应用遥感方法研究黄河三角洲地表蒸发及其与下垫面关系

文中主要应用遥感方法计算了黄河三角洲地表蒸发量及其地表特征参数。地表特征参数及其合理组合揭示出黄河三角洲下垫面的基本特征:农田植被指数和天然植被的植被指数有不同的变化规律,下垫面覆盖度低,裸地较多,地表较湿润,蒸发量较大。蒸发量时空分布主要受下垫面条件控制,滨海裸地和受人类活动影响较大的农田等地蒸发量较大,年际平均蒸发量在570~860 mm之间。     

推估渗透系数垂向变化的多深度微水试验及其应用

含水层皆具有异质性,因而垂向上不同深度的渗透系数会有差异,为了准确的获得含水层不同深度的渗透系数,采用多深度微水试验实现按需分层推估渗透系数的目的。利用前人建立的微水试验分析模型,对实际测得的一组多深度微水试验数据进行分析,推估出试验区内井N01周边不同深度的渗透系数值,确定了渗透系数的垂向变化,并验证了其与地质钻探岩性资料基本一致。     

北京市城近郊区地下水的环境同位素研究

应用环境同位素方法,研究北京城近郊区地下水演化规律。沿北京市永定河冲洪积扇地下水流动方向取样15组(D、18O、T、14C及全分析),对所取水样进行D、18O、T、14C分析,并确定地下水同位素年龄。运用地下水14C和T含量在垂向和水平方向变化的结果,验证了地下水的流向并计算了地下水的流速变化范围为5·02~62·63m/a,从山前至平原浅层地下水径流速度逐渐变小,反映了地下水水平径流强度逐渐减弱,地下水交替逐渐变差;浅层孔隙水以垂向交替为主,深层孔隙水以水平径流为主。对地下水D、18O之间的关系进行分析,从而判断地下水的补给来源等。     

遗传算法在非线性地下水经济管理模型中的应用

通常采用基于梯度的数学规划方法求解地下水管理模型,如线性规划和非线性规划。但对于高度非线性、非凸的优化问题,尤其是涉及到经济或环境的地下水管理模型,传统方法难以有效地寻找全局最优解。本文介绍了一种求解非线性地下水资源管理模型的遗传算法,并以山东羊庄盆地分布参数地下水系统非线性管理模型为例,给出了用遗传算法在求解这类问题的一般步骤。结果表明该方法能快速有效地找到全局最优解。     

洼地开采地下水的地质环境效应研究——以天津市黄港洼应急水源地为例

天津市是我国水资源缺乏、人均占有淡水资源最少的城市之一,也是我国地面沉降最为严重的地区之一。地面沉降现已成为天津市的主要地质灾害,并在一定程度上制约着天津城镇的可持续发展。天津市平原区洼地众多,这些洼地大部分是天津市的湿地分布区。在洼地内建设应急地下水水源地,既可以起到为城区供水,缓解城区的地面沉降,又可以改善洼地生态环境的作用。     

大兴迭隆起隐伏岩溶水资源评价及开采方案预测

大兴迭隆起地区隐伏岩溶地下水是北京市的重要水源,为保障水源地能持续为大兴、通州地区提供优质的城镇生活用水,需对研究区岩溶地下水进行水资源评价和开采规划预测分析。利用数值模拟法,应用GMS模拟软件对研究区岩溶水系统进行地下水流数值模拟及水位变化预测。建立的岩溶水系统模型分为5层,模拟验证期为12年9个月。由模型评价的岩溶水系统补给资源量为14 425.74×10^4m3/a,可开采资源量为14 310.52×10^4m3/a,其中岩溶含水层可开采量为2 309.36×10^4m3/a。在模型识别验证后,分4种开采方案对水源地进行开采预测,通过对典型观测孔水位过程线拟合和研究区水均衡分析可知,按2020年之前维持现状开采,2020年后停采念坛水源地,2025年后全区按可开采量进行开采的开采方案最为合理,可分批逐次实现水源地的采补平衡。     

银川平原地下水流模拟与地下水资源评价

针对近年来引黄水量大幅度降低、地下水补给条件发生巨大改变的情况,应用地下水模拟技术评价银川平原地下水资源量。根据土地利用类型、主要沟渠分布及测流资料对源汇项数据进行时空分配处理,运用MODFLOW建立了银川平原地下水流模拟模型;以2004—2005年为模拟期,通过深浅层地下水流场和典型长观孔过程线拟合对模型进行了识别验证。考虑45×108m3/a引黄量条件下,应用模型评价出地下水补给资源量为19.41×108m3/a,其中引黄渗漏补给为16.95×108m3/a。结合水源地开采布局、地下水溶解性总固体分区等因素,评价出银川平原地下水可开采资源总量11.30×108m3/a,其中小于1g/L的淡水可开采资源量为8.8×108m3/a。     

西北地区地下水水量-水位双控指标确定研究——以民勤盆地为例

地下水是西北内陆河流域干旱半干旱地区重要的供水水源、生态因子和环境因子。当前缺乏针对西北干旱半干旱地区特点的地下水水量和水位双控管理指标确定方法研究,无法为西北地区开展流域水资源管理生态保护提供技术支撑。本研究基于地下水可持续利用和生态保护的原则,提出了一套确定西北地区地下水水量-水位双控指标的技术方案。采用“以位定量”的思路,依据指标监测井代表的不同地下水功能区的地下水管理水位,确定水位指标区间值;将通过天然植被排泄的地下水量作为不可袭夺的排泄项,以数值模拟方法预报求解满足水位指标约束的地下水开采量,计算水量指标区间值。以民勤盆地为研究区开展示例研究,依据技术方案计算得到水位指标的下限阈值为埋深5.00～49.37 m,上限阈值为埋深0.00～5.00 m,水量指标上限为6 000×104 m3/a,下限为10 000×104 m3/a。采用2012—2016年区内实际开采量和监测水位变化趋势进行验证,当开采量在水量指标区间内运行时,水位也基本在水位指标区间内变化。该技术方法可以为西北地区开展双控管理提供一定的技术支撑。     

北京永定河冲洪积扇地下水人工调蓄研究

地下水模型是研究地下水运动与储存的有效方法之一,可用来进行地下水调蓄研究。以永定河冲洪积扇为例,在分析水文地质条件的基础上,建立地下水模型,利用该模型确定了五种调蓄方案,并以其中一个具有代表性的方案为例对调蓄方案进行效果分析。经计算,研究区的实际最大回灌能力为24243.84×104m3;调蓄后,均衡差由-4033.88×104m3增加为18538.50×104m3;水位回升明显,回灌效果显著。利用地下水模型研究地下水调蓄取得了较好的效果。     

大区域地下水模拟的预优并行GMRES(m)算法研究

大区域研究区由于涉及范围大、水文地质参数复杂多变,一直是进行地下水数值模拟的热点和难点。针对大区域地下水模拟的特点,在MPI环境中对Krylov子空间GMRES(m)算法的并行性进行分析,提出基于区域分解法的并行实现策略,并对不同的预条件子的加速效果进行比较。数值实验结果表明:并行GMRES(m)算法在求解大区域三维地下水模型时可以显著的加快求解速度,且具有较好的可扩展性。另外,Jacobi预条件子与GMRES算法的组合具有更优的加速比和执行效率,是一种求解大型化、复杂化地下水水流问题的可行方案。