我国水文地质学的展望

当前我国水文地质学的发展,必须解决和国民经济建设紧密相关的一些问题,才能使水文地质学带有我国的特色并发育成长。以下问题是急需解决的,即供水、矿山排水,水化学、环境水文地质和实验工作中的一些难题、只有解决当前生产中存在的问题,水文地质学才能在我国成长起来。     

地下水可持续开发:概念、原理与方法

水均衡是众所周知的原理,但是它的应用却常常引发很多争议.争议之一就是应用水均衡方程确定地下水的安全开采量和可持续开采量.对于地下水的天然补给量存在两种截然不同的误解:一种认为,如果地下水的开采量没有超过天然补给量,那么开采地下水就是安全的;另一种则认为,地下水的可持续开采量仅仅取决于地下水的捕获量,而与天然补给量无关.事实上,地下水的天然补给量和捕获量共同决定了地下水的安全开采量或可持续开采量.本文阐明了围绕水均衡的争议,并用水均衡方程剖析了安全开采量和可持续开采量的概念.文中对可持续开采量的定义进行了详细的解释,对实现地下水可持续开发的方法进行了总结.其中,地下水数值模拟模型和模拟-优化模型是确定地下水可持续开发方案的最有效的工具,文中也对这两个模型进行了简单的回顾.     

基于统计方法的干旱区地下水最大可开采量的确定

为克服地下水可开采量确定过程中确定性模型的局限性、失真和参数确定困难等弊端,合理的确定地下水可开采量,基于研究区不同区域地下水水位与开采量监测资料,采用多元线性回归和非线性多元回归统计方法对不同情况下地下水最大开采量进行探讨。结果表明：1964—1990年期间百口泉水源地地下水开采量在持续增加,并以1976年前增加较明显,且地下水水位均表现为下降趋势;非线性多元回归分析法对降深与开采量拟合的结果和误差精度均优于多元线性回归分析法;基于拟合的非线性多元回归方程,可确定水源地正常运行条件下的开采量为1 391万m3、极限开采条件下的开采量1 856万m3、疏干开采条件下的开采量1 992万m3。     

非饱和土在p -s平面上屈服轨迹及土-水特征曲线的探讨

用一系列吸力增量与净平均应力增量之比为常数的三轴排水固结试验探讨了非饱和土在p-s平面上的屈服特性、变形特性和水量变化特征,曲试验结果得到了初始屈服服线的形状、压缩指数和变化规律和广义土－水特征曲线,改进了Alonso提出的非饱和土的弹塑性模型。     

水文地质钻探冲洗液的选用

水文地质钻探工作中,钻探冲洗液对含水层的淤堵和对出水量的影响一直是值得关注的问题。优质冲洗液的泥皮薄而韧,有利于洗井,洗井时间短。优质冲洗液在钻进过程中泥皮形成快,而不侵入含水层的空隙通道,固相扩散半径小,提高出水量,有利于对水文地质参数的评价。在条件允许的情况下,水文地质钻探冲洗液选择按照先后顺序可排列如下：低密度冲洗介质、无固相冲洗液、粗分散冲洗液、细分散冲洗液、清水。本文简要介绍了水文钻探冲洗液的要求、选型和性能指标控制,为使用和管理好水文地质钻探冲洗液提供一些参考。     

春玉米产量动态预报技术的改进方法探索

为及时、准确地进行玉米产量预报,为吉林省玉米产量预报业务提供参考依据,为政府调控提供科技支撑,利用吉林省19802016年春玉米产量和50个气象站逐日气温、降水量、日照时数等资料,基于相似距离和相关系数构建综合诊断指标筛选气温、降水量、日照时数等各类气象要素历史相似年,根据各类气象要素历史相似年与预报年的玉米产量丰歉气象影响指数之间的关系,建立吉林省春玉米产量动态预报模型。同时,对历史相似年的筛选方法进行改进,利用欧氏距离直接筛选综合气候历史相似年,根据气候历史相似年与预报年的玉米产量丰歉气象影响指数之间的关系,构建春玉米产量预报模型。对比改进前、后的产量预报模型的预报,结果表明:两种方法在吉林省玉米单产预报中,预报准确率均较高,普遍在85%以上。产量预报模型对20022013年的预报检验结果表明,改进方法后20022013年单产预报平均准确率提高了3.9个百分点,均方根误差降低了4个百分点,标准差降低了2。对20142016年的预报检验结果表明,改进方法的玉米产量预报结果优于传统方法的预报结果。改进方法比传统方法准确率更高,稳定性更强,应用价值更高。     

Druker-Prager型屈服准则与强度储备安全系数的相关分析

材料屈服准则对强度储备安全系数的计算精度有很大影响,而前人多采用数值方法探讨了Druker-Prager型屈服准则由于参数取值不同对强度储备安全系数的影响,并没有从理论上推导两者的本质关系。为此从理论上分别推导了点强度储备安全系数和整体强度储备安全系数与Druker-Prager型屈服准则的函数关系。经分析得出,内切圆锥屈服准则使得点强度储备安全系数和整体强度储备安全系数取得最小值,而扩展锥屈服准则使得两者均取得最大值。同时,通过对向家坝水利工程的重力坝泄4坝段的坝基深层抗滑稳定性的有限元数值分析,进一步验证了上述结论的正确性     

Study on the runoff and sediment-producing effects of precipitation in headwater areas of the Yangtze River and Yellow River,China

Natural runoff observation fields with different vegetation coverage were established in the Zuomaoxikongqu River basin in the headwater area of the Yangtze River, and in the Natong River basin and the Kuarewaerma River basin in the headwater area of the Yellow River, China. The experiments were conducted using natural precipitation and artificially simulated precipitation between July and August to study the runoff and sediment-producing effects of precipitation under the conditions of the same slope and different alpine meadow land with coverage in the headwater areas. The results show that, in the three small river basins in the headwater areas of the Yangtze and the Yellow Rivers, the surface runoff yield on the 30° slope surface of the alpine meadow land with a vegetation cover of 30% is markedly larger than that of the fields with a vegetation cover of 95, 92, and 68%. Furthermore, the sediment yield is also obviously larger than the latter three; on an average, the sediment yield caused by a single precipitation event is 2–4 times as large as the latter three. Several typical precipitation forms affecting the runoff yield on the slope surface also influence the process. No matter how the surface conditions are; the rainfall is still the main precipitation form causing soil erosion. In some forms of precipitation, such as the greatest snow melting as water runoff, the sediment yield is minimal. Under the condition of the same precipitation amount, snowfall can obviously increase the runoff yield, roughly 2.1–3.5 times as compared to the combined runoff yield of the Sleet or that of rainfall alone; but meanwhile, the sediment yield and soil erosion rate decrease, roughly decreasing by 45.4–80.3%. High vegetation cover can effectively decrease the runoff-induced erosion. This experimental result is consistent in the three river basins in the headwater areas of the Yangtze and Yellow Rivers.     

重力式挡土墙地震旋转位移下的屈服加速度

旋转位移假设下,将挡土墙和填土看成一个系统,建立挡土墙在地震作用下的旋转破坏模式,应用极限分析上限法推导了系统外力功率和耗散功率,得到了水平屈服加速度系数的理论计算公式,并采用MATLAB语言进行数值求解,获得了破裂角和水平屈服加速度系数的数值解。计算公式考虑了填土与墙体接触面上的黏聚力、墙和填土的摩擦角、竖向地震加速度系数、填土黏聚力、填土内摩擦角等对水平屈服加速度系数的影响。研究结果表明：填土与墙体接触面上的黏聚力、墙和填土的摩擦角和竖向地震作用对水平屈服加速度系数的影响显著,在实际工程设计中需合理取值以达到安全经济的目的。     

泥石流源地坡面土体活动随机性规律实验

坡面土体的崩塌活动是泥石流形成的初始过程。为了研究降雨条件下该过程中蕴含的随机性,选择典型泥石流源地坡面进行人工降雨实验,观测坡面径流和坡面土体活动特征。结果表明：坡面径流的产生与坡面土体的供给是2个相对独立的过程;坡面产流过程在时间上具有连续性,空间上具有均匀性,规模上具有稳定性;即使是在恒定的降雨强度条件下,泥石流的源地土体活动也表现为一个离散的土体崩塌序列,具有时间上的间歇性、空间上的聚集性、规模上的随机性,且在时间上服从泊松分布,在规模上服从规模-频率的幂率关系;坡面的水土过程是不完全同步的,泥石流的形成依赖于坡面土体补给的时间、空间和规模分布,这也决定了泥石流阵流的多变和流量的涨落。建立基于土体活动特征的随机性补给模型,结合分布式水文模型,是建立科学的泥石流预报模型的有效方法。