新疆台兰河流域以地下水库调蓄为主的水资源配置研究

美国21世纪水资源战略研究成果提出,地下水库是21世纪水资源调控的最主要手段,根据国内外研究表明,大自然多年通过地下循环的水量达12×10^12m^3,相当于地表径流总量的30%,而目前人类借助地表水库调节的水量仅2×10^12m^3,因此,利用地下水库来调节水资源具有广阔的应用空间。干旱区不仅水资源紧缺,调蓄问题亦极为突出,本文以新疆温宿县台兰河流域为实例,利用其山前冲洪积扇、山前倾斜平原巨大的储水构造,探讨一种以建设地下水库为调蓄工程的水资源配置方案及相应的工程规划,以期实现因势利导、人水和谐和高效利用干旱区水资源的新思路。     

玛纳斯河流域地下水库调蓄能力研究

阐述玛纳斯河流域具有建设地下水库得天独厚的条件:巨大的前山带构造洼地和巨厚的山前冲洪积扇形成了可以联合调蓄的串珠状天然地下水库。该地下水库调蓄空间巨大,可达1 250亿m3。调蓄水源集中充沛,进行适当的人工采补工程后可实现地下水库"丰补欠采"的调蓄作用,对该流域水资源的合理开发利用具有重要意义,可实现良好的经济、社会、环境效益。     

海河流域平原区适宜建地下水库区域分析

根据地下水库构建要素,对海河流域平原区地下水库成库条件进行分析,得到海河流域平原区可作为地下水库的适宜区域。海河流域平原区建设地下水库比较理想的是山前冲洪积扇地区和岩溶介质区,共8个区域,库区总面积3 332.3 km~2,调蓄总库容49.89亿m~3。     

北京地下水库建库条件初步分析

北京市是严重缺水的国际大都市,目前人均水资源量仅106m~3,远低于国际人均水资源占有量1000m~3的重度缺水标准,长期主要靠超采地下水来保证城市供水,造成地下水位持续下降,2011年末平原区地下水平均埋深约25m,比1960年下降了21.75m,地下水~储量减少了110多亿m~3,在北京5大水系的山前冲洪积扇中上部均形成了储存空间巨大的地下水库。本文分析了北京地下水库条件、调蓄库容、回灌方式和入渗能力等,并提出了北京建立地下水库的有关建议。     

干旱内陆河地下水库极限蓄水能力分析

地下水库的蓄水能力是地下水库调蓄能力的现实基础,它包括极限蓄水能力和实时蓄水能力.以台兰河流域为例,介绍了山前凹陷带地下水库的水文地质特征和地质构造,利用ArcGIS软件的空间分析功能,对其极限蓄水能力及空间分布规律进行了分析.结果表明:研究区地下水库最大调蓄空间理论值为174亿m3,而现状利用的空间理论值为70亿m3,调蓄潜力理论值为104亿m3,具有很大的调蓄利用空间.     

干旱区山前冲洪积扇凹陷带坎儿井式地下水下建设的原理及实践

分析了干旱区地表水库当前在建设中存在的问题,说明了干旱区地下水库建设的必要性和基本条件。在介绍了中、小河流前冲洪积扇凹陷带储水构造的水文地质条件和坎儿井的结构特点的基础上,论述了坎儿井式地下水库结构特点和调蓄水资源的基本原理。对新疆温宿县台兰河坎儿井式地下水库进行了简明扼要的介绍,并以其为基础,采用对比的方法和相应的量化指标,说明了该地下水库的特点、经济性和高效性。     

干旱区山前冲洪积扇凹陷带坎儿井式地下水库建设的原理及实践

分析了干旱区地表水库当前在建设中存在的问题,说明了干旱区地下水库建设的必要性和基本条件。在介绍了中、小河流前冲洪积扇凹陷带储水构造的水文地质条件和坎儿井的结构特点的基础上,论述了坎儿井式地下水库结构特点和调蓄水资源的基本原理。对新疆温宿县台兰河坎儿井式地下水库进行了简明扼要的介绍,并以其为基础,采用对比的方法和相应的量化指标,说明了该地下水库的特点、经济性和高效性。     

洮儿河冲洪积扇雨洪资源可利用量分析

洮儿河冲洪积扇位于大兴安岭与松辽平原接壤部位,含水层岩性为砂砾石,厚20—40m,蓄水空间巨大,视为天然的地下水库,只要有充足的水源补给和相应的工程措施,就可以发挥地下水库的调蓄作用,并可实现洪水资源化。但洮儿河冲洪积扇上雨洪资源能有多少可被利用,须对此进行分析。文中通过对流过洮儿河冲洪积扇上的河流径流量的分析,采用P-III型频率曲线线形,得出不同频率下的雨洪资源可利用量,并根据洮儿河冲洪积扇水文地质条件对雨洪资源可利用量进行了分析,可为开展洮儿河冲洪积扇地下水库的建设提供参考。     

甘肃河西地区山前洪积扇地段水库全库盘土工膜防渗关键技术研究与应用

甘肃河西走廊山前洪积扇地段属砂砾石覆盖层厚度极大、渗透性强烈的垂直渗漏区,水库全盘防渗成为该地区兴建水库的关键技术难题。文章通过对大红泉水库工程防渗体系设计、土工膜防渗坝体渗流与土工膜缺陷渗漏量计算、防渗效果评价等方面进行介绍,以期为河西地区山前洪积扇地段全库盘防渗水库设计提供借鉴和参考。     

滨海地下水库功能的价值评估

黄水河地下水库建成于1995年,是典型的滨海地下水库,由补源渗井、河道拦蓄工程、地下挡水坝、工业废水排放系统、供水工程、监测管理系统六部分组成,具有调蓄水资源、防止海水入侵、提高地下水位等多种功能。对水库功能的价值评估结果表明:黄水河地下水库功能的直接价值为1 925万元,间接价值为15 533.4万元;调蓄水资源和防止海水入侵的价值尤为突出,体现了黄水河地下水库巨大的生态环境效益。     

石川河地下水库建库条件分析及地下水位动态预测

通过分析富平县石川河河谷阶地区的自然地理、气象、水文、地质等条件以及地下水资源开发利用情况,建立了水文地质结构三维模型,论证了建立石川河地下水库的可行性,初步计算了地下水库库容约为4.95亿m~3。利用Visual MODFLOW软件建立了地下水库库区的地下水数值模型,预测了不同降水和开采条件下,进行人工回灌0.52亿m~3/a、10年后地下水库库区的地下水位变化情况。结果表明,库区内的地下水位将大范围的抬升,大部分地区与1959年的水位相近,可基本满足当地的用水需求。     

若尔盖高原径流量变化与储水量计算

若尔盖高原的降水量微弱减少与蒸发量持续上升,使若尔盖高原径流量与储水量逐年降低,直接减少了若尔盖高原的湿地面积和对黄河上游径流量的补给。基于红原、若尔盖和玛曲站的气象数据和7个水文站的径流量数据(1981-2011年),并对数据序列进行插补与计算,获得若尔盖高原的径流量变化与气候因子的响应关系,进而计算储水量变化。计算结果表明:若尔盖高原向黄河年均补水(67. 08±14. 90)×108m3,并以0. 48×108m3/a速率持续减少。降水量每减少1 mm将导致黑河与白河的年径流量分别减少0. 02×108和0. 05×108m3。蒸发量每增加1 mm将导致黑河与白河的年径流量分别减少0. 12×108和0. 27×108m3。1981-2011年若尔盖高原的年均储水量为(59. 30±18. 69)×108m3,其年均递减速率为0. 49×108m3/a。本研究有助于认识若尔盖高原对于黄河上游水资源保障的重要性。     

宁东能源化工基地水资源优化配置研究

宁东能源化工基地水资源极为贫乏,合理配置基地内的水资源对能源基地的发展极其重要。论文采用线性规划模型对宁东能源化工基地的联合供水方案进行了优化研究,提出了地表水和地下水联合供水方案,确定了供水方案中地下水的实际配额和供水路线,得到下述结论:陶乐傍河水源地可向平罗精细化工基地供水0.065×10~8m~3/a;骆驼井应急水源地向横城和鸳鸯湖工矿区供水0.019×10~8m~3/a;吴忠平原2号和3号备选水源地向灵武工矿区供水0.089×10~8m~3/a和0.067×10~8m~3/a;大泉地区的1号水源地向南部的马家滩和积家井工矿区供水0.054×10~8m~3/a。按地下水总供水量0.294×10~8m~3/a和最佳供水路线联合配置地下水,地表水配额只需供水3.136×10~8m~3/a,既能满足宁东能源化工基地2020年规划对水资源需求,又可实现社会经济和环境效益的最大化。     

不同回灌补源模式下石川河富平地下水库数值模拟

石川河富平地区地下水长期处于采补失衡状态,大范围含水层被疏干,形成区域性降落漏斗,针对拟建的石川河富平地下水库,设置5种开采回灌方案,建立地下水流数值模型模拟不同方案下地下水库水位和蓄水库容变化情况。结果表明：各回灌方案在消除降落漏斗的同时,均能较好地恢复地下水水位,且不超过地下水库的调蓄上限水位;回灌量相同、回灌方式不同时,逐日回灌方式的水位恢复效果优于灌期+非灌期回灌方式,较2018年地下水水位平均抬升13.55 m,蓄水库容增加2.99×10⁸ m³;回灌量不同时,较大回灌量对地下水水位的影响大于回灌方式,即泾惠渠水源回灌时,水位抬升程度最大,为19.77 m,蓄水库容相应增加4.36×10⁸ m³。模拟结果可为地下水库的调蓄与运行提供参考。     

洪泽湖洪水调蓄能力研究

洪泽湖在淮河流域防洪中发挥着巨大的作用,当前针对洪泽湖调蓄能力的研究较少,且不够全面。梳理了洪泽湖对洪水的调蓄过程,将洪泽湖对洪水的调蓄作用分为蓄滞作用和调节作用进行综合分析。结合1991、2003和2007年的暴雨洪水资料,对洪泽湖的调蓄能力进行了分析。洪泽湖对洪水的一次调蓄量变化不大,均为30×108m~3左右,表现出增长趋势。基于调蓄量无法充分表示洪泽湖的蓄滞作用,提出了能更准确表示湖泊对洪水蓄滞作用的参数——调节系数。洪泽湖对洪水的调节系数由0. 19提高至0. 21增长到0. 38,表明洪泽湖对洪水的蓄滞作用逐步增强。洪泽湖对"高瘦型"和"矮胖型"洪水的调节作用明显不同,对"矮胖型"洪水的调节作用更强。提出了出湖河道的泄流能力也是洪泽湖调蓄能力的一部分,人工河道的投入使用在防洪中发挥了重要作用。泥沙淤积和人工围垦是洪泽湖调蓄能力变化的决定性影响因素。研究结果为洪泽湖调蓄能力的分析提供了理论指导和技术支持。     

基于干旱河道生态修复的岳城水库生态调度

根据干旱风沙河道生态修复目标,结合水库的防洪、兴利、生态调度,建立了多目标水库生态调度模型,研究漳河岳城水库的生态调度。结果表明:枯水年岳城水库向下游河道生态供水0.277×10~8m~3,平水年岳城水库向下游河道生态供水0.327×10~8m~3,丰水年可以满足下游生态需水量2.66×10~8m~3。     

黄河上游梯级水库群调水调沙潜力初步研究

利用水库群开展水沙调控是解决黄河上游泥沙淤积的有效措施之一。以1956~2010年长系列来水、来沙资料为准,分析了黄河上游沙漠宽谷河段的水沙规律和调控时机,以龙羊峡、刘家峡水库(龙刘)为调控手段,在以水定电模式下建立黄河上游梯级水库群联合调度模型。在3种情景下求解模型可知:(1)黄河上游调水调沙14、30 d的最大需水量分别是32×10~8和67×10~8m~3;(2)定量给出了梯级水库群的调水调沙潜力,调水调沙14 d的周期为2年1次,调水调沙30 d的周期为3年1次;研究成果对黄河上游沙漠宽谷河段河道水沙调控以及梯级水库群科学调度具有重要的指导意义和应用价值。     

长江荆南三口水系调蓄能力演变及其与水系结构的关联性

基于1955年、1978年、1990年、2008年、2016年5个时期的河网单位面积槽蓄容量和单位面积可调蓄容量、河网槽蓄容量和可调蓄容量4个指标参数,对比分析了三口地区水系调蓄能力时空变化,运用相关分析法剖析了水系结构与调蓄能力的关系。结果表明:①河网槽蓄容量由1955年的9 548.52万m~3减至2016年的7 049.01万m~3,减少了26.17%;河网可调蓄容量由1955年的4 696.39万m~3逐渐减至2016年的2 461.13万m~3,共减少47.59%。②河网单位面积槽蓄容量和河网单位面积可调蓄容量具有明显的等级差异,单位面积可调蓄容量以低等级河流(1、2、3级)减少幅度最大,而4级和5级河流的调蓄能力各指标参数减少值相对较低。③在5个时期中各水系区河网槽蓄能力和可调蓄能力均呈不断下降的态势,其中以藕池河水系区衰退程度最大,河网单位面积槽蓄能力和单位面积可调蓄能力最弱的是虎渡河水系区。④水系调蓄能力与河网结构特征、河流水文连通、水系连通度、水系连通性均在0.01水平上,呈显著正相关。     

基于宏观经济模型和系统动力学的张掖盆地水资源供需研究

针对黑河流域中游张掖盆地水资源供需问题,采用宏观经济模型和系统动力学结合的方法,构建了张掖盆地水资源系统动力学模型,设计5个情景模拟张掖盆地2013-2050年水资源供需平衡状况。结果表明:宏观经济模型与系统动力学的结合能更好地刻画系统行为,准确合理地预测需水量;预测期内张掖盆地需水量逐年增长,年均总需水量为21.87×108~30.14×108m3,缺水年的年均缺水量为4.03×108~7.64×108m3,缺水时间占比为31.6%~92.1%,缺水年平均缺水指数为0.1413~0.2217;综合考虑社会经济发展、城镇化和水资源节约的情景S5是最符合可持续发展内涵和原则的情景;水资源的可持续发展,不仅需要政府的政策引导,更需要公众的参与,只有政府与公众的协调一致,才能保证水资源和社会经济的可持续发展。