河西内陆干旱区地表和地下水资源的相互转化研究

根据有关台站的水文气象观测资料及"九五"国家科技重点攻关项目"96－912"专题有关成果,对甘肃省河西内陆干旱区地表水、地下水资源的数量、分布特征与变化规律及相互转化关系进行了分析和研究。结果表明,内陆干旱地区的地表径流主要形成于中、高山区,散失于山前平原和沙漠。径流的补给来源主要为大气降水、冰雪融水和地下水。降水量及其时空分布对水资源的形成有着重要的影响。这里降水、河川径流与地下水转化关系十分明显。内陆干旱地区水资源最主要的特征就是从山区到平原地表水与地下水在不同地质地貌单元间的相互转化,并且由径流源区的山区到河流下游的平原,不同区域、不同地段地表水与地下水的转化关系及地下水的流动模式亦不相同：即由降水与冰雪融水下渗所形成的山区地下水绝大部分以基流形式排泄,形成地表径流进入盆地;而河流在进入盆地或平原区流经透水性极强的山前冲、洪积平原后又大量渗漏补给地下水,山前冲、洪积扇平原的地下水沿地形坡降向冲积平原运动至冲积扇缘地带后,由于含水层土壤颗粒变细,导水性减弱,形成地下水溢出带,地下水沿沟壑呈泉水大量溢出地表,汇集成泉沟进入河流而转化成为地表水。在冲、洪积扇以下的冲积平原上,潜水含水层土壤颗粒细,地下水埋藏浅,径流水平流动缓慢,地下水以垂向水量交替为主。在自然状态下,冲积平原下游直到尾闾湖;洪水季节（洪水季节外,河川径流量很小甚至没有）河流泻洪通过河道补给地下水,余水进入尾闾湖。正是水量不大的河水及其所转化形成的地下水维系着西北内陆干旱地河流下游地区的绿州的存在和这里十分脆弱的生态环境。这些地表水与地下水之间的转化过程的这种特征直接影响本地区水资源的开发利用模式。目前,在上游地区大规模发展经济、开发水资源的情况下,随着地表径流利用率的不断提高和地下水得到的补给减少,许多地方泉水量减少甚至枯竭,原来的泉灌区被迫变为井灌区。冲积平原下游即使在洪水季节也很难接受上游地表径流的补给,造成地下水位持续下降,植被死亡,土壤荒漠化。因此,内陆干旱区的水资源开发利用必须从整个流域的角度出发进行统一的合理的规划,总结不同类型地区水资源开发利用过程中的经验教训,逐步建立不同类型最优化的水资源利用模式,这将对今后干旱区的水资源开发利用具有重要的意义。     

基于SWAT模型的格尔木河径流演变特征研究

我国西北旱区生态环境脆弱，是全球气候变化的敏感区域之一。近几年来，在全球暖化的大环境下，区域地表水产流机制改变诱发的水文与生态问题越发突出。本文以青藏高原北部极端干旱的格尔木河流域为例，利用SWAT建立流域主要产流的山区地表水文模型，结合区域水文资料等定量研究格尔木河径流演化及其渗漏补给地下水的时空演变特征。结果表明，在1976～2014年期间格尔木河出山口径流量呈递增趋势，年增长率达0.38 (m³·s^-1)·a^-1,多年平均径流增量约1.66×10⁸ m³,且夏季径流量增加较冬季更为显著。降水和温度是影响流域山区地表产流量增加的主要气象因子。流域出山口径流量的增加改变了盆地内地表径流入渗补给地下水的条件，格尔木河多年平均渗漏补给地下水量为9.89×10⁸ m³。河流渗漏量的递增会打破区域地下水系统平衡，诱发一系列水文生态问题，威胁区域可持续发展。本研究可为我国应对全球气候变化带来的旱区水资源和生态环境挑战提供科学支撑。     

西北内陆河流域水资源特点初析

依据西北各省 (自治区)的有关资料,对西北内陆河流域的水资源特点进行了综合分析,提出了西北内陆河流域水资源的四大特点:①内陆河流域径流主要形成于山区,散失于山前平原盆地,径流的补给源主要是降水、冰雪与地下水;②冰雪资源对内陆河地表水资源有较大的调节作用;③降水、地表水与地下水转化关系特征明显;④内陆河区水平衡状态,易受人类活动影响等。     

新疆叶尔羌河流域地下水同位素特征及其补给来源分析

笔者以新疆叶尔羌河流域为例,在研究区水文地质调查的基础上,根据不同区域、不同深度D、~(18)O和T值的变化分析地下水补给来源.解决了传统研究方法很难解决的问题.为干旱地区地下水起源及空间分布规律研究提供了新思路。研究结果表明:(1)研究区地下水不是来自大气降水的直接入渗,而是地表水渗漏补给。(2)流域分为两个独立的地下水循环系统,分别接受叶尔羌河与提孜那甫河河水补给。(3)潜水和承压水的起源相同,属统一的地下水系统。(4)地下水径流表现为倾斜平原区径流强烈,地下水以水平运动为主;细土平原区地下水径流迟缓,地下水以垂直蒸发运动为主.径流方向与地表水流向密切相关。     

高寒山区冻土对水文过程的影响研究——以黑河上游八宝河为例

冻土对寒区水文过程具有重要的调节作用,是寒区水循环研究的核心内容之一.在分布式水文模型中对土壤冻融过程进行显式表达,对探索寒区水循环的机理、定量研究寒区流域径流的时空变化十分重要.先在黑河上游八宝河流域对考虑了土壤冻融过程的分布式水文模型进行简单验证,然后分析土壤冻融对流域水文过程的影响.对考虑和不考虑土壤冻融的模型模拟结果进行对比,发现冻土对流域的产流方式和速度有很大的影响,主要表现为：1）考虑冻土时,流域产流以壤中流为主,径流对降雨或融雪的响应速度较快,径流过程线变化较为剧烈,径流系数较高.冻土有效地阻碍了入渗过程,促进地表径流和壤中流的形成.壤中流发生的平均土壤深度冬季深,春季浅,年平均深度约为1.1 m;2）在不考虑冻土时,土壤下渗能力强,地下水补给是考虑冻土时的3倍,流域产流方式以基流为主,径流对降雨或融雪的响应速度减缓,径流过程线较为平滑,夏季洪峰在时间上存在明显的延迟.即便在降水强度较大的夏天,流域内都不会产生地表产流,而且壤中流产流的平均土壤深度平稳地处于2.4 m左右.研究对从机理上认识土壤冻融对水文过程的影响有一定的帮助.     

嫩江流域径流时空演化规律分析

以流域时空分布理论框架为基础,分析嫩江流域径流时空演化规律,并着重从地形地貌影响因素方面进行归因分析。采用1955-2003年49 a的降水资料和1955-1973年19 a的径流资料,通过对代表性水文站自上游至下游（空间上）径流、地表径流和地下径流的年内与年际（时间上）演变规律进行分析。结果表明：1）嫩江流域降水年内变化及年际变化过程基本一致,可以忽略降水时空分布对径流时空演化规律的影响。2）从径流年内演化规律上可以判定上下游水源组合的差异性：上游以地表径流为主,在春季来源于融雪,汛期来源于大气降水,枯水季节来源于地下水补给;下游全年以地下径流为主。3）由于坡度和水文地质条件作用,上游更容易产流,下游受下垫面调蓄作用更强,不易产流;因此,从径流年际演化规律上可以判定径流产量自上游至下游逐渐减小。     

基于四元驱动的海河流域河川径流变化归因定量识别

海河流域水资源极为短缺,河川径流下降显著,定量识别径流变化成因对于科学认识流域水循环演变机理、支撑水资源开发利用具有重要的科学意义和实际价值。基于模型参数区域化技术构建了海河流域可变下渗容量（VIC）模型,重构了流域天然河川径流序列。建立了气温变化、降水变化、下垫面变化和取用水四元要素驱动的河川径流变化归因定量识别技术体系,分析了4种因子在海河流域河川径流减少中的贡献。结果表明:①1956—2010年,人类活动是海河流域河川径流减少的主要原因,但是气候变化的影响不可忽略,其中气候变化的贡献约为1/3,人类活动的贡献约占2/3;气候变化中,降水下降的贡献远大于气温升高的影响,分别约为30%和4%;人类活动中,取用水的影响大于下垫面变化的影响,分别约为55%和11%。②海河流域4个水资源二级区的河川径流变化成因相比,从北向南气温升高的影响减小,降水减小的影响增大,海河北系和海河南系的取用水影响较大,滦河流域径流变化时间较晚,徒骇马颊河径流变化程度最小。     

浅谈大气降水对地下水的补给

大气降水入渗补给是地下水的主要补给源.在分析大气降水入渗机理,以及影响降雨入渗诸多因素的基础上,以山西省第二次水资源评价为例,采用相关图解法、回归分析分别对降雨入渗补给量进行计算研究.结果表明,作为大气降水对地下水补给因素影响,综合反映的降水入渗补给系数是计算降水入渗补给量最关键参数,直接表达了降水对地下水垂直入渗补给...     

纸坊沟流域水体氢氧同位素特征及其水量交换研究

以安塞县纸坊沟小流域为研究对象,通过对2016年6月—2017年5月降水、地下水和沟头、上游、中游、下游的地表径流氢氧同位素特征分析,研究黄土高原丘陵区小流域地下水补给与排泄的时空特征,为该区域地下水资源的合理利用提供依据。研究结果表明:降水氢氧同位素变异系数较高,具有明显的雨量效应、温度效应与季节效应。地表径流和地下水对温度的响应较好。6—11月降水补给地表径流过程中,因蒸发损失约为37%,补给地下水过程的损失为54%。流域不同部位的降水和地表径流对地下水的补给相似,地下水排泄比例从沟头到下游逐渐减小。地下水的补给与排泄也具有明显的季节特征,6月—翌年5月,降水和地表径流对地下水的补给排序分别为:夏季秋季冬季和冬季秋季夏季,春季无明显的补给现象。地下水对径流的排泄比例冬季最高,夏季最低。降水和径流对地下水的年补给为26.89%和73.11%。地下水中约有88%的水源于夏半年(6—9月)降水的补给,12%的水源于冬半年(10月—翌年5月)。     

基于流量衰减分析的次降水入渗补给系数计算方法

次降水入渗补给系数是地下水资源量评价的重要参数,次降水对地下水的入渗补给受气候、地形、地质等多种因素影响。以湖北宜昌香溪河流域雾龙洞地下河系统为例,进行次降水入渗补给系数获取方法的探索。在泉流量衰减规律分析基础上,探索新方法进行次降水入渗补给系数计算,分析其规律特征及影响因素,对计算结果的科学合理性进行验证。研究结果表明:雾龙洞泉流量衰减服从分段指数衰减方程;研究区次降水入渗补给系数受次降水强度及降水前下垫面条件影响。基于泉流量衰减分析计算次降水入渗补给系数方法合理可行,该方法在岩溶水资源评价中有一定的推广应用价值。     

寿阳段王煤矿奥灰岩溶水富水性研究

段王煤矿位于沁水煤田北部边缘,多年的开采已使第四系松散孔隙潜水和石炭-二叠系碎屑岩裂隙水基本疏干。区内有供水意义的含水层为奥陶系岩溶裂隙水。通过对区内奥灰岩地层岩性及富水性的分析研究,说明上马家沟组中、上段（0252.3）为区内的富水层段。奥灰岩水位在区内埋藏较深,静止水位为575～655m。奥灰岩溶水在垂向上表现为随着埋深的增大,岩溶发育程度减弱,富水性变弱,在水平方向上表现为北部富水性弱,南部较强的特点。奥灰水在本区西北奥灰裸露处得到降水补给后,向东南径流,途经矿区,至娘子关排泄,其水位具有逐年下降的趋势。奥灰水的变化规律通过区内两水井的抽水试验结果对比也得到了佐证。     

河南荥巩矿区岩溶水发育规律研究

通过对矿区地层、构造以及水文地质条件的分析,认为寒武-奥陶系岩溶裂隙含水层是矿区的主要含水层。岩溶水受地层岩性、构造的作用明显,岩溶发育程度在矿区呈现出西弱东强,浅部强、深部弱的发育规律。岩溶水动态受大气降水和矿井排水的双重控制,大气降水是岩溶水的主要补给来源,矿井排水是主要排泄方式,水位动态属于降水-矿排型。在天然状态下,岩溶水主要接受南部露头区大气降水的补给,然后自南向北、自西向东径流,经过新中-三李一带的岩溶水强径流带,在三李一带以岩溶大泉的方式向外排泄。     

金沙江流域不同区域水沙变化特征及原因分析

在金沙江流域水文站控制的不同区间的水文资料和降水量资料,以及大量的长江上游水土流失重点防治区小流域综合防治工程(简称"长治"工程)拦沙减蚀量、水库拦沙量资料的基础上,对金沙江流域各水文站控制的不同区间、不同时段的来水来沙变化特征及其变化原因进行了定量分析.结果表明,金沙江流域水沙在地区分布上有明显的水沙异源特性,不同区间水沙变化特征存在很大的差异,降水/径流变化引起的沙量变化、水库拦沙、"长治"工程减沙在不同区间起着不同的作用.金沙江攀枝花以上地区以冻融侵蚀和坡面侵蚀为主,年产沙量仅0.521亿t,输沙模数200 t/(km2·a),但增沙的趋势较明显;攀枝花至屏山区间新构造运动剧烈,断层发育,岩层松软破碎,地形陡峻,植被稀少,以重力侵蚀为主,年产沙量1.58亿t,输沙模数达2 200 t/(km2·a),1991-2000年来沙量增加,2001-2004年来沙量大幅度减小.     

青海省玉树结古地区玉树断裂带的地热地质意义

玉树县结古镇位于玉树断裂带上的扎喜科地热异常区。成热条件受具多期活动性的玉树断裂带控制,是断裂导水通道和地热梯度高值带。其上盘为地下热水的主上涌通道和地下热水富水块段,地热异常具明显的带状分布特点。在水文地质条件上,富水性相对较好,地下水在北东部山区接受大气降水、地表水和地下水补给后,汇集于断裂破碎带中,加热后沿着构造裂隙、溶隙等各种上升通道循环径流,最终于河谷区、山间盆地地表形成温泉或水温异常的上升泉。初步评价结果表明,结古地区地热资源潜力较大,具有一定的开发前景。     

岩溶峰丛洼地区降水入渗系数——以寨底岩溶地下河流域为例

大气降水入渗系数α、地下水径流模数M是最基础的水文地质参数,文章以封闭型寨底岩溶地下河流域结合2013年3月至2014年2月一个完整水文年的水位、流量、雨量高频率监测数据,采用水量均衡法得到了岩溶区枯平丰水期大气降水入渗系数,分别为0.352、0.528、0.726,平均入渗系数为0.635。地下水径流模数分别为8.32、19.80、61.15 L·s-1·km-2,年平均径流模数为33.36 L·s·-1·km-2。其计算方法和计算结果对同类型岩溶区水资源评价等有一定的借鉴意义。      

南阳城区地下热水同位素特征及其水文地质意义

南阳城区地下热水的氢氧稳定同位素研究表明,本区地热水起源于降水补给。氚同位素揭示了地热水的形成年龄,采用同位素方法对本区地下热水与浅层冷水的混合作用对地下热水温度的影响进行了讨论,探讨了南阳城区地下热水的了解补给运移条件。     

黄土地层地表径流下潜模式与地质灾害

指出在黄土滑坡、地裂缝、黄土洞穴等地质灾害发生发展过程中下渗重力水所起的作用最为关键,对下渗重力水的基本特点进行了全面归纳总结。以黄土洞穴灾害为例,将黄土暗穴形成过程中黄土地层地表径流的下潜模式概化为渗透重力水漫渗型下潜模式、地表径流集中灌入下潜型模式、渗透重力水沿优势渗流通道集中下潜型模式以及混合灌渗集中下潜型模式等4种基本模式。     

黑河流域地下水循环演化规律研究

大量野外调查研究表明，气候变化和人类活动对黑河流域地下水循环和更新演变具有重要影响；平原区浅层地下水主要是现代水补给，35％来自祁连山区基岩裂隙水通过地表径流转化补给，其他是降水和冰雪融水在山前戈壁带入渗补给，具有较强的更新能力；深层承压水主要形成于地质历史时期区域性补给，与现代水循环有联系；中游区人类活动是造成下游区地下水补给能力减弱、地下水水位持续下降和生态环境退化的重要因素。因此强化中游区人类活动的科学调控，是实现黑河流域地下水可持续利用和下游区生态环境有效保护的关键。     

沙地地区水文过程及模拟——以秃尾河流域为例

根据气候条件的不同,沙漠可分为沙质荒漠和沙地两种类型.其中沙地地区降水相对丰富,具有降水、蒸发、下渗、产流及汇流等过程的相对完整的水文过程,但已有研究较少.以黄河中游沙地地区的秃尾河为例,分析了沙层水分分布及演化特性,进而将整个水文过程进行概化,得到物理意义明确,结构简单的概念性水文模型.该模型应用方便,精度较高.研究定量地阐明,研究区域沙层孔隙特征决定了沙层水分易保存而不易蒸发,使该地区径流深相对较大,而地下水丰富,调节能力强,是该地区河流径流年内分配均匀,年际变化小的重要原因.流域的非闭合性是该类地区水文研究中需要重点考虑的问题.     

用氢氧稳定同位素评价闽江河口区地下水输入

通过分析闽江河口区降水、地表水和地下水的氢氧稳定同位素特征,揭示降水的环境同位素效应和地下水的形成演化规律,定量评价河口区多种水体的混合过程及地下水输入量。夏季的降水氢氧同位素组成相对贫化,呈现出降雨量效应。在δ18O与δD关系图上,闽江北岸基岩裂隙水、平原及丘陵区浅层地下水均落在福州降水线上,而南岸平原及丘陵区浅层地下水大部分落在福州降水线右下方,其拟合线与降水线交点与5~9月农灌期降水氢氧同位素加权值接近,表明北岸地下水主要来自降水补给,而南岸地下水同时接受灌溉水和降水补给,并在入渗过程中经历了不同程度的蒸发作用。闽江河口段除接受两岸地下水补给外,局部河段还接受断裂带裂隙水补给。将线性端元混合模型、数字高程模型和地下水文分析法结合起来定量评价地下水的输入和各水体的混合过程,结果显示,在河口段淡水区,地下水混合比率上限为8.8%,其中包括0.4%的断裂带裂隙水;在河口段淡咸水混合区,淡水(河水、地下水)和海水的混合比为53:47,其中地下水的保守混合比率为1.7%;枯水期闽江河口段地下水保守输入量为87.0 m3/s,是闽江径流量的12.8%。