非饱和带有限分析数值模拟的误差分析

由于描述包气带水分运移的Richard方程具有高度非线性,常用数值方法求解。有限分析法可以较好地保持原有问题的物理特性,近年来被广泛应用于环境及农业工程领域。基于不同的原理,目前有两种有限分析法模拟非饱和带水分运移问题,即基于局部线性化有限分析法和基于Kirchhoff变换有限分析法。为探讨两者在求解非饱和带水分运移问题时数值表现的差异性,采用已有解析解对两种方法进行初步验证;使用两个数值实验比较两种方法的计算精度;应用实测数据验证Kirchhoff变换有限分析法。相比于局部线性化有限分析法,Kirchhoff变换有限分析法能够更好地控制误差及获得更高精度的数值解。该研究对于完善非饱和带水分运移有限分析数值模拟的理论与方法有重要意义。     

陕北风沙滩地区面向生态的地下水可持续开发方案

陕北风沙滩地区地处干旱半干旱地区,矿产资源丰富,生态环境脆弱。地下水是区域内生产生活用水的主要来源,同时也是控制区内生态环境演化的重要因子。在查明该区域地下水补径排条件与生态环境关系的基础上,应用地下水流数值模拟技术,以地下水开发-生态环境响应-地下水调控为主线,分析了地下水开发方案下的生态环境响应,确定了区域地下水开发的合理阈限,为区域地下水开发利用与生态环境的良性发展提供技术支撑。     

基于水化学和稳定同位素定量评价巴音河流域地表水与地下水转化关系

以分析青海巴音河流域地表水与地下水转化关系为目标,2016年8月,沿巴音河采集了23组地表水样、13组地下水样和9组泉水样,室内分析得到了其对应的主要水化学离子和氘氧稳定同位素数据,运用统计分析、Piper三线图、Gibbs图分析了流域水化学特征;以溶解性总固体（TDS）、氯离子（Cl^-）和氧同位素（δ¹⁸O）作为示踪剂,定性分析了巴音河沿程地表水与地下水的转化关系;基于质量平衡法,运用δ¹⁸O定量计算了巴音河沿程地表水和地下水之间的转化量。研究结果表明：TDS、Cl^-、δ¹⁸O可用于定性分析巴音河流域不同河段地表水与地下水之间的转化关系,定量评估其转换强度;巴音河流域地表水和地下水的水化学类型主要为HCO₃·Cl-Ca·Mg,地下水水化学类型更为多样,地表水受控于岩石风化作用,地下水与泉水受到岩石风化与蒸发作用的影响;地表水与地下水水力联系密切,沿巴音河流向,二者相互转化频繁,上游河段,地下水主要接受地表水渗漏和沿途侧向径流补给,补给比例分别为65.33%、34.67%,至黑石山水库上游,地表水接受上游地下水和溢出泉水的补给,补给比例分别为49.54%、50.46%;中游河段,地下水接受地表水和北部山区侧向径流补给,补给比例分别为65%、35%;下游河段,地表水接受地下水和泉水补给,补给比例分别为53.12%、46.88%。研究结果有助于建立流域水循环模式、揭示水资源形成机制,可以为巴音河流域水资源可持续开发利用和生态环境保护提供理论和技术支持。     

关中盆地浅层地下水氮污染的健康风险评价

为了研究关中盆地浅层地下水氮污染对人体产生的潜在健康危害风险,在研究区采集和测试了232个水样,采用单因子污染指数法和健康风险评价模型对浅层地下水氮污染进行了评价。结果表明,在浅层地下水中硝态氮污染程度相对较重,呈面状分布;而铵态氮和亚硝态氮污染程度较轻,以点状存在。浅层地下水中硝态氮对人体健康的慢性毒害指数较高,高风险区占研究区面积的78.2%,主要分布在农业活动强烈的灌区和人口居住密集、工业相对发达的城镇区;硝态氮含量大于12.6mg/L的三类地下水对人体健康也是高风险的,即传统意义上可以饮用的三类水对人体健康并不都是安全的。上述成果对地下水资源管理和保护具有重要的参考价值。     

块状硫化物矿床成矿构造环境研究进展

对VHMS型、SEDEX型和VSHMS型3种块状硫化物矿床近年来成矿构造环境研究进展进行了较全面的回顾.其中,VHMS型块状硫化物矿床重点对弧间裂谷及弧后盆地构造环境下矿床时空演化及分布规律、古代VHMS型块状硫化物矿床全球对比认识及沟-弧-盆体系下现代海底块状硫化物研究热点地区的岩石类型、组合及岩浆演化规律进行了总结;SEDEX型块状硫化物矿床重点对澳大利亚北部元古代SEDEX型块状硫化物矿床集中区近年来成矿动力学背景研究进展进行了介绍.指出该区巨大的SEDEX型矿床成矿构造环境不是以往认为的被动大陆边缘裂谷,而是汇聚板块地球动力学背景之下远离弧后的大陆拉张盆地.尤其值得关注的是不仅元古界SEDEX型矿床如此,而且那些古生代的典型SEDEX型矿床(如沙利文,红狗矿床)同样被认为具有相同的产出构造背景.同时认为此种构造背景形成的SEDEX型矿床具有更大的找矿价值;VSHMS型矿床是近十年来逐渐得到重视的一类块状硫化物矿床,矿化特征及成矿作用与以上两类矿床相似,但其成矿构造环境应当位于上述两类矿床的过渡部位,对构造环境判断具有重要的指示意义.因此,在汇聚板块动力学背景下,上述3种块状硫化物矿床,自板块边缘岛弧一侧向远离板块边缘的大陆内部,构成了一个很好的矿床分带或成矿序列,即从VHMS型→VSHMS型→SEDEX型.      

pH值对混合溶液中矿物溶解／沉淀的影响

以粉煤灰浸出液与自来水混合为例,结合水文地球化学模拟,分析了在混合作用下,pH值对单相混合溶液中矿物溶解／沉淀作用的影响。结果表明,由于混合作用,溶液pH值发生改变引起CO3^2-活度变化,从而影响方解石和白云石的饱和指数,随着混合比例从0．1到0．9的增加,实验和模拟单相混合溶液中白云石和方解石的饱和指数呈现不同规律的下降;在混合溶液pH值的影响下,玉髓饱和指数随混合比例的增大,呈现先上升后下降的变化趋势。     

青藏高原南羌塘盆地多玛地区 晚新生代伸展构造特征

晚新生代以来青藏高原南羌塘盆地内发育近南北走向和近东西走向的两组伸展构造。南羌塘盆地多玛地区的遥感影像分析及野外实地研究表明,沿两组断裂均可见线性分布的断层三角面、断层陡坎、断塞塘、热泉和泉华等构造地貌特征,表明断裂的伸展特性;同时,南北走向的断裂错断山脊、中生代地层和研究区内近东西走向的伸展构造,断层错距从几十米到上千米不等。近南北走向的断裂由南部的两条主干断裂向北呈马尾状散开,并在中央隆起带南坡逐渐消失,近东西走向伸展构造发育在近南北走向断裂的北部,不论断层规模还是断层活动性均表明近南北走向断裂为研究区内主控构造单元。光释光年龄表明近东西走向断裂在全新世仍处在活动状态。研究区内两组伸展构造的交切关系表明近东西走向的伸展构造为近南北走向构造的伴生构造或转换构造,两组伸展构造的发育表明高原腹地处于伸展垮塌状态。     

喀什平原区地下水同位素年龄特征及更新速率分析

为分析喀什平原区300 m以浅地下水年龄和更新速率,准确划分地下水流系统,采用了3H和14C放射性同位素测试方法,对采集的120组地下水样品中3H和14C同位素组成进行了分析,研究了喀什平原区不同区域地下水的年龄特征。结果表明,研究区大部分潜水氚值为12.2~39.6 TU,地下水年龄从山前冲洪积砾质平原至细土平原区逐渐增大,为10~50年;在中部库木塔格背斜隆起一带,潜水氚值小于10 TU,地下水年龄大于500年,形成地下水年龄分水岭;区内地下水14C年龄约为2 000~13 000年,反映了地下水补给时段差异较大。从山前冲洪积砾质平原上游至冲积细土平原中部地区,地下水更新速率约为2%~7%,属积极交替带;冲积细土平原中下游地区,地下水更新速率约为1%~2%,属较积极交替带;在冲积细土平原下游地区,地下水更新速率均小于1%,属弱交替带。     

青海柴达木盆地巴音河上游径流量对气候变化和人类活动的响应

基于1959-2013年径流量及气象数据,运用Mann-Kendall趋势检验、R/S分析、累积量斜率变化率等方法,分析了青海柴达木盆地巴音河上游径流的年际变化、年内分配、变化趋势及其周期性,定量评估了降水变化和人类活动对径流量变化的贡献率。结果表明：巴音河上游径流量以0.2×10⁸ m³·（10a）^-1倾向率呈显著上升趋势,Hurst指数为0.78,存在20 a左右的丰平枯变化周期,21世纪流域进入丰水期;径流量变化以21～22 a的年代际变化周期最为显著,同时存在10～11 a的年际变化主周期;径流量年内分配不均匀,集中于夏秋两季,径流量呈现先增后减的单波峰分布特点,进入21世纪,年内最大月径流量呈现向后推迟的趋势,年内分配趋于集中;径流突变发生在2001年,降水对巴音河上游径流量增加的贡献率为83.06%,人类活动的贡献率为16.94%。因此,气候是影响巴音河上游河流径流变化的主要因素,人类活动的影响次之。研究结果对巴音河流域未来水资源开发利用和生态环境保护有一定的指导和借鉴意义。     

水文地质因素对准噶尔盆地植被变化的影响

利用1982—2006年的GIMMS-NDVI数据,应用RS与GIS技术,结合水资源的形成与转化规律分析了准噶尔盆地植被的时空演化特征与水文地质因素的关系。结果表明:植被指数较高地区分别对应径流消耗和强烈转化区及径流形成区,即平原绿洲和山区林草地;植被指数较低地区主要为荒漠生态系统,即缺水区。研究区植被指数年际变化整体呈弱增加趋势,与降水的相关性存在明显的地域分异特性,与海拔700~1 650 m的低山半荒漠和砾质戈壁地区相关性最大。植被指数空间变化呈现明显的地域分异特性,径流形成区NDVI显著减少,主要为山区林草地;径流消耗与强烈转化区和径流排泄蒸散区NDVI显著增加,主要为人工绿洲。以典型剖面为例,径流变化与植被显著增加的山区荒漠和绿洲生态系统的NDVI变化呈显著正相关,体现为冰川雪地转化为荒漠,平原林草地、水域和荒漠转化为耕地;径流变化与植被显著减少的山地生态系统中的山区林草地的NDVI变化呈显著负相关,山地生态系统涵养水资源的能力下降。研究成果可为干旱半干旱区生态环境治理及水资源开发利用提供依据。