降水入渗补给过程中优先流的确定

优先流是降水、灌溉水等入渗补给地下水的主要形式之一, 流速快, 流动路径复杂, 难以定量描述.针对优先流难以定量描述的问题, 以郑州地中渗透仪观测资料为基础, 探讨了新乡亚砂土等试筒降水入渗过程及其中的优先流补给量比例.根据土壤的水力性质、气候等资料建立不存在优先流的数值模拟模型来刻画降水入渗补给过程, 通过模拟获得的地下水入渗补给量与实测地下水入渗补给量的历时曲线, 将大于模拟值的实测值视为优先流的量及确定其在总补给量中所占的比例.结果表明, 优先流占总补给量的比例在10%~80%之间; 随着土壤粘性增加, 优先流所占比例呈增加趋势; 随地下水位埋深的增大, 优先流所占比例呈逐渐下降趋势.      

系统响应分析在降水入渗补给计算中的应用

针对常用的利用降水入渗系数法确定的降水入渗补给量不随降水频率等因素而变化的弊端,利用郑州市地下水均衡试验场地中渗透仪长时间观测的系列资料,通过对降水—降水入渗补给量进行系统响应分析,建立了4种岩性、5个水位埋深的年际和月际的降水—降水入渗补给响应函数.研究结果表明,根据当期及前期的年、月降水量数据,利用系统响应分析法建立的降水入渗补给函数能比较准确地计算相应地区的降水入渗补给量.     

极端降水对娘子关泉流量的补给研究

采用广义极值Pareto分布模型（GPD）研究娘子关泉域的月最大降水,并在剔除人类活动造成的泉水流量下降趋势（亦即平稳化）后,研究不同重现期的极大月降水量与平稳化后的泉水年平均流量的关系,以获得极端降水与泉水流量的相关关系。结果表明,娘子关泉域的极大月降水与之后第2 年的泉水年均流量关系最为密切。此外,文中还给出了相应的量化关系表达式,并据此估算娘子关泉域重现期为20、30、50、100年的月降水量分别为280 mm、295 mm、315 mm、338 mm,其对之后的第2年的年均泉流量补给分别为1.58m3/s、1.83m3/s、2.16m3/s和2.55m3/s。      

武威盆地泉群流量模拟及预测的一种方法

本文根据系统理论及灰色预测理论,建立了武威盆地泉群流量模拟及预测模型,依据该模型可通过下游香家湾站河水流量的观测值,推断出整个盆地泉群流量,经过1978—1983 5年的资料验证,结果准确可靠。     

长江日流量混沌变化特性研究——Ⅰ相空间嵌入滞时的确定

为了以新途径探索长江水量变化规律并在此基础上做出预测,全面而系统地研究了宜昌站日流量混沌变化特性并建立了新预测模型.重点论述相空间嵌入滞时的确定.分析了传统的自相关函数法和真实矢量场法确定嵌入滞时的优劣,并提出以广义相关函数合理确定嵌入滞时的方法.研究结果表明广义相关函数法是一个合理又可操作的途径.     

基于三次B样条函数的非线性PLSR分析及其在泉流量预测中的应用

地下水系统内部及其外界环境中的各种要素之间往往存在复杂的多重共线性和非线性,这是在建立统计模型时遇到的2个主要难点。介绍了基于三次B样条函数的非线性偏最小二乘建模方法和进行非线性结构分析的原理,分析了存在变量相关性的条件下该原理的适用性,并将其应用于黑龙洞泉流量的预测分析中。应用结果表明:模型拟合阶段平均误差7.6%,检验阶段平均误差11.2%,该方法能有效地处理建模过程中的多重共线性和非线性问题,并可进行非线性结构分析。     

管道流模型参数敏感性分析及其在许家沟泉域的应用

在岩溶含水系统中,作为主要排水通道的管道对泉流量动态具有一定的控制作用,而管道特征参数对流量变化亦有影响。为确定管道各参数的影响,前人以管道发育的岩溶水系统为研究对象,进行了短时间序列泉流量响应的分析探讨,而对岩溶管道不十分发育的岩溶水系统的研究较薄弱。为此,本研究结合北方岩溶水系统的发育特征,借助CFP管道流模型对管道各参数对岩溶系统流量和流态的影响程度及各参数的敏感性进行了分析,而后基于河南鹤壁许家沟泉域岩溶水文地质特征构建了泉域的MODFLOW-CFP模型,对泉域岩溶地下水渗流进行了模拟,并对不同降水保证率下的泉流量进行了预测。结果表明:管道流量与管壁渗透系数、管道坡度和管径呈正相关,而随弯曲度和埋深的增加管道流量呈先增大后减小的趋势。管壁粗糙度对流量的影响较小,且呈现出一定的波动性,尤其是当管壁粗糙度较小时,波动比较明显。经敏感性分析发现,管壁渗透系数和埋深的敏感性最高,其次为弯曲度和管道坡度,而管道直径和管壁粗糙度敏感性最低。许家沟泉域在25%降水保证率下,年最大泉流量为0.45 m3/s,平均泉流量为0.36 m3/s;在75%降水保证率下,年最大泉流量为0.41 m3/s,平均泉流量为0.31 m3/s,与实际情况吻合。该法可为我国北方岩溶区水资源评价及泉域水资源开发保护提供借鉴。     

GM(1,1)分解模型与ARIMA模型在岩溶地下水模拟中的对比研究——以柳林泉流量模拟为例

本文运用GM(1,1)分解模型和ARIMA模型分别模拟柳林泉流量。根据影响特征将泉水流量变化分为两个时段研究:1957—1973年泉水流量处于自然状态;1974—2009年泉水流量受气候变化和人类活动双重影响。运用第1时段的数据建模获得自然状态下泉水流量的模型,将模型外推,获得第2阶段自然状态下泉水流量,然后根据水量平衡原理,减去同期实测流量,获得人类活动对泉水流量衰减的贡献。GM(1,1)分解模型的结果显示,从20世纪70年代到21世纪初柳林泉衰减量为2.26m3/s;ARIMA模型的结果为2.32m3/s;与同期实际衰减量2.27m3/s比,相对误差分别为0.44%和2.20%,表明两种模型都适用于泉水流量的模拟。对比人类活动和气候变化对柳林泉流量衰减的贡献,两个模型得到同样结果,即人类活动的贡献是气候变化的8～9倍。实证研究显示,GM(1,1)模型适用于指数序列的模拟,对具有周期波动的泉水流量,可通过周期修正提高精度;而ARIMA模型能够较好地反映泉水流量相对于降水量的时间滞后效应,能比较准确地模拟泉水流量与降水量的量化关系。      

准等时距QGM(1,1)模型分段预测法及其在草炭土路基沉降预测中的应用

利用传统非等时距模型预测草炭土路基沉降时,存在计算繁琐、中短期预报精度低等缺点,尤其是当沉降曲线存在斜率突变点时,采用该模型很难达到预测精度的要求。针对以上不足,对非等时距时间序列进行平均步长换算,得到准等时距序列,利用线性插值法对原始沉降数据进行修正,得到改进后的准等时距QGM(1,1)预测模型,并将沉降曲线在斜率突变点处分成两部分进行分段预测。实例计算表明:采用改进后的准等时距QGM(1,1)模型预测草炭土路基沉降,两段的预测值平均误差分别为2.99%和0.25%,均远远小于传统非等时距模型,且具有很高的中短期预测精度,可以为工程沉降控制提供可靠参考。     

成矿流体压力场的数值模拟及其在成矿预测中的应用——以河南熊耳山地穹为例

文章探讨了成矿流体压力场的数学模型和其作为成矿预测依据的科学性和实有性，并以壳体成矿理论为指导，总结了熊耳山地穹大地构造，金成矿演化，分布规律和制约因素，在研究区进行了成矿流体压力场的计算机数值模拟，在结合地质，地球物理，地球化学等资料综合分析的基础上，指出了金的找矿靶区。     

降水入渗补给地下水滞后时间分析探讨

利用地中蒸渗计多年资料,对不同岩性、不同埋深的蒸渗计降水入渗补给地下水滞后时间进行了分析。认为不同埋深、不同岩性的降水入渗补给地下水滞后时间随着降水特性、前期含水量的不同,表现为不同的时间段,降水入渗补给地下水滞后时间与地下水埋深符合乘幂关系,并推出了相应的数学模型。     

辛安泉系统岩溶地下水降水补给滞后分析研究

辛安泉域是山西第二大岩溶泉,是长治市生活主要供水水源,根据其地质和含水岩性特征,从其补径排规律上,分析了泉域接受降水补给的年内和年际特点.并建立其裸露区降水补给模型.得出降雨补给泉水滞后6a以上,最长可达10a,降水丰枯与泉水的不一致变化趋势.近年降水减少是泉水流量下降的主要原因,应合理开采,以保泉水常流不竭.     

降雨入渗补给灵敏度及其计算方法研究

对两类降雨入渗计算模型进行了研究：①简单的水量平衡模型；②数值模拟模型。这两类模型的假定条件和非饱和的理论概念差别很大。两类模型在非饱和区中的应用表明，在非饱和区均质土壤条件下，水量平衡模型计算的降雨入渗补给量与应用数值模拟模型计算所得结果基本相吻合。灵敏度分析表明了地下水位变动对降雨入渗补给的影响。假定地下水位不变所造成的误差可作为水文地质参数的一个函数来处理。本文研究成果在一定水文地质条件下的非饱和水流模型、饱和水流模型或排水模型系统计算中具有十分重要的参考应用价值。     

春末夏初土壤状态对后期区域降水模拟的影响

欧洲中期天气预报中心40 a的再分析资料（ERA40）对中国范围土壤湿度的表现好于美国国家环境预测中心/国家大气研究中心（NCEP/NCAR）再分析资料,尤其是在春末夏初阶段,对因融雪和土壤融冻产生的土壤湿度变化有着更好的表现.针对这一特点,分别用这两套再分析资料土壤温、湿度分布作为初始场驱动大气模式MM5,以1998...     

降水入渗补给系数分析研究

本文运用均衡实验站各观测系统的实验数据和资料,根据水均衡原理和"三水"转换关系,通过包气带蓄水库容有效作用分析,阐明了包气带蓄水库容和复蓄的概念,说明了包气带对土壤中水分调节作用的机理.通过对前期影响雨量系列的分析,建立了降水与入渗补给系数之间的关系,得出了降水入渗补给系数计算思路和取值公式,同时就降水入渗补给系数和地下水埋深的关系进行了探索.     

靖安水源地地下水流模拟与预测

地下水数值模拟是地下水资源评价的重要方法之一。应用GMS软件建立靖安水源地的地下水流数值模型,利用该模型对设计的不同开采方案进行模拟,预测降水保证率95%条件下各方案开采20年后的地下水流场变化及水位变化情况。结果表明,当水源地总开采量为10万m3/d时,地下水流场能够达到稳定状态,中心水位降深较小,不会对生态环境造成明显影响。     

岩溶含水系统降水入渗补给研究进展

岩溶含水系统中赋存着丰富的优质地下水,而大气降水是浅部可供开采的岩溶地下水的最主要补给来源。受岩溶含水系统各向异性、不均一性和直接观测难度大等因素的影响,降水入渗补给量的计算是一个非常复杂的过程。确定岩溶含水系统的汇水范围是降水入渗补给计算的首要问题,示踪法与经验公式法被证明是最有效的两种方法。降水入渗补给量的计算方法主要包括水文过程线法分析法、氧同位素法、氯质量平衡法、基于GIS的多变量综合分析法和模型法。本文对目前岩溶含水系统降水入渗补给计算方法的关键点和适用条件进行了总结和对比,同时指出大气降水物理化学性质的时空特征以及水-岩反应可以作为未来研究岩溶含水系统降水补给的研究方向之一。     

地下水补给与开采量对降水变化响应特征:以京津以南河北平原为例

通过对京津以南河北平原年降水量、地下水补给量和农业开采量三者动态规律及其互动关系研究表明, 年降水量减增, 同期地下水补给量与开采量呈互逆变化规律, 即降水量减小, 补给量变少, 开采量增大; 年降水量增大, 补给量较多, 开采量减小.在连续枯(丰) 水年份, 当年降水量减少(增加) 10mm时, 则地下水系统水量减少7.08 (增加7.06) mm, 水位下降(上升) 5.2~8.7cm; 在10~320mm变幅内, 当年降水量减少(增加) 10%时, 则地下水系统水量减少7.98 (增加7.67) %.气候旱化过程中降水变化对引起补给量减少和开采量增加的幅度, 大于气候增雨过程中降水变化对补给量增大和开采量减少的影响程度.因此, 需要重视连续枯水年份降水变化对地下水系统影响的应对举措, 这对于提高我国北方区域地下水资源供给安全保障具有重大意义.      

时序分析在边坡位移预测中的应用

根据对边坡变形规律的研究，建立了边坡位移序列的叠合时序模型。将边坡位格分解为确定性位移和随机性位移两部分，并实现了基于误差方差最小原则的边坡位移中长期预测。