地下水补给影响下的河流水质模糊模拟

摘 要：基于河流水环境系统的模糊性、不精确性，采用三角模糊数描述和表征沿岸地下水水文地质参数，建立了计算地下水补给量和补给强度的模糊模型。在将水质模型参数定义为三角模糊数的基础上，构建了考虑地下水补给影响的一维稳态河流水质模糊模拟模型。作为案例，将上述模型应用于淮河流域某支流水质模拟研究。采用-截集技术，计算得到各控制断面模糊数形式的污染物浓度值，并与确定性模型计算结果进行比较。实例研究表明，以三角模糊数原理模拟和表征考虑地下水补给影响的河流水体污染物浓度变化规律，理论上可行，计算结果可信，较好地弥补了传统确定性模型的不足。     

地下水补给对河流水质扩散影响的数值模拟

为能够实时、量化研究地下水补给对河流水质扩散的影响,论文以某平原河流为研究对象,在地下水线源补给假定的基础上,通过基流分割方法对河流总流量进行了分割,借用MIKE11 AD对流扩散模块,分别建立了不考虑地下水补给作用的传统数值模型和加入分割后流量的新数值模型。通过分析河道沿程各点时间上的水质浓度变化过程,量化研究了两模型的差异及其产生原因。结果表明:在上游各点,两模型浓度曲线增长过程吻合度较高,但最终稳定值存在3%的差异;在下游各点,新模型浓度快速衰减,两模型浓度稀释差异巨大,可达到1000倍。由此得出结论,是否将河流流量进行分割研究对于河流水质扩散结果影响较大,这种影响会随地下水的沿程补给长度增加而快速变大。     

地下水补给对河流水质浓度衰减过程的影响

在河流上游或者枯水季节,地下水的补给作用对河流水质有着重要影响。对以忽略弥散的一维水质模型为基础、考虑地下水补给影响的新解析解,讨论其在两个特定条件下的数理意义。通过对比新解和不考虑地下水补给的经典解,讨论点源与线源之间的内在联系和本质区别,论证新解不是经典解的简单迭加;利用新解,定量研究了地下水补给强度对河流水质浓度沿河衰减过程的影响规律。以安徽省境内颍河为例,利用实测数据研究地下水补给对河流水质浓度的影响程度;研究表明,在枯水季节,忽略地下水补给的作用,将导致水质模型计算误差的理论值达到9.3%。     

基于TFN-SPA的河流水质评价模型

运用三角模糊数与集对分析耦合的方法构建河流水质评价模型,结合评价指标的主观权重和客观权重,利用最小相对熵原理确定评价指标的组合权重,同时兼顾专家的主观经验和数据本身携带的客观属性,以区间形式给出在不同截集水平下的评价样本等级区间,评价结果较为合理、可靠,更符合实际情况。     

地下水补给对河流污染物浓度衰减过程的影响

在许多河流的上游或者在河流的枯水季节,地下水的补给作用对河流水质有着重要影响.用以忽略弥散的一维水质模型为基础的、考虑地下水补给影响的新的水质模型解析解,讨论其在地下水与河流之间无水量交换和河段起始段面上游没有来水两个特定条件下的数理意义和论证该解析解的正确性.通过对比新解析解和不考虑地下水补给的经典解,讨论点源与线源之间的内在联系和本质区别,论证新解析解不是经典解的简单迭加.利用新解析解,定量研究了地下水补给强度对河流污染物浓度沿河衰减过程的影响规律.以安徽省境内颍河为例,利用实测数据研究地下水补给对河流污染物浓度的影响程度;研究表明,在枯水季节,忽略地下水补给的作用,将导致水质模型计算误差的理论值达到9.3%.     

湖泊防渗对地下水水质影响的数值模拟

为研究湖泊防渗对地下水水质的影响,在现场和室内试验的基础上,运用二维包气带溶质运移模型进行防渗对地下水中氨氮污染物的浓度影响的模拟。分析结果表明：当湖水氨氮浓度保持目前的0.14mg/l时,无防渗时,地下水中氨氮平均浓度由0.43mg/l下降到0.23mg/l,有防渗时,则下降至0.29mg/l;当湖水中氨氮污染物浓度为1mg/l,无防渗时,在计算期末地下水中氨氮平均浓度由0.43mg/l上升到0.77mg/l,有防渗时,则上升至0.53mg/l。因此,在湖水水质好于地下水时,湖底防渗将降低地下水环境质量改善的速度;而在湖水水质较差时,湖泊防渗将显著降低地表水污染物向地下水的扩散强度,有利于地下水水质的稳定。     

平原区模拟降雨对地下水的入渗补给实验研究

降雨入渗补给是平原地区浅层地下水资源的主要来源之一，在山东省茌平县尚庄万亩地下水开发试区进行了人工模拟降雨入渗实验研究，取得了本地区降雨对地下水补给的基本数据和规律．其降雨入渗过程可分为三个阶段，即初渗、不稳定入渗和稳定入渗阶段．计算结果表明：茌平农田次降水量为100～250mm时，次地下水补给系数平均为0．25，最低为0．18，最高为0．35，地下水补给量占入渗总量的34～50％，平均41％，即入渗水量中有60％补给浅层地下水．这些实验分析和计算结果对华北平原平坦耕地有一定代表性，尤其对类似地下水理深及类型壤土的黄淮海地区，有一定的参考价值．     

降雨入渗补给浅层地下水过程探讨

文章总结了降雨入渗补给的模式,通过分析活塞式降雨入渗、降雨入渗补给的滞后和延迟、降雨入渗优先补给等,研究了土壤不同岩性、不同埋深、不同降雨时段与不同土壤含水量条件下的降雨入渗补给过程。     

北京市再生水回灌必要性及关键问题研究

水资源短缺及水污染制约经济发展,影响了公众的健康。另一方面,北京市再生水资源十分丰富,如何合理安全利用再生水资源,是北京市重要的水资源战略举措。再生水通过人工回灌补给地下水增加供水资源、节省高质量的水资源、保护环境和具有经济方面的优越性。但是,将再生水补给地下水,这样的工程会遇到技术条件和卫生要求的双重挑战,所有的问题都必须在项目开展前仔细做好评估。笔者重点分析了北京市再生水回灌地下水的必要性及关键问题。     

再生水回灌浅层地下水水质变化实例分析

在分析国内外再生水回灌地下水研究现状及存在问题基础上,以高碑店污水处理厂再生水回灌试验场为例,采用三维荧光光谱等分析方法,分析再生水进入含水层后污染物运移变化规律及水质变化情况,分析再生水回灌浅层地下水的可行性,以及回灌地层对于再生水水质中有机物和无机物的净化和去除作用。同时通过使用发光细菌,评价了再生水回灌地下水的污染风险,对城市再生水的综合无害化利用提出建议。     

南水北调工程北京段地下水回灌对含水层水质影响

采集南水北调北京蓄调池附近地下砂样、地下水水样、丹江口水库水样,通过室内试验模拟含水层方法,分析不同比例的丹江口水库水、地下水与含水层介质混合后的水化学作用,探讨水化学成分随时间的变化规律。结果表明,模拟含水层在可溶盐溶解作用、矿物溶解-沉淀作用、微生物作用、阳离子交换吸附作用等影响下,各项水质指标都发生了变化,但均符合地下水质量Ⅰ类或Ⅱ类标准。     

山前平原地下水侧向补给潜力空间变异模拟

SWAT模型利用分辨率较高的DEM数据,可以估算山前地下水侧向补给的空间变异,并可以计算不同降水年型下补给量的差别。模拟需要对研究区进行填洼、流向确定、汇流和河网水系的提取四步运算,并对河道临界支撑面积的取值进行分析。分别模拟了平水年和丰水年两种降雨年型下研究区13个出水口的地下水侧向补给潜力。在研究区,由于地形的变化,导致山与平原交接断面上出水口的集水面积变异非常大,因此山前平原所接受的地下水侧向补给量的空间变异也非常大。不同的降雨年型下,降雨量转化为地下水侧向补给量的比例也不同。平水年的转化比例较小,丰水年的转化比例较大。应用SWAT模型时,与ArcView的拓展模块有机结合,可以更方便提取完整的大流域,划分出合理的子流域。     

北京西郊浅层地下水回灌的水质预测

地下水回灌不仅能够弥补地下水资源的亏空,而且能够稀释净化受污染的地下水。根据北京水源四厂的回灌试验数据,利用PHREEQC模拟软件进行了水质混合模拟和水质预测研究。回灌试验对南井水质影响较大,北井和东井的水质基本没有变化;南井的水质由Ⅲ类水质提升为Ⅱ类水质,其氯化物、硫酸盐、硝酸盐和碳酸氢盐浓度在回灌结束时与回灌井的浓度非常接近;而钾、钙和镁的最终浓度略微低于回灌井中相应指标的浓度,可能是由于阳离子交换作用导致。混合模拟水质与其回灌实测水质数据具有很好的相关性,由此获得南井的模拟混合比与回灌时间的线性方程,其R2高达0.999。据此预测北井在相同的回灌条件下需要回灌11d,其水质才能由最初Ⅳ类水质提升为Ⅱ类水质。本研究的水质预测方法能够有效提高地下水回灌的效率,对于地下水的精准回灌具有重要的指导意义。     

基于Matlab三种模糊算子的地下水水质评价模型

地下水水质的污染程度属于模糊概念，依据环境标准进行地下水水质评价是一个典型的模糊问题。本文借助Matlab三种模糊算子对1990年云南省楚雄市地下水丰、枯两期水质分析资料进行了模糊数学的评价，其结果与客观实际情况相符。     

宁夏艾依河银川段河湖水与地下水水量转换研究

为了掌握艾依河在银川市段排泄两岸地下水或对两岸地下水的补给情况,选择具有代表性的河段,建设河道水位、两岸地下水位监测断面2处,试验监测不同时段河道水位与两岸地下水位的关系。试验监测结果分析表明:部分河段河道水位长期高于两岸地下水位,河道年补给两岸地下水量达到80.6万m3/km,抬高了河道两岸地下水位,造成河道两岸土壤盐渍化较重;部分河段河道水位低于两岸地下水位,河道承担地下水的排泄,年排泄地下水量2.558万m3/km。研究成果可为艾依河水量调度、两岸土壤盐渍化的防治提供技术支撑。     

涠洲岛地下水人工回灌的可行性分析

通过对北海市涠洲岛水资源的供需现状和发展趋势分析,提出实施地下水人工回灌的必要性和可行性;在对地质构造、水文地质条件、水源条件、工程效益等进行分析后,认为在涠洲岛实施地下水人工回灌是可行的。