地下水数据信息管理系统研究

在分析与地下水有关的数据信息基础上,提出了较为合理的地下水数据信息管理系统结构,并将该系统所应实现的功能设计为数据管理功能、分析计算功能、图形功能、报表功能四大部分,分别对它们所完成的任务及各功能的开发思路进行详细阐述。同时以安徽省淮北地区为例,就该系统的实际应用效果进行了验证。     

浅议云台山世界地质公园地质遗迹现状及保护对策

云台山世界地质公园座落在焦作市的北部山区,面积556km²,是一处以裂谷构造、水动力作用和地质地貌景观为主,以自然生态和人文景观为辅,集美学价值与科学价值于一身的构造地貌型地质公园.地质遗迹是其主要的景观.合理保护和开发利用地质遗迹,提高旅游的层次,是景区可持续发展的重要手段.自1989年成为云台山风景名胜区以来,景区管理机构对重要的地质遗迹已经做了大量的保护和开发利用工作,但更多的地质遗迹由于认识不足,遭受了不同程度的破坏.本文对云台山世界地质公园地质遗迹保护和开发利用工作进行了剖析,并提出了相应的防治对策.     

迭代法在现代地下水年龄估算中的应用——以银川平原为例

为克服应用氚同位素方法确定现代地下水年龄过程中存在的,需确定地下水系统输入项的历史背景浓度问题,本文根据地下水同位素数学物理方程,以全混模型为例,利用不同时期地下水同位素的测试结果,通过数学迭代运算,推导出计算现代地下水年龄的计算公式。该方法不仅可以很好地解决地下水系统输入项氚背景浓度恢复时间序列较长的问题,而且对于提高地下水的定年精度具有十分重要的意义。该方法应用到银川平原取得良好的效果,研究表明银川平原浅层地下水的周转时间为30 a。      

顾及有色噪声影响的甘肃境内CMONOC基准站坐标时间序列分析

针对甘肃省境内19个CMONOC基准站坐标时间序列结果,采用极大似然估计法（MLE）探讨了各基准站的最优噪声模型,确定了基准站的速度场,并分析了甘肃省地壳运动状况. 研究结果表明:甘肃省境内CMONOC基准站各坐标分量噪声特性存在较大的差异,“白噪声+闪烁噪声（WN+FN）”为最优噪声模型,能够更好地描述基准站坐标时间序列3分量上的噪声特性,且估算的速率不确定度是仅考虑WN时的4~15倍. 甘肃省CMONOC基准站在ITRF14框架下水平方向运动的平均速率为34.54 mm/a,运动方向为SEE 98.07°;相对于欧亚板块的水平方向运动的平均速率为6.49 mm/a,运动方向为NEE 79.23?°.      

微波辐射计反演大气温湿度廓线与降水相关性分析

利用辽宁省阜新蒙古族自治县QFW-6000型地基微波辐射计和邻近探空资料,对微波辐射计反演精度进行评估,分析云中积分液态水含量、积分水汽含量与降水量的变化特征。结果表明：微波辐射计的反演参量与探空资料具有高相关性,反演的相对湿度基本大于探空测量的相对湿度,近地面与高层的误差在5%以内。基于云中积分液态水含量与降水量的统计分析发现,降水开始前存在明显跃增,云中积分液态水含量会快速增大到1 mm以上,随着降水的持续,云中积分液态水含量一直维持在2 mm以上,当降水结束,云中积分液态水含量迅速回落至0.2 mm以下。积分液态水和积分水汽含量为雨天>云天>晴天,积分水汽含量在不同天气下具有相似的垂直结构,均表现出随高度升高递减的变化趋势,水汽在高空的递减速率相对较慢,到近地层递减速率明显加快;云中积分液态水含量在云天和晴天的垂直分布结构相似,最大值分别为0.15 g·m^-3和0.10 g·m^-3,均位于1 km高度处;雨天云中积分液态水含量具有两个峰值区间,分别位于1.0 km和2.5 km高度处。云中积分液态水含量和积分水汽含量呈现白天高值而夜间及清晨低值的日变化特征,云底高度则呈相反的变化趋势。     

Performance Evaluation of the GRAPES Model in Wind Simulations Over South China

In the present study, the performance of the GRAPES model in wind simulation over south China was assessed. The simulations were evaluated by using surface observations and two sounding stations in south China. The results show that the GRAPES model could provide a reliable simulation of the distribution and diurnal variation of the wind. It showed a generally overestimated southerly wind speed especially over the Pearl River Delta region and the south of Jiangxi Province as well as the coastal region over south China. GRAPES also exhibited a large number of stations with the opposite surface wind directions over the east of Guangxi and the south of Jiangxi during the nocturnal- to-morning period, as well as an overall overestimation of surface wind over the coastal regions during the afternoon. Although GRAPES could simulate the general evolutional characteristics of vertical wind profile, it underestimated wind speed above 900 hPa and overestimated wind speed below 900 hPa. Though the parameterization scheme of gravity wave drag proved to be an effective method to alleviate the systematic deviation of wind simulation, GRAPES still exhibited large errors in wind simulation, especially in the lower and upper troposphere.     

2020年贵州省一次MCC特大暴雨的诊断分析

该文利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料以及卫星和雷达资料,通过对环流背景、云图、雷达以及物理量分析研究,对2020年6月30日贵州特大暴雨过程进行诊断分析,发现此次特大暴雨过程是在高空多短波槽活动、中层弱冷空气的入侵、高空急流和低层切变线长期维持以及西南暖湿气流的持续性输送共同影响下形成的。此次MCC对流云团生成于毕节市威宁县附近,在MCC的初始阶段,对流云团由块状向椭圆形发展,冷云罩面积逐步增大,云顶亮温中心不断降低;成熟阶段由椭圆形逐步扩散为多边形,云顶亮温中心维持在-80℃以下;消亡阶段冷云罩面积和云顶亮温绝对值迅速减小。逐小时短时强降雨站数与冷云盖面积有很好的对应关系,在形成、成熟、消亡3个阶段分别呈现逐步上升、明显上升和迅速减小的趋势;最大小时雨量在成熟阶段与最低云顶亮温有较好的对应关系。此次特大暴雨过程中强回波基本集中在4 km以下,中低层越靠近地面回波越强,强回波接地,质心低。初始阶段强回波强度强,移速快,但生命史短,呈现单峰值分布;成熟阶段的强回波范围大,持续时间长,移速慢,呈现多峰值分布。TI≥44℃的大值区长期维持,低层的暖平流和上升气流以及正涡度辐合,配合高层的冷平流和下沉气流以及负涡度辐散,为此次特大暴雨过程提供了有利的能量和动力条件。     

序

中国是世界上水资源极为短缺的国家之一。作为一种重要的国家战略资源,地下水对于保障我国饮用水供水安全具有举足轻重的作用。据水利部2018年水资源公报,我国地下水供水量976.4亿m3,占总供水量的16.2%,是400多个城市（占城市总数的60%以上）的主要水源。作为重要的饮用水源,地下水的水质好坏直接影响饮水安全和人民身体健康。 我国有1/3左右的地下水是在天然地质条件下形成的原生劣质地下水,分布广泛,不宜作为生活饮用水源。 随着人类活动加剧,地下水污染日趋严重。据中国地质调查局的调查结果显示：在北方地下水强烈开采的地区,浅层地下水矿化度、硬度显著升高;南方部分地区浅层地下水酸化明显,珠江三角洲地区酸化尤为突出。国家地下水监测工程2018年对全国地下水监测点35项无机组分水质指标测试结果显示我国地下水水质为I类的仅占2.13%,II类的占11.01%,III类的占1.91%,而IV类高达68.39%,V类的占16.56%,可见全国地下水水质污染程度之高。地下水质的恶化造成”水质性缺水”,它又进一步地加剧了我国缺水的严峻局面。 地下水污染具有来源复杂和污染途径众多的特征。环境中的污染物可以通过各种自然和人为途径进入地下水系统,导致地下水污染。人类活动,如农业灌溉、农药化肥的使用、工业废水和城市污水的下渗、化学或有毒有害废物的泄漏、地下水开采、地面污染物随降水淋滤渗入、受污染的地表水与地下水交互作用等,都是污染物进入地下水的主要途径。 地下水污染是一个复杂的地质地球化学生物地球化学的耦合过程。污染物进入地下水系统后,受各种物理、化学和生物因素的影响在地下水中迁移转化。对流、扩散、弥散等物理过程,沉淀溶解、吸附解吸、氧化还原等化学反应,生物富集、降解、萃取等生物过程,不但直接和间接影响地下水污染物的迁移和转化速率,以及地下水中污染物的浓度及其时空分布,而且也会导致地下水环境条件（如溶解氧浓度、氧化还原电势、微生物群落组成和功能的改变等）的变化,而环境条件的改变反过来又影响污染物迁移转化速率。 地下水污染具有长期性、隐蔽性和难以修复的特征。开展地下水污染过程的深入研究,不仅是认识污染物在地下水系统中迁移转化规律以及它们对生态环境影响的基础,也是控制污染源头、开发经济高效地下水修复和管控技术的关键,对保护地下水资源和饮用水安全具有重要的战略意义。 20世纪80年代以来,美国等发达国家投入大量资金和人力资源,在地下水污染防治技术领域取得了众多创新成果,地下水环境修复产业也日趋成熟。而我国地下水污染的系统防治工作开展相对较晚,加上我国地下水污染成因和水文地质条件复杂多样、研发投入不足、地下水环境修复产业基础较为薄弱等,造成我国在地下水污染防治技术方面还存在着一系列亟待解决的难题。 当前地下水面临的巨大污染风险和水质安全问题,引起了党中央和各级政府的高度关注。习近平总书记特别强调“确保地下水质量和可持续利用是重大的生态工程和民生工程,坚决遏制地下水污染加剧的趋势”。近年来,在科学技术部、国家自然科学基金委、生态环境部、自然资源部等支持下,我国相继开展了一系列有关土壤和地下水污染防控的重大科技攻关项目,在地下水污染调查和评价、地下水污染物迁移转化机理、地下水质保护和地下水污染修复关键技术、材料和设备研发等方面都取得了重要进展,有力地推动了地下水污染防治工作。 科技期刊是科技事业的重要组成部分,是科学技术发展的基础支撑和国家战略资源。《地学前缘》作为具有广泛和重要影响的地学主题性学术期刊,创刊以来,出版发行了一系列主题专辑,对推动地学事业发展和服务现代化建设发挥了重要作用。为及时总结我国地下水污染和修复的前沿研究成果、发展态势、研究热点和难点,《地学前缘》编辑委员会约请郭华明、苏小四两位数授担任特约主编,指导和组织了本期“地下水污染与修复”专辑,共收录了21篇稿件。这些稿件紧扣中国地下水污染现状,内容丰富,涵盖了地下水污染调查与评价、地下水污染监测、地下水污染成因与模拟、地下水污染修复技术等诸多领域,很好地展现了我国地下水污染防控领域研究的新进展。相信本专辑相关论文的发表,必将进一步推动我国地下水污染防控领域的科技进步。 正如习近平总书记所强调的那样,“确保地下水质量和可持续利用是重大的生态工程和民生工程”。我国地下水污染的防控任重而道远,需要一代又一代的科研工作者瞄准学科发展前沿,响应国家需求,不断攻坚克难,为取得“蓝天、碧水、净土”攻坚战的胜利做出我们应有的贡献。 吉林大学 2021年9月10日