寒区汇流数学模型在描述环境变化中的应用

由于全球性气候变化,进入20世纪90年代后,黄河源区干旱化趋势加剧,出现大量中、小型湖、塘干涸,草场大面积退化和荒漠化,沼泽湿地失水严重,饱冰冻土向少冰冻土退化趋势明显,一些外流湖变为内陆湖等生态环境退化现象。本文采用寒区汇流数学模型对黄河源区水资源状况进行分析。结果表明,补给系数(A1)、(A2)、(A3)和地下径流储蓄系数k2、k3的变化与黄河源区生态环境恶化有关,可用于定量描述黄河源区水环境恶化状况。     

黄河源区冻结层上水地质环境影响研究

黄河源区地处青藏高原中南部，海拔高度在4100m以上，属中纬度高山多年冻土带，该冻土带内形成了一种特殊的冻结水环境。多年冻土通过季节融化带与大气系统、植被系统、地表水系统进行水、热交换，冻结层上水则是交换中的重要纽带。冻结层上水分布在冻土表层，是冻土区主要的潜水含水层之一，其空间分布直接控制着包气带含水量的变化和地表植被类型分带。2000～2001年，作者两次对黄河源区冻结层上水及其地质环境进行了专题研究，结果表明，水文地质结构、地表水位的变化以及过度放牧和开采沙金等人为作用均会对冻结层上水的空间分布产生影响，这些作用不仅影响着冻土类型的转化，而且还会由此引发一系列的生态问题，使原本十分脆弱的生态环境出现恶化。     

黑河下游水环境变化对生态环境的影响

黑河下游地区深处内陆腹地,气候极度干旱,冬春季节多大风,生态环境恶劣,黑河进入下游地区的水量是维系区内生态的主要水源。20世纪80年代以来,由于中游地区过量开采,流入下游的水量大幅减少,导致东、西居延海相继干涸,绿洲草场大面积沙化,沙尘暴肆虐,生态环境恶化。2002年以后,由于执行国务院有关黑河分水方案,东、西居延海相继恢复湖面,绿洲区生机盎然,生态环境得到恢复。黑河下游地区地下水储存量达到3000×108m3以上,水质较好。黑河沿途渗漏是地下水的主要补给来源,不同河段渗漏的水量通过古河道网络迳流、排泄,维系着额济纳绿洲和古日乃荒漠绿洲植被生态。目前,正在修建旨在防止河床渗漏的甘蒙引水渠,遗弃原有河道,将会切断地下水的补给,导致依靠地下水滋养的古日乃荒漠绿洲植被消失,形成新的规模巨大的沙尘暴源区。     

海潮引起有越流的滨海承压含水层地下水头变化的数值模拟

海潮波动可以引起海岸带有越流的承压含水层地下水头发生波动。建立了基于有限差分法的滨海地区一维承压含水层地下水运动数值模型。通过将潮汐波动概化为正弦波,分别对初始水头水平及线性倾斜的承压含水层模拟了滨海地区有越流的承压含水层地下水头随潮汐波动的变化。通过对两种情形下的变化比较,结果表明,受海潮影响的滨海承压含水层地下水头与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加,地下水头的变幅及潮汐效率呈负指数函数衰减,水头倾斜情形下变幅更小,潮汐效率更小,滞后时间更短,地下水头对海潮的滞后时间随距离呈线性增加。     

云南祥云县王家庄碱性温泉水化学特征与成因分析

位于云南省祥云县刘厂镇的王家庄温泉水样YMD10-1(王家热水井)与YMD10-2(聚龙温泉宾馆热水井)的矿化度为1.49~1.65 g/L,主要阳离子为Na^+,主要阴离子为HCO3^-,水化学类型均为HCO3-Na型。YMD10-1和YMD10-2的p H值野外测定数据分别为10.8和7,因YMD10-2暴露于空气使其pCO2较高导致其p H野外观测值偏低;实验室p H测定值分别为8和7.6,主要受到pCO2差异影响导致水中碳酸组分发生变化而改变了其p H值。水样的δ^2H-δ^18O数据显示温泉的补给来源为大气降水。利用Si O2温标估算了温泉的地下热储温度为89~92℃。利用226Ra-222Rn法估算出YMD10-1的热水年龄为446.84 a,YMD10-2的热水年龄为319.56 a。估算的地下热水的循环深度为3 808~3 898 m,利用δ^2H和δ^18O估算热水补给高程为2 845~2 865 m,补给区为周边的山区。地下水获得大气降水入渗补给后,经历深循环并获得深部热流加热,沿断裂带上升穿透浅部第四系出露地表。温泉显示碱性是由于长石与水和CO2发生反应,产生大量的HCO3^-,HCO3^-在溶液中有可能水解消耗H^+产生OH^-。王家庄温泉被当地人们用来晒制土碱,与热水Na^+和碳酸的含量高有关。     

多层渗滤介质处理微污染水体的中试研究

对传统的渗滤系统进行改进,采用多层渗滤介质系统,以期增大人工土层对颗粒有机物的接触氧化表面积,同时设置曝气装置保证好氧过程的氧气供应,可以大大提高污水地下处理系统的水力负荷。以北京典型的细砂、中砂、粗砂和砾石为填充材料,处理北京市海淀区上庄水库的污染水体,远优于类似的系统。现场试验结果表明,改进后的系统能创造良好的好氧/厌氧环境,对污染物去除效果良好,COD_Cr、TN、NH⁺₄-N和TP去除率分别达到了48.57%~94.87%、18.49%~70.21%、20.51%~87.50%和5692%~80.65%,出水达到了地表水Ⅲ-Ⅳ类水质标准。多层渗滤介质系统通过微生物的硝化、反硝化作用实现生物脱氮是去除氮的主要途径;土壤的吸附与沉淀作用是去除磷的主要途径。      

湛江市深层承压水铁分布和地球化学模拟研究

在广东省湛江市深层承压水开采过程中,在开采区内形成了区域水位降落漏斗。降落漏斗的形成对深层承压水的化学特性产生了一些影响,具体表现为：西部和西北部铁含量低,北部铁含量高,降落漏斗附近铁含量中等。对降落漏斗内深层承压水铁分布进行演化模拟计算,结果表明,降落漏斗内深层承压水的补给可能来自北部高铁承压水、西部和西北部低铁承压水以及浅层承压水。深层承压水由这些地下水混合而成,高铁地下水是主要补给来源。降落漏斗中心区深层承压水的大量人工开采导致其铁含量升高。地下水在向降落漏斗中心区的径流过程中,不但发生了方解石、白云石和赤铁矿的溶解作用以及菱铁矿和水绿矾的沉淀作用,而且发生了Na⁺与Ca²⁺的交换、铁氧化-还原反应等一系列复杂的水-岩作用。     

甘肃黑河中下游影响绿洲植被发育的某些因素

黑河下游额济纳绿洲区和中下游沿黑河干流河床附近的潜水位埋深较浅,是维系地表植被生长的重要因素.中游高台附近潜水位存在每年双峰值的变化,较之下游额济纳绿洲潜水位每年单峰值的变化更有利于植被的生长.在包气带剖面中,同一时刻水土势、含水量、含盐量随深度的变化趋势基本相同.采样点包气带土壤中易溶离子含量相对较低,全盐量小于5%,中游采样点土壤中以HCO3-为主,下游以SO24-为主,由SO24-、C1-和Na 、Ca2 组成的盐类构成了包气带土壤中的主要盐分.土壤中易溶离子含量自地表至潜水面之间随深度总体上呈减小趋势.植被的根系分布对包气带土壤含水量、水土势和易溶离子含量随深度的分布有着重要的影响,在植物根系发育带的土壤中含水量、水土势和易溶离子含量升高.     

模拟温泉形成的一种管道渗流实验

自然界中温泉形成的循环机制比较复杂,前人的实验模型研究很少有报导。根据断裂-深循环型温泉的特点可以设计一个简易实验装置,对温泉的形成进行模拟实验。实验采用充满砂的半圆弧形圆管实验装置,开展不同水温下热水循环的模拟实验,以便了解地下热水循环过程温泉流量的影响因素。利用室温实验计算出实验用砂的渗透系数K的范围在50.59～57.94 m/d。实验结果表明,温泉流量除与水头差、介质渗透系数和截面积呈正比例关系外,还随温度增大而增大。温泉形成过程是伴随能量转换的地下水循环过程,地下水从深部热源获得的热量使其温度升高,粘滞性降低,导致其流量增大。利用河北北部和广西东南部温泉的流量、温度数据进行验证,进一步分析了实验结果的合理性。     

云南泸水登埂与玛布温泉形成特征及成因研究

登埂温泉与玛布温泉位于云南泸水市,出露于怒江深切峡谷西岸。研究区分布的主要地层为第四系（Q₄²）砂土、砾土,石炭系上统卧牛寺组（C₃w）玄武岩和三叠系河湾街组下段（T₂h¹）灰岩。温泉水温为48.9~69.6℃,矿化度为0.493~0.782 g/L,水化学类型分别为HCO₃·Ca-Mg型和HCO₃·Ca-Na型,为中低温、弱酸性温泉。热水中F-含量为0.78~2.13 mg/L,H₂SO₃为41.0~70.2 mg/L,含有锂、锶、铷、铯、钡等微量元素。氢氧稳定同位素组成表明研究区温泉补给来源为大气降水,用同位素方法估算温泉的补给区高程为1260~1435 m,补给区温度为6.18~9.02℃,计算的热储温度为100~127.5℃。研究区温泉Ca²⁺与HCO₃^-含量较高,占阴、阳离子的毫克当量浓度百分比分别达到60%、82%以上,水中方解石、文石矿物都处于饱和状态,水中CO₂含量较高且pCO₂远高于大气中pCO₂,具有有利于CaCO₃沉积的水化学和水动力条件,导致登埂温泉YLS3-1、YLS3-3及YLS3-4和玛布温泉YLS4-1的沉积钙华。登埂温泉与玛布温泉是地下水在怒江西部山区补给区获得大气降水入渗补给,在经历深循环过程中获得深部热流加热后上升在怒江河谷西岸流出地面形成的温泉,是渗入深循环型上升的的中低温温泉。热水在上升过程中与浅部冷水相遇,冷水混入比例为60%~73%,热水循环深度为2375.2~3161.7 m。