平泉与晋祠泉的关系以及晋祠泉复流的可能性分析

晋祠泉历史最大流量为2.06 m3/s（1957年）,平泉历史最大流量为1.56 m3/s（1978年）,由于晋祠泉域范围内大量开采岩溶地下水,使泉水流量逐年衰减,晋祠泉最终于1994年4月20日断流,平泉也于2003年干涸断流.2011年8月以来,平泉泉水出现复流迹象.文中从地质构造方面、地下水流场、岩溶地下水的水化学场及同位素角度分析,平泉与晋祠泉同属一个岩溶水系统,具有同一个补给区和径流区,同位于一个岩溶地下水系统的排泄带上,水力联系十分密切,因此,平泉的复流将使晋祠泉复流的可能性大大增加.     

基于修正PI模型的晋祠泉域岩溶水脆弱性评价

为有效管理和应用晋祠泉域岩溶地下水资源,需要确定晋祠泉域岩溶地下水保护带。根据晋祠泉域水文地质条件及岩溶地下水特征,在PI评价模型的基础上,增加煤层开采S和人工排泄Ad两个影响因子,构建PISAd指标体系,应用CIM-AHP评价体系,基于GIS技术,对晋祠泉域岩溶地下水脆弱性进行评价。结果表明:晋祠泉域岩溶地下水脆弱性分区面积比例由大到小依次为高脆弱区38.3%、较高脆弱区26.8%、中等脆弱区18.0%、较低脆弱区9.8%和低脆弱区7.1%。高脆弱区主要集中在灰岩裸露区、汾河渗漏段以及煤层带压开采区。     

基于人工神经网络的晋祠泉水位模拟研究

晋祠泉是太原市第二岩溶大泉,受太原市工农业生产大量开采岩溶水影响,该泉已于1994年4月断流。为了探索人类因素影响下的泉水水位变化趋势,采用前馈神经网络、动态递归神经网络、时延神经网络、非线性动态自回归神经网络、级联神经网络5种人工神经网络,结合14种训练算法构建晋祠泉水位预测模型,基于2013—2017年实测泉水位数据分析各种人工神经网络预测模型精度,结果表明:动态递归神经网络可用来对晋祠泉水位进行准确预测,traincgb、trainrp、traincgf、traincgp等算法效果比较理想。同时应用LSTM深度学习模型预报未来10 a的降水量,进而计算出降水入渗补给量等,并结合动态递归神经网络预测晋祠泉域未来水位变化,结果测定2019年晋祠泉水位可以超过复流最低水位802.59 m。     

晋祠泉水断流分析和复流措施

通过分析晋祠泉域的地理地貌、水文地质,以及当地降雨、抽水井、煤矿开采、流经的汾河径流、附近水域对晋祠泉水流量和地下水位的影响情况,得出人为减少汾河径流、过度抽排泉域地下水,是导致晋祠泉断流的主要原因。提出"开源节流"为主旨的晋祠泉复流综合措施,以期2~5 a内地下水回升到泉眼以上,实现晋祠泉自然出流。     

汾河流域地表径流变化分析

汾河流域是山西省重要的经济社会发展区域,由于水资源长期过度开发、植被破坏、污染加剧,水土流失、地下水超采严重,地下水位下降,泉水出流量剧减,降水产流急剧衰减,两者的共同作用造成地表径流量大幅减少,因此对汾河流域生态进行建设是十分重要且紧迫的。     

影响百脉泉喷涌因素浅析

百脉泉域为济南三大泉域之一,百脉泉水为奥陶系石灰岩裂隙岩溶水,主要接受大气降水的入渗补给和河道侧渗补给,具有典型的雨源型特征。影响百脉泉水量的因素为大气降水、人工开采、煤矿排水。     

汾河流域岩溶泉水资源保护措施浅析

岩溶区的地下水和岩溶泉水是我国众多城市和工农业的重要供水水源。面对近年来普遍出现的泉水流量衰减、水质污染和无序开采等问题,以汾河流域8处岩溶大泉为研究对象,通过分析岩溶泉域现状,找出岩溶泉域水资源开发利用存在的问题和原因,在此基础上,应用新的理论、观点和方法,提出工程措施和非工程措施相结合的保护措施。     

涞源岩溶地下水系统泉水量变化特征分析

涞源泉泉域是一个全封闭式泉排型岩溶水系统,泉水利用对当地工农业生产发挥了重要作用.通过对涞源岩溶地下水系统特征分析,利用地表水系列资料,采用基流分割法、相关系数法等,计算出泉水量系列资料.由降水补给地下水,再以泉水的形式排泄,在此过程中使水量在时间上滞后,而且水量趋于平稳,泉水量年极值比为7.33,变差系数为0.34,年内分配变化幅度平缓.由降水—入渗—地下径流—泉水排出的过程,水资源经过地下岩溶调节作用,有利于水资源的开发利用,而且对水质也起到净化作用.研究和分析岩溶地下水径流量变化特征,为合理利用泉水资源提供科学依据.     

柳林泉域地表水与岩溶地下水的混合作用研究

研究岩溶水系统中地表水、地下水的混合作用对于岩溶地下水资源的合理开发利用和保护具有重要意义。在野外调查与取样分析的基础上,利用水文地球化学模拟技术和环境同位素示踪技术,研究了柳林泉域地表水与岩溶地下水的混合作用,计算了混合比例,并利用该比例估算了典型补给区的大气降水入渗补给量。结果表明:岩溶地下水由补给区向径流区、由径流区向排泄区流动的过程中,在地表河流渗漏带附近与入渗的地表水发生混合作用,地表水、地下水的混合比例分别约为3∶1和2∶3;在田家会上游的岩溶水补给区,大气降水多年平均入渗补给流量约为0.07 m~3/s。     

黄土高原区河床渗漏量计算模式的探讨

一、引言本文采用幂函数形式的经验数学模型与计算流域区间降雨产流量的双曲入渗模型相结合,计算了在岩溶水补给区的河流上河床渗漏量及其时空分布。从山西黄土高原的情况来看,在许多以碳酸盐类岩层为基底的流域上,无论是裸露的或隐伏的可溶性基岩(主要为奥陶系灰岩),其裂隙和溶洞都可能相当发育。在大气降水的溶蚀作用下.逐渐地形成了赋存着大量岩溶水的地下水库。     

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。     

郭庄泉流量衰减原因分析及对策

从自然因素和人为因素两方面分析了郭庄泉流量衰减的主要原因是岩溶地下水开采量不断增大 ,降雨量减小 ,以及由于开采下组煤 ,大量抽排岩溶地下水。指出只有控制岩溶水开采 ,调整产业结构 ,开展采矿排水利用研究 ,关闭严重破坏岩溶泉的矿井 ,人工增大岩溶地下水补给量 ,才能保护好郭庄泉水资源。     

吴家峁矿井及配套选煤厂工程水土保持方案设计

在黄土丘陵区煤矿的建设极易造成水土流失,进行详尽的水土保持设计并付诸实施,可以极大地减少煤矿建设造成的水土流失。本文通过对吴家峁矿井工程的水土保持设计,采取工程措施和植物措施的规划,可为工程的水土保持防治提供保障,为黄土丘陵区煤矿建设的水土保持防治提供借鉴。     

岩溶地下水系统演化的数值模拟

为了研究岩溶地区泉域系统演化过程及对泉流量进行预测,耦合了渗流模型和岩溶动力模型,对均质和非均质2种条件下泉域系统进行了溶蚀演化模拟。从模拟结果上可以看出,均质含水系统初期水位变化较小,中后期下降明显,而非均质含水系统初期下降明显,中后期水位稳定;在张开度方面,非均质模型在相同时段内张开度的最在值却比均质系统要大4~5 cm。2个泉域系统的泉流量都经过了初期较小,中后期迅速增大的过程,只是增大的时间和每个时间点的泉流量不同,非均质系统增大时间更早,流量更大,分别用指数函数和多项式函数来拟合了均质和非均质系统泉流量过程曲线。研究结果为岩溶地下水系统演化模拟提供了一个新方法,同时也为岩溶地区地下水资源评价研究提供了科学依据。     

基于GIS黄土丘陵沟壑区分布式侵蚀产沙模型的构建——以蛇家沟小流域为例

分布式侵蚀产沙模型是土壤侵蚀模型的重要发展方向,本研究将蛇家沟流域下垫面划分为5 ×5m的栅格,每个栅格内赋予相应的高程、坡度、地貌、土地利用等属性信息.根据流域DEM,确定流域的汇流方向、流路与汇流累积面积.在蛇家沟流域内采用“穷举算法”对SCS-CN模型的参数值进行校正.基于DEM、地貌、土地利用以及降雨等资料,利用黄土丘陵沟壑区良好的水沙关系,运用VB.NET+ARC ENGINE9.2+ SQLSERVER2000构建分布式侵蚀产沙模型.模型结构简单,输入参数比较少,利用求产流来求产沙,考虑了土地利用、汇流等因素具有一定的物理意义,并能达到一定的预报精度.其中产沙模型是建立在黄土丘陵沟壑区普遍的水沙关系基础上,通过校正水沙关系式系数及产流模型中的CN、λ值可在其它相似的小流域内使用.该研究可为黄土丘陵沟壑区水土保持治理效果评价提供依据.     

黄河中游岩土侵蚀地质环境及侵蚀类型分析

通过岩土侵蚀地质环境条件及侵蚀类型调查研究,分析了黄河中游岩土侵蚀的主要地质环境特征,包括自然地理特征、易侵蚀岩土特征、地貌特征等。在此基础上,依据自然地理、地质环境特征及侵蚀动力特征,将黄河中游岩土侵蚀分为风蚀沙丘草滩型、风蚀水蚀盖沙黄土梁峁沟壑型、重力侵蚀水蚀风蚀片沙石质丘陵型、水蚀重力侵蚀黄土地貌型、重力侵蚀基岩山地型、河谷川道型、人力侵蚀矿业开采型等7种类型。     

辛安泉流量衰减成因分析及泉流量预测

通过对辛安泉的泉水动态分析,获得了泉流量衰减变化的趋势。在岩溶水系统分析的基础上,采用数学相关模型对辛安泉的流量与大气降雨和人工开采进行了分析,研究了泉流量与大气降雨的延迟、滞后效应,分析认为20世纪70年代以来大气降雨的持续减少和80年代中后期人类的强烈活动,是造成泉流量衰减的主要原因。同时采用数学相关模型对辛安泉流量进行适时预测。     

基于DEM的黄土丘壑区动力学流域水沙数学模型应用研究——以黄河中游两个典型小流域为例

该文以黄土丘陵沟壑区典型小流域—岔巴沟流域为研究对象,首先采用地理信息系统(GIS)对坡度和土地利用方式等侵蚀产沙环境因子提取分析,提出基于网格的超渗产流模型和基于运动波理论的栅格型坡面汇流模型,然后采用Preissmann四点隐式差分进行方程的离散求解。另外根据研究区地形及地貌特点将其分为梁峁坡、沟谷坡和沟槽三种垂直分带侵蚀单元,采用力学分析建立其侵蚀产沙公式和分布式坡面流运动波模型进行耦合求解。本模型在岔巴沟流域1970~2001年17场水沙过程的模拟和验证结果表明:产汇流、产沙计算平均确定性系数分别为0.69、0.58。杏子河流域验证结果也表明该模型对黄丘区水土流失时空过程的模拟计算具有一定精度,模型预测成果可为黄土高原水保规划和生态建设等提供更为精细和科学的决策依据。