蒸发量与土壤湿度和地下通量关系的模式

土壤水分和蒸发量是水文循环和能量交换过程中一项重要因素.本文根据非饱和土壤水流运动的基本理论,考虑到在地下水位较高的湿润地区,蒸发层中土壤湿度可以得到地下水的补给,作者提出蒸发量与土壤湿度和地下水通量关系的模式.模式中为单一土壤吸力函数,在实际计算中十分简便.     

地表水地下水耦合模型在大型山丘平原交错区的研发与应用

大型山丘平原交错区复杂的自然地理和人类活动特征增加了水文循环研究和水资源评价、管理的难度,地表水地下水耦合模型作为流域/区域水文循环模拟的重要工具,为解决这类大型区域诸多水文水资源问题提供了便利。针对目前地表水地下水耦合模型难以兼顾精度和效率的问题,论文提出了一种新型半松散耦合机制,将三维有限差分地下水流数值模型嵌入半分布式水文模型MODCYCLE,摒弃了目前流行的水文响应单元(HRU)与地下水网格单元空间和信息转换方式,通过建立子流域—网格单元的空间关联和地表水文—地下水流之间的实时信息交互,实现大型山丘平原交错区的地表水地下水耦合模拟。在三江平原构建了模型并开展应用研究。校验评估显示,模型达到了良好的模拟效果,具备了水文循环现状模拟和预测未来的能力。最后,利用该模型输出分析了三江平原2002—2014年的地表水地下水转化关系。结果表明,降水量和农业灌溉量的增加导致全区域土壤水蓄量年均增加6.51亿m³,但却使地表水和地下水储量分别减少0.99亿m³/a和3.03亿m³/a,降水量的增加并没有通过产流和入渗补给改善因用水急剧增加引起的地表水、地下水衰减的趋势;不同分区的降水入渗补给系数和基流指数差异显著,是多种自然和人为因素综合作用的结果。相关成果可为类似地区水文循环研究和水资源评价工作提供参考。     

额济纳盆地地下水盐化特征及机理分析

运用水文地球化学方法,分析额济纳盆地不同含水层地下水盐化特征及其机理。结果表明:额济纳盆地地下水受水文地质条件的制约,潜水的盐化自沿河主要补给区到蒸发排泄区具有明显的分带性,由河流主要补给区向北和向东西两侧,至居延海,进素土海子和古日乃湖中心洼地地下水,地下水由淡水,逐渐过渡为微咸水、中度咸水及极度咸水、盐水;承压水属于微咸水。依据地下水中各离子含量的比值特征的分析结果,控制本区地下水盐化的主要因素为硅酸盐矿物溶解和蒸发沉积作用,硅酸盐矿物溶解主要发生在沿河的地下水补给区;蒸发沉积作用主要发生在地下水径流-排泄区。深层地下水埋藏较深,蒸发的作用大大减弱,因而含盐量少,水质较好。     

塔克拉玛干沙漠地下水环境同位素研究

根据塔克拉玛干沙漠科学考察,运用环境同位素水文地质学方法,对沙漠中现代河床、古河道、沙漠下伏古冲洪积洪泛平原三种典型地段地下水的补给源、径流特征、排泄途径等综合分析,表明沙漠中大部分地下水来源于周边细土平原带的侧向补给,河水影响范围有限,降水影响极小。地下水径流因条件差异而不同,排泄以蒸腾作用、毛细蒸发及溢出蒸发三种方式为主。     

新疆塔城盆地地下水资源评价及开发利用

塔城盆地四周向中心倾斜的地形,有利于地表水汇集,地下水渗入补给,地下水较丰富。本文根据补给量总和及消耗量计算等方法算出可采地下水资源为12亿米~3。在开发利用上地表水和地下水应统筹调配,合理规划。本区为一地下水闭流盆地,地下水循环方式主要靠额敏河排泄及蒸发,因此开发利用时,还必须防止沼泽化,盐渍化问题。     

玛纳斯河流域山前平原地下水资源分析及合理开发利用研究

以玛纳斯河流域山前平原为例 ,论述我国西北内陆盆地地下水资源特点和组成 ,即地表水 -地下水联系密切、转化频繁。在已建立的研究区地下水流数值模拟模型的基础上 ,进行地下水均衡分析 ,得出研究区多年地下水补给资源量为 5 9816× 10 4 m3/a、可开采资源量为 396 90× 10 4 m3/a、地下水可利用量为 44 6 90× 10 4 m3/a。给出了不同水文地质分带的地表水 -地下水转化关系和转化量 ,预测需水量以每年 1.5 6 %～ 2 .17%的速度增长情况下 ,到 2 0 2 0洪积扇的中上部地下水位下降幅 2～ 5m ,而在溢出带以下下降小于 2m ,含水层的贮存量累计减少了6 85 0 0 .88× 10 4 m3。提出了地下水的合理开发利用模式 ,并将研究区分为 4个水资源开发利用分区 :冲洪积扇上部地表水利用区、中部地下水集中开采区、冲积扇缘井泉灌区和冲积平原井渠并灌区。     

应用环境同位素方法研究黑河源区水文循环特征

维持黑河流域中、下游绿洲生态和社会经济发展的水资源主要形成于祁连山区。该文在野外采样的基础上,通过测试分析不同地段、不同水体中的环境同位素(δD、δ^18O和^3H)和水化学组成特征,利用同位素混合模型,识别黑河源区地表水和地下水的来源、组成和径流过程,揭示源区的水文循环特征,在此基础上探讨源区水文循环模式。结果表明：1)黑河源区存在两类地下径流系统：局部径流系统接受局地降水和冰雪融水入渗补给,就近向河流排泄,水循环交替积极,据同位素估算结果,降水补给占76％,冰雪融水补给占24％;区域径流系统接受中高山带的降水和冰雪融水补给(补给高程大于3600m),在出山口附近的断裂带以泉的形式排泄,水循环交替缓慢。2)山区地表水由大气降水、冰雪融水和地下水组成,出山河水的构成为：降水占69％～72％,冰雪融水占23％～24％,深部地下水占5％～7％。     

黄河三角洲清水沟湿地三次生态补水对地下水的影响分析

地下水是影响湿地中植物生长发育的重要因素。针对黄河三角洲湿地退化状况,从2010年开始,黄河水利委员会有计划地对湿地生态恢复区进行生态补水。为了研究生态补水对黄河三角洲湿地地下水的影响,利用实测资料,基于Visual MODFLOW建立黄河三角洲地下水流数值模型,着重分析2010年、2011年和2013年补水期间清水沟湿地生态恢复区地下水的动态变化。研究结果表明,清水沟湿地生态恢复区地下水补给来源主要包括降水入渗、河流入渗和湿地地表水体入渗(简称湿地入渗),其中,降水入渗为最主要的补给项,并受年内气象条件影响;在补水总量不变,补水面积扩大的情况下,湿地入渗量增加,2010年、2011年和2013年的湿地入渗量分别为2.80×104m3/d、6.12×104m3/d和9.06×104m3/d;地下水储存量增加明显,三年的增加量分别为1.54×104m3/d、8.18×104m3/d和14.5×104m3/d;生态补水期间,湿地入渗速率不断增加,补水结束后,入渗速率减缓;湿地入渗补给使生态恢复区地下水水位抬升,最终达到稳定,三年湿地生态恢复区的地下水水位分别约抬升0.6 m、0.52 m和0.41 m,补水范围增大,湿地水位降低,补水对湿地内地下水的抬升幅度略有减小;三年的生态补水对湿地周边地下水水位的侧向影响范围分别为约1 000 m、900 m和800 m,补水范围越大,湿地周边地下水的侧向影响范围越小而影响面积越大。相关结论能够为黄河三角洲湿地调水及补水方案优化提供依据。     

扎龙湿地地表水与浅层地下水的水文化学联系研究

水化学特征是湿地多界面间相互作用在水体中的综合体现,从一个侧面反映了湿地系统水文化学过程的特殊性和复杂性。扎龙湿地是国际重要湿地,不仅在维持生物多样性方面发挥着重要作用,而且对区域水化学特征的形成也具有特殊的影响。为了揭示湿地内水化学特征的形成机制,研究了扎龙湿地仙鹤湖区域地表水和地下水水化学特征,并应用水化学方法和稳定同位素[氘(D)和氧18(18O)]方法深入分析了地表水、地下水水化学特征的形成机制,并重点对两者间的水文化学联系进行了探讨。结果发现,除引嫩干渠水为低矿化度的HCO3·Cl-Ca型水外,湿地湖泊水和河流水均为中等矿化度的HCO3-Na型水,湿地地表水明显受蒸发浓缩作用和苏打土溶滤作用影响;地下水的δD值和δ18O值,都高于大气降水和河水,而低于湖泊水;混合比例计算表明,地下水受大气降水直接补给较弱,湖滨处湖水补给比例超过50%。综合分析认为,湿地浅层地下水具有显著的二元循环模式,同时受区域地下水流和局部地下水流的控制。区域地下水补给占主导的区域,地下水表现出低矿化度、高氘盈余值(d)的特征,地下水化学类型逐渐由HCO3-Ca·Na·Mg型转变为HCO3-Na·Ca型。湿地湖水补给占主导的区域,地下水特征表现出高矿化度、低d值的特征,水化学类型具有较大的变异性。地表水与地下水的氮、磷以有机态形式为主,平均占总氮和总磷比例的89%和90%,主要来自于地表水体的输入,受垂向淋溶作用影响较小。研究结果不仅为湿地水环境保护提供了科学依据,而且为深化湿地区域水文地球化学效应研究指明了方向。     

民勤盆地地下水地球化学演化模拟

根据稳定同位素分析,民勤盆地地下水在第四系总体补给环境较现代凉。在200m以下的深层地下水为晚更新世补给的古封存水,表现为还原环境。60m—120m左右的浅层水为古地下水与现代降水的混合水,但古地下水占的成分较多,部分水样为氧化环境。民勤盆地地下水地球化学特征主要形成于山区,在沿途运移过程强烈的蒸发浓缩作用占据主导地位,形成了浅层高矿化盐碱水,深层地下水活跃的阳离子交换作用形成高钠浓度水。通过利用PHREEEQC法对民勤盆地地下水化学进行质量平衡模拟,表明民勤盆地地下水水化学沿水流路径以HCO3^-、SO4^2-、Cl^-、Ca^2 、Na^ 升高为主要特征,方解石、白云石的饱和指数随水流路径有减少趋势,而石膏、芒硝和岩盐的饱和指数有增加的趋势：沿水流途径白云石、CO2、石膏、岩盐和芒硝溶解量逐渐增加是常量离子浓度升高的物质来源。     

基于水化学和稳定同位素定量评价巴音河流域地表水与地下水转化关系

以分析青海巴音河流域地表水与地下水转化关系为目标,2016年8月,沿巴音河采集了23组地表水样、13组地下水样和9组泉水样,室内分析得到了其对应的主要水化学离子和氘氧稳定同位素数据,运用统计分析、Piper三线图、Gibbs图分析了流域水化学特征;以溶解性总固体（TDS）、氯离子（Cl^-）和氧同位素（δ¹⁸O）作为示踪剂,定性分析了巴音河沿程地表水与地下水的转化关系;基于质量平衡法,运用δ¹⁸O定量计算了巴音河沿程地表水和地下水之间的转化量。研究结果表明：TDS、Cl^-、δ¹⁸O可用于定性分析巴音河流域不同河段地表水与地下水之间的转化关系,定量评估其转换强度;巴音河流域地表水和地下水的水化学类型主要为HCO₃·Cl-Ca·Mg,地下水水化学类型更为多样,地表水受控于岩石风化作用,地下水与泉水受到岩石风化与蒸发作用的影响;地表水与地下水水力联系密切,沿巴音河流向,二者相互转化频繁,上游河段,地下水主要接受地表水渗漏和沿途侧向径流补给,补给比例分别为65.33%、34.67%,至黑石山水库上游,地表水接受上游地下水和溢出泉水的补给,补给比例分别为49.54%、50.46%;中游河段,地下水接受地表水和北部山区侧向径流补给,补给比例分别为65%、35%;下游河段,地表水接受地下水和泉水补给,补给比例分别为53.12%、46.88%。研究结果有助于建立流域水循环模式、揭示水资源形成机制,可以为巴音河流域水资源可持续开发利用和生态环境保护提供理论和技术支持。     

华北平原浅层地下水水位动态变化

利用中日合作项目在华北平原设置的自动监测设备KADEC-MIZU Ⅱ型地下水水位自计仪,对2004-2006年39处浅层地下水水位监测的结果,结合区域影响地下水宏观动态类型的主要因素,如地形地貌、地下水埋深、地下水开采程度、地下水漏斗以及河流湖泊等,叠加各影响因素分区图得到地下水动态影响因素综合分区图,结合观测孔地下水水位体现的动态特征,将华北平原地下水观测点分为山前开采型、山前侧向补给-径流-开采型、中部河道带补给-开采型、中部地下水浅埋区降水入渗-蒸发型动态、黄河影响带侧向补给-蒸发型动态和滨海平原区入渗-蒸发型6大地下水动态类型。在此基础上阐明了大区域范围内不同类型地下水水位年内及多年动态变化的特点,比较了不同类型区地下水动态所受影响因素的不同。     

湖岸带地下水与湖水作用关系——以鄱阳湖为例

依托野外地下水位与湖水位观测、地下水流速与流向测定、地下水与湖水水化学离子测试分析等研究方法,探析了鄱阳湖湖岸带地下水与湖水之间的作用关系。结果表明:湖岸带地下水和湖水偏弱酸性,SO_2~(4-)、Ca~(2+)和Mg~(2+)是湖水和地下水的主要阴阳离子。此外,湖岸带地下水中出现了较多NO_3~-,可能受到当地农业施肥及化粪池泄露等影响。研究区地下水流向主要是由周边丘陵地区向下游地势相对平坦的湖区流动,该地区潜水面为由补给区向排泄区倾斜的曲面,地下水总体上向河流和湖区方向流动。监测数据表明:所测得的研究区地下水位由上游向下游地区呈减小趋势,地下水位呈明显的动态变化,但水位变幅基本2 m。地下水流速较大的区域主要分布在远离湖区和河流的上游丘陵地区,最大流速可达19.5 m/d,而下游湖区附近地下水流速较小,平均流速约5.1m/d。地下水位和流速的空间分布特征与地形变化基本一致,比较符合地形影响下的地下水流动规律。水化学证据指示了地下水和湖水之间存在一定的水力联系,而地下水流场特征以及地下水与湖水之间的季节性动态水位梯度表明了地下水可能以不同的排泄强度补给湖泊。     

壤中流

土壤中水流分为水平流和垂直流两种。对一个固定地块来讲,局部水平流又分为扩散期水平流和补给期水平流。垂直流又分为上升水流和下降水流。只有搞清壤中流之规律,才能实施正确的灌溉、排水计划。一、局部水平流 1961年在山东德州灌溉试验站,测定过局部水平流强度。雨(灌)后,地下水位升高,向周围地边沟或非耕地排泄,称扩散期水平流;因农田蒸发,地下水位下降很快,当低于周     

黑河下游地下水波动带地下水时空分布模拟研究-FEFLLOW模型应用

从黑河下游地下水波动带水文循环出发,确定影响地下水变化的重要补给排泄项,根据水文地质结构对研究区水力传导系数和给水度进行确定,并获得研究区参数分区.通过运行FEFL-LOW模型,得到任意时段研究区地下水水头的空间分布.利用观测数据对模拟结果验证并进行参数调整.结果表明:(1)15个观测点平均误差约为0.59 m,最小平均误差为0.18 m,最大平均误差1.09 m;(2)地下水的空间变化为以东西河为中心向两侧加深,研究区南部岩石山地和北部东西居延海之间地下水位较深,其它区域地下水位在1～4 m之间;(3)从模拟初始(1990年),研究区每年水量都处于一种负均衡状态,2000年之后略有改观,2003年出现了正均衡.但不同区域地下水年际变化的趋势不同,研究区内上下游的水位有上升趋势,而中游绿洲区水位以下降趋势为主.     

额济纳盆地浅层地下水演化特征与滞留时间研究

以地球化学和氚(3H)同位素测年技术相结合,通过额济纳盆地地下水、地表水地球化学及同位素的研究,探讨中国西北干旱区内陆河流域下游盆地地下水地球化学演化规律和平均滞留年龄.额济纳盆地浅层地下水状况主要受地表水补给状况的影响,离河道近的水样矿化度低;而离河道较远的戈壁区,地下水矿化度高.水体化学成分主要受岩盐、石膏、白云石等矿物的溶解及蒸发作用的影响.通过利用指数-活塞模型流模型(EPM),计算出额济纳浅层地下水年龄在13～58年之间.     

近50 a博斯腾湖逐年水量收支估算与水平衡分析

据博斯腾湖流域1958-2010年期间主要河流开都河、黄水沟、清水河、孔雀河的逐年流量资料,结合焉耆盆地降水、蒸发要素的同期观测资料,对大湖区的逐年水量收支进行计算,并依据水量平衡原理对博湖大湖区残差水量进行了逐年分析。结果表明：（1）1958-2010年期间年均入湖水量14.34×10⁸ m³/a,其中入湖河水约占95%;年均输出水量13.96×10⁸ m³/a,其中大湖区输入孔雀河水量约占43%,湖面蒸发耗水量占57%;湖区年均蓄水量71.57±3.92×10⁸ m³10⁸ m³/a,湖水年均水位为1 047.01±0.94 m;（2）极端水文年度水量平衡分析指出：1986年为最枯年份,入湖河水是多年平均值的62%,而出湖河水量是多年平均值的153%,导致年内湖区水位下降0.94 m;2002年最丰年份入湖河水是多年平均值的2.6倍,致使年内水位上升0.80 m;（3）残差水量逐年“正负”变化指出,湖水与地下水之间存在互补关系,过去53 a间湖水补给地下水的年均水量为0.87×10⁸ m³/a。     

应用同位素研究黑河下游额济纳盆地地下水

黑河下游额济纳盆地位于两北内陆干旱区,大部分地区为戈壁沙漠,降水稀少,蒸发强烈,生态环境脆弱。盆地内天然植被的生长发育主要依靠于区域地下水,研究盆地地下水形成和循环机制,对流域治理、生态环境建设具有重要意义。本文采用环境同位素示踪技术,结合水化学分析方法和区域水文地质条件,研究分析了盆地地下水循环特征、地下水与地表水的相互关系和流域不同地区地下水补给来源等,为黑河下游水利工程规划和水量调度提供科学依据。     

广西隆林—乐业地区岩溶水系统结构及概念模型分析

广西百色市隆林—乐业地区属于右江水系及红水河水系,可划分为三个岩溶区:隆或岩溶区、平塘岩溶区和蛇场岩溶区,岩溶水系统可分为:地下河子系统、岩溶大泉子系统和基岩分散流子系统。本文首先分析各岩溶水系统的结构特征,再根据岩溶区构造特征和地下水的补给、迳流、排泄条件,最终提出隆林—乐业地区水系统循环概念模型。     

丘陵区典型小流域地下水化学特征与补给来源分析

川中紫色土丘陵区频发的季节性干旱严重制约区域农村经济和社会可持续发展。地下水是丘陵区农村居民饮用和灌溉的主要水源,但迄今该区域地下水补给循环过程的相关研究报道极少。本研究选取盐亭大兴小流域(480 hm~2)为典型小流域进行综合水文观测与取样,比较了小流域内浅层地下水(2口泉水、14口井水)在不同覆被条件下雨季和旱季的水化学特征(包括D、~(18)O)及水岩作用过程,并通过氯离子平衡法和二元混合模型法对比分析区域降水补给地下水规律。结果表明:(1)研究区内浅层地下水水化学类型为HCO_3·SO_4-Ca,主要控制因素为岩石风化水解;(2)由地下水同位素峰值响应特征可知该区域浅层地下水对雨季降水补给响应时间约为50～85 d;雨季浅层地下水交换作用比旱季强烈;(3)氯离子平衡法受人为干扰较大,计算结果可能偏小,二元混合模型法未包含更多水源,计算结果可能偏大;(4)优化估算结果表明浅层地下水全年接受降水补给率在12%～38%间变化,雨季单次降水补给地下水比例在4.3%～58.0%间变化。本研究通过揭示丘陵区浅层地下水水化学性质变化规律,初步估算了浅层地下水补给来源及比例,可为区域地下水资源评估提供科学基础。