基于环境稳定同位素法分析煤矿开采对岩溶水的影响量

针对煤矿开采对岩溶水资源造成的影响,以太原市西山某煤矿为例,综合采用硫、锶和氢氧同位素特征分析法,研究了岩溶地下水中同位素的主要来源和同位素演化的主要水岩相互作用,分析计算了矿坑水和矿区裂隙水中岩溶水的混合比例,定量评估了煤矿开采对岩溶地下水的影响量。结果表明：西山某煤矿矿坑水中岩溶水(含地表水)的比例为51%,裂隙水中岩溶水(含地表水)的比例为60%,据此计算得出煤矿开采影响岩溶地下水量为129.5万m³/a。     

采煤和岩溶水开采对晋祠泉出流影响的随机模型分析

以晋祠泉域为例,在泉域驱动因素的基础上,将泉域岩溶水系统概化为一个多输入-双输出的系统,输入项为当年及前7 a的降水、岩溶水开采量和采煤排水量;输出项为晋祠泉总排泄量,即出流量和侧排量。然后采用多元线性回归和BP神经网络2种随机模型,建立泉域各输出项与各输入项的关系,再假定无岩溶水开采和无采煤排水2种情景,在这2种情景下模拟泉域的排泄量,对比分析采煤和岩溶水开采对晋祠泉出流量的影响。研究结果表明采用多元线性回归模型,在1956—1994年多年平均条件下,岩溶水开采后晋祠泉排泄量减少0.42 m³/s,采煤排水后出流量减少0.23 m³/s,人类开采使总排泄量减少0.65 m³/s;采用BP神经网络模型,1956—1994年多年平均条件下,岩溶水开采后泉域排泄量减少0.30 m³/s,采煤排水后出流量减少0.27 m³/s,人类开采使总排泄量减少0.65 m³/s。20世纪80年代后采煤活动加剧,2种随机模型均反映出采煤排水对泉域有严重的影响。     

基于解析法的某水库渗漏量计算分析

为获得某水库坝址区的渗漏量，根据实际情况对坝体进行了分层，采用解析法估算坝体渗漏量，并与数值计算结果对比。计算结果基本吻合，总渗漏量为1.875万m³/d,年渗漏量约684.4万m³。结论为大坝的防渗处理工程方案设计和投资决策提供了依据，也是处理加固后的后评价的数据基础。     

衡水湖水面蒸发量变化特征分析

中国常用观测水面蒸发仪器有E601型、20 m²和20 cm口径蒸发皿等,实验资料显示,大水体水面蒸发皿观测数据与天然水体蒸发量相比误差较小,可忽略不计。利用衡水水文实验站20 m²蒸发皿观测数据,同步计算出衡水湖水面蒸发量,分析其变化特征,得出衡水湖多年平均水面蒸发量为3 187万m³,极值差572.1万m³,极值比1.20,变差系数0.06。水面蒸发量是水量平衡计算的重要组成部分,利用大水体蒸发皿观测数据计算分析水面蒸发量,对水平衡计算及水资源规划等工作具有重要意义。     

长治市屯留区高标准农田建设项目水资源供需平衡分析

长治市屯留区2022年高标准农田建设项目共建设高标准农田1 533.4 hm²,实施高效节水灌溉面积1 320 hm²。文章基于项目区水资源总量及时空分布特点等水资源情况,根据项目区实际灌溉制度,分析了项目区各类农作物需水量,计算了区供水总量,经平衡计算在剔除原用水量后,区域地下水年可供水量为187.96万m³,项目区年需水量94.51万m³,总可供水量大于总需水量,能够满足项目灌溉用水量的需求。     

小岭村改造项目对济南泉域小岭强渗漏带的影响

为了解小岭强渗漏带特征及小岭城中村改造项目对强渗漏带的影响,采用野外试验、遥感解译及电法勘探等方法,分析了小岭强渗漏带地形地质、植被覆盖度等,并计算了项目建设前后的地下水入渗量,结果表明:小岭强渗漏带东部地势高于西部地势;第四系覆盖层厚度较薄,在0~2.5 m,下部为基岩界面,地下水补给能力较强;植被覆盖情况较好,以中覆盖度和中低覆盖度植被覆盖为主,占整个流域面积的65.82%;按照多年平均降雨量计算,完全自然条件下,小流域地下水入渗量为95.13万m³/a,现状开发利用条件下地下水入渗量为85.92万m³/a,现状条件下地下水入渗量减少9.21 万m³/a,减少量占自然条件下地下水入渗量的9.68%;小岭村改造项目建设前后硬化面积减少0.026 km²,地下水入渗量增加0.62万m³/a,表明该项目有利于泉域补给区地下水入渗量的增加。研究结果对济南泉域保护和实现济南地下水资源保护与可持续利用具有重要的实际价值和意义。     

石羊河流域生态基流估算研究

生态基流是维系河流基本生态环境功能、保障生态系统稳定和生态用水控制的前提和依据。文章选取石羊河流域九条岭、红崖山水库2个水文站多年实测天然径流数据作为基础资料,采用Tennant法对石羊河生态基流进行了估算。结果表明：石羊河流域两站最小生态基流分别为1.01、0.77m³/s;通过Tennant法对比分析,得出两站最小和好状态生态基流分别为0.97、3.86m³/s和0.77、3.07m³/s。综合分析得到石羊河流域九条岭、红崖山水库生态基流下限值分别为0.83、0.42m³/s。研究结果对促进流域水资源高效利用,河流健康发展具有重要借鉴依据。     

基于敏感保护目标的那棱格勒河生态需水研究

基于那棱格勒河生态特点,统筹考虑生态基流、鱼类繁殖生长关键期所需河道水量和植被需水高峰期所需短期洪水过程,综合确定河道内生态需水量,并采用流域水量平衡法确定绿洲生态耗水量,同时计算尾闾湖泊需水量。结果表明：河道生态基流10月至次年4月为5.48 m³/s、6—9月为11.82 m³/s,5月河道内生态流量考虑鱼类繁殖需保证11.82 m³/s,6月、9月各需一场不少于5 d、平均流量分别不低于80.0、82.5 m³/s的洪水过程;绿洲区平均生态耗水量为4.54亿m³/a。     

基于改进水文比拟法的新丰江生态流量计算

为减小水电站开发对下游河道生态环境的影响,以广东韶关新丰江为例,用改进水文比拟法计算流量,同时用水文学法进行生态流量计算。结果表明：运用改进水文比拟算法能较准确获得新丰江干流丰城、狮石滩、涧下和银潭4座水电站的月平均流量(分别为20.57 m³/s、21.80 m³/s、22.54 m³/s和22.97 m³/s);4座电站生态流量最终取值分别为3.62 m³/s、3.63 m³/s、3.73m³/s和3.93 m³/s;其生态流量的月满足程度均在99%以上,能满足设计保证率。研究成果可为新丰江等中小河流水资源开发利用与生态系统保护及中小河流水电站生态流量计算提供参考。     

基于水文学方法的黑河中游最小生态流量研究

本文基于黑河莺落峡水文站、正义峡水文站长系列水文资料,采用Q_P法、最枯月平均流量法计算了两处水文站断面的最小生态流量,并用Tennant法对计算结果进行评价。研究结果表明,莺落峡站断面用Q_P法和最枯月平均流量法得到的最小生态流量值分别为11.06m³/s和13.26m³/s,一年内最小生态流量可以满足生物栖息地需水要求;正义峡站断面用Q_P法和最枯月平均流量法得到的最小生态流量值分别为0.37m³/s和1.63m³/s,一年中5月的最小生态流量能够支撑大部分水生生物的生存栖息地。     

大通河降雨径流关系演变与水资源衰减初步研究

大通河位于祁连山区,开发利用程度低,实测径流基本为天然径流,1956—2000年平均径流量28.95亿m~3。在全球气候变暖的背景下,降雨-径流关系发生了明显的改变,以水文气象要素明显的分界点1997年进行分时段比较,汛前径流明显衰减,汛后上游径流明显增加,中下游径流有一定减少,年均水资源减少1.72亿m~3。选择受冰川融水和冻土释水影响较小的中下游区间来水分析,得到蒸发增加减少径流深38 mm。基于上中游分阶段径流比较认为,枯季径流的增加来自冻结层下水的稳定释水,春季径流的减少由季节性冻土释水疏干和陆面蒸发增加导致,夏秋季径流的增加主要是冰川融水和冻结层上水转化成冻结层下水减少沼泽消耗所致。综合分析认为,随着气温的继续升高,冰川融水消失,冻结层上水进一步转化,伴随着源头沼泽的消失,冻结层下水的增加对蒸发增加引起的水资源衰减有所缓减。     

黄河流域天然径流量评价探讨

针对现有径流系列一致性处理方法不够具体的问题,提出了一种黄河流域天然径流量还原、还现算法。根据黄河流域入海口利津站的实测径流、利津断面以上流域地表水消耗量、地下水开采引起的地表径流减少量、人工水库和淤地坝水面蒸发增加量、水库蓄变量等数据,对利津站的天然地表径流量进行还原分析,并以2001—2016年下垫面作为参照下垫面估算下垫面还现后的天然径流量。结果表明:1956—2016年长系列的黄河利津站地表水天然径流量为577.72亿m³,下垫面还现后的天然径流量为551.72亿m³,还现天然径流量比流域机构给出的第三次水资源评价结果多61.72亿m³。     

湟水干流近60年径流变化特征分析

研究流域径流演变特征,对流域水资源可持续开发利用及优化配置具有重要意义。本文基于湟水干流1956-2015年海晏、西宁及民和水文站长系列天然径流资料,采用累计距平、滑动平均、M-K检验和小波分析等方法,分析了湟水干流径流年内年际变化、趋势性、突变特征及其周期性。结果表明:湟水干流径流年内分配不均匀,径流年际变化波动明显,经历了"丰—枯—丰—枯—丰"5个循环交替,目前处于丰水期。湟水干流径流量总体呈上升趋势,3站分别以0.0011×10~8、0.0247×10~8、0.0120×10~8m~3/a的幅度增加,变化趋势不明显。小波分析表明湟水干流存在3a、9a及25a左右的振荡周期,其中25 a左右的周期振荡最强,为径流量序列第一主周期。     

基于数字遥感影像的呼伦湖水量平衡分析

利用多源、多时相的数字遥感影像和呼伦湖周边地区水文气象资料,采用基于卷积神经网络的高分辨率图像重构方法研究了1999—2019年呼伦湖面积、库容变化情况。结果表明:2003—2012年呼伦湖的面积逐年减小,湖泊水量逐年下降,2003—2012年补给呼伦湖的乌尔逊河与克鲁伦河的多年平均径流量分别为1.30亿m³与1.41亿m³,分别只有1991年以前多年平均径流量的21%与24%;而2003—2012年呼伦湖平均水面年蒸发量为17.5亿m³,平均年湖面降水量为3.25亿m³;地下水补给呼伦湖的年平均水量为5.3亿m³,主要来自新生代玄武岩地下水,哈拉哈河源头火山玄武岩地下水通过熔岩管道集中外泄,据此推断补给呼伦湖的地下水来自跨流域的外源水。     

岱海湖温排水对湖面附加蒸发量影响研究

岱海湖为一内陆封闭型湖泊。本研究利用3、7、12月份冬夏工况,综合考虑岱海湖边界条件,水面温度、密度、水面天然温度、大气温度、相对湿度等影响因子,构建温排水对岱海湖附加蒸发量影响的计算公式。经计算,电厂温排水引起的岱海湖附加蒸发损失量为:3月份为39.46万m3,7月份为73.3万m3,12月份为10.6万m3,岱海湖电厂温排水年附加蒸发水量约为678.2万m3/a。结果表明:附加蒸发量与电厂温排水量变化一致。本研究对干旱区水资源利用具有重要意义。     

岩溶地区径流预报中BP网络的改进

岩溶地区下垫面复杂,各种岩溶管道、裂隙、溶洞发育使得流域不闭合,地下暗河存在水量交换,而地下水库的调蓄作用,使得流域出口断面总流量与降雨量不成绝对的线性关系。为了克服上述问题带来的岩溶地区降雨径流预报精度低问题,提出了改进的BP网络方法,并通过实例验证了此方法的可行性。以六冲河七星关站断面以上流域的平均日降水量、平均日蒸发量、前期流量作为影响因子,建立了2种预报模型：①传统BP网络模型;②运用SPASS软件筛选BP的影响因子数和调整输入层初始权值,并对逐日径流量资料进行对数处理建立改进的BP网络模型。通过实例分析发现改进的BP网络模型预报效果更好,可以有效地提高大洪峰和小洪峰的预报精度。     

黄河皇甫川流域水沙关系特性及关键驱动因素

以黄河中游皇甫川流域为研究区,基于1960—2015年的实测日径流和日悬移质输沙量数据,采用双累积曲线法和水沙关系曲线法两种方法,对研究区洪水悬移质泥沙的环路特性进行探究。结果表明:皇甫川流域多年平均径流量为1.11亿m~3,平均输沙量为0.31亿t,均呈显著下降趋势,减少速率分别为0.033 1亿m~3/a和0.0101亿t/a;1979、2003年为水沙系列转折年,表现出明显的阶段特性;多年水沙关系曲线可用幂指数拟合,水沙关系未出现明显偏离;植被恢复和水保工程对流域泥沙减少起到重要作用;典型洪水场次条件下水沙C-Q(Concentration-Discharge)环路表现为顺时针、逆时针、逆"8"字形、正"8"字形和线形5种类型,分别描述了次洪水泥沙输移的不同特征。     

Modeling Anthropogenic Impacts and Hydrological Processes on a Wetland in China

In many rapidly urbanizing countries like China, wetlands are constantly affected by anthropogenic factors such as landscaping, additional abstractions, reduction in catchment perviousness, etc. Thus, modeling of such anthropogenic factors should be explicitly considered when simulating wetlands. In this paper, the wetland module in a distributed hydrological model, SWAT, is modified to simulate the artificial water input to the designated wetlands. Local river runoff is used as the water sources to study the wetland restoration potential and to analyze the effects on local hydrological cycle and sea outflow. The QingDianWa depression, near Tianjin city, China, is used as a case study to study the restoration impact. Results showed that after restoration, the QinDianWa depression can reduce the potential impact of flooding by an average of 61 million m³ per year, increase the annual surface runoff by about 32 million m³ in non-flood seasons, and increase groundwater recharge by 9.4 million m³. This illustrated the importance of wetland restoration on flood control, river flow increase, groundwater recharge, and flood reclamation. But with local water resources is far from meeting the demands of wetland restoration, the actual restored water surface area is only 21.5 and 40.9 km² for the designated surface areas of 60 and 150 km² respectively. Compared with nature wetlands without human disturbance, the anthropogenic effect of reduction of runoff and groundwater recharge may be attributed to large amount of human consumption of local water. However, the results showed that the aims of restoring Tianjin wetlands cannot be achieved fully by relying solely on local water resources. It is necessary to consider a combination of external sources of water and using artificial recharge from reclaimed water.     

R/S分析法与GM（1，1）灰色模型相结合的鸳鸯池水库入库径流量预测

依据鸳鸯池水库1959-2015年实测入库年径流量系列,利用年代际径流量平均值、径流年内分配集中度分析了入库年径流量年际变化和年内分配特征,同时分别采用基本GM(1,1)、改进GM(1,1)以及R/S分析法与基本GM(1,1)灰色模型相结合的方法预测了入库年径流量。结果表明:入库年径流量时间序列有明显分形特征,H指数为0. 922;径流量时间序列具有状态持续性,即未来年径流量变化趋势与过去一致;年径流量系列长期记忆性以41 a为周期;经R/S分析后采用基本GM(1,1)灰色模型预测得出2013、2014、2015年入库径流量分别为3. 60×108、2. 97×108、3. 67×108m3,与实测值相比,相对误差分别为20. 69%、8. 97%、8. 10%,较基本GM(1,1)、改进GM(1,1)灰色模型的预测精度高。据此预测得出2020年入库径流量将比2015年增加8. 99%。     

基于SWAT模型的浏阳河流域径流对土地利用和气候变化的协同响应

气候和土地利用同时作用于流域径流,影响着流域水资源的量和质。以浏阳河流域为例,基于SWAT模型和情景分析方法定量评估未来流域内土地利用和气候变化对径流的作用。首先采用元胞自动机-马尔科夫(CA-Markov)模型模拟浏阳河流域2020和2050年的土地利用空间格局,其次在World Clim数据库中获得未来流域内气候变化数据,最后采用SWAT模型定量评估未来不同情境下土地利用和气候变化对径流的影响。研究结果表明:未来浏阳河流域林地比例下降、城市建设用地和耕地比例增加;气候呈暖干趋势; 2020和2050年,土地利用变化时,浏阳河榔梨站模拟径流将分别减少2. 42和0. 96 m~3/s;气候变化时,榔梨站模拟径流将分别减少3. 02和1. 13 m~3;土地利用和气候变化综合影响下,榔梨站模拟径流将分别减少8. 54和4. 27 m~3/s;说明浏阳河流域径流的变化对气候响应更加敏感,土地利用和气候变化对径流的影响呈非线性协同作用。