基于小波分析的抚松县降水量变化对矿泉水资源量的响应研究

大气降水是抚松县矿泉水资源的重要补给来源,探究其变化规律及极值概率对泉流量是否能够得到持续补给具有重要意义。为此,首先利用1960~2013年的降水资料和1981~2008年部分泉流量观测数据,对抚松县降水量的年内分配、年际变化和不同年代降水量均值变化进行降水特征分析;之后,运用皮尔逊Ⅲ型模型分析最大年降水量的概率分布;接着,利用1981年7月~2008年11月期间降水量和部分泉的泉流量监测数据,采用连续小波分析法对二者周期进行分析;最后,运用交叉小波变换法对同一时段内降水量和泉流量多时间尺度变化的相关性进行分析。结果表明:1960~2013年的54间,研究区内年降水量呈现周期性变化,变差系数为1.017×10-17,降水稳定,未发生异常变化。降水量和泉流量均存在约11个月的主震荡周期,二者属于同相位(即泉流量对降水量的变化产生即刻反应),降水量作为本区矿泉水补给的重要影响因素,可为矿泉水资源得到有效补给提供保证。     

安阳市小南海泉流量减小的原因分析

小南海泉是河南省安阳市工农业及生活用水的主要水源之一。由于自然因素及人为因素的影响,泉水流量呈逐年递减趋势。作者利用均衡法对小南海泉域的地下水资源进行计算,根据计算结果进行分析,指出导致泉水流量减少的主要原因,并对小南海泉的保护提出了合理化建议。     

郭庄岩溶泉形成规律及其流量随机模拟

郭庄泉为一全排型、侵蚀—构造上升泉,出露于中奥陶纪灰岩中。对泉流量及降水量进行了谱分析,泉流量周期为8.5年、25个月及12个月等,泉的年内滞后期为6—7个月、经回归分析和滑动平均模型计算,当年的泉流量与自前一年起的11年内的降水量关系密切。      

山西龙子祠岩溶泉流量动态特征与影响因素分析

选取山西南部典型岩溶泉龙子祠泉域为研究对象,利用1954-2018年65年长时序的泉水流量、降水监测数据及1990-2018年的开采数据,分析其动态特征及响应规律。结果表明:该泉域泉流量在2.94～8.39 m3·s-1之间波动,多年平均流量为4.74 m3·s-1;年内泉流量对降水补给响应有4个月的时间滞后性;开采量保持较高水平时,泉流量总体呈明显下降趋势。利用多元回归方法建立两个阶段（1954-1989年和1990-2018年）的数学模型,并对其进行模拟和误差分析,结果显示:第一阶段泉流量影响因素主要为前一年降水和前两年降水;1990年开始存在开采活动,第二阶段受降水和开采共同制约,与当年开采量负相关且受其影响最为强烈,其次受前一年和前两年降水影响;整个时间序列上流量误差为11.62%,模拟效果较好。      

1961-2013年新疆不同时间尺度降水量的气候特征及其历史演变规律

利用新疆1961-2013年资料完整的89个气象观测站降水量资料, 应用数理统计、线性趋势、突变、小波分析等方法, 对新疆降水量的时空分布和变化特征以及突变性、周期性特征进行了分析. 结果表明: 新疆年降水量空间分布极不均匀, 大值区分布主要在天山山区及其两侧; 降水集中出现在春末至夏季, 其中, 7月在全年所占比例最大. 新疆及其各分区年降水量与降水量距平百分率均呈显著增加趋势, 不同于中国大部分区域同期呈显著减少或无明显线性变化趋势的现象, 增加速率与年降水量有关, 同时年际波动及阶段性变化明显; 四季降水量增加趋势的显著性不如年降水量, 空间分布上年和四季降水量均表现为大部分地区呈增加趋势, 且增加趋势冬季 > 夏季 > 春季 > 秋季. 新疆及天山山区年降水量在1987年发生了突变, 北疆在1984年发生了突变, 而南疆在1981-1986年期间发生了突变; 新疆及北疆年降水量具有3 a、6 a、8 a、11 a、18 a的波动周期, 天山山区存在6 a与10 a的震荡周期, 南疆波动周期为5 a、8 a、18 a, 四季降水量也存在不同的波动周期.     

柳林泉水化学特征及动态分析

柳林泉由100多个泉点组成,水质类型复杂、水温变化大。本文将其分为五个泉组,分别对各个泉组的水化学、水温及动态特征进行了分析,阐述了它们的分布规律及变化特征;对泉群流量的动态变化进行了相关分析、趋势分析和周期分析。结果表明: 自东向西,泉水水质逐渐变差,水温逐渐增高,泉水动态渐趋稳定。位于三川河南岸的泉点水温低,水质好;北岸的泉点水温高,水质差。泉流量的总体变化趋势呈指数曲线形式衰减,变化周期为16年,主要影响因素是降水入渗、河流渗漏及人工开采。      

1956-2016年渭河支流葫芦河流域径流及降水的年际变化特征

研究河流径流量和流域降水量的变化特征,对区域水资源规划与开发利用具有重要意义。基于葫芦河干流上下游的两个主要控制水文站实测年径流量及其流域年降水量资料,运用标准距平累计曲线法、小波分析法和Mann-Kendall等方法,研究了葫芦河干流年径流量和年降水量的年际变化趋势、周期性和突变性。结果表明：葫芦河上下游年径流量变化趋势一致性较好,流域年降水量变化趋势与径流量变化趋势基本对应,均呈下降趋势,但径流减少的速率远大于降水减少速率,且下游径流量的减少速率比上游更快。葫芦河上下游径流量变化的大周期一致,但下游径流小周期的转换要比上游径流和流域降水更频繁,上下游径流量与其流域降水量变化周期的年份对应关系不好,径流变化的主周期和次周期均小于降水的变化周期。葫芦河下游年径流量在1988年发生了突变,而上游径流量和流域降水量均无明显的突变点。     

辛安泉流量变化的时间序列分析

利用时间序列分析方法建立了描述辛安泉流量变化过程的混合回归模型。该模型表明辛安泉当年流量与前1年流量、前11年降水量及前1年岩溶水开采量有关。通过模型对泉流量变化的影响因素做进一步分析，结果显示：1980年是辛安泉流量变化的转折点，大气降水对1980年前的泉流量变化具有控制作用，而岩溶水开采量迅速上升则是1980年后泉流量不断衰减的重要原因。     

济南岩溶泉域地下水流模拟

为深入研究济南岩溶泉域地下水资源变化的现状及未来发展趋势,探索地下水资源可持续管理途径,文章建立了济南泉域地下水稳定流和非稳定流模拟模型,分析了地下水流场及泉水流量变化趋势,并圈划了泉群地下水汇流带。在泉群汇流带内开采地下水直接影响泉流量,而水源地开采通过影响泉群汇流带间接影响泉流量。泉流量呈明显的季节性变化,且与降水量紧密相关:丰水期水位升高,泉流量增加;枯水期水位降低,泉流量减少。保护天然补给量与增加人工补给量是保证泉水长流的重要措施。     

洪山泉流量动态及影响因素分析

以39年洪水泉流量观测资料为基础，对泉水稳定性、变化特征及影响因素进行了探讨分析，结果表明洪水泉39年的泉水流量动态曲线出现了4个高峰、4个低谷，峰谷交替时间间隔周期为8年左右。大气降水是洪水泉水的主要补给来源，对泉水补给存在着8年的滞后期，是控制着泉水的流量的主要因素，随着多年降雨量的减少泉水流量呈下降趋势，采煤及地下水超采改变了地下水的补经排条件，影响了洪水泉水量水质，也是洪水泉流量减少的重要原因，今后应加强洪水泉的保护，进行合理开发以达到可持续利用的目的。     

泉域地下水数值模拟及泉流量动态变化预测

本文对位于岩溶地区的小南海泉泉域地下水进行了数值模拟和水平衡分析，全面分析了降雨、河、渠、库地表水系入渗对地下水动态变化的影响，模拟了泉流量动态变化与区域地下水关系。在此基础上，分析了不同气候条件和开采方案对泉流量的影响。模型计算结果表明，小南海泉流量多年平均相对变化率与降雨量多年平均变化率基本一致，减少泉域地下水开采量，特别是矿坑排水可有效地增加枯期泉流量。     

北京市密云县前火石岭泥石流沟形成条件及特征分析

北京地区现有泥石流沟856条,分布在北京北部燕山山脉和西部太行山脉一带,受地形地貌、地质条件、降雨条件以及人类活动影响较明显,总体以暴雨沟谷型泥石流为主。密云县前火石岭泥石流沟是燕山山脉一带典型的一条泥石流沟,文章在地质调查和勘查的基础上,从地质条件、地形地貌、降雨条件、人类活动等方面,综合分析前火石岭泥石流沟的形成条件及特征,同时对泥石流沟的发育情况进行深入剖析,按10年一遇暴雨强度的设计标准,在泥石流沟上游、中游、沟口3个断面计算泥石流运动特征参数,得出该泥石流沟为低易发-中等易发稀性水石流,目前处于发展阶段的停歇期,区域高强度集中降水为泥石流灾害的激发因素,泥石流的峰值流量等运动参数沿沟逐渐增大。分析结果对该泥石流沟的治理方案制定具有重要意义,对燕山山脉一带泥石流沟的防治具有借鉴作用。     

太行山低山区泉水涌流规律试验研究

通过系统监测，对冀南太行山区泉水流量的日变化和季节变化进行了试验研究，建立了泉水流量典型日变化模型，研究发现，泉水流量与土壤热通量密切负相关，均为以24小时为周期的正弦曲线，二最大相关系数达到0.93，土壤热通量在相位上提前3个小时左右。泉水流量的季节性增加主要由降水补给。     

管道流模型参数敏感性分析及其在许家沟泉域的应用

在岩溶含水系统中,作为主要排水通道的管道对泉流量动态具有一定的控制作用,而管道特征参数对流量变化亦有影响。为确定管道各参数的影响,前人以管道发育的岩溶水系统为研究对象,进行了短时间序列泉流量响应的分析探讨,而对岩溶管道不十分发育的岩溶水系统的研究较薄弱。为此,本研究结合北方岩溶水系统的发育特征,借助CFP管道流模型对管道各参数对岩溶系统流量和流态的影响程度及各参数的敏感性进行了分析,而后基于河南鹤壁许家沟泉域岩溶水文地质特征构建了泉域的MODFLOW-CFP模型,对泉域岩溶地下水渗流进行了模拟,并对不同降水保证率下的泉流量进行了预测。结果表明:管道流量与管壁渗透系数、管道坡度和管径呈正相关,而随弯曲度和埋深的增加管道流量呈先增大后减小的趋势。管壁粗糙度对流量的影响较小,且呈现出一定的波动性,尤其是当管壁粗糙度较小时,波动比较明显。经敏感性分析发现,管壁渗透系数和埋深的敏感性最高,其次为弯曲度和管道坡度,而管道直径和管壁粗糙度敏感性最低。许家沟泉域在25%降水保证率下,年最大泉流量为0.45 m3/s,平均泉流量为0.36 m3/s;在75%降水保证率下,年最大泉流量为0.41 m3/s,平均泉流量为0.31 m3/s,与实际情况吻合。该法可为我国北方岩溶区水资源评价及泉域水资源开发保护提供借鉴。     

太行山区泥石流灾害降雨触发条件的研究

河北省太行山区是河北省泥石流灾害的主要发生区,该区泥石流在空间上主要分布在太行山东麓的中低山区域,其分布与暴雨等值线的中心部位基本吻合;在时间分布上主要发生在每年7月20日至8月10日之间的强暴雨时期。泥石流的暴发受到降雨因素和地质因素的双重影响,由于降雨为第一主控因子,在地质地貌条件充许的前提下,决定着泥石流是否能在暴雨中被激发。     

天山南坡黄水沟与清水河寒区流域极端水文事件对气候变化的响应

冰川、积雪和冻土变化产生的水文效应对下游水资源供给具有重要影响,近几十年来新疆区域洪水呈显著加重趋势,尤其是南疆区域洪水明显加剧. 以天山南坡黄水沟与清水河寒区流域为研究区域,通过分析水文站极端水文事件,结合流域上游山区巴伦台气象站资料,研究了高寒山地流域在气候变化背景下极端水文过程出现时间、年最大和最小径流的响应特征. 结果表明：1986年是水文过程的突变点,从1986年开始随着降水、气温的增加,河流径流量呈增加趋势;最大年径流出现时间从6月中下旬推迟到7月下旬;最大径流和最小径流与年径流量呈正相关关系,最大径流与夏季降水关系密切,而最小年径流与冬春季的气温关系密切. 随着1986年以来的气温升高,冻土退化产生的水文效应使冬季径流增加明显,也使年最小径流明显增大;1986年以来降水变化决定着年径流量增加,使年最大径流集中出现在夏季且量级增大. 总体来讲,20世纪80年代中期以后山区河流年极端洪峰量增大,洪水量增多,年际间变化幅度明显增大,从而对下游造成更严重的灾害. 因此,加强气候变化对寒区流域水资源和洪水灾害的影响评估,使科学技术在减灾方面发挥主导作用.     

Use of water balance calculation and tritium to examine the dropdown of groundwater table in the piedmont of the North China Plain (NCP)

The groundwater table in the piedmont plain was only about 1–2 m in depth in the 1950s and 1960s, but it lowered dramatically afterwards to about 25–27 m in depth (currently 21–23 m above sea level) due to overpumping of groundwater and drought in the region. This change has adversely affected the sustainable development and food supply of this important agricultural area. The groundwater table at Luancheng Experimental Station of the Chinese Academy of Sciences, located in the piedmont, dropped from 39.36 m in 1975 to 21.47 m above sea level in 1999, at an average rate of 0.72 m/year. Water balance components, such as daily rainfall, pan-evaporation, and evapotranspiration (by lysimeter after 1995) have been recorded since the 1970s, and they were used as variants to simulate monthly water table change based on a physically based statistical model. Groundwater samples were collected during the period 1998–2001, and tritium was measured in the laboratory to trace the groundwater flow from the Taihang Mountains to the piedmont. A reasonable exploitation rate of 150 mm/year was obtained from the model by assuming the annual water table is constant. The recharge and groundwater flow from the Taihang Mountains plays an important role in the water balance of the piedmont area, and it was estimated to be about 112.5 mm/year by using the variation of tritium with the depth, which followed a good exponential function. The simple water balance calculation indicated that the water table could recede at a rate of 0.8 m/year, which is close to the actual situation.     

大埋深条件下降雨入渗补给的初步分析

运用SWAP模型对太行山山前平原--河北省栾城县田间土壤水分运动进行了数值模拟.从土水势及土壤含水量等方面,初步分析了降雨灌溉入渗补给条件下土壤水分运动的规律.通过分析和讨论,探求了大埋深条件下降雨入渗过程,初步揭示了降雨入渗对地下水位变化的影响.     

近50a西北地区年径流变化反映的区域气候差异

应用我国西部主要河流1951-2000年年径流资料,分析径流变化的区域特征.结果表明:中国西部地区大部分河流径流呈增加趋势,特别是天山南坡逐河流增加最为显著,最高达14%·(10a)^-1,其年径流的变化过程相关分析和差积曲线显示,西北地区西部新疆地区与东部的黄河上游年径流变化呈反相变化特征,而西北地区东部河流径流变化则与黄河上游的径流呈正相关关系.西北地区东部黄河年径流和西北太平洋夏季季风指数及其差积曲线表现出一致的变化过程,这表明了黄河上游径流变化主要受东亚季风的影响,同时由于东亚季风与西风在西北地区的相互作用,间接的影响到了新疆地区的径流和降水.这从一个侧面反映的西风带、东亚季风和高原季风的相互作用.