滹沱河地下水库建设条件分析

对滹沱河地下水库建设条件进行了分析,得出如下结论:滹沱河地下水库边界为一近封闭的边界,库容量达10.04×108 m3,滹沱河河床可作为地下水库天然渗漏场。通过入渗试验得出,在动水条件下,单位河长稳定入渗量为29.18×104 m3/km.d(平均河道宽度222m),入渗速率1.31×104 m3/m2.d,垂直入渗系数31.62m/d,入渗水对地下水的补给系数为0.91。利用库区原有的取水设施年开采能力可达2.19×108m3。根据预测结果,2020、2030年在不同的保证率下,尚有盈余水量进行地下水库的调蓄,且调蓄水源的水质对地下水水质影响不大。     

斥水性土壤水分入渗试验和模型

为研究斥水性土壤水分入渗规律,并探寻适用于斥水性土壤水分入渗的数学模型,以妫水河流域亲水性和斥水性土壤为研究对象,开展室内一维垂直土柱入渗试验;分别采用Kostiakov分段函数、Fourier级数、一阶Gaussian函数以及Gaussian分段函数对斥水性土壤入渗率进行拟合。试验结果表明:亲水性土壤入渗率随时间呈单调减小变化趋势,斥水性土壤入渗一段时间后累积入渗量会出现翘尾现象,入渗率为先增大后减小的单峰曲线。模型图形分析表明: Kostiakov分段函数入渗率在拐点处同时存在一个极大值和极小值,Fourier级数存在多个波峰,一阶Gaussian函数不能反映入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象,因而均难以真实反映斥水性水分入渗过程。忽略水分开始快速入渗过程,Gaussian分段函数模型不仅能够反映入渗率在拐点前的单调增以及拐点后的单调减过程,同时也能够体现入渗率在拐点后大于拐点前的试验现象。     

连续与间歇积水入渗对比试验研究

以黄土沟壑区典型黑垆土连续与间歇入渗对比试验为依据,分析了两者在入渗率、入渗量、水分再分布过程、湿润锋推进速度及推进深度等方面的差异,探讨了间歇积水入渗机理。     

非饱和粉质黏土坡面降雨非正交入渗试验研究

传统降雨入渗分析是以降雨强度在坡面上的正交分量作为边界条件,不符合实际降雨的非正交入渗规律。为了研究非饱和粉质黏土的非正交入渗规律性,首先通过对正交入渗理论的综述,揭示并分析目前降雨入渗理论在坡面流模型和边界条件方面的缺陷。采用自行研制的室内降雨试验装置对非饱和粉质黏土进行不同降雨强度、坡角和孔隙比的降雨入渗试验,结果表明,非饱和粉质黏土坡面降雨入渗是并非简单正交分解入渗而是非正交入渗;对于坡角和孔隙比为定值的土坡,具有最大坡面入渗的最优雨强;土的孔隙比越小,降雨初期入渗率随时间变化越快,入渗率趋于稳定状态越快;入渗率和累积入渗量并不是随坡角的增大呈单调变化,而存在对应入渗水量最少的最优坡角。     

矿井大型放水试验及其意义

提出了矿井大型放水试验的前期工作、工作过程以及计算方法，阐述了大型放水试验实践意义，并分别以祁东和桃园两个典型不同含水层大型放水试验为例，说明了其在矿井防治水中的意义。     

滹沱河古河道剖面粒度参数特征及沉积环境

滹沱河平原段从20世纪70年代中期开始,河道常年干涸断流,两岸土地沙化,河流生态系统遭到严重破坏。开展滹沱河浅埋古河道研究,对于研究区水文生态环境的可持续发展具有重要意义。在高密度取样和详细测年数据的基础上,应用沉积物粒度频率分布曲线和概率累积曲线分析方法,结合剖面岩性特征,对滹沱河古河道剖面(GCA)进行沉积相分析,讨论了研究区3万年以来的沉积环境变化过程。结果表明：GCA剖面地层由两个沉积阶段组成,以1 060 cm为界;下段为29.4～26.9 ka B.P.(1 240～1 060 cm)期间,研究区以浅湖沼相沉积环境为主,后期转变为河漫滩相沉积环境,水动力条件弱;上段为26.9 ka B.P.至今(1 060～0 cm),发育了河床-心滩相沉积组合,共同构成一个较完整的辫状河道沉积序列,水动力条件强且变化大。     

黄土地基水分入渗规律试验研究

土体受水浸湿是导致湿陷性黄土发生湿陷变形的决定性条件,因而研究黄土地基水分入渗规律对解决湿陷性黄土工程问题具有重要意义。分别以陕西洛川黄土塬天然黄土和挤密处理的黄土为研究对象,采用电镜扫描研究其微观结构,采用单环注水试验确定其渗透系数,同时以食用亮蓝水溶液作为土壤水分运移示踪剂,通过开挖剖面直观研究水分入渗的空间分布形态。结果表明,水分以一定的入渗角入渗到一定深度后水平方向开始逐渐收敛,收敛后最终形成类似降水的降落漏斗状,整体入渗剖面呈菱形状,且入渗角度随着渗透系数的减小而增大。     

强降雨作用下强风化泥岩降雨入渗特性试验研究

土体降雨入渗特性是实施坡面泥石流和土体滑坡发育过程研究的重要因素。研制了人工降雨土柱入渗试验装置,实施了10、20、30、40、50、60 mm/h共6种降雨强度下强风化泥岩的入渗试验,最长降雨历时105 min。试验结果表明：可将土体入渗过程可分为无压入渗、有压入渗和饱和入渗3阶段,其中土体的入渗率在无压入渗阶段和饱和入渗阶段均随降雨历时增长近似为常数,在有压入渗阶段则快速降低;通过定义降雨作用下土体入渗锋,包括初始入渗锋和终止入渗锋,分析了入渗锋所处位置随降雨强度的变化关系,初始入渗锋和终止入渗锋之间的幅值随降雨强度的增大而变宽;提出了可表征重庆地区侏罗系强风化泥岩入渗过程的土体降雨入渗公式。研究成果对于构建重庆地区降雨诱发型滑坡及坡面泥石流的预测预报模型有积极意义。     

一种沟灌累积入渗量简化计算方法

为简化沟灌二维累积入渗量的数值计算,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,研究分析了土壤初始含水率、入渗水深、沟底宽、边坡系数、土壤质地和容重等因素对沟灌边界效应和拟合系数γ的影响,并建立了系数γ与主要影响因素间的函数关系式,提出了沟灌累积入渗量简化计算方法.结果表明,土壤初始含水率、沟底宽和边坡系数对沟灌边界效应的影响较小,而入渗水深、土壤质地和容重对沟灌边界效应的影响显著;拟合系数γ主要与入渗水深的变化有关,随入渗水深的增大呈现减小趋势,但对初始含水率、沟底宽、边坡系数、土壤质地和容重等因素变化的敏感性较低,可忽略其影响;建立了估算拟合系数γ的计算式,结合已有文献资料对其可靠性进行了验证,结果表明黏壤土和砂壤土不同入渗时间内,其沟灌累积入渗量计算值与实测值和HYDRUS软件模拟值具有高的一致性,说明文中所建公式估算拟合系数γ值可靠.研究结果可为简化沟灌累积入渗量的数值计算提供理论依据和技术支撑.     

一种基流分割及降水入渗补给量的计算方法

降水入渗补给地下水是地下水的主要来源。降水入渗补给量的计算方法有多种，依据地下水的运动规律，从陆地水文学原理出发，由天然状态下的逐月河川径流过程，采用一种新的基流分割方法分割基流，由逐月基流过程反推逐月降水入渗补给量，即确定逐月地下水降水入渗补给量。     

中密风积沙地层金属装配式基础抗拔模型试验与承载力改进计算方法

金属装配式基础因施工方便与综合造价低而被越来越多地应用于风积沙地区输电线路基础工程。针对中密风积沙开展全模和半模抗拔模型试验,研究了不同深宽比下基础的上拔荷载-位移特性和抗拔破坏模式。结果表明,抗拔荷载-位移关系曲线随着基础深宽比λ变化而改变。当λ=1.0时,曲线呈缓变型;当λ=2.0～5.0时,曲线呈软化型。随着λ的增大,抗拔拔承载力随之增大。在加载过程中,地表以基础顶部为中心逐渐形成近似为圆形的隆起区域,隆起程度随着上拔位移增大而不断增加,最终形成整体破坏,此时滑动面贯穿地表;通过半模试验观测的上拔土体滑动面子午线可用直线方程近似描述,且抗拔角随着λ的增大而减小。根据上述试验结果,基于Veesaert滑动面摩擦强度理论和极限平衡原理,提出了金属装配式基础的抗拔承载力改进计算方法,计算结果相较于土重法和剪切法更接近试验值,且离散程度更小。     

In situ infiltration test using a reclaimed abandoned river bed: managed aquifer recharge in Shijiazhuang City,China

Managed aquifer recharge (MAR) is necessary for water resources management in arid and semiarid regions. Infiltration rate is often a decisive limiting factor in site selection for MAR. In order to avoid scale effects in the application of infiltration rate parameters, the largest in situ infiltration test in China was undertaken between August 19 and August 30, 2009 to measure the infiltration rate of the field selected for MAR in Shijiazhuang City, China. The in situ test lasted for 10 days, and about 1.82 × 10⁷ m³ of water was introduced into the infiltration field. Groundwater level variations were monitored during the test. Monitoring showed that the infiltration rate of surface water was 1.5 m/day, which means that about 10–15 × 10⁸ m³/a of water could be injected into the target aquifer. Also, groundwater level variations showed that the northern part of the infiltration field had a higher infiltration rate, as predicted, and the test result supplied a sound foundation for validation of the groundwater numerical simulation, which will be of benefit for future predictions of the response of the groundwater level to artificial recharge engineering. Finally, an artificial recharge plan was proposed based on the infiltration test results and the water source conditions, which would be useful for the development of MAR programs and management of local water resources.     

Experimental assessment of the infiltration properties of a coarse soil medium in a dielectric infiltration test

An accurate determination of the hydrological characteristics of porous media, such as the values of the porosity and effective porosity, are essential. This is important to understand the transport processes of infiltration and the movement of water and contaminants in the porous media. In this study, a laboratory soil column experiment to estimate the porosity and effective porosity of Toyoura standard sand samples, using a dielectric method termed the frequency domain reflectometry with vector network analyzer (FDR-V), was performed. The FDR-V device uses high-frequency microwaves, ranging from 0.1 to 3 GHz, to measure the complex dielectric constants of the sample. From the measured complex dielectric constant, the two parameters of the soil samples then were derived, using a proposed dielectric mixture model and tracer concentration model. The effective porosity of the soil sample is measured at 0.311 with the FDR-V dielectric method and 0.345 by the soil tracer column test. Comparing this with the calculated porosities of the soil sample, the ratio of effective porosity is approximately 78% for the dielectric method, and approximately 86% for the tracer concentration method. These different values can be explained to be within the measurement range with regard to the measurement volume for the soil column. These results indicate that measurement by the dielectric method using an FDR-V device is an efficient and useful tool for estimating the hydrological parameters of porous media because of the dielectric response of earth materials.     

石羊河流域平原区土壤入渗特性空间变异的研究

在野外原位入渗试验的基础上,建立了简化Philip入渗模型及其土壤转换函数,借助ARCVIEW软件生成了石羊河流域平原区土壤入渗特性参数的空间分布图,并分析了入渗特性的空间变异特征。研究表明,简化Philip入渗模型是点面转化中比较理想的模型,模型参数α的土壤转换函数可以简便地估算土壤入渗特性,两者的结合是研究大尺度土壤入渗空间变异的一种有效方法。     

第二松花江干流傍河开采潜力评价

在第二松花江傍河开采适宜性评价的基础上,根据研究区的地质和水文地质条件,建立了水文地质概念模型及相应的数学模型,建立了基于Visual MODFlow的地下水流数值模型;以地下水水位降深不大于含水砂层厚度的1/3为准则,通过使预测流场与允许降深条件下的流场尽量接近,给出了第二松花江干流傍河开采条件下的地下水允许开采量。结果表明:现状年条件下区域地下水资源开采强度较小,而傍河开采条件下各适宜区地下水开采潜力巨大,在多年平均降水保证率条件下,地下水允许开采量可达140×104 m3/d;适度规模傍河开采可引起地表水与地下水转化关系的变化,但不会对河流生态功能产生不利影响。     

河水入渗过程中近岸带地下水中砷的形成与影响因素研究

沈阳黄家水源地是我国北方地区典型的傍河地下水水源地,近岸带地下水中铁(Fe)、锰(Mn)、砷(As)含量严重超标。为查明地下水中As的来源与影响因素,对研究区河水、地下水以及土壤样品进行采集与测试,分析了水样常规指标与碳硫稳定同位素、土样中典型矿物、砷的含量及赋存形态。结果表明,研究区河水中As含量很低,而地下水中As含量普遍超标。河水入渗初期,氧化性河水使部分含As矿物发生氧化而释放As;随着河水入渗,地下水向还原环境转变,含As的Fe/Mn矿物发生还原性溶解,地下水中As含量逐渐升高。研究区典型矿物有黄铁矿、菱铁矿、软锰矿、赤铁矿、针铁矿、菱锰矿等,通过可交换态砷解吸、有机质结合态砷氧化、铁锰氧化物结合态砷还原性溶解等,介质中的As释放至地下水中。地下水中As含量与酸碱度(pH)、氧化还原电位(Eh)呈一定负相关,与溶解有机碳(DOC)、 {\mathrm{HCO}}_3^{-}、Fe、Mn含量呈正相关。     

基流计算方法的进展与应用

基流是由地下水补给河流的基本径流,被视为具有维持生态系统稳定功能的河道基本径流,其水量的准确计算在河流断流、湖泊萎缩和植被退化等一系列生态环境问题的研究中具有重要意义。本文阐述了基流的定义与研究意义,归纳评价了基流计算方法的类型、适用范围和优先发展方向。其中计算方法可分为图解法、数值模拟法、水文模型法、物理化学法及数学物理法等五类方法。在此基础上,还着重总结了基流研究在模型校验、水资源利用、生态需水量、河流输沙量和河流自净力等方面的应用。该研究将在如何合理估算基流量及相关领域中具有重要的参考价值。     

A Study of the Groundwater Reservoirs and Regulation in the Alluvial Fan of the Hutuo River

Based on analysis of the geology and hydrogeology of the alluvial fan of the Hutuo River, Hebei province of China, this paper studies the groundwater reservoir’s regulated space, storage capacity and regulated water in system. On this basis, a groundwater numerical simulation model was established. Using this model and taking into account specific regulating schemes, this paper evaluates the regulation and storage capacity of groundwater reservoirs and the effect of conjunct-tive operation of surface water and groundwater. Results show that the funnel area of the study area status storage space is 12.83×108m3. Groundwater level after the regulation has clearly rebounded; improving groundwater supply and ensuring stable water supply in Shijiazhuang city of Hebei province, this clearly has important practical significance.     

洛河冲积平原包气带对入渗水污染物净化能力研究

包气带是地下水补给和地下水污染的主要通道,包气带的性质直接控制了地下水的污染化速度和程度。文章以洛阳市区洛河河床岩性(以砂砾石为主)以及由亚粘土、亚砂土、中细砂等介质构成的包气带为研究对象,分析河床和包气带对污染物的自净能力,并对其天然的自净机制进行了简要分析,结论如下:洛河河床岩性对各种污染物(NO3-除外)的净化能力均达到90%以上;亚粘土、亚砂土、中细砂等包气带介质层对重金属(Cu2+等)有很强的净化能力,而对Cl-、Cr6+的净化能力则较弱,在短时间内介质中就达到饱和而失去净化能力;在环境条件相近及水文地质条件基本相同的条件下,包气带厚度与地下水的污染程度呈负相关关系;污水经过包气带,能有效地去除污水中的有害物质,防止地下水污染。 更多还原