New graphical methods for estimating aquifer hydraulic parameters using pumping tests with exponentially decreasing rates

Actual pumping tests may involve continuously decreasing rates over a certain period of time, and the hydraulic conductivity (K) and specific storage (S_s) of the tested confined aquifer cannot be interpreted from the classical constant‐rate test model. In this study, we revisit the aquifer drawdown characteristics of a pumping test with an exponentially decreasing rate using the dimensionless analytical solution for such a variable‐rate model. The drawdown may decrease with time for a short period of time at intermediate pumping times for such pumping tests. A larger ratio of initial to final pumping rate and a smaller radial distance of the observation well will enhance the decreasing feature. A larger decay constant results in an earlier decrease, but it weakens the extent of such a decrease. Based on the proposed dimensionless transformation, we have proposed two graphical methods for estimating K and S_s of the tested aquifer. The first is a new type curve method that does not employ the well function as commonly done in standard type curve analysis. Another is a new analytic method that takes advantage of the decreasing features of aquifer drawdown during the intermediate pumping stage. We have demonstrated the applicability and robustness of the two new graphical methods for aquifer characterization through a synthetic pumping test.     

Hydrological cycle and water balance estimates for the megadune–lake region of the Badain Jaran Desert,China

The hydrology and water balance of megadunes and lakes have been investigated in the Badain Jaran Desert of China. Field observations and analyses of sand layer water content, field capacity, secondary salt content, and grain size reveal 3 types of important natural phenomenon: (a) vegetation bands on the leeward slope of the megadunes reflect the hydrological regime within the sandy vadose zone; (b) seepage, wet sand deposits, and secondary salt deposits indicate the pattern of water movement within the sandy vadose zone; (c) zones of groundwater seeps and descending springs around the lakes reflect the influence of the local topography on the hydrological regime of the megadunes. The seepage exposed on the sloping surface of the megadunes and gravity water contained within the sand layer confirm the occurrence of preferential flow within the vadose zone of the megadunes. Alternating layers of coarse and fine sand create the conditions for the formation of preferential flows. The preferential flows promote movement of water within the sand layer water that leads to deep penetration of water within the megadunes and ultimately to the recharging of groundwater and lake water. Our results indicate that a positive water balance promotes recharge of the megadunes, which depends on the high permeability of the megadune material, the shallow depth of the surface sand layer affected by evaporation, the occurrence of rainfall events exceeding 15 mm, and the sparse vegetation cover. Water balance estimates indicate that the annual water storage of the megadunes is about 7.5 mm, accounting for only 8% of annual precipitation; however, the shallow groundwater per unit area under the megadunes receives only 3.6% of annual precipitation, but it is still able to maintain a dynamic balance of the lake water. From a water budget perspective, the annual water storage in the megadunes is sufficient to serve as a recharge source for lake water, thereby enabling the long‐term persistence of the lakes. Overall, our findings demonstrate that precipitation is a significant component of the hydrological cycle in arid deserts.     

雅安芦山4.20震后县级单元生态系统风险评价

区域生态风险评价是对各种生态风险及环境问题进行评价和管理的重要手段。针对雅安地震灾区特殊的自然地理及生态环境特征,选取芦山县为研究对象,采用遥感、GIS及SPSS统计分析的方法,通过风险源、风险受体、暴露和易损性分析,建立生态风险综合评价模型,划分生态风险区类型,进而提出生态风险管理对策。结果表明:1)微度和低度生态风险区集中分布在高海拔的森林及草地生态系统,该区生物多样性丰富,抗干扰能力较强,地质灾害及人类活动影响较小;2)中度和高度生态风险区具有沿农田及建设用地生态系统集聚分布的特征,该区地质灾害频繁,地壳活动性较强,生态系统抵抗灾害的能力较差。研究结果可为地震灾区防御、规避风险及安全选址提供科学依据。     

内蒙古自治区重要矿种成矿规律综述

2007~2013年开展的内蒙古矿产资源潜力评价项目,对铁、铜、铅锌、金、银、钨、钼、铬、镍等重要矿种进行了区域成矿规律总结,为矿产资源潜力评价提供了基础资料。文章即是对该项工作部分成果的概括总结。主要进展包括:在全国Ⅲ级成矿区带划分的基础上,首次进行了覆盖全自治区的Ⅳ级成矿亚带的划分,共划分出34个Ⅳ级成矿亚带;对内蒙古铁、铜等11个重要矿种的主要矿床类型及成矿特征进行了概述,对其时空分布规律做了归纳,认为全区70%以上的矿床数量和资源储量均集中在Ⅲ_5、Ⅲ_6、Ⅲ_8、Ⅲ_10和Ⅲ_11五个成矿区带。此外,不同矿种甚至同一矿种,由于成矿地质背景的差异,在不同的三级区带中的分布也不一样。主要成矿期为元古宙和中生代,次为太古宙和晚古生代,不同矿种的重要成矿期也不完全相同。从区域演化的角度探讨了构造与成矿的关系,认为不同的构造演化阶段形成不同的矿床类型和不同矿种的矿床,其中,古大陆边缘裂谷带以白云鄂博式铁_稀土元素矿床为代表,而大兴安岭岩浆岩带则以产出与燕山期中酸性火山侵入杂岩有关的多金属矿产为特点。     

遥感综合信息在宁芜地区找矿预测中的应用

为了研究宁芜北段火山岩盆的矿产资源潜力及空间分布,本文以Landsat8中分辨率遥感数据及Pleiades1高分辨率遥感数据为数据源,综合运用目视解译法和多种遥感图像增强技术,结合区域成矿地质背景,对研究区进行了遥感影像解译,提取了与预测矿种密切相关的线、环、色、带、块遥感五要素。通过分析遥感五要素矿产地质特征与矿产点分布关系表明,研究区内的铁铜硫金矿床及星罗棋布的矿点大部分位于构造岩浆成矿亚带中,受区内北东向、东西向、北西向及其它断裂纵横交叉形成的断裂网格及火山机构控制,大多分布在数条断裂带交汇位置,另有一些分布在断裂带与环形构造的交汇处附近。基于主要的矿点受区内断裂网格及火山机构控制,遥感图像的综合地质信息特征与找矿目标紧密相联,说明了基于遥感图像的综合信息可以作为找矿预测的标志。     

气象观测设备运行状态综合判定技术应用

从气象观测设备运行保障角度出发,基于各观测设备自身运行状态检测信息,结合气象观测数据、气象观测元数据信息以及各级气象观测技术保障业务人员人工填报业务数据,研制了我国气象观测设备运行状态综合判定技术;同时制订了各气象观测设备运行状态分类标准和显示标准,将设备运行状态分为正常、报警、故障和非观测4类状态,分别用绿色、橙色、蓝色和灰色标识.气象观测设备运行状态综合判定技术在一定程度上促进了我国气象观测装备技术保障工作的规范化、标准化开展.该技术贴合气象装备技术保障业务实际需求,设备运行状态判定真实率达100％,结果经实践证明科学合理有效,基于该方法开展的设备运行监控保障工作提高了观测系统稳定可靠的运行能力.     

天津城区春节期间大气气溶胶污染特征 和数浓度分布

利用天津城区2009-2014年春节期间大气气溶胶观测资料和相关气象资料,重点分析2013和2014年春节期间气溶胶污染特征,探求燃放烟花爆竹以及气象条件对春节期间大气气溶胶的影响。结果表明,受燃放烟花爆竹影响,春节期间PM_(2.5)质量浓度最高值均发生在除夕夜间;持续雾霾天气条件下燃放烟花爆竹,造成2013年除夕夜间PM_(2.5)质量浓度峰值达到1240μg·m～(-3),是近年来最严重的一次;2014年春节期间烟花爆竹燃放量有所减少,加之空气扩散条件较为有利,PM_(2.5)质量浓度显著低于2013年;不同天气条件下,气溶胶数浓度谱分布特征存在明显差异,燃放烟花爆竹期间气溶胶数浓度水平与严重雾-霾天气相当。     

天山山区水汽和云水含量的空间分布特征

利用欧洲数值预报中心(ECMWF)发布的第一代全球分辨率ERA-Interim再分析数据,分析了1979～2014年天山山区水汽含量和云水含量的空间分布特征。结果显示：(1)水汽含量的高值中心出现在伊犁河谷地区,中心值域在10—11kg m-2之间,低值区位于天山中部的巴音布鲁克附近,中心值域在5—6kg m-2之间;夏季水汽含量最丰富,在8—11kg m-2之间。(2)云液水含量的高值区出现在博格达山北坡,而云冰水含量的高值区在西天山海拔较高的托木尔峰地区,低值区均在伊犁河谷等海拔低的地区;夏季云液水含量、云冰水含量均呈减少趋势,云冰水含量较云液水减少的更为明显,下降速率为0.28kg kg-1/10a;(3)垂直分布上,云液水含量在600hpa左右的高空出现高值区,中心最大值为10kg kg-1;云冰水含量的高值区则出现在500hpa左右的高空,为11kg kg-1;在对流层大气中云冰水含量值远大于云液水,且云冰水发展的高度较云液水更高。     

青藏高原和亚洲夏季风动力学研究的新进展

亚洲夏季风环流受海陆和伊朗高原—青藏高原大地形的热力作用调控.亚洲季风所释放的巨大潜热又对大气环流形成反馈.这种相互反馈过程十分复杂,揭示其物理过程对理解气候变化格局的形成和变化以及提高天气预报及气候预测的准确率十分重要.夏季北半球副热带对流层上层环流的主要特征是存在庞大的南亚高压(SAH)以及强大的对流层上层温度暖中心(UTTM).本文介绍了温度—加热垂直梯度(T-Q_Z)理论的发展,并用以揭示SAH和UTTM的形成机制.指出沿副热带欧亚大陆东部的季风对流潜热加热及其中西部的表面感热加热和高层长波辐射冷却是导致SAH和UTTM在南亚上空发展的原因.文中还介绍了Gill模型用于上部对流层研究的局限性及解决的办法.     

SAR影像与光学影像的高斯伽玛型边缘强度特征匹配法

提出了一种基于影像边缘强度图描述的SAR影像与光学影像匹配方法。首先对影像进行粗纠正,消除影像之间的尺度和旋转变化;其次,改进相位一致性特征检测方法,提取对影像相干斑噪声稳健的特征点;然后基于高斯伽玛型双边窗口比值算子计算影像边缘强度图,在此基础上构造不变特征描述符;最后联合几何约束条件,实现SAR影像与光学影像匹配。试验结果证明,与现有方法相比,本文方法能够大幅提高SAR影像与光学影像匹配结果中的正确匹配特征数量以及影像配准精度。