基于频域电磁法反演喀斯特表层土－岩结构研究

喀斯特地区浅表层土壤分布极不均匀,探测土－岩界面和土壤分布对区域水文以及生态环境研究具有重要意义。文章基于麦克斯韦方程组构建了频域电磁法（FDEM）探测的电导率（EC）一维反演模型,实现了喀斯特浅表剖面EC可视化表述。根据设定的理想地层EC数据以及南方喀斯特峰丛洼地两个剖面和出露的三个实测剖面的FDEM实测视电导率,结合高密度电法、剖面实测土－岩界面,检验了反演模型可靠性。结果表明:FDEM法反演结果能较好的描述理想地层EC变化,以及土壤与灰岩、白云岩界面EC分布,进而可辨识土壤厚度分布,但基于反演的EC值判别尺度较小的溶沟（槽）以及泥岩区土－岩界面误差较大。      

土体渗透性影响因素——以普定陈旗堡为例

贵州是我国西南典型岩溶发育地区,平坦地形及谷地等地段第四系分布广泛,但其厚度不大且变化甚剧。该地区土壤瘠薄、土体流失严重,生态环境脆弱,导致这一地区快速石漠化。本文以贵州普定县陈旗堡这一小型水文地质单元为例,选取典型试验点,取样并进行现场及室内试验,研究岩溶地区土体物质成分、物理力学性质及土壤渗透特性。文中最后分析了土体成因、矿物成分对渗透性的影响,得出该地区粉质粘土渗透系数与孔隙比的数学关系,以期为水土保持、生态环境治理提供理论支持。     

大尺度水文模型TOPX构建及其与区域环境系统集成模式RIEMS的耦合

基于改进型SIMTOP参数化径流方案和新安江模型的三层土壤水量平衡计算方法,本文构建了一个输入数据和率定参数较少、同时具有地形指数尺度转换机制、较好描述二维水文过程的简单高效的大尺度水文模型TOPX,并将其与区域环境系统集成模式RIEMS紧密耦合,以增强区域气候模式对大尺度流域径流量的定量数值模拟能力．TOPX模型在酉水河流域和泾河流域的离线测试表明：该模型对小尺度流域的径流量模拟精度较高,能够较好地描述流域水文变化过程;同时,该模型在大尺度上具有较强的分布式模拟能力,能够捕捉陆面水文过程的主要特征和时空演变特点．TOPX与RIEMS的耦合模式在泾河流域进行了在线测试,借助TOPX模型中的地形指数降尺度转换和水文过程产汇流机制,耦合模式实现了利用区域气候模式模拟的气象资料来驱动水文模型进行大尺度流域日径流量的模拟．进一步分析还表明：区域气候模式RIEMS模拟的降水时空分布数据的精度是影响耦合模式对径流量模拟效果的关键因素．     

复杂环境下华南东江中上游流域筑坝导致的水文变异

采用可视化分析软件包XmdvTool来评价复杂环境下东江中上游流域(1952-2002)水文变异以克服常规RVA方法的限制,在分离了气候变化对水文变异影响后,结合RVA方法系统地研究了华南东江中上游流域由于筑坝等人类活动引起的河流水文变异时空演化规律.结果表明:(1)1952-2002间由筑坝导致的最显著的东江中上游流域水文变异是最小3d流量,低流量持续时间、1月平均流量和7月平均流量等3个IHA因子;(2)在河源和岭下两站水文变异9个IHA因子相关图中,1月和2月平均流量,1月平均流量和最小90d流量相关图中各存在一个较为明显的线性回归趋势,表明上述因子存在较明显的相关关系;(3)东江中上游综合水文变异强度由大至小分别为:河源、龙川和岭下.运用高维水文数据可视化分析技术结合RVA方法可有效用于天然河流水文变异时空变化研究,研究结果对于东江河流生态环境管理、生态恢复和水资源一体化管理具有重要意义,可为流域水文变异的理论与方法研究提供借鉴.     

山坡土壤化学性质的空间变异影响

选取太湖源头和睦桥小流域为研究对象,通过90个点的土壤现场采样及室内化学性质分析,旨在揭示其空间分布规律及相关地貌影响.35个代表性采样点的分析表明,在山区小流域尺度上,多数点位土壤pH值介于4.03～4.62之间,近似正态分布,其空间变异较小,土壤全氮和全磷的空间变异居中,土壤有机质和碱土金属(钾、钠、镁、钙)的空间变异性最大.此外,土壤有机质和全氮还具有一定的空间关联性,相关性系数为0.49.地形地貌对土壤化学性质的影响程度不一:随高程增加,土壤中有机质和全氮的含量明显增加,而高程对土壤pH值、全磷及碱土金属的影响则较小;地形坡度对其空间分布的影响较小,而坡向对土壤养分的空间分布有显著影响,偏西及偏北方向的山坡中土壤有机质、全氮和全磷含量要明显高于偏东和偏南的山坡;最后,山坡曲率对土壤有机质的影响也很显著,发散型山坡以及凹型山坡的土壤有机质含量较高,沿山谷线一带土壤有机质的含量亦较高.     

基于地形因子特征值的喀斯特流域地貌类型判别

利用数字地面高程模型进行子流域划分,提取反映喀斯特地貌形态的7个地形因子——高程、坡度、地形起伏度、地形粗糙度、地表切割深度、高程变异系数和地形指数,提出根据地形因子特征值进行喀斯特地貌类型判别方法。以贵州省后寨河流域为例,在划分的18个流域中,选取16个流域通过单个地形因子特征值相关分析和多个地形因子特征值模糊聚类分析,确定峰丛-洼地和峰林-盆地地貌类型判别的阈值,选取另外两个流域进行判别方法检验。结果表明:基于地形因子特征值可定量判别出喀斯特流域不同地貌类型。      

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。     

龙湖周边机井开采对地下水流影响的数值模拟

人工湖、库和河流等将改变区域水文循环过程，特别是地表水与地下水交换关系。本文对郑州市规划的龙湖入渗水利用和龙湖周边机井布设方案进行比较分析。龙湖水体形成后，湖区与周围地下水位的 2．5m落差将使湖水大量入渗补给地下水，大范围抬升湖区周围地下水位，龙湖周围低洼处将有发生盐碱化的危险，威胁到紧靠龙湖的西部国家森林公园和规划中的东北部生态回廊绿地。本文利用美国地质调查局（USGS）颁布的三维地下水数值模型（MODFLOW），模拟不同湖底防渗措施和机井开采方案下龙湖周围地下水位变化以及龙湖入渗量，对龙湖周边布井方案可行性和降低地下水效果加以分析和比较。     

优选水文地质参数的计算模型

本文利用水文学方法,根据水量平衡方程和Horton入渗机制,采用单纯形法优选水文学及水文地质学中常用到的几个参数:含水层给水度μ,饱和传导率ks(fc),田间含水量W_M以及包括有关壤水力性质在内的参数k。该方法具有物理概念清楚,资料容易取得,经济实用等优点。     

压性构造对岩溶发育的控制作

笔者等在贵州普定进行野外水文地质调查时发现,这一地区向斜轴部有地下河和溶洞发育,有的沿较大规模的压性断层带发育,其走向与褶皱轴线或压性断层走向一致,对此做了一些探讨和研究。研究结果显示,在构造应力场作用下,岩层变形逐渐加大,继而形成构造形迹—向斜构造,同时伴随发育的压性断裂,在其轴部局部应力场作用下,上部继续受压,下部转为拉张,且产生放射状张裂隙;而规模大的压性断层,如逆断层等,其断层带受强烈挤压破碎,具有隔水作用,断层上盘的拖曳褶皱使岩层中张裂隙发育。该类张性裂隙有利于地下水的赋存、径流和岩溶发育。这是对传统地质构造控制岩溶认识的一个完善和推进。