白洋淀湿地地下水系统水化学变化特征及演化模式

在气候变化和人类活动影响下探究区域地下水系统水化学特征及演化规律,对于揭示地下水循环变化、水资源安全与管理、区域生态环境保护等具有重要作用.本研究以白洋淀湿地地区为研究对象,通过对比分析地表水、地下水水化学特征及空间分布规律,研究白洋淀地区地下水系统水化学演化作用及分区模式.研究结果表明白洋淀地区地表水、地下水水化学具...     

西北内陆盆地水循环特征分析

针对西北地区大开发所面临的水资源问题以及水资源开发所引起的环境问题,从大气水、地表水、地下水和生态水之间的转化关系为切入点,通过系统分析,揭示了西北内陆盆地水循环特征及水资源形成演化规律,在此基础上,提出了实现生态环境保护和水资源合理开发利用应遵循的基本原则.     

鄂尔多斯沙漠高原区白垩系含水层补给源的探讨

白垩系砂岩是部尔多斯高原的主要含水介质,对区内工农业、居民用水具有的重要的作用.大气降水面状入渗补给是白垩系含水层的主要补给来源,占区内补给量的78.5%.鄂尔多斯沙漠高原区影响大气降水入渗补给白垩系砂岩的因素有降雨特征、地形地貌和白垩系砂岩上覆岩性.研究表明,区内不同区域大气降水入渗补给特征不同,主要表现为:1、在区内南部大气降水间接补给砂岩,北部直接补给砂岩2、区内分水岭控制区内整体地下水循环;波状高原上具有梁地-过渡带-洼地分布的地貌特征控制着小区域地下水循环.认识大气降水对白垩系砂岩补给的这些规律,对合理开发利用水资源,保证当地经济可持续性发展具有重要意义.此外,白垩系砂岩的补给来源还有凝结水、地表水(河流、湖淖)、人工回灌等,补给量不大.     

黑河流域地下水氘过量参数特征

利用δ(18O)和δ(D)资料对黑河流域的冰雪融水、地表水、地下水的氘过量参数(d值)特征的研究结果表明:①黑河流域源区祁连山区冰雪融水的d值特别偏正,为16.0‰～24.8‰;②张掖盆地细土平原浅层地下水的d值(9.0‰～12.0‰)与深层地下水的d值(16.6‰～21.8‰)表现出明显的差异性,指示着不同的补给来源,浅层地下水主要由大气补给,深层地下水反映出冰雪融水补给的特点;酒泉盆地浅层和深层地下水的d值接近(介于15.8‰～19.6‰间),主要以山区冰雪融水和基岩裂隙水补给为主;③额济纳盆地大部分浅层地下水的d值介于2.6‰～8.8‰间,受到了一定程度的蒸发作用,这是干旱地区地下水的特殊特征;④古日乃地区地下水的d值特别偏负,达-30‰左右,这种现象在全球极为罕见;⑤东居延海地区附近的深层承压水的d值(-2.4‰～-1.0‰)也表现出了一定的特殊性,表明该区地下水是在较寒冷的气候条件下形成的;⑥东居延海地表水和天鹅湖湖水的δ(18O)和δ(D)均为正,远大于了海水的氧氘值,而且d值异常偏负,达-55.2‰～ -35.8‰,这可能是极度干旱的环境下地表水过度蒸发的结果.研究揭示了流域水循环转化过程中和大气降水、冰雪融水、地表水、地下水之间的相互关系及其作用,为流域水资源管理和生态环境保护提供了有意义的信息.     

大型灌区陆地水循环模式的参数化方案:LWCMPS_ID

地表水系统、地下水系统和土壤植物大气连续体的强烈耦合作用是大型灌区水文过程的基本特点,这导致对大型灌区的陆地水循环和水资源进行评价必须采取综合的方法,然而目前还缺少适用的模拟工具。农业灌区的水文特征与天然流域存在显著差别,常规流域水文模型和陆面过程参数化方案用于大型灌区陆地水循环的分析还存在较大的困难。LWCMPS_ID是本文提出的一个适用于大型灌区陆地水循环模式的参数化方案,采用分块集中参数模型简明地实现了地表水、地下水和土壤水的动力学耦合分析,并且包含了一个土壤水冻结融化的简化模型。对处在黄河流域的内蒙古河套灌区,用LWCMPS_ID进行20 年水文动态的模拟,取得了较好的效果。     

康定北部高原构造岩溶发育特征与地下水径流带识别

受自然环境和技术方法制约,青藏高原岩溶发育演化和岩溶地下水循环特征研究相对薄弱,制约了青藏高原碳酸盐岩区的经济发展、民生设施建设和地质灾害防治.通过野外地质测量,岩溶地下水、地表水和大气降水水化学和同位素特征分析,泉水流量动态,水均衡计算和物探等技术方法,系统分析了四川省康定市北郊碳酸盐岩分布区的岩溶发育特征,识别了岩...     

环境同位素在水循环研究中的应用

环境同位素广泛存在于自然界水体中,在降水、地表水、地下水、土壤水和植物体内相互转化的水循环过程中,同位素的分馏效应导致不同水体具有不同的同位素含量。利用不同水体同位素含量之间的差异,可研究它们之间的相互转化方式及转化量。介绍了环境同位素在大气降水和降水-地表水-地下水“三水”之间转化中的研究进展,并阐述了其在水循环应用中存在的问题及应用前景。     

九寨沟风景名胜区水循环模式

运用水均衡原理对九寨沟流域进行了专题的水循环研究,初步查明了注以域内各次级含水单元间的水动力联系及量的比例,进而概化出九寨沟流域大气降水气降水－地表水－地下水三者之间关系的水循环模式。     

黄淮海平原浅层地下水埋深对气候变化响应

地下水是陆地水循环的重要组成部分,它受气候条件和植被地形及人类活动的影响.地下水埋深对气候变化的响应研究是气候变化影响研究的前沿和热点之一,对于水资源管理及其相关研究与应用具有重要意义.本文利用陆面水文模型VIC驱动统计模型RTFN开展气候变化的敏感性试验,探讨黄淮海平原地区浅层地下水埋深对气候变化的响应.研究表明,地下水埋深对降水变化的敏感程度远大于温度变化,埋深较浅区比埋深较深区敏感.在温度变化2～5℃,降水变化±15%的情景下.黄淮海平原区平均地下水埋深变化范围大致为-81～96mm.由于地下水具有自记忆性,导致埋深对降水盈余响应滞后.该地区最大的埋深变化出现在8月.     

古堆泉岩溶地下水系统特征及系统圈划

古堆泉是汾河流域内唯一的中低温地热泉,研究其水文地质特征、划定岩溶地下水系统边界是进行岩溶地下水资源评价和地热水成因研究的基础。通过对古堆泉岩溶地下水系统的地质结构特征、水文地质结构特征和岩溶地下水循环演化规律分析,初步圈划了古堆泉岩溶地下水系统及其子系统。研究结果表明：系统内地质结构复杂、火成岩侵入和隐伏断裂发育,总体上可以将其概括为南北和东西向均"三隆三陷"的地质格局;古堆泉岩溶地下水主要接受塔儿山、二峰山及中条山碳酸盐岩裸露区的降水入渗补给,南梁泉和海头泉是系统内2个岩溶地下水的局部排泄点,古堆泉是最终排泄点。根据水文地质结构特征和岩溶地下水循环特征确定了古堆泉岩溶地下水系统边界及其水文地质性质,圈定的古堆泉岩溶地下水系统面积为2 942 km²,并进一步将其划分为4个相对独立的岩溶地下水子系统：塔儿山-九原山古堆泉岩溶水子系统、佛岭山-高显海头泉岩溶水子系统、中条山南梁泉岩溶水子系统、侯马盆地深循环岩溶水子系统。     

基于时间序列分形的济南岩溶大泉动态研究

为研究岩溶大泉动态变化的影响机制,以济南泉域为例,根据2003年关闭地下水供水水源地以来趵突泉及黑虎泉的泉水位、泉域内降水量、地下水开采及人工补源资料,采用分形理论中时间序列分形维数法,计算各要素数据序列分维值及稳定性指数,结果表明:旬尺度下泉水位分维值大于月尺度下泉水位分维值;奥陶系灰岩分布区雨量站降水量分维值较小,但奥陶系灰岩降水入渗补给条件好,因此与泉群的水位波动关系更为密切。各泉水位影响因素中,人工补源因素的稳定性最差,极易受外界因素干扰发生改变。利用灰色关联度验证分析表明降水量、人工开采量、人工补源量与趵突泉泉水位的关联度分别为0. 858、0. 647、0. 667,与黑虎泉泉水位的关联度分别为0. 859、0. 646、0. 668;关联度总体排序为:降水量>人工补源量>人工开采量,说明2003年以来影响泉水位动态的首要因素是大气降水并非人工开采,即泉水动态主控因素发生转变。在分析了泉域资源量的演化基础上,对各影响因素的分维值与泉水位动态分维值进行回归分析认为,为保持泉水持续喷涌奥陶系灰岩分布区更适宜作为泉水人工补源地带。研究结果为济南岩溶大泉的保护提供科学依据。     

新亚欧大陆桥新疆段环境灾害时空分维特征研究

基于区域自然灾害发生的随机性和不确定性 ,运用分形、混沌理论 ,对新亚欧大陆桥新疆段近 38年的环境灾害受损次数进行了时空分维特征研究。结果表明陆桥新疆段受损状况不仅在时间序列上具有自相似性 ,其容量维 Df在 0 .830 2～ 1 .437之间 ,而且在空间序列上也具有自相似性 ,存在明显分维结构 ,其信息维 D1在 0 .0 997～ 0 .1 2 72之间。灾害严重区段的容量维值较大 ,并且容量维值越大 ,灾害事件中等级的复杂程度就越高 ,这一特征将有助于认识灾害发生规律和动力学特征。     

中国西部流域水循环研究进展与展望

由于中国西部水文循环的地区特性、生态系统的脆弱性和社会经济发展对水资源需求的增加,使得中国西部开发面临十分现实和严峻的水资源问题。从中国西部流域水循环的特点及存在的问题出发,探讨了中国西部流域水循环研究基础科学问题。同时,对21世纪中国西部流域水循环科学问题的研究进行了展望。核心的方面是：自然变化和人类活动影响的西北干旱地区水资源演变规律是什么？在西部生态环境建设中如何估算生态需水量？西北干旱地区的水资源究竟能够承载多大规模的社会经济发展需求？如何合理分配与调控水资源,最大限度地发挥其潜力,促进该地区社会经济的可持续发展？     

水岩作用下泥质板岩软化非线性机制研究

水岩作用下泥质板岩表现出明显的软化特征。通过单轴压缩试验分析了泥质板岩软化过程中单轴压缩强度、弹性模量和泊松比与吸水时间之间的关系;借助核磁共振试验研究了水岩作用下泥质板岩软化过程中孔隙的产生、扩展和贯通规律,分析了泥质板岩软化过程中孔隙度与吸水时间之间的关系;采用电镜扫描试验分析了水岩作用下泥质板岩软化过程中微观结构的演变规律,基于分形理论研究了不同浸泡时间下泥质板岩分形维数的变化规律;运用非线性动力学理论,选取微观结构孔隙形状分维值、孔隙度、单轴抗压强度、弹性模量作为描述泥质板岩与水溶液相互作用系统的变量,建立了水岩作用下泥质板岩的软化模型,结合试验数据验证了模型的适用性。结果表明：泥质板岩单轴抗压强度、弹性模量随吸水时间增大而减小,呈负线性相关,而泊松比与吸水时间之间的关系不明显;在浸泡初期,水岩作用强烈,泥质板岩内部微孔隙会发生扩展贯通进而形成更大尺寸的孔隙,孔隙度在浸泡初期增长较快;随着浸泡时间的延长,水岩作用减弱,孔隙度增长速率趋缓;随着吸水时间的推移,泥质板岩内部孔隙相互连通,进而形成复杂网状结构的大孔,泥质板岩分形维数呈对数增长,最终趋于稳定;采用非线性模型计算的结果与试验数据较接近,说明泥质板岩的软化过程具有明显的非线性动力学特征,利用非线性动力学模型可以较好地表征水岩作用下泥质板岩的软化规律。研究成果可为软岩?水相互作用理论研究提供参考。     

洪水混沌特性初步研究

混沌与随机是本质上不同的两种特性。区分产生洪水过程系统的混沌性和随机性是进行洪水模拟和预测的基础。从洪水时间序列出发,通过非线性动力系统重构和信息提取识别其基本特征。初步结果表明,洪水时间序列具有混沌动力系统的一些特征,即存在具有较低分维值、正的Lyapunov指数和Kolomogolov熵的奇怪吸引子,从而表明看起来异常复杂的洪水现象可能是由内在的非线性动力系统演化的结果。     

滑坡分维特征及其预测意义

本文依据分形理论，采用盒维数法计算了西藏樟木地区滑坡及其水系的空间分维。分析了分维的变化特征。发现滑坡高潮期前存在不同幅度的降维现象，滑坡区滑坡活动程度不同，其水系分维在不同观察尺度下变化幅度有显着的差别。探讨了分维的预测意义。     

天山麦兹巴赫冰川湖突发性洪水分形特征研究

冰川湖突发性洪水具有强烈的随机性和不确定性。文章以天山麦兹巴赫冰川湖突发洪水为例。应用其近４０ａ来实测的３７次冰川突发洪水的洪峰流量等实测资料,从洪水时间序列出发,应用非线性动力系统重构技术,探讨了冰川湖突发洪水的分形特征,计算得出了关联分维数Ｄ２和Ｋｏｌｏｍｏｇｏｒｏｖ熵。结果表明,冰川湖突发洪水的时序分布具有分形特征,是其内在的非线性动力系统演化的结果。     

海河流域平原地下水同位素年龄及其水化学区域分布特征

本文从海河流域平原区第四系地下淡水同位素年龄和水化学的区域分布特征的相似性入手 ,初步探讨了地下水形成年龄与其化学组分通过水循环演化过程而建立的关联机制 ,得出地下水1 4 C校正年龄或其水化学组分的区域分布特征中蕴涵着量化描述一个地区地下水循环演化进程和水动学条件信息的新认识。     

裂隙网络分维及其与渗透率的关系

在前人裂隙网络水实验室试验的基础上,依据分形理论对裂隙网络复杂系统进行简单的统计分析,获得定量描述这一复杂体系的特征值——分维,并查明它与裂隙网络渗透率之间的关系。从计算结果可以看出,裂隙网络(指有效裂隙网络)的分维值与渗透率之间存在明显的正相关关系,这有可能为裂隙网络渗透率的定量评价提供一个简单而又实用的方法。      

基于动态多步流动原理的快速测定SWCC方法及压力板仪改装研究

对以轴平移技术为原理的压力板测试系统进行改进,增加了数据自动采集系统,储水冲刷系统和气泡体积测量系统。解决了陶土板底部气泡体积测量问题。本次试验与常规平衡态测试非饱和土土-水特征曲线方法不同,在改进的压力板仪测试系统上对粉土试样开展动态多步流动实验。根据在Origin建立的非饱和土饱和度时间演化模型方程,对实测数据进行非线性拟合得出未知参数容水率C和特征时间τ,最终得到平衡状态下的土-水特征曲线的脱湿曲线。与常规平衡状态下测得的土-水特征曲线进行对比后能较好地重合。此方法在改进的压力板仪测试系统上测得一条脱湿曲线的时间为5d左右,具有较高准确性,与常规平衡态测试方法相比可以大大节省时间,方便快捷。