黄河三角洲地下水生态水位埋深研究

以黄河三角洲为例,分析了黄河三角洲地区植被分布,选取典型的植被类型分析其最适宜生长的盐分范围及地下水位埋深与区域土壤含盐量间的关系,确定了最适宜研究区植被生长的地下水位埋深.基于地下水临界蒸发深度,并综合考虑土地利用状况、海水入侵问题最终确定了黄河三角洲的地下水生态水位埋深,对防止土壤盐碱化、保护生态环境具有重要意义.     

地下水动态时空变化特征及其驱动因素

鉴于分析地下水位动态时空变化特征和影响因素是地下水资源管理和保护的基础工作,以中牟县为例,根据地下水位埋深、降雨、蒸发、地下水开采、水文等资料,采用Mann-Kendall检验法、ArcGIS空间分析模块、主成分分析等方法,定量分析了地下水位埋深数据的趋势性、地下水动态时空变化特征以及不同影响因素对地下水动态变化的影响力。结果表明,研究区地下水位埋深整体上呈增大趋势;研究区各地下水位埋深区间面积变化较大,地下水位埋深0~3、9~12 m所占面积有减少趋势,3~6、6~9 m所占面积有增加趋势;以开采、蒸发为主的排泄因子对地下水位埋深的增大起了主导作用,占影响力的60.5%,导致地下水位呈下降趋势;运用主成分回归分析法对研究区地下水位埋深的拟合效果较为理想。     

地下水位埋深对小麦产量及构成影响的试验研究

为确定淮北平原小麦生长期的适宜地下水位控制埋深,以2011~2013年淮北平原五道沟试验站实测资料为例,选取控制埋深为0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、1.5、2.0m的全部装有砂礓黑土的测筒21只,每个埋深处理重复三次,分两期进行不同地下水位控制埋深对小麦产量影响的试验,通过控制测筒内地下水位埋深,比较不同地下水位埋深对小麦产量和构成的影响。结果表明,2.0m埋深以内,地下水位埋深与小麦产量显著相关,且用二次曲线可很好地拟合,小麦产量最高处对应的地下水位埋深约为1.3m。从产量构成的角度来看,小麦的株高、穗长和亩穗数均随地下水位埋深变化而差异显著,且2.0m埋深以内地下水位埋深与小麦产量之间呈现先增大后减小的关系。     

基于线性、非线性规划的双辽市水文地质参数计算方法

水文地质参数是地下水资源评价及合理开发利用的基础,是水文地质工作的难点。基于双辽市2001~2016年的降水、蒸发及地下水埋深数据求解水文地质参数中的水位变动带给水度、蒸发极限埋深、蒸发系数、降水入渗补给系数。即采用阿维里扬诺夫等公式建立矛盾方程组,利用线性规划法求解水位变动带给水度和潜水蒸发极限,之后求解降水入渗补给系数和潜水蒸发系数。对比非线性规划算法求解结果,同时利用神经网络法预测参数变化范围,将所求结果与历年资料进行对比,确定参数结果的可信度。该计算结果不仅给双辽市地下水资源评价提供了科学依据,同时也为水文地质参数确定提供了一种准确可行的方法。     

辽西北沙地裸地潜水蒸发试验研究

基于阿尔乡沙地潜水蒸发试验场2010年4月中旬～10月上旬的实测资料,分析了裸地条件下沙地潜水蒸发的影响因素及其相关规律.试验结果表明,潜水蒸发与水面蒸发的变化趋势一致,降雨对潜水蒸发和入渗补给过程的影响大于蒸发对其的影响;地下水埋深对潜水蒸发的影响主要集中于0.0～1.0 m之间;地下水埋深1.5 m处,入渗补给量达到最大值;沙地的潜水零补耗差深度在0.5～1.0 m之间,最佳潜水埋深为1.5 m.     

挠力河流域地下水动态特征分析及预测

为分析和预测挠力河流域地下水动态特征,采用研究区2001~2014年16口潜水观测井水位检测数据和11个水文站降水数据,运用衬度系数方差分析法和相关分析法分析了地下水埋深影响因素,采用BP神经网络预测了地下水位埋深。结果表明,研究区地下水动态类型主要为入渗-蒸发型和入渗-开采型,地下水位埋深空间上呈现西北部略有升高,东部略有下降的特点;流域内地下水埋深波动幅度较大,东部及中北部波动幅度较大,西北部地区波动幅度最小;挠力河流域地下水埋深与降水量的相关性呈现明显的差异性,东部和西南部相关性较显著,中北部相关性较弱;BP神经网络预测得出2015年地下水水位仍存在一定的下降趋势。研究结果为挠力河流域地下水资源可持续利用和保护提供参考。     

平罗县西大滩区潜水降落漏斗分析研究

潜水降落漏斗区主要为地下水过度开采,地下水位持续下降形成漏斗状。根据平罗县历年水位监测资料分析,西大滩区地下水位持续下降。区域地下水流场与历年水位监测资料显示,西大滩区潜水降落漏斗区主要位于太沙工业园区,分布面积44.88 km~2,水位埋深达22 m,漏斗区潜水持续下降将成为区域地下水排泄区,引起邻近湖水水位下降和漏斗区地下水环境变差。     

气象波动对水平埋管换热器传热影响的数值模拟

应用气象学方法和传热传质理论,建立考虑气象因素和土体传热共同作用的大气-土壤相互作用模型;针对桂林红粘土地层,模拟分析气象波动对水平埋管换热器传热的影响。研究结果表明:1)在1.0~2.0 m埋深范围内,水平埋管换热器的换热效果明显受到地表气象波动的影响,大气温度、蒸发、辐射是主要因素;2)对于红粘土地层,降雨形成的浅层渗流对换热效果的提高幅度约为5.6%;3)通过开展不同设计埋深及埋管间距的换热效果分析,确定桂林红粘土地区水平埋管布置方式的合理值:埋深为2.5 m,埋管间距为2.0 m。     

简析浅层地下水降落漏斗区热岛效应及有关概念

采用数据挖掘技术分析出影响地表土层地温的因素依次为日照、地下水埋深、潜水蒸发量、降水入渗补给量等,因而得出了在一定深度范围内地下水位变化对近地表地温影响较大,从而提出了地下水热岛效应的概念.基于突变理论给出了漏斗区地下水热岛效应临界埋深的判据,提出了热岛效应临界埋深及临界面的概念,据此确定了热岛效应临界埋深值,最后给出了地下水热岛效应图.     

衡水市地下水超采区农业灌溉耗能分析

针对华北平原地下水严重超采导致粮食-水-能源矛盾突出的问题,以河北省衡水市为例,分析了其2008~2014年间地下水埋深变化情况,利用能量转换原理计算了各年份的地下水灌溉总耗能及单位粮食产量耗能,进而探讨了地下水灌溉耗能对全市电能消费结构的影响。结果表明,衡水市地下水埋深以平均每年1.97m的速度增加,武邑、枣强等七年间的地下水位变幅均超过15m;2008~2014年全市地下水灌溉总耗能从11.95×10~8 MJ上升到14.31×10~8 MJ,单位粮食产量灌溉耗能从356.6 MJ/t上升到393.0 MJ/t;2014年地下水灌溉用电量占全市总用电量的13.9%,对电能消费结构产生着重要影响。结果可为地下水超采区节水、节能提供科学依据,同时为粮食-水-能源体系的联合发展提供新思路。     

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。     

台州市长潭水库分层取水口高程的确定

长潭水库因取水口位置过低,每年6～9月原水中的铁、锰浓度常超过集中式生活饮用水地表水源地限值标准,大幅增加水厂的运行成本和影响出厂水质。为此,分析了长潭水库2012～2016年分层水质监测数据及其成因,并结合水厂的制水工艺合理确定长潭水库分层取水口高程。发现水温和溶解氧是导致原水铁、锰超标的主要因素,10m水深是长潭水库铁、锰和氨氮垂直浓度梯度的分界线。根据原水水温、溶解氧、pH值、铁、锰和氨氮对水厂运行和出水水质的影响,结合长潭水库多年逐日平均水位保证率统计成果,确定分层取水上层取水口底高程为26.05m,下层取水口底高程为16.05m,既能保证台州市引水工程尽可能多地取到优质原水,又能降低运行成本、保证特枯年份的取水。     

汾河三期蓄水工程人工湖渗漏对太原市浅层地下水影响的数值模拟

为分析汾河三期工程人工湖渗漏对太原市浅层地下水的影响,建立人工湖与地下水流耦合数值模型,并选取渗透系数、给水度、降水入渗系数、最大蒸发系数和湖底电导率5个影响因素进行正交试验分析。数值模拟结果表明,人工湖不进行防渗处理时,年渗漏量为1 259.6×10~4 m~3,最大壅高值为2.4m,壅高影响距离6.7km,对太原市浅层地下水影响较大,垂直封闭防渗有效地减小了湖泊渗漏量与地下水壅高范围,渗漏量随防渗墙进入潜水隔水层深度的增大而减小。正交试验结果表明,各影响因素对年渗漏率的影响程度从大到小依次为湖底电导率渗透系数最大蒸发系数给水度降水入渗系数。研究成果可为太原市人工湖建设与工程防渗设计提供依据。     

石佛寺水库历史洪水过程数值模拟与分析

石佛寺水库是辽河干流上唯一的大型防洪控制工程,建立洪水过程数字模型可为水库管理提供科学、便捷的支持。使用MIKE软件建立水库二维非稳态水量模型,在AutoCAD和ArcGIS软件的协助下制作库区DEM,并提取相应地表高程数据制作研究区网格。研究区上游采用流量边界,下游采用水位边界,率定输出出口处的流量变化,并与2010年实测资料进行对比,据此修正了相关参数。模型模拟的20100720和20130816两次历史典型洪水过程与历史资料相符,验证了该模型应用于石佛寺水库的可行性,可为石佛寺水库的管理与洪水预测提供依据。     

三峡水库蓄水条件下树坪滑坡变形特征及稳定性分析

为了解三峡水库蓄水对树坪滑坡的影响,基于监测资料分析了滑坡位移随水库蓄水变化的规律,采用有限元分析软件Geo-studio分析了各蓄水阶段树坪滑坡的渗流场、位移场和稳定性变化特征。结果表明,水库蓄水过程可分为125~139~135m、135~156~145m和145~175~145m三个阶段,每个蓄水阶段对树坪滑坡的影响程度不同;库水位上升时滑体内地下水浸润线呈内凹趋势,库水位下降时滑体内地下水浸润线呈外凸趋势,且凹凸程度与运行水位差正相关;第一阶段蓄水过程主要引起树坪滑坡前缘局部变形,第二阶段蓄水过程中滑坡前缘变形量增大且变形逐步向滑坡中部发展,第三阶段蓄水过程中滑坡前缘及中部变形量明显增大,变形逐渐向后发展。最后根据树坪滑坡变形机理,提出了防治措施。研究成果可为三峡库区管理提供理论依据。     

库水位变动下庄屋滑坡变形与稳定性分析

库水位变动是三峡库区滑坡等地质灾害频发的重要原因之一。为研究库水位变动对库岸涉水滑坡变形和稳定性的影响,以庄屋滑坡为例,结合GPS位移监测数据和数值模拟分析,探讨了该滑坡在库水升降过程中变形和稳定性的响应规律。结果表明,庄屋滑坡受库水影响滑坡后缘变形大于前缘,为推移式滑坡。水位变动过程中,滑坡渗流和稳定性变化具有动水压力型滑坡特点,即在水位上升时滑体内地下水浸润线呈内凹趋势,水位下降时滑体内地下水浸润线呈外凸趋势,且具有一定的滞后性;库水位上升时滑坡稳定性系数增大,水位下降时减小;当库水位保持在恒定水位时,稳定性系数也逐渐趋于稳定。     

三峡库区奉节县新城植物油厂滑坡地下水动力场分析

三峡库区奉节县新城植物油厂滑坡大多处于三峡水库水位以下,库水位变化对边坡(滑坡)稳定性影响较大,尤其在库水位骤降时,坡体内将产生较大的动水压力,不利于边坡稳定.采用数值模拟方法模拟了边坡地下水渗流场.结果表明,库水位由175 m骤降至145 m时,植物油厂滑坡所受动水压力远高于正常蓄水位时所受的动水压力;采取降低地下水位的工程措施后,有效降低了正常蓄水位下边坡内的动水压力,为科学治理滑坡提供借鉴.     

库水位+降雨条件下四方井粘土心墙坝坝坡渗透稳定可靠度分析

针对粘土心墙坝坝坡稳定仅局限于确定性分析,考虑到尚缺乏研究坝体材料空间变异性的问题,以四方井水库粘土心墙坝为例,对库水位联合降雨工况下的坝坡渗透稳定性进行数值模拟,同时基于Monte-Carlo法分析了可靠度规律。结果表明,单纯的库水位骤降监测点孔压随时间呈单调下降趋势,库水位骤降速率越大,孔压下降速率越快。降雨联合库水位工况在降雨时刻孔压有一个突升的过程;库水位骤降情况下安全系数随库水位下降呈先下降后上升最终保持不变,库水位骤降速率越大,最小安全系数越小,出现的时间亦越早;不同类型降雨工况安全系数在降雨过程中有一个突降的过程,最终安全系数回升至初始值,其中后峰型降雨安全系数降幅最大,前锋型降雨安全系数降幅最小;降雨发生在库水位骤降后期最为危险,最小安全系数也越小;库水位骤降情况平均失效概率约为30%,不同类型降雨条件下平均失效概率基本小于10%,降雨发生在库水位骤降不同时刻下失效概率平均约为60%。对降雨发生在库水位后期的情况应加强监测,防止坝坡失稳灾害的发生。