南方小型岩溶流域与非岩溶流域的释水过程及径流组分差异

我国南方岩溶流域和非岩溶流域下垫面条件和含水介质结构的差异造成了不同的产汇流过程及机制,进而导致不同释水时段径流组分的开发利用价值不同。为深入理解岩溶流域的产汇流机制并探索岩溶流域的水资源评价方法,文章对鄂西庙沟岩溶流域和高家坪非岩溶流域共31次洪水过程进行了流量衰减分析,对比分析了两个流域的标准衰减方程、典型次降雨的释水过程以及不同洪峰流量下的径流组分差异。结果表明:岩溶流域的释水过程快于非岩溶流域,其衰减系数比非岩溶流域大40％;两个流域的河流基流均来自裂隙介质释水,裂隙介质为流域的主要储水空间,但非岩溶流域的裂隙介质比例比岩溶流域高8.8％;随洪峰流量增加,两个流域的地表径流占比均呈对数形式增大,地下径流占比均呈对数形式减小;岩溶流域径流组分随洪峰流量变化比非岩溶流域更为敏感,其地表径流占比变幅为4％~40％,而非岩溶流域则始终小于10％。文章定量评价了管道和裂隙介质在流域中的导水及储水功能,在进一步刻画岩溶流域产汇流过程及机制方面进行了有益的探索,研究结果可为岩溶山区水资源评价和流域水文模型的改进提供科学依据。     

冻土水文研究进展

冻土改变了区域水热条件、产汇流过程、产流量多寡及年内/际变化,冻土水文成为寒区生态-水文过程的核心环节.系统总结了国内外冻土水文研究进展,包括冻土水热传输特征,特殊的产汇流过程,流域尺度水平衡,以及各种水热传输物理模型和流域尺度水文模型.未来冻土水文的发展应在数据和方法积累的基础上,进一步探索产汇流过程机理,并建立完善...     

贵州典型岩溶流域日降雨径流过程模拟研究

以蓄满产流方式描述岩溶地区的产流过程,采用稳定入渗法划分径流,将非线性水箱模型用于模拟单元流域的调蓄过程,以遗传算法为基础率定模型参数,建立了基于遗传算法率定参数的概念性岩溶水文模型,并以贵州普定后寨河流域为例,采用流域内老黑潭、六谷、后寨测站的水文资料对所建模型进行检验,以相对误差、互相关系数和确定性系数来评定模型.结果表明,本模型预报结果的相对误差均小于士10%,互相关系数均大于0.80,确定性系数均大于或等于0.70,说明所构建的模型能够模拟及预报岩溶地区的降雨径流过程.      

降雨和地形地貌对水文模型模拟结果的影响分析

概念性水文模型数量众多,判断模型是否适合研究流域可以通过模拟结果来体现,但是熟悉流域的产汇流特性可以筛选模型,从根源上大量减少工作量,也可以解决相似流域无资料的问题。选取6种概念性水文模型,以马渡王、板桥和志丹这3个半湿润与半干旱流域为研究区域,探讨流域特性与模型结构之间的关系,并通过降雨和地形地貌分析其对模型模拟结果的影响。研究结果表明,流域地形及植被对产汇流过程有重要影响,由于局部产流现象严重,河道坡度影响大于流域平均坡度,当区域气候条件相差不大时,地形地貌比降雨对流域产汇流特性影响更大。因此对于水文模型的选择,可以在熟悉流域产汇流特性的基础上因地制宜,必要时可以增加适合研究流域的模块来获得更好的预报,在半干旱与半湿润流域,同时具有蓄满和超渗机制的模型能得到更好的应用。     

贵州省普定后寨岩溶小流域水文特性研究

本文在揭示后寨岩溶小流域二元流场结构特征的基础上，依据多年水文资料，分析了后寨岩溶流域的降水、径流、暴雨洪涝与干旱特征，阐述了岩溶水资源综合开发利用、因地制宜修建岩溶地下水库拦蓄洪水资源量的重要性。     

后湾水库以上流域下垫面变化对洪水影响分析

由于人类活动影响导致海河流域下垫面发生变化,造成流域产、汇流特性的变化。为掌握流域下垫面变化对洪水的影响情况,对后湾水库流域采用改进的新安江—海河模型进行分析、研究。结果表明,后湾流域下垫面发生变化的年代为1980年左右;改进的新安江—海河模型用于不同量级的洪水模拟,其效果较好;由于下垫面的变化,改进的新安江-海河模型的产、汇流参数1980年后比1980年前有增大趋势,并在相同降雨情况下,1980年后的洪量比1980年前呈减少的趋势,且洪水量级越小减少幅度越大。     

喀斯特流域分布式水文模型及植被生态水文效应

根据喀斯特流域多孔介质与裂隙水流特征,建立了达西流、裂隙渗流与槽蓄汇流演算相结合的混合汇流演算模式,实现了对分布式水文-植被-土壤模型(DHSVM)的改进。利用贵州普定喀斯特生态水文试验站陈旗小流域观测资料,对模型计算的流量过程及植被截流、蒸散发及土壤含水率时空分布进行验证。结果表明,模型能较好地模拟喀斯特流域陡涨、陡落的流量过程。同时,模型能模拟出土壤含水率、实际蒸散发与降雨、下垫面岩溶裂隙、植被覆盖的响应关系,对分析中国南方喀斯特地区下垫面变化条件下的生态水文效应具有重要意义。     

人类活动影响剧烈背景下的海河流域水文修订成果研究

海河流域水资源开发利用率高,近几十年来未发生较大洪水,水资源开发利用、水土保持、城镇化建设等人类活动对海河流域产汇流特性持续产生明显影响,为七大流域中人类活动影响较大的流域之一。分析了海河流域下垫面变化趋势及对产汇流影响,研究了水文成果修订方法,提出了水文修订成果。在此基础上,总结了海河流域水文修订成果存在的问题,并提出下一步工作建议。     

从水文学产汇流角度分析碱坪沟“8·13”泥石流特征

本研究以四川省都江堰市龙池镇碱坪沟泥石流流域对象,基于HEC-HMS流域分布式水文模型,利用RS和GIS技术提取流域产汇流参数,模拟分析碱坪沟8·13泥石流的暴雨汇流过程,结合流域内土地利用类型分布,模拟降雨-径流关系,并综合考虑泥石流的相关特征参数,利用情景分析法探讨泥石流流域内的土地利用类型变化对泥石流汇流过程的影响关系。     

流域水文模型的比较分析研究

许多流域水文模型的精度甚高,其主要计算结果如蒸散发、产流、水源划分与汇流也都很接近.这里有共同原因:蒸散发模型都应用了蒸散发能力与分土层计算,产流机制对湿润地区都采用蓄满型,分水源都采用线性水库结构,汇流都属于河网汇流性质.这样是符合水文规律的。但各个模型都有明显的参数不独立问题,其最优解很不唯一。造成不独立性的原因主要是分水源结构的并联性质,不是流量过程线不足以作为识别根据。汇流参数在一般范围内变化不影响分水源参数的解。参数不独立问题可以用结构性约束加以解决。应当把模型看成是水文规律的科学假设,在检验中改进,并促进水文科学的发展。     

鄂西岩溶槽谷区洼地的水位响应特征及产流阈值估算

以湖北省兴山县黄粮镇刘家坝和龙湾两处岩溶洼地作为研究对象,利用其降雨、水文和土壤水等监测数据,探讨灌入式补给条件下洼地汇流的水位响应特征和产流特点,并基于降雨量和洼地内明渠流量的关系,采用数学拟合方程,估算两处洼地的降雨产流阈值,进而分析了影响产流阈值的因素。结果表明:降雨强度增大,产流阈值减小;土壤前期含水率越大,越有利于坡面产流;落水洞和岩溶泉水位与降雨有较好的同步响应关系,水位变化曲线随雨强大小分别表现出“陡升陡降”和“缓升缓降”的特点;刘家坝和龙湾洼地的产流阈值分别为7.4 mm和10.6 mm。      

峰丛洼地的坡地径流成分划分

峰丛洼地的石质坡地具有独特的包气带结构和产流模式,其表面岩石裸露,土壤薄且呈现斑块状分布,下部发育表层岩溶带.表层岩溶带的存在决定了石质坡地的产流模式.原本不透水的岩石表面成为"筛子",表层岩溶带和下部包气带之间的界面成为重要的产流界面,称之为表层岩溶带产流.石质坡地的径流是表层岩溶带产流、超渗产流、饱和产流的集合.由于岩溶动力系统的差异导致来自不同界面的径流的温度、pH、电导率、方解石溶解饱和指数(SIc)和二氧化碳分压(P_(CO2))也不同.利用径流的物理、化学曲线对石质坡地的径流进行初步的定性划分,将径流分为洪峰和基流.洪峰的上升段由超渗产流和饱和产流构成,退水过程以及基流则主要是由表层岩溶带径流提供.     

岩溶石山区山坡表层径流水文动态特征对比分析——以桂林丫吉试验场为例

选择桂林丫吉试验场溶洞—硝岩洞及其上方的汇水坡面作为研究区,通过在不同降雨条件下,对坡面径流和硝盐洞中流水水文动态进行监测并做对比分析研究。结果表明:（1）降雨强度、降雨持续时间和各含水系统前期含水情况决定了岩溶石山区坡面地表和包气带水文动态变化过程;（2）在不同降雨条件下,地表坡面流和经过上部包气带调蓄过的硝盐洞水文动态都表现为暴涨暴落,坡面径流表现的更为明显,一般坡面径流的整个水文过程持续几个小时到十几个小时,而硝盐洞中流水水文过程持续13d;（3）一般大到暴雨条件下,坡面流最大流量大于硝盐洞,但由于持续时间短,其一场降雨后所获得的水量远不如下渗到包气带—硝盐洞中滴水水量。     

典型岩溶小流域水体中硝酸盐分布特征及成因:以普定后寨河流域为例

岩溶流域水环境极易受到人为活动的影响,而硝酸盐污染是岩溶流域面临的最突出最普遍的问题之一,把握岩溶流域中硝酸盐的来源及其在不同水体中的分布特征与成因,可为岩溶流域硝酸盐污染的防治提供依据.以贵州普定后寨河流域为研究对象,于2017年5月采集地下水和地表水样品共53件,测定主要水化学参数,分析NO₃-来源,并结合区域土地利用类型,沿流动路径阐明其影响.结果表明,研究区主要阴、阳离子浓度从大到小依次为HCO₃- > SO₄2- > NO₃- > Cl-、Ca2+ > Mg2+ > Na+ > K+,水化学类型以HCO₃-Ca型为主.水体NO₃-的主要来源为化肥,有6个采样点水体明显受到硝酸盐污染,NO₃-浓度变化主要受混合过程控制,硝化作用和反硝化作用影响不明显.流域水体NO₃-浓度受土地利用方式影响明显,流经以农田或村寨为主的区域时NO₃-浓度升高,流经以林地灌木等自然植被繁茂的区域时NO₃-浓度降低.      

西南喀斯特地区坡地产流过程及其利用技术

西南喀斯特地区受表层裂隙发育及石漠化作用的影响,坡地产流过程及各径流成分之间的循环转化机制复杂,导致坡地产流效率的空间异质性强烈,成为岩溶水文学的难点之一.以往学者们多采用非岩溶区水文模型与技术研究坡地产流影响因素,以揭示坡地产流的概化过程,并应用多种坡地径流水资源高效利用技术与模式开发坡地水资源,以提升坡地径流的利用效率,但在产流过程研究中忽视了土石界面对蓄满产流与超渗产流过程的影响以及坡面流与壤中流、裂隙流的相互转化作用,导致坡地产流过程、机制分析不够全面.因此,在总结喀斯特坡地径流产流影响因素的基础上,提出喀斯特坡地径流产流过程框架;然后结合坡地径流模拟方法与开发利用技术模式,评估现有坡地水资源高效利用技术的推广价值及存在的局限性;最后,从坡地产流过程及其时空差异方面模拟了坡地产流过程,并展望了坡地水资源高效利用技术未来发展的趋势.      

娘子关泉水流量的系统理论分析

娘子关泉水是一个岩溶裂隙泉水,位于山西省娘子关附近。它的多年平均流量12.6立方米/秒,泉域面积3,560平方公里。娘子关泉水是中国最大的泉水之一。 泉水的数学模型可以写作: Q_t=sum from i=k to n P_(t-i)W_(i+a) 式中,Q代表泉水流量(立方米/秒);P代表降水量(毫米);W代表权系数;a代表流量误差(立方米/秒),t代表时间(年)。 利用泉水流量和降水量的观测资料,运用电子计算机,我们得到权系数:W_0=0.00364;W_1=0.00781;W_2=0.00646;W_3=0.00476;W_4=0.00522;W_5=0.00524;W_6=0.00423;W_7=0.00238;a=-0.002立方米/秒。 考虑到娘子关泉水流量与7年内的降水量关系最密切,参考区域性水文地质参数,我们计算地下水流速为10公里/年,地下水库调节库容为14立方米亿,含水层的给水度为0.0023,含水层的渗透系数为10.5米/昼夜。 另外,我们可以利用下式予报娘子关泉水流量: Q_t=0.00364P_t+0.00781P_(t-1)+0.00646P_(t-2)+0.00476P_(t-3...      

利用SWMM模型模拟岩溶峰丛洼地系统降雨径流过程——以桂林丫吉试验场为例

文章以桂林丫吉试验场为例,验证是否可以利用SWMM模型模拟以管道为主的岩溶峰丛洼地系统降雨径流过程。以洼地为单元,把研究区概化为由管道相连的6个次级汇水流域,选择Green-Amp入渗计算方法,同时考虑包气带裂隙水对管道的补给,运行SWMM模型计算出研究区管道总出口S31泉的流量曲线。结果显示：模拟流量变化过程与实测流量变化过程基本一致。说明该模型可以用来模拟岩溶峰丛洼地地区降雨径流过程。经验证,模拟时段内S31泉总量相对误差为19.1%。     

娘子关泉域岩溶地下水位变化特征及成因

利用多年观测资料,结合地下水补、径、排条件,分析娘子关岩溶地下水动态变化特征及成因。结果表明:（1）娘子关泉群流量在1980-2004年前总体表现为下降状态,2004年之后趋于稳定并略有回升;（2）岩溶地下水位动态空间上表现为地下水补给区比径流区变化大,时间上则分为两个不同时间段:1980-2004年表现为持续下降状态,2005-2014年表现为波动缓慢下降,部分地区水位小幅回升;龙庄岩溶地下水1998年1月到2004年1月水位下降22.9 m,平均年变幅3.82 m,2005年5月到2014年5月水位升高1.5 m,年均变化-0.17 m。      

基于GIS的区域集水指数分析——以潮田河流域为例

为研究岩溶发育区域的流域集水情况,采取遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术对潮田河流域进行分析,以区域环境指标地形指数、地表指数和植被指数为主要参数,构建基于栅格的综合集水指数评估模型。结果表明:潮田河流域集水综合指数平均值为2.91,区域的汇水权重为地形（0.423 52>）植被（0.296 91） >地表（0.219 55）,地形状态指数对流域集水影响最大,地表状态指数和植被状态指数影响较小,岩溶发育强烈和水系密度偏差区域分布在集水综合等级低于III级的区域。