两种产流模型在通州区水资源计算中的应用比较

以江苏省南通市通州区为例,分别采用"4种下垫面"与前期影响雨量经验公式法两种模型计算水资源量,并对计算结果进行了对比分析。结果表明,丰水年与平水年两种模型的径流量结果相近,极值分布基本一致,下垫面条件对地表水资源量及地下水资源量影响明显,"4种下垫面"模型的计算结果更符合实际情况。     

基于地表水和地下水联合调控的水资源配置模型研究

基于水库与地下水联合运用的耦合模拟模型,建立了基于河道内与河道外生态环境需水及下游灌溉用水需求双重作用的水资源优化调控模型,研制和开发了集数据库、模型库和人机交互界面等于一体的水资源优化调控模型计算软件,并以沈阳市洗北地区为例进行了实证研究.通过对石佛寺供水系统不同组合方案长系列逐月调算和对比分析,提出了推荐的石佛寺供水系统地表水与地下水联合优化调控模式和设计供水规模.研究结果为沈阳市的协调发展尤其是沈北地区未来的跨越式发展提供了安全的供水保障,且可推动我国地表水与地下水联合优化调控理论研究和应用,为其他地区和流域开展类似工作提供参考.     

新汴河宿州段地下水—地表水交换量计算

地下水与地表水存在着一定的水力联系,其交换量计算结果的准确性直接影响流域内水资源量的计算结果.为此,运用氡-222示踪法探明新汴河宿州段不同河段地下水 地袁水的水量交互情况并对其交换量进行计算,利用水力学法对氡-222示踪法所得结果进行了验证.结果 表明,研究河段地下水地表水水量交换强度自上游断面至下游断面总体呈现先减...     

巴音河中下游农业灌溉对地下水补给量与排泄量的影响

为揭示农业灌溉对柴达木盆地东北部内陆河—巴音河地下水补给量与排泄量的影响,采用SWATMODFLOW耦合模型,在保证其模拟精度的前提下,模拟了巴音河中下游有无农业灌溉条件下的地下水循环。结果表明,空间上,持续灌溉使得下游的地下水向地表水排泄比例从0.32%增加到0.70%,并持续到灌溉停止后的第3个月。季节尺度上,农业灌溉使研究区地下水补给量和排泄量增加,农业灌溉对地下水补给量的影响夏季汛期时较小,秋季河道径流量较小时最大,冬季最小。农业灌溉对地下水的补给作用具有一定滞后性,停止灌溉后3个月内补给仍在进行。相对于地下水补给量,地下水排泄量受农业灌溉影响亦在增加,但增量较稳定,稳定在60000～70000m~3/d之间。年际尺度上,地下水补给量和排泄量在农业灌溉影响下均有所增加。其中,降水量较多年份农业灌溉对地下水补给量影响较小。农业灌溉影响下地下水向地表水排泄量的年际变化不大,变幅为-2%～2%。     

地下水污染与地表水污染的不同

正地下水污染与地表水污染有一些明显不同:由于污染物进入含水层,以及在含水层中运动都比较缓慢,污染往往是逐渐发生的,若不进行专门监测,很难及时发觉发现地下水污染后,确定污染源也不像地表水那么容易更重要的是地下水污染不易消除。排除污染源后,地表水可在较短时期内达到净化;而地下水,即便排除了污染源,已进入含水层的污染物仍将长期产生不良影响。     

锦州市小凌河扇地地表水与地下水水化学特征

为研究小凌河扇地的水化学特征与地表水-地下水的转化关系,在野外调查和取样的基础上,通过水化学和同位素方法,分析了小凌河扇地自山前至近海平原地表水与地下水的水化学及同位素特征、补给来源及局部差异。结果表明,从山前地区至近海平原区,区内地下水低矿化度的HCO₃-Ca型淡水逐步转变为Cl-Na型微咸水,地表水由HCO₃·SO₄-Ca·Mg、 HCO₃·Cl-Na逐步转变为Cl·SO₄-Na·Ca、Cl-Na型;地下水和地表水氢氧同位素低于当地大气降水线,可见大气降水为主要补给来源,且与地表水相比地下水所受蒸发浓缩作用更为强烈;地下水与地表水水力联系紧密,受地质和水文地质条件综合影响,其转化关系存在一定的空间差异性。     

基于FloPy和NSGA-Ⅲ的地下水模拟优化模型

地下水模拟优化模型是实现地下水资源可持续利用的重要工具,当前采用紧密耦合的方式构建地下水.模拟优化模型的研究较少。为此,采用Python语言开发的Modflow工具FloPy构建了一个地下水多目标管理的数值模拟模型,即基于Python语言的多目标优化框架Pymoo建立一个紧密耦合的多目标地下水模拟优化模型,并采用多目标遗传算法NSGA-Ⅲ进行求解。结果表明,使用FloPy可通过编写代码的方式快速构建、运行和修改地下水数值模拟模型,且便于与优化算法耦合;Pymoo框架下的NSGA-Ⅲ算法可快速求解多目标地下水模拟优化模型。算例表明,采用基于Python语言的FloPy和Pymoo构建的多目标地下水模拟优化模型在数据处理、模型构建、结果分析及绘图方面有突出的优势。     

垂直U型埋管换热器准三维热渗耦合模型及其实验验证

为了探讨热渗耦合对土壤源热泵地埋管换热的影响,基于多孔介质传热传质及地下水渗流理论,通过耦合竖直方向一维流体模型与水平面内土壤二维非稳态热渗耦合模型,建立了考虑地下水渗流影响的准三维U型埋管热渗耦合模型。基于模型的数值求解,探讨了土壤热物性及地下水渗流对埋管换热特性的影响。结果显示:土壤导热系数与比热容的增大均有利于加强埋管的换热,且地下水渗流的存在有利于强化地下埋管与周围土壤间的换热能力,提高土壤源热泵系统的运行效率。实验验证表明,所建模型具有一定的预测精度,可为地下埋管换热器传热特性的研究提供理论基础。     

基于MIKE SHE模型的土地利用与降水变化对宁夏中宁段黄河周边地区地下水位的影响

为研究土地利用与降水变化对地下水位的影响,以黄河宁夏中宁段周边地区为研究区,建立地表水—地下水耦合的MIKE SHE分布式水文模型,并用观测井实测数据对模型参数进行率定和验证。结果表明,研究区地下水位随着降雨量的增加明显升高,并在9月份到达峰值1 201.46 m;与基准组相比,对比组A年平均地下水位升高0.27 m,土地利用变化对水位升高影响作用占33.3%,降水则占66.7%;对比组B年平均地下水位升高0.51 m,土地利用变化对水位升高影响作用占35%,降水则占65%。     

基于GWR模型的海河流域地下水储量降尺度研究

利用GRACE重力卫星数据联合GLDAS数据反演可得到地下水储量变化，能够在大尺度范围监测研究区域内的地下水储量变化，但得到的数据空间分辨率仅有0.25°,在小尺度范围内难以应用。基于GRACE陆地水储量及GLDAS浅层地表水储量与降水、NDVI之间的空间关系，提出一种基于地理加权回归模型(GWR模型)的地下水储量变化的降尺度方法，将地下水储量空间分辨率降尺度到1 km。结果表明，GWR模型降尺度方法成功应用于海河流域地区，降尺度后的地下水储量数据变化与46个验证点实测地下水位数据的相关系数均大于0.6,模拟结果合理可靠。进而利用降尺度结果分析了海河流域与北京平原的地下水储量的时空变化特征，结果与现有数据高度吻合，表明基于GWR模型的降尺度方法能有效提高地下水储量变化数据的空间分辨率。     

地下水位埋深对地表径流量及入渗补给量影响的数值模拟

针对五道沟实验站亚粘土（砂姜黑土）且无植被覆盖区内的蒸渗仪中的不同地下水位埋深之上的非饱和土层,建立了非饱和带数值模型,进而模拟出不同地下水位埋深时的地表径流量及入渗补给量变化规律。数值模拟结果表明,地表径流量及入渗补给量随降雨量增大而增大,地表径流系数总体随降雨量增大而增大,随地下水位埋深增加而减小;但对强降雨,地下水位埋深对地表径流系数影响较小。     

耦合地下潜水的平原区降雨产流模型

平原区降雨、蒸散发、产流和潜水位起伏等水文循环过程之间的联系十分密切,研究其相互间转化规律具有十分重要的意义。基于已有的平原区降雨产流模型,通过考虑产流下渗、地下潜水蒸发及微地形的影响,分别计算了水面、水田、旱地和城镇建设用地四种下垫面的地表水和潜水的交换量,将交换量作为平原区潜水的源汇项构建了潜水模型,并以太湖流域平原区作为试验区,通过模拟潜水位验证了平原区降雨产流模型的合理性。     

灌区地面水与地下水联合配置模拟模型研究——以泾惠渠灌区为例

考虑了灌区的社会、经济和水资源等系统,采用模拟技术,建立了灌区地面水与地下水联合优化调度的模拟模型,并以泾惠渠灌区为实例,预测了灌区的需水量、来水量、供水量,并通过模拟模型计算及灌区水量供需平衡分析,得出在一般干旱年,河流径流比较丰沛,地下水供水量占总供水量的25%左右,地下水可以得到补充涵养;在干旱年或特旱年,地下水供水量占总供水量的30%左右,可以利用地下水库进行水量调节,地下水主要依靠丰水年的地面水及灌溉渗水进行补充涵养,以确保灌区水资源的可持续利用。     

基于耦合模型的福州市暴雨内涝研究

以福州市内涝问题为例.通过耦合协调度模型分析了福州市的城市化与水环境耦合关系.并运用综合风险指数评估了福州市内涝风险情况。结果表明.福州市城市化与水环境耦合协调度整体上呈上升趋势,目前已达到优质协调高水平耦合阶段,但城市内涝风险值却不断上升。因此,耦合关系并不能完全表明城市化与水环境的内部矛盾趋势,现阶段仍需注重水环境安全预警能力,预防暴雨内涝的迸发,从而更好地促进城市化与水环境“由外及里,由内而外”的协调发展。     

南水北调中线水进京后对当地供水格局的影响

为分析南水北调中线水进京后对京供水格局的影响,构建了有无外调水两种情景下的水资源优化配置模型,以2000～2014年北京市用水数据为基础,预测分析了2015年北京市有无外调水情景下的水资源配置,并与2015年实际情况进行比较。结果表明,外调水进京后,地下水使用量显著减少,从提供生活用水转向提供环境用水;地表水使用量相对减少最为明显,再生水对外调水的敏感性最强,农业用水在再生水中占比显著增加。研究成果可为外调水进京后的水资源高效利用提供依据。     

基于流固耦合的高压混凝土隧洞衬砌结构配筋研究及应用

当采用面力理论计算新疆阿尔塔什水利枢纽工程的发电引水隧洞的配筋量时,衬砌含筋量巨大,与实际情况不符合。对此,采用岩体弹塑性渗流—应力—损伤耦合模型,将动态变化的体积力施加于整个模型,得出混凝土衬砌应变情况,根据衬砌应力按照现行规范进行限裂配筋。计算得出了围岩、衬砌的渗流场、应力场和相应的水力梯度以及最高外渗水头。结果表明,考虑流固耦合下的高压隧洞衬砌应力小于面力理论计算的成果,且前者计算出的混凝土衬砌配筋量远小于后者的计算结果。研究成果可为类似隧洞设计提供参考。     

基于小波神经网络替代模型的抽水井涌水量计算方法

影响抽水井涌水量的水文地质因素多且存在不确定性,采用确定性模型模拟会导致较大的误差。以某研究区抽水井涌水量为依据,建立该地区地下水不确定性数值模型。采用参数敏感性分析确定对抽水井涌水量影响较大的水文地质参数,随后用改进的随机进化算法在参数取值范围内抽样,最后将抽样参数输入地下水数值模型中计算抽水井涌水量。根据输入、输出数据集建立小波神经网络模型代替地下水数值模型。研究结果表明,不同工况下基于小波神经网络替代模型计算结果与数值模拟结果相差不大,两者误差在10%以内,表明用小波神经网络替代模型满足精度要求,且避免了传统数值模型的反复试算,计算简便、效率高,且因其可公式化,扩大了在推求地下水抽水井涌水量方面的应用。     

平原型水库水位变化对库区附近地下水位影响的滞后性研究

水库水位变化对库岸地下水位的变化有直接影响,但库岸地下水位的上升或下降需要较长时间,也就是说地下水位的变化会存在一定的滞后性。结合江巷水库的浸没问题,运用Modflow软件建立地下水流的三维数值模型,将水库水位概化为阶梯型周期性变化,预测地下水位的变化规律。结果表明,库岸地下水位变化的滞后性主要与距离、渗透系数、给水度等因素有关,而降水蒸发对地下水位的滞后性影响很小。