基于GIS的冯家山灌区地质环境评价研究

冯家山灌区是陕西省渭北黄土台塬大型灌区之一 ,在灌溉过程中 ,由于片面提高地表水利用率而忽视地表水、地下水联合开发加之灌溉技术落后等原因 ,在灌区诱发了一些生态环境负效应。在分析灌区环境地质问题的基础上 ,运用地理信息系统 (GIS)技术 ,将GIS与模糊综合评价模型集成 ,对灌区地质环境质量进行评价 ,并针对不同地质环境质量分区探讨了水资源合理开发利用模式     

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。     

天山北麓蓄水构造模式与水循环特征

从控制地下水形成的地形地貌、地质构造出发，探讨了新疆天山北麓串珠式、隐伏串珠式、隆起间歇式、连续式和山间谷地式5种蓄水构造模式．提出大气降水、地表水和地下水（土壤水）相互转化一次循环、两次循环和多次循环类型，在此基础上研究水资源开发利用不同方式，为指导天山北麓水资源合理开发利用与生态环境保护提供技术依据。     

奎屯河流域水土中氟的分布规律

通过对奎屯河流域包气带土壤和地下潜水取样分析,发现从山前洪积砾质倾斜平原到冲洪积平原,氟质量浓度的迁移分布明显具有淋溶-径流、径流-淋溶蒸发、溶滤-强烈蒸发浓缩3个水文地球化学分带。氟质量浓度在细粒粘土粉土层中相对较高,而在砂层中相对较低,无论属于哪种岩性结构在地下潜水位附近氟含量都相对较高。该流域内3条河流氟质量浓度均为上游低下游高,且在流域上游增幅相对较小而在下游增幅相对较大。环河道由近河岸到远河岸水土中氟质量浓度也逐渐增加。初步分析认为,该内陆平原地区氟的富集是以蒸发浓缩作用为主。运用热力学理论进行了验证,水土中氟的水平分布规律是一致的,并可相互转化。     

求解地下水非稳定流问题的局部坐标有限分析法

给出了一种求解地下水非稳定流方程的局部坐标有限分析法，证明了格式的稳定性。用该格式计算了两个典型问题，表明该方法有较高的计算精度，并能适用几何形状较复杂的渗流问题的计算。     

半干旱区沙地沙蒿生物量及根系分布特征研究

沙蒿是中国西北半干旱地区主要的固沙植物,其根系分布影响包气带水分运移过程,准确的植被特征和根系密度分布对根系吸水模型的建立十分重要。采用整体挖掘法获取不同层位的根系和根际土壤含水量,引入冠级和龄级的概念对沙蒿根系分布特征进行研究。分析结果表明：沙蒿种群以低龄级沙蒿占优,其根系生物量随龄级呈'S’型增长;根系长度分布和均一化根系密度分布均符合对数正态分布,最大值出现在浅层土壤20 cm处;沙蒿生长不依赖于地下水,其根系主要利用包气带中的水分,持续干旱条件下,为满足蒸腾作用根系出现两种调节方式：（1）横向生长增加根系量,利用横向土壤剖面的水分。（2）浅层根区由于水分胁迫造成的吸水量减少由深部相对湿润的根区补偿。因此沙蒿根系吸水模型中的根系密度分布函数应为对数正态分布,且吸水过程不仅依赖于根系密度分布,同时受土壤水分的影响。     

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。