不同地下水补给条件下非饱和砂壤土冻结试验及模拟

为研究土壤冻融过程中不同地下水位对土壤的补给规律,在室内进行了两组不同地下水边界条件下的土柱冻结试验: A组无地下水补给,土柱高度60cm;B组地下水维持在距土柱表层60cm深度处。土壤在冻结过程中水分及盐分均呈向上运移趋势,稳定浅地下水补给会加剧水分及盐分向上运移,造成上层土壤盐分的聚积,影响土壤剖面的热量平衡,引起剖面温度的重新分布,从而减缓冻结锋的推进速度。运用HYDRUS-1D冻融模块对不同地下水埋深（0.5m,1.0m,1.5m,2.0m,2.5m）情况下冻结过程中水分运移规律进行了模拟。模拟结果表明:累积补给量在埋深小于1.5 m时随埋深增加而有所增加,而当地下水埋深大于1.5 m时,累积补给量随着埋深增加而有所减小,甚至保持不变。     

沧州区域现状条件下年降雨入渗补给系数分析

年降雨入渗补给系数是推求年降雨入渗补给地下水量的一个重要水文地质参数。沧州区域曾以1975至1982年的地下水动态资料求得该区多年平均年降雨入渗补给系数为0．15,第二次以典型年（1987、1988、1989）进行的分析,结果是：1987年（丰）为0．27,1988年（平）为0．26,1989（枯）为0．26。然而,随着地下水位不断的下降,情况已变化,故采用沧州区域现状条件下典型年（2003、2006、2007）地下水埋深及配套的降雨等资料对年降雨入渗补给系数进行了分析,结果是：2003年（丰）为0．24,2006年（平）为0．22,2007年枯）为0．21。     

沧州区域现状条件下年降雨人渗补给系数分析

年降雨入渗补给系数是推求年降雨入渗补给地下水量的一个重要水文地质参数。沧州区域曾以1975至1982年的地下水动态资料求得该区多年平均年降雨入渗补给系数为0．15,第二次以典型年（1987、1988、1989）进行的分析,结果是：1987年（丰）为0．27,1988年（平）为0．26,1989（枯）为0．26。然而,随着地下水位不断的下降,情况已变化,故采用沧州区域现状条件下典型年（2003、2006、2007）地下水埋深及配套的降雨等资料对年降雨入渗补给系数进行了分析,结果是：2003年（丰）为0．24,2006年（平）为0．22,2007年枯）为0．21。     

黄土高原砂壤土冻融过程的观测和模拟

针对黄土高原冬季陆面过程,使用兰州皋兰地区冬季观测资料和水热耦合模式(SHAW),进行了观测资料和数值模拟分析.结果表明:冬季,黄土高原地区入射的太阳辐射较小,降水稀少,空气干燥,12月、 1月及2月的月平均气温均低于0℃,净辐射很小,积/融雪期间,净辐射出现了负值.地表能量分配中感热潜热都很小,但感热相对潜热占主要地位,在无降水时期日平均潜热通量几乎都在10W·m-2以下.水热耦合模式对地表能量中短波净辐射和长波净辐射模拟较好,感热通量和潜热通量的模拟存在一定的偏差.模式对浅层30cm和40cm土壤温度及土壤湿度模拟较为成功,模拟值对观测值的相关性较高,相关系数均达到0.87以上.土壤温度模拟偏高,土壤湿度的模拟稍偏低.     

淮北平原降雨入渗补给系数随地下水埋深变化特征

水文地质参数对地下水资源评价起着至关重要的作用。其中,降雨入渗补给系数是影响浅层地下水水量、水质的重要参数。它对研究区域水量转化和水量平衡也十分重要。但是由于受降雨量、土壤类型、植被、地下水埋深等诸多因素的影响,准确判断降雨入渗补给系数存在很大困难。如果没有考虑这些因素的影响,尤其是降雨量和地下水埋深的影响,所推求的降雨入渗补给系数就会存在较大误差。结合安徽省淮北平原区五道沟水文实验站观测的降雨量、地下水补给量、地下水水位资料,利用两种不同的方法推求了不同降雨量等级的次降雨入渗补给系数。根据统计学理论研究了不同降雨量条件下,次降雨入渗补给系数随地下水埋深变化的分布规律,建立了次降雨入渗补给系数与地下水埋深的回归模型,并进行了相应的检验。研究表明,在控制地下水埋深的条件下,次降雨入渗补给系数随地下水埋深的变化符合指数分布;在地下水位自由变动的条件下符合伽玛分布。     

包气带增厚条件下地下水补给规律研究

伴随人类活动影响的不断增大,地下水位持续下降,包气带厚度增大,改变了地下水的补给条件.为阐明在巨厚包气带中水分运移规律,在河北栾城实验站进行了包气带水分运移监测试验.通过对监测数据的计算和分析,揭示了大水漫灌条件下,灌溉水在包气带中湿润峰和零通量面（ZFP）的运移和形成规律,计算了灌溉水回归补给地下水的水量,并利用达西公式进行验证.试验结果客观准确地反映了在当前人类剧烈活动影响下,包气带中水分运移规律及灌溉水补给地下水的情况,同时通过对包气带水分运移情况进行监测,取得了包气带水分运移的翔实资料和灌溉参数,对于促进农业节水灌溉有重大的现实意义.     

橡胶坝蓄水对地下水补给及潜水蒸发影响数值模拟研究

利用河道橡胶坝工程增加傍河区地下水资源量,是解决我国北方水资源短缺的重要途径.以河南省南阳市白河橡胶坝蓄水补源工程为研究对象,建立傍河区地下水数值计算模型及河道水动力学模型,计算橡胶坝蓄水工程对地下水补给量及潜水蒸发的影响,为雨洪资源综合利用评估提供科学依据.     

西北内陆盆地冻结-冻融期的地下水补给与损耗

天山北麓平原区,每年冻结过程的时间远大于融化过程。在昌吉地下水均衡试验场,选择该平原的3种代表性土壤(粉质轻粘土、细砂、砂砾石),利用地中渗透仪观测冻结冻融期的地下水补给与损耗。根据不同岩性的地下水蒸发极限深度,设计了不同的地下水埋深。在冻结期,砂砾石、细砂岩性分布地区有利于浅埋型地下水资源的保护。在冻融期,无论何种地下水埋深水平,3种岩性的地下水都获得冻融水的补给,但细颗粒岩性的补给量相对较少且存在滞后效应,相反,粗颗粒岩性更有利于地下水资源的形成。冻结期一个月的地下水最大损耗量不超过253mm(砂砾石),而冻融期一个月的地下水最大补给量高达1133mm(细砂),冻融期是年内地下水的重要补给时期。     

干旱区植被盖度增加对降水入渗补给地下水的影响——试验研究与数值模拟

随着西北旱区生态恢复工程的实施,该区生态环境持续改善,植被盖度不断增加。但植被冠层截留与蒸腾耗水加剧了包气带水分的亏空程度,减小了降雨对地下水的补给。采用原位试验方法,分析了植被覆盖区和裸土区不同深度土壤水势的变化规律。结果表明,受蒸发和蒸腾的共同作用,植被覆盖区平均土壤水势（-74kPa）远低于裸土区（-16kPa）,且变化剧烈,土壤水以向上运动为主。而裸土区土壤水势高,变化小,40cm以下土壤水向下运移,因此可以持续补给地下水。采用Hydrus-1D软件进行了长序列土壤水数值模拟,定量分析了植被盖度增加与地下水补给的关系。数值模拟结果表明,在裸土条件下,降雨对地下水的补给量介于82~333mm/a之间,平均值为197mm/a,平均降水入渗补给系数为0.53。而在植被覆盖的情况下,地下水的补给量几乎为0。最后,从植被蒸腾耗水和冠层降水截留2个方面讨论了旱区植被盖度增加对降雨入渗补给地下水的影响,提出了旱区水与生态和谐发展的建议。     

地表地下耦合的水量及溶质运移模拟研究进展

地表水与地下水之间存在强烈的相互作用,构建地表水和地下水耦合的水量和溶质运移模型可以揭示地表水和地下水之间的相互作用机制,并提高地表地下水量水质预测的精度。介绍了现有的地表地下耦合的水量及溶质运移模型,对比了各模型的求解方法和适用领域,总结了这些模型的应用现状。其中水量模型中全耦合模型精度较高,是未来模型发展的主流方向,溶质运移模型中溶质反应过程模拟较为欠缺。未来应在优化求解算法、提高溶质反应模拟和加强裂隙介质模拟等方面深入开展相关研究。     

大埋深条件下降雨入渗补给的初步分析

运用SWAP模型对太行山山前平原--河北省栾城县田间土壤水分运动进行了数值模拟.从土水势及土壤含水量等方面,初步分析了降雨灌溉入渗补给条件下土壤水分运动的规律.通过分析和讨论,探求了大埋深条件下降雨入渗过程,初步揭示了降雨入渗对地下水位变化的影响.     

地下水浅埋条件下毛乌素沙地农田土壤水分动态特征

为揭示毛乌素沙地春玉米农田在地下水浅埋条件下土壤水分动态特征,本文进行了多年春玉米生长期内农田土壤含水率与地下水埋深监测.监测结果表明:毛乌素沙地种植区浅层土壤含水率随深度增加而变小,深层土壤含水率随深度增加而变大,在枯水年浅层和深层的分界线为50 cm;浅层土壤含水率变化主要受降雨、蒸发、灌溉等外界因素影响,含水率波...     

罗布泊北部地区凝结水对地下水补给作用的模拟

在含盐量较高的罗布泊北部凹地,采用称重法进行了凝结水的野外监测.利用凝结水的观测资料,基于HYDRUS_1D软件,建立了一维饱和―非饱和模型来模拟预测凝结水对地下水的补给作用.研究结果表明:观测期间试筒质量多为减少,仅有3个时段试筒质量增加,表明在这3个时段有凝结水生成;凝结水对包气带的补给量占包气带水分总收入的50....     

秸秆覆盖条件下土壤水热盐耦合运动规律模拟研究进展

分别从等温和非等温水盐动态模拟以及覆盖边界层三个方面,以秸秆覆盖条件下土壤水、热、盐耦合运动规律模拟研究为重点,介绍了50年代以来土壤水热盐数学模拟的研究成果,并简要论述了有关模型的特点及今后的发展方向.     

邢台市平原区地下水环境劣变机理及对策

邢台市是华北平原地下水超采的典型区域。通过分析区域内地下水开采与环境变化的关系,发现地下水环境劣变与地下水开采量增加以及河道渗漏量持续减少等因素密切相关,揭示了目前研究区地下水埋深整体大幅度下降的区域特征以及由于邢台市平原区过量开采地下水而引发的生态环境问题。针对研究区当前面临的地下水日益衰竭及水环境劣变的现状,提出了...     

应用环境示踪剂探讨巴丹吉林沙漠及古日乃绿洲地下水补给

巴丹吉林沙漠位于我国西北部的阿拉善高原。近年来,许多中外学者应用天然水样及土壤水分的水化学、同位素等技术手段研究了该地区地下水补给及环境演化。基于这些研究,试图给出巴丹吉林沙漠和古日乃绿洲一个完整的二维地下水系统概念模型。巴丹吉林沙漠地下水在浅埋区和出露区蒸发,同时接受少量当地降水补给,其最终的排泄区是古日乃绿洲。巴丹吉林沙漠地下水垂向补给微弱,地下水很可能是更新世晚期至全新世早期周边的雅布赖山区降水径流及发源于祁连山的河流古河道补给的古水。在全新世中-晚期,地下水得到有限的降水补给,并且经受蒸发作用。随着千年尺度的气候转型,两千年以来,巴丹吉林沙漠干旱化加剧,正在经历地下水位下降、湖泊绿洲逐渐萎缩消亡的过程。     

淮北平原小麦和大豆生长条件下潜水蒸发实验模拟

利用五道沟水文实验站62套原状土蒸渗仪1991～2015年长系列实验资料,采用非线性拟合方法,模拟了砂姜黑土和黄潮土冬小麦和夏大豆各生育期潜水蒸发随埋深变化的规律。通过多种线型拟合,砂姜黑土两种作物潜水蒸发量随埋深的增大而递减,均呈指数函数关系;黄潮土小麦在返青前和大豆出苗-分枝期,潜水蒸发量随埋深的增大而递减,呈指数函数关系,小麦返青期以后和大豆分枝期后,潜水蒸发量在0.5～0.8m埋深区间达到最大值,在0.5～0.8m区间以浅随埋深增大而增大,在0.5～0.8m区间以深随埋深增大而减小,呈复合函数关系。     

地下水数值模拟中入渗补给滞后的处理方法

地面水入渗补给地下水具有滞后性。文章介绍了地下水数值模拟中入渗滞后补给的权系数方法,该方法仅有一个参数需要确定。基于均质介质和底面为自由液面的一维土柱的理想模型数值试验,利用不同滞后因子的饱和地下水流模型同饱和-非饱和地下水模型求解的入渗补给量进行对比分析,认为待定参数与地下水位埋深成反比,与介质的饱和渗透系数成正比,通过40组设定的模型试验得到地下水埋深和饱和渗透系数对应的待定系数取值的统计关系式。这些成果为饱和地下水流模型中入渗滞后性的描述提供了参考,将提高地下水流模拟的仿真性。     

不同降水丰枯遭遇条件下滹沱河地下水库人工补给效果

针对石家庄市利用南水北调水和当地雨洪水作为补给水源建设滹沱河地下水库过程中存在受水区和水源区具有不同年际变化特征的实际情况,在分析南水北调水源区汉江流域和受水区石家庄市降水丰枯遭遇特征的基础上,应用模糊数学和多维联合分布概率计算方法计算滹沱河地下水库的模糊加权补给水量,并应用数值法模拟各种丰枯遭遇条件下地下水库的人工补给效果.结果表明:不同丰枯遭遇条件下的补给水量为(4.64～8.72)×108m3/a,其中模糊加权补给量为6.66×108m3/a;人工补给可使地下水位多年平均回升1.47～3.45 m/a;滹沱河地下水库的有效蓄水率为80%～90%,且人工补给的增大会引发侧向流出量增加,有效蓄水率相应降低.     

潜水蒸发与土质及地下水埋深关系

本文分析了不同土体和潜水埋深对潜水蒸发的影响和作　用机理，为节水灌溉和防治土壤盐渍化提供理论依据。