1996~2017年枯水期地下水排泄对洞庭湖水量均衡的贡献及其时间变异性

地下水排泄在湖泊水量及营养盐均衡中发挥着重要作用,其中地下水向湖泊排泄的量化是关键,但目前对其时间变异性的研究却十分薄弱.针对这一科学问题,以长江中游重要调蓄湖泊-洞庭湖为例,通过收集1996~2017年洞庭湖流域的水文和气象数据,基于质量平衡模型,查明地下水排泄对洞庭湖水量均衡的贡献以及地下水向洞庭湖排泄强度随时间的变化.结果显示:（1）枯水期时地下水排泄量为（0.17~1.51）亿m3/d,地下水排泄强度为38.74~207.26 mm/d,地下水排泄对湖泊水量均衡的贡献为8.70%~30.37%;（2）地下水排泄量、地下水排泄强度、地下水排泄对湖泊水量均衡的贡献在1996~2017年间均呈现出明显的先降低再升高的变化趋势,三峡水库蓄水后至三峡工程全面竣工初期的地下水排泄相较于三峡水库蓄水前和三峡工程全面运行后显著降低;（3）三峡工程运行对长江水位及地下水位的改变可能是引起湖底地下水排泄时间变异性的重要原因.为洞庭湖区域的水量均衡提供了新的认识,也为今后洞庭湖区域水资源开发利用和区域生态安全管理提供了理论支撑.      

三峡水库蓄水期洞庭湖出湖水量变化

基于长江与洞庭湖一、二维耦合水动力模型,模拟了三峡水库蓄水前后洞庭湖湖区的水文过程,定量分析了蓄水期三峡水库蓄水与洞庭湖出湖水量的响应关系。结果表明:蓄水期三峡水库蓄水减少了荆江三口进入洞庭湖的水量,同时也改变了洞庭湖湖容变化的速度;相比还原情况,各典型年下9-10月洞庭湖出湖水量均明显减少,且10月份减少幅度大于9月份,11月变化不显著;9-10月荆江三口水量变化是洞庭湖出湖水量变化的主导因素,而11月主导因素是湖容的变化。通过多元回归分析,构建了三峡水库蓄水量与洞庭湖出湖水量、湖容变化量的响应关系,在湖容不变情况下,洞庭湖出湖水量减少量约为三峡水库蓄水量的23%。     

滑坡稳定性变化与地下水非稳定渗流初探--以三峡库区黄蜡石滑坡群石榴树包滑坡为例

把滑坡体离散化为一定数量的条块,基于水均衡原理建立了滑坡体地下水一维非稳定渗流的差分方程组,其中考虑了滑坡体地下水通过弱透水滑动带的越流排泄,对动态边界提出了处理方法.以三峡库区黄蜡石滑坡群的石榴树包滑坡为例,根据三峡水库蓄水前和蓄水后排泄区的不同水位条件,模拟了在强降雨过程中滑坡地下水的动态过程.结合考虑地下水渗透力的传递系数法,计算了石榴树包滑坡稳定性系数随时间的变化,结果表明无论是在三峡水库蓄水前还是蓄水后的极端降雨条件下石榴树包滑坡都是不安全的.在地下水非稳定渗流的影响下,滑坡稳定性对降雨和排泄区水位的响应具有滞后性.     

长江中游荆江段地下水排泄的量化及其空间差异性分析

地下水与河流的相互作用对于维持河流生态系统的健康十分关键,但是目前对于地下水向湿润地区大型河流排泄过程的定量化研究较为薄弱.针对这一问题,以长江中游荆江段为研究区,通过野外采样和水文气象数据收集,利用222Rn质量平衡模型定量估算长江中游荆江段的地下水排泄,并用EC质量平衡模型及水量平衡模型验证222Rn质量平衡的结果 .结果显示：长江中游荆江段的平均地下水排泄速率为133 mm/d,排泄总量为1.06×108 m3/d,对水量平衡的贡献约为10.99%.其中枝城-沙市段地下水排泄速率最大,监利-螺山段地下水排泄速率最低.含水层富水性和地下水位可能是控制地下水排泄速率的关键因素.本研究对于流域水资源管理具有重要意义,也可为今后长江中游地区水资源的合理开发利用以及生态环境保护提供理论依据.     

洞庭湖和鄱阳湖泥沙冲淤特征及三峡水库对其影响

长江中游江湖关系复杂,分布有中国第一、二大淡水湖泊,江湖关系演变对防洪、生态等影响重大。通过分析反应长江中游洞庭湖和鄱阳湖泥沙冲淤的实测水沙和地形资料,初步掌握了湖区泥沙冲淤特征及主要影响因素,并着重探讨了三峡水库蓄水对两湖泥沙冲淤的影响。结果表明,近10年洞庭湖和鄱阳湖湖区泥沙淤积速度明显减缓,部分年份出现冲刷,其中洞庭湖湖区泥沙沉积率下降主要由来沙减少引起,三峡水库拦沙作用的影响明显;鄱阳湖区冲刷主要集中在入江水道,采砂活动影响显著,三峡水库蓄水影响尚不明显。     

焦作市万方工业园及周边区域浅层地下水资源计算与评价

为查明万方工业园区及周边区域浅层地下水资源状况,利用均衡法分析评价浅层地下水开采潜力。计算结果表明:研究区域的补给量为2.463×104m3/d,排泄量为0.763 5×104m3/d,平均开采潜力为1.700×104m3/d,区内浅层地下水水量充沛,水质良好,适合生产生活使用。为区域内水资源管理、开发利用提供科学依据。     

云南鹤庆西山岩溶地下水均衡模拟

鹤庆西山岩溶地下水是当地人们生产生活的重要水源,开展岩溶地下水均衡调查及计算模拟,掌握研究区岩溶地下水动态,对鹤庆西山地下水资源开发利用及管理有重要的意义。本文在收集研究区地质资料的基础上,对研究区的自然地理条件、地层岩性、地质构造和水文地质条件等地质背景进行分析并划分岩溶地下水系统。采用数值模拟法对云南省鹤庆西山岩溶地下水均衡进行了模拟计算,并与水量均衡法进行了对比。结果表明:岩溶系统划分合理,各岩溶子系统补给与排泄基本均衡;各岩溶子系统的排泄以集中排泄为主,集中排泄占总排泄量的67%~92%;考虑岩溶管道的集中排泄模型更符合研究区岩溶地下水运动特点。      

三峡水库汛末蓄水时间与目标决策研究

针对三峡水库运行中存在的防洪、发电与航运之间的矛盾,研究了汛末不同蓄水方案下,三峡水库的防洪风险、发电以及上下游航运效益的变化情况;通过寻求水库防洪、发电及航运之间的相互关系,建立水库水沙联合调度模型,对三峡水库汛末蓄水时间和方式进行了多目标决策;应用加权均衡规划排序模型对非劣方案进行评价,给出了三峡水库汛末蓄水运行的最佳方案,为三峡工程正式建成后制定合理的调度运用方案提供科学依据。     

榆林市榆阳泉域地下水量均衡分析

为分析人工开发利用对榆阳泉域地下水均衡的影响,在充分掌握泉域水文地质条件和人工开发利用状况的基础上,圈定了榆阳泉的泉域范围,计算了泉域地下水补给量、排泄量及水量均衡。计算得出榆阳泉域均衡期内补给量合计7 446.70 m~3/d,排泄量合计7 462.50 m~3/d,均衡差为-15.80 m~3/d,呈相对负均衡状态。进一步分析得出,榆林市2016-2018年的降水量较大,为相对丰水年,榆阳泉域现状水量均衡处于相对均衡状态,在平水年和枯水年,泉域水均衡则为负均衡,主要由于现状开采量超过了允许开采量。     

近50年来长江水沙变化规律研究

较为系统地研究了近50年来长江流域不同河段、不同时段的水沙变化特性。从多年平均情况来看,长江上游水沙异源、不平衡现象十分突出,干流石鼓至宜昌沙量沿程增大,宜昌以下干流河道输沙量沿程减小,悬沙中值粒径也沿程变细;1991~2002年长江干流各站径流量变化不大,输沙量明显减少;2003～2010年长江上游来沙减小趋势仍然持续,加之三峡水库蓄水拦沙作用,坝下游输沙量大幅减小,悬移质泥沙粒径沿程变粗,至监利站粗沙量已基本恢复到蓄水前的水平。三峡水库蓄水运用后,长江中下游径流年内分配、泥沙来源和地区组成均发生新变化;荆江三口分流分沙量继续减小,洞庭湖湖区淤积减缓;三峡工程蓄水运用不仅改变了长江上游与中下游的冲淤环境,而且也进一步促进了长江中游江湖泥沙分配格局的调整。     

采用222Rn示踪胶州湾的海底地下水排泄及营养盐输入

为了量化胶州湾东北海岸带的海底地下水排泄量和评价通过海底地下水排泄输入的营养盐数量,分别于2011年10月和2012年5月在胶州湾北岸东大洋码头附近对海水中的222 Rn进行了48h连续测量.通过构建测量点海水中222 Rn质量平衡模型,计算得到海底地下水排泄速率平均值分别为6.38cm/d和8.29cm/d;实际观测到的海底地下水排泄速率变动较大,其主要控制因素是降水量、潮汐和波浪.根据海底地下水排泄速率,获得地下水输入的DIN(溶解无机氮)为47.0×103 mol/d(2011年10月)和48.6×103 mol/d(2012年5月),可溶性SiO2为15.5×103 mol/d(2011年10月)和17.3×103 mol/d(2012年5月),DIP(溶解性磷酸盐)为0.6×103 mol/d(2012年5月),地下水对胶州湾的营养盐输入具有重要贡献.     

新疆车尔臣河地下水资源量数值模拟分析

以新疆车尔臣河地下水为研究对象,对该地区的地下水资源量进行了数值模拟分析。研究结果表明:研究区2017年地下水资源处于均衡状态,地下水补给以河道入渗补给量为主,地下水排泄以蒸发排泄量为主,人类影响程度较小;研究区补给量为51 171.9×10~4m~3/a,排泄量为50 532.6×10~4m~3/a,地下水可开采资源量为33 272.1×10~4m~3/a;研究区各观测孔水位降深在-0.03～7 m之间,主要由于局部地段人工开采量大于补给量,造成其地下水位下降。     

怀洪新河对两岸地下水补排规律分析

河流与两岸地下水的补排关系,取决于河水位与地下水位的对比.土壤质地决定土壤渗透性能,在土质确定情况下,补给与排泄量与垂直水流的过水面积及水力坡度有关;过水面积取决于河道自身与蓄水特性;水力坡度则与河流控制运用情况、来水用水情况、河岸地面高程及地下水开发利用等情况有关.抬高河道蓄水位能够增加河道对地下水的补给,降低地下水的排泄,有利于区域水资源的开发利用.     

洞庭湖水沙变化分析及影响初探

水沙变化是洞庭湖演变和江湖关系调整的关键因子。综合运用数理统计、小波分析、Mann-Kendall法和累加过滤器等方法,分析1956～2008年洞庭湖入湖和出湖径流和输沙量的变化特征。结果表明:①洞庭湖入湖水量以湘、资、沅、澧四水入流为主,洞庭湖入湖泥沙以荆江三口分沙为主。四水年均入湖水量约占洞庭湖出湖总水量的59.2%;三口入湖沙量约占入湖总沙量的80.9%。②由于荆江裁弯、葛洲坝工程运用、三峡水库拦蓄以及长江上游的水土保持措施的影响,从三口河道进入洞庭湖的水沙呈现明显的衰减趋势,入湖水量所占比重已由荆江裁弯前的42.6%下降到了三峡水库运用初期的21.7%;入湖沙量所占比重已由荆江裁弯前的87.7%下降到了三峡水库运用初期的59.6%。③近50年洞庭湖的泥沙沉积总量达52.9×108t,但泥沙沉积比已由荆江裁弯前的73.3%下降到了三峡水库运用初期的34.0%,洞庭湖泥沙淤积的趋势明显减弱,有利于保持洞庭湖的调洪湖容,延长洞庭湖的寿命;但三峡水库运用初期,三口分流的衰减将加剧洞庭湖区西部地区枯水供水的紧张态势,并使水环境容量下降;同时城陵矶下游长江河道的淤积导致洞庭湖洪水位抬升。     

生态输水期间额济纳绿洲区地下水动态数值模拟

根据额济纳盆地的水文地质条件,采用地下水数值模拟软件GMS建立了额济纳绿洲区地下水流数值模型。根据模拟结果分析了生态输水期间(2001~2011年)研究区地下水量均衡要素和地下水位、水量的年际动态变化。研究结果表明:(1)生态输水期间额济纳绿洲区地下水的年平均排泄量为3.54×108m3/a,年平均补给量为3.67×108m3/a。其中,河道渗漏和潜水蒸发分别占地下水补给和排泄的78%和63%;(2)生态输水期间额济纳绿洲区地下水量变化总体为正均衡,均衡差0.13×108m3/a。其中,2001、2004、2009和2010年为负均衡,其他年份均为正均衡;(3)对整个绿洲区而言,潜水补给承压水,平均补给量为0.23×108m3/a;(4)生态输水期间绿洲区的地下水位总体是抬升的,抬升速率0.02m/a。河道附近地下水位的抬升速率大于0.04m/a,较其他区域明显,受河水演进的影响,最大值出现在东河最下段。     

基于氡同位素示踪的洞庭湖区枯水期湖水与地下水交互作用研究

洞庭湖区水系发达,水文地质条件复杂,人类活动强烈,地表水和地下水的水力联系变化频繁,其研究的难度以及由此造成的研究不足影响了对湖区地下水赋存和运动规律的深入认识。本文以洞庭湖整体为研究对象,采用水位动态分析和氡(²²²Rn)同位素示踪法,定性和定量研究枯水期洞庭湖区地表水与地下水的交互作用关系与交互通量。枯水期洞庭湖区水位和氡浓度空间分布特征指示研究区内地下水向湖水排泄,尤以东洞庭湖最为显著。氡箱模型计算结果显示枯水期地下水排泄²²²Rn通量为455.09 Bq/(m²·d),占总输入²²²Rn通量的60.07%,地下水排泄总量为0.29×10⁸ m³/d,平均排泄速率为56.27 mm/d,地下水排泄对湖水的贡献率为7.04%。敏感性分析表明：风速、地下水和湖水²²²Rn浓度以及湖面面积等参数较为敏感,合理布置取样点并提高敏感参数测量准确度能提高模型计算结果的可靠度。氡同位素示踪法物理意义明确、操作过程简便,是研究复杂区域地下水补、...     

三峡水库蓄水后长江中游水沙时空变化的定量评估

定量评价三峡蓄水后长江中游流域水文情势的时空变化,为长江中游生态保护和区域水资源管理提供科学依据。采用变化范围法分析了长江干流5个水文站的流量、含沙量日均数据,定量评估了三峡工程蓄水后,长江中游水沙变化度最大的江段和水文指标类别,及其对应的生态影响。研究结果表明三峡蓄水后,下游河道含沙量的变化度远大于流量,除城陵矶站外,含沙量较蓄水前有了大幅度下降,宜昌站的含沙量下降幅度达到了一个数量级,洞庭湖对长江干流含沙量有明显的调蓄作用。流量的变化度随着与大坝距离的增加而减小,且在7~11月流量下降幅度明显。这些水文节律的变化将影响下游鱼类产卵栖息地以及滞洪区水生生物与周边植被的生长。     

基于多源卫星测高数据的洞庭湖流域2003—2017年湖泊水位变化监测

利用ICESat-1和CryoSat-2测高数据获取了2003—2017年洞庭湖流域内湖泊的水位信息,分析了湖泊水位的时间变化过程,并结合TRMM卫星降水数据及人类用水等数据,讨论了湖泊水位变化对气候及人类活动的响应.结果表明,流域中80%的湖泊在2003—2009年呈现出水位下降趋势（-0.18~-0.09 m/a）;75%的湖泊在2010—2017年呈现出水位稳定或上升趋势（0~0.39 m/a）;总体来看,75%的湖泊在2003—2017年呈现出水位上升趋势（0.02~0.22 m/a）.分析表明,湖泊水位变化为多种因素共同作用的结果,降水为近年来洞庭湖流域内湖泊水位变化的主要驱动因子;以三峡水库为代表的水库运行会对湖泊水位产生季节性影响;同时,人类用水的持续增长也对湖泊水位有一定的影响.多源测高卫星为长时序大范围的湖泊水位监测提供了有力的手段,这对研究湖泊水位变化及其与气候和环境的响应具有重要意义.      

河南濮阳市傍河水源地地下水资源评价

为摸清河南濮阳市傍河水源地浅层地下水资源状况,对地下水资源总量进行计算和评价。结果表明,利用水均衡法计算区内地下水补给量为6.122×10~4m~3/d,排泄量为6.126×10~4m~3/d,排泄量略大于补给量,均衡差为0.004×10~4m~3/d,计算水位与实测水位基本接近,表明计算所选参数比较合理,计算的补给量和排泄量比较可靠;采用数值法计算和评价新增水源地允许开采量,水源地地下水补给量与排泄量基本平衡,水位达到稳定状态,水位降深在约定范围之内,说明水源地设计新增1.6×10~4m~3/d是可靠的。     

湖底地下水排泄与湖泊水质演化

湖泊富营养化是当前全球范围内最为典型且严重的水环境问题之一,但过去偏重营养盐向湖泊的点源和面源输入评价,常常忽视地表水-地下水相互作用在湖泊水质形成与演化中的作用.总结了地下水-湖水相互作用模式,重点评述了地下水排泄过程对湖泊水文与水质影响的研究进展,对比了渗流仪测量、水量平衡、氡质量平衡、温度示踪、数值模拟等量化方法...