄过程对大同盆地浅层地下水水质的影响。通过对盆地浅层地下水水质实测资料的分析,了解了这些因素综合影响着地下水水质。分析了大同盆地浅层地下水受污染原因,建议该地区必须控制污染源,同时建立和完善水环境监测体系。     

运用水热运移模拟定量评价地表水与地下水的转化

地表水与地下水相互转化关系和转化水量的时空变化规律是干旱地区水资源评价和合理利用的基础。河床沉积物的水力参数对于河流渗漏量评价具有很高的敏感性,使用温度观测数据约束和校正,可以提高河床沉积物水力参数和地表水与地下水转化量的可信度。以新疆玛纳斯河流域炮台镇附近头道沟渠道的排水干渠为研究对象,通过野外原位试验实时监测渠道横断面地下水温度、地下水水位、渠道地表水水位和不同埋深处河流沉积物的温度变化,分析渠道地表水与地下水相互转化关系变化前后温度的规律特征,并建立二维均质多孔介质变饱和土壤水热运移耦合数值模型,模拟分析与计算头道沟干渠渠道地表水与地下水的相互转化关系和转化量。结果表明:浅层河床沉积物的温度信号及温度梯度可有效示踪渠道地表水与地下水的相互转化关系,反演模型参数,提高数值模型的可信度;模型反演得到的土壤饱和水力传导系数为7.05 m/d;监测模拟时段内,0～28.6 d内渠道地表水补给地下水,渠道研究断面单位长度累计入渗量为35.3 m~2/d,28.6～37 d内地下水向渠道排泄,渠道研究断面单位长度累计排泄量为9.626 m~2/d,监测的37 d内渠道研究断面单位长度累计入渗量为25.674 m~2/d;2015年7月27日22∶00至8月25日12∶30,头道沟干渠渠道地表水入渗补给地下水,地表水入渗补给量约为4.448×10~5 m~3;2015年8月25日12∶30至9月2日22∶00,头道沟干渠排泄地下水,地下水排泄量约为1.213×10~5 m~3。该研究结果可为研究区或类似地区水资源评价和地表水与地下水联合调度提供参考。     

黄河三角洲浅层地下水位动态特征及其成因

为了解黄河三角洲地下水位动态特征及其成因,在野外调查、观测及资料收集的基础上,利用地学理论和数理统计方法,对该地区浅层地下水位时空变化及其对降雨的响应等进行了深入分析。结果表明:(1)黄河三角洲地区地下水位埋深较浅,一般在0.50～2.50 m,其中滨海地带普遍小于1.00 m。(2)区内黄河现行流路两侧的河成高地及滨海近岸的局部地区年内地下水位动态属基本稳定型,其地下水位动态成因类型属"渗入-径流"或"水文"型,而其它地区年内地下水位动态属震荡起伏型,且以"降-升-降"型为主,其地下水位动态成因类型属"渗入-蒸发"型。(3)总体上该地区年内地下水位以相对稳定的季节性变化为主,而年际地下水位处于动态平衡状态。黄河下游生态调度及"蓝黄"战略在区内叠加实施过程中应密切关注区域地下水位动态及其效应。     

江汉平原地下水中硝酸盐的分布及影响因素

基于2011~2014年825个地下水采样点测试结果,采用半方差函数模型和普通克里格插值方法,研究了江汉平原地下水中NO₃-N的空间变异和分布特征.运用证据权重法,选取降雨入渗补给量、地下水位埋深、渗透系数、包气带岩性、土地利用类型、土壤类型和土壤全氮含量7个因子建立预测模型,分析其对硝酸盐分布的影响规律.结果表明,江汉平原地下水NO₃-N含量经Box-Cox变换后服从正态分布,其半方差函数最佳拟合模型为球状模型,空间相关性为87.93%,相关距离为68.02km.研究区地下水NO₃-N含量具有南部高、北部及西部山前平原低的特点.地下水中NO₃-N含量超过10mg/L分布面积所占比例达8.61%.成功率曲线表明模型预测精度为0.91,预测结果较好.江汉平原地下水NO₃-N含量与该区降雨入渗补给量、渗透系数和土壤全氮含量具有良好的正响应关系,与地下水位埋深呈负响应关系.当包气带岩性为砂砾石、土地利用类型为建设用地及土壤类型为冲积土覆盖条件时,地下水极易受硝酸盐污染.     

地下污水管线泄漏原位自动监测模拟实验研究

地下污水管线的泄漏将会对土壤、地下水环境产生严重的影响.本研究建立一套基于高密度电阻率测量的地下污水管线泄漏原位自动监测装置,通过室内模拟实验,验证该装置在不同地下水水位条件下对地下污水管线泄漏进行实时监测的可行性.结果表明,当泄漏管线位于包气带中时,能够迅速监测到管线发生的小流量泄漏;当管线位于地下水水位附近,也能迅速监测到管线发生的小流量泄漏,而且通过管线以上土层电阻率的梯度变化,还可推测污染物泄漏的程度;当管线位于地下水位以下时,由于污染物在地下水中迅速的混合并扩散,只有当泄漏达到一定浓度,使电阻率产生能够观测到的变化,才能监测到泄漏发生.本研究所使用的装置能够对位于不同地下水位和埋深条件下的污水管线泄漏进行实时自动监测.     

济南白泉泉域地下水位动态对降水响应的年内时滞分析

利用1990~2011年间济南白泉泉域内4个碳酸盐岩裂隙岩溶水及泉域内及北侧3个松散岩孔隙水水位动态观测资料与同期降水数据,采用相关分析、交叉小波分析方法对研究区地下水位动态与降水的关系进行了研究。结果表明:1相关分析可概略的描述水位动态对降水响应的滞后特征。2交叉小波分析表明,全时段岩溶水观测点水位动态对降水时滞为101.41~141.56d,孔隙水为114.14~185.37d,泉域径流区及排泄区的各点对降水的滞后明显,且岩溶水径流路径越长,水位动态越滞后。3高降水时段岩溶水动态时滞为80.80~118.31d,孔隙水为128.59~167.52d,说明年降水量及降水组合形式对水位时滞有影响,总体降水量越大则地下水位响应越快。地下水位对降水响应的定量描述,可耦合入地下水位预测模型,从而对地下水资源的保护及合理开发利用起到积极作用。     

绿洲浅层地下水位与水质变化对人为驱动LUCC的响应——以三工河流域为例

以新疆三工河流域绿洲为例,应用遥感、地理信息系统、空间插值和统计分析的方法,初步分析干旱区绿洲土地利用/土地覆被变化对绿洲浅层地下水位水质变化的影响。研究数据包括1978、1987和1998年三期遥感数据和近25年8口常年观测井水位数据及1987和1998年两期20口观测井水质数据。结果表明,绿洲随着城市、工矿用地为主的非农业用地和以耕地为主的农业用地的持续增加,浅层地下水水位与水质发生了显著性的时空变化。冲洪积扇绿洲主要城镇聚居区地下水位以年均45cm的速率下降,冲积平原下部绿洲地下水位以年均7cm的速率呈现缓慢的上升趋势;绿洲地下水水质趋于恶化,矿化度总体呈现上升的态势,且冲积平原绿洲地下水矿化度上升的幅度普遍大于冲洪积扇绿洲,这与地形、水文地质条件、土地资源开发、灌排强度、地表蒸发、化学肥料和农药的使用密切相关。     

北京市南口地区浅层地下水水化学时空变化特征分析

根据对北京市南口地区浅层地下水水质监测结果,综合运用数学统计方法、Piper三线图示法,对该区浅层地下水水化学特征时空变化进行研究.结果表明,研究区浅层地下水化学类型相对比较简单,以HCO3-Ca·Mg型水为主;地下水季节变化对水化学类型空间变异性影响不大;浅层地下水中主要离子成分变化趋势基本相同,在枯水期和丰水期离子...     

毛乌素沙地臭柏群落地下水位的变化

为了探讨毛乌素沙地臭柏群落地下水位的变化规律,在臭柏固定、半固定沙地的丘间低地设置地下水位自动记录仪,1h记录1次,连续观测1年多。结果表明:①根据地下水位的变化,把1年分成地下水缓慢上升期(A)、地下水快速变化期(B)、地下水缓慢变化期(C)3个时期;②地下水位在B期出现有规律的日变化,地下水位早晨最高,然后逐渐下降,到晚上达到最低值后,又开始上升,直到次日早晨达到最高值,完成1日的循环周期。在臭柏的非生长季节(A期、C期),地下水位的日变化规律不明显;③地下水位的日变化规律出现时的临界日平均气温为10.8℃,据此,可预测臭柏生理活动的开始与休眠,进而可指导臭柏造林实践。此外,还讨论了气温、降水及臭柏灌丛变化与地下水位的关系。     

基于指数型的浅层滑坡非积水降雨入渗模型研究

降雨诱发浅层滑坡稳定性评价的前提是计算边坡的湿润锋深度,目前较为常用的计算方法是基于改进的Mein-Larson降雨入渗模型,但该模型假定斜坡土体初始含水率均匀分布,实际上斜坡土体初始含水率分布是不均匀的,其表现出越靠近地下水位土体含水率越高的规律。为了体现这一实际情况,提出一种指数型的土体初始含水率分布函数,对传统的非积水降雨入渗模型进行了改进,并通过有限元数值分析对土体初始含水率分布函数和改进的模型进行了验证。结果表明:模型计算解与数值解较为接近,说明改进的非积水降雨入渗模型具有一定的适用性。     

基于GIS的泾惠渠灌区地下水储存量分析

为了分析泾惠渠灌区地下水储存量消耗情况,探讨GIS在地下水动态研究中的作用,通过1978年和2014年地下水动态观测资料,利用GIS空间分析工具和地下水储存量分析模型对灌区浅层地下水储存量进行计算,对不同时期地下水流场空间分布特征进行可视化展示和统计分析。结果表明:1978年,泾惠渠灌区浅层地下水平均水位为390.35 m,至2014年,浅层地下水平均水位为382.00 m,最低水位下降了7.90 m,最高水位下降了16.08 m,平均水位下降了8.35 m;1978—2014年,灌区潜水储存量减少了8.27×10~8 m~3,年均减少0.23×10~8 m~3。灌区西南部形成了经"燕王—崇皇—张卜—北田"等地,长约45 km、平均宽度约10 km的大型疏干区域,局部储存量约减少了5.60×10~8 m~3,占整个灌区减少量的67.69%。GIS能较好地应用于地下水储存量计算、空间分布特征获取、信息可视化和统计分析。     

黑河流域中游地下水时空变异性分析及其对土地利用变化的响应

应用遥感、地理信息系统和地统计学方法,分析黑河流域中游土地利用变化对地下水位时空变异性的响应。首先,通过半变异函数模型分析黑河中游地下水的变异特征,进而利用克里格插值拟合黑河流域中游1985年和2005年地下水位时空分布。其次,结合遥感解译生成的1985年和2005年两期土地利用类型分类图,叠加分析地下水位变化与土地利用类型转移之间的关系。结果表明：①1985~2005年间,整个黑河中游地下水位变化表现为冲洪积扇中上部荒漠区地下水位下降显著,而河谷盆地中部和下游河谷绿洲区地下水位相对稳定,随机（人为）因素对地下水的影响所占的比重增大,整个黑河流域地下水的连通性和脆弱性增加;②土地利用变化表现出区域面积上的自然植被退化,人工灌溉耕地的扩张变化;③地下水位和土地利用的时空变化具有密切的相关性,地下水位急剧变化的区域均是自然植被变化加剧的区域,主要表现为草地退化,戈壁增加。进一步分析得出冲积扇下部和河流细土平原耕地扩张的土地利用方式是导致冲积扇中上部地下水位下降和植被退化的主要因素,这种趋势将影响整个黑河中游地下水系统的补排关系,对地下水资源时空变异性产生深远的影响。     

喀斯特坡耕地浅层地下孔(裂)隙发育过程中径流产污特征

降雨径流产生的非点源污染是地下水污染的重要来源,喀斯特坡耕地浅层地下孔(裂)隙养分流失是造成该地区地下水污染的关键因素.通过模拟喀斯特坡耕地地下孔(裂)隙特征,采用人工模拟降雨和室内分析相结合的方法,研究浅层地下孔(裂)隙发育过程中降雨径流产污特征.结果表明:喀斯特坡耕地地下径流产污是一个极其复杂的过程,微度(1%)孔(裂)隙发育的坡耕地径流全氮、全磷和全钾流失量随雨强变化不明显,全氮和全磷流失量均在70 mm·h-1雨强达到最大值;轻度(3%)孔(裂)隙发育的坡耕地全氮、全磷流失量在雨强50 mm·h-1时达到最大值;中度(5%)孔(裂)隙发育的坡耕地全氮、全磷、全钾流失量则在雨强为90 mm·h-1时达到最大值;各孔(裂)隙发育条件下的全氮、全磷、全钾养分流失量对坡度的响应不明显,轻度发育下的全氮和全磷流失量最大,在中度发育条件下,坡耕地土壤中全钾流失总量最大;不同雨强、坡度条件下的地下径流全氮、全磷和全钾次产污模数随地下孔(裂)隙度变化亦不明显,其中全氮次产污模数在4.38~58.72 mg·h-1·m-2,全磷在0.16~3.15 mg·h-1·m-2,全钾在0.16~3.03 mg·h-1·m-2范围变化.     

塔里木河下游第五次应急输水后地下水恢复量的计算

依据塔里木河下游应急输水前与第五次第一阶段输水后地下水的监测资料,分析了输水前后地下水位的响应特征:地下水位在应急输水前持续下降,呈近似水平状态;输水后则由于接受了河道渗漏的补给,地下水位表现出逐次回升的趋势且受输水的影响,宽度(距离河道)也随之加大。在此基础上,逐断面拟合了第五(I)次输水后地下水位与离河距离的二次多项式方程,同时运用地下水水均衡的原理,推导了计算地下水净恢复量的数学公式,并以此为工具对第五(I)次输水后地下水的净恢复量进行了计算。     

滨河湿地地下水水位变化及其与河水响应关系研究

滨河湿地的发育与退化过程受河流水文过程的显著影响.以黄河湿地国家自然保护区盂津湿地为研究对象,通过滨河湿地地下水位变化(特刖是小浪底水库调水调沙期间)野外定位观测,深入分析了滨河湿地地下水水位与洪水的响应关系.结果表明,滨河湿地地下水位受河水水位影响显著,地下水位的波动幅度与河岸距离之间存在明显的负指数关系,调水期内这...     

塔里木河下游地下水化学特征对输水响应的阶段性研究

通过对塔里木河下游英苏断面地下水化学特征在生态输水作用下变化的观测资料研究发现,地下水化学特征对间歇性输水的响应表现出阶段性的特点:在受输水影响的初期地下水中矿化度和主要离子含量呈现上升变化,随着输水的进行,矿化度和主要离子的含量逐步下降,最后又表现出上升态势.根据地下水盐变化特点可将地下水化学对输水的响应划分为3个阶段:初期阶段(盐分横向累积阶段)、中期阶段(淡化压盐阶段)和后期阶段(蒸发溶盐阶段);输水间歇地下水化学特征的变化与地下水化学对输水响应表现出的阶段性特征相一致的特点.在“盐随水来,盐随水去”规律作用下,地下水化学特征的阶段性变化受土壤盐分含量、与河道距离、输水水质、水量的影响,其中土壤盐分、输送水的水质与地下水位的抬升是主导因素,而距河道远近与水量的多寡则是导致与河道不同距离处阶段性变化时间差异的重要原因.从水盐运移规律的角度考虑,河道输水方式比面上输水方式更利于生态恢复.     

毛乌素沙地地下水浅埋区田间水分动态

毛乌素沙地种植区地下水埋深较浅,地下水与土壤水分之间联系紧密,为揭示春玉米生长过程中水分运移关键过程,本文基于原位监测,利用Hydrus-1D建立模型研究毛乌素沙地的田间水分动态。结果发现:在包气带中,40 cm深以上土层水分受根系吸水和气象条件影响变化剧烈,50 cm深以下土层水分变化受地下水影响显著;在玉米整个生长期内,蒸发量占蒸散量的比例为31%,地下水对玉米生长的水分贡献总量为220.09 mm,占玉米耗水总量的37.9%;为了减少深层入渗,实现节水灌溉,在当前地下水埋深条件下,可将每次的灌溉量减少为原水量的72%;地下水位的下降会减少玉米对地下水的利用,并增大灌溉需求量,模拟发现,当平均地下水埋深下降至147 cm深时,玉米生长将不再利用地下水。研究成果可为毛乌素沙地的农田水分利用及生态环境保护提供重要的理论依据和参考信息。     

木麻黄沿海防护林土壤呼吸动态及其关键影响因子

以中国亚热带木麻黄沿海防护林为研究对象,利用LI-8100土壤呼吸自动观测系统,对木麻黄人工林生态系统的土壤呼吸特征进行了监测.结果表明,不同林龄木麻黄林地土壤呼吸日动态均呈双峰变化曲线,8:00~10:00和14:00~16:00出现峰值,最小值出现在20:00~22:00;季节动态均呈单峰曲线,最大值出现在6~7月份,最小值则出现在12~1月份.土壤温度和水分对土壤呼吸的季节变化存在显著影响,并有明显的交互作用,进行单因素方差分析发现,土壤呼吸季节变化与5cm土温存在着较好的指数相关关系(P成林>幼林;随着林龄的增大,土壤呼吸对土壤温度和土壤水分的敏感性增强.