非均质条件下珠江口潮汐湿地地下水流动特征

开展非均质条件下潮汐湿地中地下水流动特征研究,成为深入揭示潮汐湿地水循环及物质循环过程的重要前提。以广州南沙区的河畔潮汐湿地为对象,基于放射性氡同位素示踪技术考察含水层非均质情况下地下水的流动特征。结果表明：1）研究区介质干容重、介质孔隙度和介质氡释放（E_{rn}）呈现空间异质性,介质氡释放是导致介质氡平衡能力（[R_n{]}_{gw}）呈现显著空间异质性（2 210.15~7 700.33 Bq/m³）的主要因素。2）非均质条件下地下水流动呈现显著的分区特征,根据氡的比活度可以划分为快速流动区和滞留区。其中,快速流动区地下水氡比活度较小,观测期内平均值为1 522.39 Bq/m³,地下水呈现由陆向海近似“U”型的流动模式。滞留区地下水氡比活度显著增大,观测期内平均值为3 858.40 Bq/m³,地下水受潮汐作用而滞留更久。滞留区地下水流动状态受潮高差影响,潮高差越大,潮汐对湿地地下水的整体驱动力越大,滞留区地下水渗出相对容易,反之滞留区地下水渗出较难。由此可见,潮汐湿地含水层介质的空间异质性是影响地下水流动特征的关键因素。     

海岛淡水透镜体演变规律的室内模拟实验

淡水透镜体作为海岛主要的甚至是唯一的淡水资源,对其在天然和开采条件下的演变规律研究是海岛淡水资源利用和管理的首要任务。采用自制的室内物理模型,对海岛淡水透镜体的演变过程进行了模拟实验。模拟了降雨补给条件下淡水透镜体的形成过程;在无补给条件下,开采淡水时倒锥的变化过程。结果表明：当开采量达到3.73×10^-5m³/s时,倒锥进入抽水井,淡水透镜体被击穿。     

城镇化流域降水径流氢氧同位素特征及洪水径流分割

为研究人类活动影响下河流降水径流响应特征,以珠江三角洲典型城镇化流域石马河为研究对象,采集2017年1-12月日降水、河水样品和3场台风期间的时段降水、洪水样品,通过测定其氢氧稳定同位素组成（δD、δ ¹⁸O）,分析流域降水、径流氢氧同位素组成特征,并利用同位素二元混合模型,分割3场台风降水事件中事前水及事件水对流量过程的贡献。结果表明,研究区域大气降水δD、δ ¹⁸O的变化范围分别为-105.10‰~+9.98‰和-14.80‰~-0.55‰,年加权平均值为-57.88‰和-8.61‰,大气降水线为δD = 7.70δ ¹⁸O+8.61（R ²= 0.98）;河水δD、δ ¹⁸O的变化范围分别为-91.23‰~-15.96‰和-12.66‰~-4.01‰,δD-δ ¹⁸O基本落在局地大气降水线上,表明降水是石马河径流的主要来源。3场台风期间,事件水占洪水总径流量的比例分别为59.7%、55.0%和69.4%,均高于事前水占比。洪水涨水初期事前水和事件水同步增长,涨水后期事件水比例逐渐增大,洪峰期间比例大于80%,成为径流主导成分,表明流域城镇化过程中下垫面不透水面积的增加会显著改变水文循环过程。本研究成果可为珠江三角洲城镇化流域水文预报提供理论基础。     

开采量不确定条件下数值模拟结果的可靠性分析

地下水数值模拟过程中,人工开采量大都被当作确定项处理。但实际情况是开采量往往缺乏准确的统计数据,尤其是农业灌溉开采量,在计算中具有更大的不确定性。传统的处理方法是将这些人工开采量概化为抽水量确定的开采井,显然不能反映实际情况。采用概率论及数理统计的方法,分析了概化后开采量的不确定性,得出开采量服从正态分布。以此为基础,运用蒙特卡罗方法,对开采量不确定条件下数值模拟的结果进行可靠性分析。结果表明：传统处理方法不能反映开采量不确定条件下数值模拟结果可靠性的变化情况,而采用随机模拟的方法,可以计算出不同的给定允许降深条件下,模拟结果的可靠性。