基于长序列观测的地面沉降防控水位识别及其指示意义

2014年南水进京后北京逐步开展地下水回补工作,区域地面沉降逐年缓减,部分地区开始出现回弹。面对北京地区地面沉降开始出现的新变化,科学合理地开展地面沉降防控,精准识别地面沉降防控水位,判别其指示意义显得尤为重要。以天竺地面沉降监测站分层水位与沉降长序列观测资料揭示地面沉降防控临界点与控沉水位,利用交叉小波变换和皮尔逊相关分析等方法,定量研究不同时间段水位变幅与土体周期变化。结果表明：(1)研究区第二、第三和第四含水层控沉水位分别为-14.30 m、-17.31 m和-10.12 m,水位变幅达1.73 m、3.07 m和5.03 m;(2)分层水位与土层形变共振关系周期结果和皮尔逊相关系数验证了地面沉降临界水位时间节点为2019年6月和7月以及2020年10月;(3)区域上结合临界水位变幅时间节点和水位变幅等参数,计算出区域分层储变量为97.11×10⁴ m³、96.57×10⁴ m³和92.95×10⁴ m³。研究结果可为北京乃至全国地面沉降防控和地下水...     

150ka以来内蒙古河套古大湖沉积物粒度记录的湖泊水位变化

基于内蒙古河套盆地山前兵房沟湖相层剖面沉积物的粒度记录,结合~(14)C和光释光年代学测试,对比分析沉积物粒度敏感粒级及频率曲线特征,反演了河套古大湖150ka以来的湖泊水位变化。研究结果表明,河套古大湖水位变化经历了4个阶段:(1)初始形成阶段(150~130ka),河套古大湖处于浅湖环境,沉积物粒度由粗变细,湖泊处于水位上升期;(2)发展阶段(130~54ka),早期湖水面较高,处于深水环境,晚期沉积物粒度逐渐变粗,湖泊水位有所下降;(3)萎缩阶段(54~18ka),湖泊水位快速下降,细粒沉积物含量减少,中粗粒沉积物含量增大,湖泊水位迅速下降;(4)消亡阶段(18ka至今),由于山前活动断裂影响,阴山快速隆升,湖泊急剧萎缩,湖相层顶部被山间冲洪积物覆盖。控制河套古大湖湖泊水位变化的主要因素是构造运动和气候环境突变。     

长江沙市洪峰水位预报方法

沙市洪峰水位是长江荆江段防汛和分洪工程运用的依据。它一般是根据上游寸滩站洪峰水位(流量)连续推算宜昌水位(流量),再由宜昌站水位预报沙市洪峰水位。但宜昌站以下,长江进入平原湖区,并有区间支流清江(流域面积16,742平方公里)及沮漳河(流域面积7,216平方公里)汇入;枝城以下有松滋、太平两口分流入洞庭湖;而洞庭湖出流对沙市水位又有显著的回水顶托影响(见图1)。因此,宜昌～沙市段洪峰水位预报问题就变得比     

敦煌月牙泉湖近百年水位变化及其原因分析

敦煌月牙泉形成于第四纪全新世,距今约12 ka。因泉湖地处鸣沙山环抱之中,形似月牙并兼具沙水共生的淡水泉湖特征,成为世界瞩目的自然地理环境的重要地质遗迹。对月牙泉湖近百年水位动态变化进行了综合分析,认为月牙泉湖水位动态变化的综合原因可归结为气候和人为因素。1960年开始农业打井灌溉、党河水库和渠系的修建导致地下水补、排失衡,到2001年月牙泉湖水位下降9. 98 m,年均下降0. 24 m,致使区域性地下水位的下降是造成月牙泉湖水位下降的主要原因,气温的升高加大蒸发量是月牙泉湖水位动态变化的次要原因。通过月牙泉人工补水工程,2018~2019年月牙泉湖水位上升1. 58 m,湖水域面积由9472. 59 m2逐渐扩大到13334. 75 m2,昔日古人心中美丽的月牙泉面貌再次展现在我们的眼前。     

江苏徐州地区岩溶塌陷致塌力学模型及水位控制红线

岩溶塌陷实际是覆盖层土体变形破坏的一种特殊类型。通过调查研究,将徐州地区岩溶塌陷概化为"单一透水型盖层"、"透—阻型盖层"以及"单一阻水型盖层"三种地质模式,破坏模式为渗透变形破坏和剪切变形破坏,致塌模式分别为"潜蚀渗透-超临界水力梯度致塌"、"潜蚀软化—吸蚀—渗透力致塌"以及"真空吸蚀致塌"。建立了内部塌陷阶段以及地表塌陷阶段的综合力学模型,经新生街塌陷和溶剂厂塌陷验证,计算结果与实际情况基本吻合。以徐州典型塌陷区为例,分别对不同覆盖层厚度(40 m、30 m、20 m、10 m)、不同溶洞直径(4 m、2 m、1 m、0. 2 m)、不同下伏黏性土厚度(5 m、10 m、15 m、20 m、25 m、30 m、35 m、40 m)的稳定性进行试算,得到稳定性系数随水位降深的变化关系曲线,结果表明:覆盖层厚度越大、下伏黏性土厚度越大、溶洞直径越小、水位降深越小,稳定系数越高,越不容易塌陷;当洞穴直径小于1 m时,自然条件下土体均处于稳定状态;以稳定系数等于1为变形破坏的极限平衡条件,确定了最大水位降深及其空间分布,并据此作为岩溶塌陷的水位控制红线,为研究区岩溶水安全合理开采提供指导意义。     

水位变化对鄱阳湖苦草潜在生境面积的影响

苦草是鄱阳湖越冬水鸟的重要食物资源,为量化水位变化对鄱阳湖苦草生境的影响,基于环境流体动力学模型(EFDC)和生境适宜度曲线,构建了鄱阳湖苦草生境数值模拟模型;对三峡水库175 m试验性蓄水后鄱阳湖苦草潜在生境面积变化进行了连续模拟,建立了苦草潜在适宜生境和水深≤4 m水域面积变化与星子站水位的定量响应函数;并据此分析了三峡水库运用及拟建鄱阳湖水利枢纽对苦草潜在生境面积的影响。星子站水位15 m左右时苦草潜在生境面积最大,潜在适宜生境和水深≤4 m水域面积分别为1 703 km^2和2 336 km^2。三峡水库运用可有效保障鄱阳湖苦草潜在生境面积,但其扰动幅度也明显减小,潜在适宜生境和水深≤4 m水域面积序列标准差在三峡运用后减幅分别达到27%和47%。拟建鄱阳湖水利枢纽调控水位在其下闸蓄水期和长江上游水库蓄水调节期内宜分别控制在16 m以下和13.5 m以上,可保障潜在适宜生境及水深≤4 m水域面积与最大值相比减幅分别控制在20%和10%以内。成果明晰了水位变化对鄱阳湖苦草潜在生境面积的定量影响规律,为江湖新水沙条件下鄱阳湖生态系统保育提供了量化依据。     

山东西南部南四湖水位变化特征及其与气候要素的相关分析

气候变化对水资源的影响是水文领域的一个重要的研究方向, 研究水位变化与气候要素的相关分析, 对预测湖面水位意义重大. 利用1981-2013年山东西南部南四湖水位和沿湖5个国家级气象观测站逐月平均气温、 相对湿度、 风速、 降水和蒸发量等资料, 分析了近33 a来南四湖水位变化特征及气象影响因子. 结果表明: 近33 a南四湖水位升高趋势显著, 平均每10 a升高0.46 m; 水位变化整体分两个阶段, 1989年以前为下降态势, 1989年以后为上升态势, 1994年是水位升高的突变时间点; 平均最高水位出现在3月为33.04 m, 最低出现在12月为32.03 m. 各气象要素对南四湖水位的影响呈明显的季节性, 降水量是影响年水位变化的重要气象因子, 年降水量每增加100 mm, 水位升高0.21 m, 夏季降水量对水位的影响更为显著; 蒸发量在夏、 秋季与水位呈极显著负相关; 水位在夏季与风速、 在冬季与相对湿度均呈显著负相关.     

鄱阳湖水质时空变化及受水位影响的定量分析

基于2008~2012年水质水位数据,分析水位变化下的鄱阳湖水质时空变化特征,并定量研究水位变动对水质的影响。结果表明:(1)鄱阳湖水质自2007年起呈恶化趋势,主要在水位涨落下湿地植被生物净化作用强弱转换影响下,丰水期水质好于枯水期。但有时因降雨初期非点源污染加剧,水位上升而水质下降;(2)水质沿主航道水流方向从主湖体东南部到入江水道逐渐好转,主要受乐安河、信江等入湖河流携污影响,同时受到滨湖城镇排污、采砂加剧内源污染释放等的影响;(3)星子站水位每上升1m,鄱阳湖全湖Ⅰ~Ⅲ类水比例提高6.2%。     

揭露两个含水层混合井初始混合水位形成机理研究

混合井水位形成机理基础理论研究具有重要的理论意义和广泛的现实意义。为了研究混合井初始混合水位形成机理,以完整揭露两个含水层的地面抽水钻孔为例,通过公式推导获得了混合井初始混合水位计算公式。在高家堡矿井T1、T2钻孔中进行了现场应用,计算T1钻孔洛河组全段地下水位为+927. 399 0 m,T2钻孔洛河组中段地下水位为+926. 236 2 m和+928. 262 5 m。实测T1钻孔洛河组全段地下水位为+927. 74m,与计算值接近;计算的T2钻孔洛河组中段地下水位显著高于该钻孔实测洛河组上段水位(+925. 99 m),符合实际情况。通过对比分析,验证了初始混合水位计算结果的准确性和计算公式的正确性。     

近60a来洞庭湖水位演变特征及其影响因素

基于1956-2015年洞庭湖主要控制站实测水文数据,运用Mann-Kendall检验法、主成分分析法对比分析了近60 a来洞庭湖东、南、西三个湖区水位演变特征及其影响因素。结果表明：从调弦口堵口至葛洲坝截流后,南咀和城陵矶站同流量下水位均升高,但南咀站平均水位受三口分流能力减弱而下降（0.03 m）,城陵矶站平均水位受湖盆泥沙淤积和长江干流顶托作用而上升（1.33 m）;三峡水库运行后,湖盆冲淤基本持平,湖泊同流量下水位基本不变,由于该时段长江流域整体为相对枯水期,因而与葛洲坝截流后相比湖泊年平均水位下降约0.31~0.58 m。近60 a来南咀站平均水位呈显著下降趋势（p<0.05）,而城陵矶站水位呈显著上升趋势（p<0.01）,说明湖泊水位影响因素作用存在空间异质性。洞庭湖年内水位存在涨（4-5月）~丰（6-9月）~退（10-11月）~枯（12月-次年3月）的变化特征,葛洲坝运行期丰水期水位上涨明显,三峡运行期各月水位均有下降,受水库调度方式影响7-10月水位降幅最大。洞庭湖流域降水量、四水入湖和出湖径流大小以及长江干流水情是洞庭湖水位变化的主要影响因素,三口来沙变异条件下的洞庭湖冲淤量变化是湖泊水位变化的次要因素。     

洞庭湖萎缩对湖内洪水影响

为了更好地理解湖泊萎缩对湖内洪水过程的影响,在假定洞庭湖将继续萎缩的前提下,通过建立荆江-洞庭湖水动力模型,定量分析洞庭湖萎缩对湖内洪水的影响。研究结果表明,湖内水位及洪峰流量随湖泊面积的萎缩而增加,洪峰水位到达时刻随着湖泊萎缩而提前。若遇1996年型洪水,洞庭湖面积若从目前的2 670 km2减小至1 380 km2时,西洞庭湖及南洞庭湖内最高水位将抬高2.0 m左右,东洞庭湖水位将抬升0.4 m左右,城陵矶站点洪峰水位到达时刻将提前约11 h,洪峰流量增加约4 800 m3/s。因此,若洞庭湖湖泊面积在目前基础上（面积2 670 km2）继续萎缩,湖区特别是西洞庭湖及南洞庭湖将面临更为严峻的洪水灾害。虽然湖泊萎缩对西洞庭湖与南洞庭湖内水面坡降影响较小,但东洞庭湖内水位同时受湖泊萎缩及长江来流的影响,水面坡降发生较大变化,在距离蔡家洲80~110 km（鹿角站附近）河段水面坡降出现大幅增大。     

东江三大水库联合调度下惠州河段水温变化响应研究

以东江流域控制站点博罗站为代表,通过构建一维水流水温模型,计算分析了东江三大水库不同出库流量对下游惠州河段水温的影响,探讨了该地区基于水温的鱼类生态调度目标,提出了东江三大水库3月份的水库联合生态调度方案.研究结果表明,在东江三大水库出库流量比例不变的情况下,博罗站3月份水温随着流量的增大而增大,但变化并不明显;在博罗站流量不变的情况下,东江三大水库出库流量的变化对博罗站水温有较大的影响,其中以白盆珠水库的影响最为显著.结合前人的研究成果认为,在博罗站流量320m3/s的情况下,保持白盆珠水库3月份最小出库流量为30m3/s,有利于东江下游惠州河段的生态条件改善.     

黄河源区水环境变化及黄河出现冬季断流的原因

自1954年有水文观测资料以来，黄河曾在青海省玛多县黄河沿水文站发生过3次断流。本文在分析黄河源区水环境特征及其影响因素的基础上指出，鄂陵湖、扎陵湖的环湖融区调节能力低，当遇到连续干旱、冬季其调节水量不足以维系黄河径流时便会发生断流，这是断流的主因。湖水位降低、开采沙金、过度放牧等自然和人为因素也会对黄河发生断流产生影响。鄂陵湖口附近黄河上修建的水电站开始蓄水，提高了两湖及环湖融区的调节能力，今后黄河冬季出现断流的可能性将大为降低。     

苏干湖盆地水资源与生态环境及其向区外调水的影响

苏干湖水系属于柴达木内流水系西北端的一个独立水系, 在现状条件下, 苏干湖盆地水循环关系为大小哈尔腾河-苏干湖的"补给-蒸发"相平衡.大小苏干湖为盆地水资源的尾闾汇集区, 生态景观大部分为戈壁荒漠, 生态植被集中分布在湖外围地下水埋深小于5 m的浅埋带.在评价分析现状水均衡的基础上, 分析了盆地水循环过程, 结合氢氧同位素测试和遥感信息提取, 得出大、 小苏干湖水体的补给来源不同, 河流来水量的变化主要反映在大苏干湖水域, 对小苏干湖水体影响较小.初步建立了苏干湖盆地生态植被变化模式, 结合引哈济党工程, 分析了不同调水情景下, 大苏干湖水体面积的变化、 地下水浅埋带的变化及生态变化. 结果表明: 在大哈尔腾河调水1.0×10⁸m³时, 不会对苏干湖水系生态状况造成明显的影响, 因而可对敦煌生态保护起到积极作用.     

新疆开都-孔雀河流域绿洲需水量与稳定性分析

水是绿洲存在和发展的核心, 干旱区绿洲稳定性与水密切相关. 根据2000-2009年资料, 采用蒸发系数法和定额法估算开都-孔雀河流域绿洲自然生态系统和社会经济系统综合需水量, 并对水资源约束条件下的绿洲稳定性进行初步探讨. 结果表明: 2000-2009年, 绿洲年均总需水量理论值约为54.80×10⁸ m³, 其中开都河绿洲总需水量约为20.55×10⁸ m³, 孔雀河绿洲总需水量约为21.90×10⁸ m³, 博斯腾湖区耗水量约为12.35×10⁸ m³, 与绿洲10 a平均供水量相比, 供需表现出极大地不平衡性. 水资源可承载绿洲面积(不含博斯腾湖)约为3139.66 km², 其中可承载灌溉地面积约为1395.41 km², 与绿洲10 a平均面积5 248 km²相比, 差别较大, 绿洲处于不稳定状态, 现状绿洲面积应适当收缩. 最后, 对博斯腾湖最低生态水位进行讨论, 初步把大湖最低水位定为海拔1 045 m, 小湖最低生态水位定为海拔1 046.5 m.     

基于水量平衡的博斯腾湖水位变化分析

博斯腾湖是我国最大的内陆淡水湖,也是新疆南部地区重要的淡水资源。20世纪50年代以来,博斯腾湖水位多次剧烈变动。尤其是近30年,博斯腾湖水位波动尤为剧烈,甚至有不断加剧的趋势,这给该区经济建设和生态环境造成重大负面影响。基于水量平衡原理,分析博斯腾湖流域1986~2012年的气象水文数据,得到1986~2002年博斯腾湖水位急剧上升的原因在于开都河径流量的增加及开都河灌区引水量的减少。2002~2012年,开都河径流量持续走低,地下水的开采导致河道损失水量增大以及泵站扬水量的增加使得博斯腾湖水位急剧下降。     

长江流域“2017·07”暴雨洪水分析

2017年6月下旬至7月初,受持续强降雨影响,长江发生中游区域性大洪水。以实时报汛数据为基础,分析长江"2017·07"暴雨洪水特性,依据洪峰水位判断,强降雨导致洞庭湖水系湘江发生超历史最高水位特大洪水,资水、沅江发生超保证水位大洪水,洞庭湖超过保证水位;鄱阳湖水系乐安河上游发生超历史最高水位特大洪水,昌江、乐安河中下游、修水发生10a一遇较大洪水,鄱阳湖超过警戒水位;长江干流莲花塘以下江段全线超过警戒水位。在应对此次洪水过程中,长江上中游重点水库防洪效益十分明显,有效避免中游干流莲花塘至螺山江段超保,缩短洞庭湖城陵矶站超保时间6d左右。     

呼伦湖水面蒸发及水量平衡估计

为重建水文资料缺乏的呼伦湖流域的水文序列,本研究基于长期的气象观测记录,采用彭曼公式估计了湖泊的水面蒸发,并建立一个两参数月水量平衡模型模拟湖周的入流,通过水量平衡计算,模拟了湖泊月水量、水位变化,重建了42年(1961-2002)的呼伦湖区水文序列。模拟的水位变化趋势与实际比较接近,误差较小,模拟精度较好。所重建的42年呼伦湖水文序列,可为该区域的水资源评价管理提供科学依据。     

湘江2017年与2019年两场特大洪水的对比分析

2017年6月下旬到7月初,2019年7月上旬到中旬,湘江干流接连发生特大洪水。通过分析湘江流域多个测站的水文整编资料,结合部分实时信息,从降雨过程时空分布、干支流有关测站洪水水位流量过程、洪水组成、洪量、洪水传播时间与宣泄速度等方面,对2017年洪水与2019年洪水的暴雨洪水特征进行了对比分析。2017年洪水,湘潭站上游的衡山、衡阳、冷水滩站水位过程与流量过程对应呈双峰形状,而湘潭站水位过程没有出现双峰;2019年洪水,湘江干流上下游站点的水位过程与流量过程基本对应,均呈双峰形状;2017年洪水宣泄慢,2019年洪水宣泄极快。2017年洪水与2019年洪水流量过程与水位过程起伏不对应、洪水宣泄速度的差异主要是由于洞庭湖水位顶托因素影响导致。     

黄河下游河槽萎缩与水沙条件关系初步分析

根据黄河下游实测资料分析河槽萎缩变化,采用断面过水面积、同流量(Q=3000m3/s)水位作为河槽萎缩指标,利用水沙系数(平均含沙量与平均流量比值)反映水沙条件变化,建立了河槽萎缩指标与水沙系数的关系,表明河槽萎缩指标与水沙系数有一定的变化规律。