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。     

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。     

模拟降雨条件下岩溶地区马尾松林下地表径流特征

以贵州省贵阳市岩溶地区为例,通过野外人工模拟降雨试验,研究了不同坡度(15°、20°、25°)的径流小区在不同雨强(60、90、120mm/h)下马尾松林地表径流的变化特征。结果表明,岩溶地区马尾松林下,雨强对地表径流有明显影响;随着降雨持续进行,陡坡时的径流量增幅显著大于缓坡;随着雨强增加,坡度对累积径流量的影响变得显著;坡度对累积径流量的影响并非线性关系,而是坡度较陡时影响程度更大,但不同雨强条件下径流总量的增幅不一致;岩溶地区马尾松林地在中等雨强时地表径流大,大雨强时地表径流反而较小。     

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SWMM模型的不透水率与产汇流关系研究

快速的城市化发展改变了原有的城市下垫面结构,不透水率的增加给城市防洪造成了巨大的压力,研究不透水率对城市产汇流的影响在防治城市内涝、合理开发利用雨洪资源等方面均具有重要意义。以沈阳市满融经济开发区为例,运用SWMM模型,研究不同重现期的降雨条件下不透水率与城市地表产汇流的关系。结果表明,不透水面积的增加使区域径流量增多、洪峰流量增大、峰值时间提前;在不同的降雨条件下,径流系数和洪峰流量均与不透水率呈正相关的线性关系,R2均在0.9以上;增加降雨强度,会使不透水率对径流系数的作用效果逐渐减弱,而洪峰流量的作用效果会随之增强。     

基于SWMM模型的不透水率与产汇流关系研究

快速的城市化发展改变了原有的城市下垫面结构,不透水率的增加给城市防洪造成了巨大的压力,研究不透水率对城市产汇流的影响在防治城市内涝、合理开发利用雨洪资源等方面均具有重要意义。以沈阳市满融经济开发区为例,运用SWMM模型,研究不同重现期的降雨条件下不透水率对城市地表产汇流的关系。结果表明,不透水面积的增加使区域径流量增多、洪峰流量增大、峰值时间提前;在不同的降雨条件下,径流系数和洪峰流量均与不透水率呈正相关的线性关系,R2均在0.9以上;增加降雨强度,会使不透水率对径流系数的作用效果逐渐减弱,而洪峰流量的作用效果会随之增强。     

北京市平原地区地下水动态变化规律及影响因素分析

选用北京市平原地区74眼潜水观测井1990~2009年月埋深资料,基于Mann Kendall法分析地下水埋深趋势及突变情况,分析了埋深的年代际及年内变化规律,并采用多元线性回归方程分析了气候变化和人类活动对地下水动态的影响。结果表明,地下水埋深在2000年前后发生突变,2000年代地下水埋深剧烈增加,且埋深增幅较大的区域较20世纪90年代大面积扩张;大多数地区地下水动态类型为降雨入渗补给—开采型,靠近水域的地区为灌溉入渗—蒸发型;回归方程相关性显著,说明地下水位变化与降水量和超采量有密切联系。     

不同土地利用格局下地表径流对降水特征的响应

基于设定的试验区和南京市一年的真实降水数据,在SWMM模型中设置传统土地利用开发建设格局S1和最优土地利用格局S2两种土地利用情景,采用SPSS软件定量分析了降水特征对地表径流的响应。结果表明,S2能有效降低地表径流量,但在降雨量、降雨强度较大时,其地表径流的消减作用会显著降低,甚至会出现增加径流量的情况,表明仅通过土地利用格局的优化尚无法应对由强降雨造成的城市内涝问题;径流特征受多个降水特征的综合影响,其中总径流差值与降雨历时、降雨量及降雨重现期三者所构成的回归方程拟合优度最高。     

昆明市主城区土地利用变化对地表径流的影响

为探究昆明市主城区土地利用变化对地表径流的影响,采用昆明市主城区5个气象站点1986、1995、2000、2007、2014年的逐日降雨及其土地利用类型数据,通过率定后的SCS模型模拟昆明市主城区地表径流。结果表明,率定后的SCS模型适合昆明市主城区,模拟平均相对误差小于15%;1986~2014年水田、草地、灌木林和疏林地面积大幅减少,主要转化为城市建设用地和有林地,渗透比例由82%减至57%,提高了昆明市主城区雨水产流能力;地表径流量随渗透比例减少呈增加趋势,尤其表现在昆明市主城区东部和南部地区。     

淮北平原浅层地下水位埋深影响旱作物生长的试验

为摸索旱作物在生育期内利用浅层地下水的规律,减少旱作物的灌溉频次和灌溉量,提高农业节水效率,在淮北平原五道沟水文水资源实验站进行了浅层地下水位埋深影响旱作物生长的试验,对比分析了淮北平原两种典型土壤(砂礓黑土和黄潮土)种植小麦和大豆两种旱作物时利用浅层地下水的程度,从而确定这两种土壤在小麦和大豆生长期的地下水适宜埋深。结果表明,旱作物的生长过程与利用浅层潜水位关系复杂,且不同土壤类型、不同作物存在最佳的地下水位埋深。     

淮北平原浅层地下水埋深影响旱作物生长的试验

为确定旱作物在生育期内利用浅层地下水的规律,减少旱作物的灌溉频次和灌溉量,提高农业节水效率,在淮北平原五道沟水文水资源实验站进行了浅层地下水埋深对旱作物生长影响试验,对比分析了淮北平原两种典型土壤（砂礓黑土和黄潮土）种植小麦和大豆两种旱作物时利用浅层地下水的程度的规律,从而确定这两种土壤在小麦和大豆生长期的地下水适宜埋深。结果表明,旱作物的生长过程与利用浅层潜水位关系复杂,且不同土壤类型、不同作物存在最佳的地下水埋深。     

土壤大孔隙对坡地产汇流和溶质运移影响研究

以室内土槽为平台,采用人工模拟降雨实验探讨了有无大孔隙土槽中土壤含水量、地面径流、壤中流、地下径流及溶质运移的变化.结果表明,相对于无大孔隙土槽,含有大孔隙的土槽中各层土壤含水量增加较快、增幅较大、峰现时刻较早、地面径流量较小、壤中流和地下径流量较大、地面径流中溴离子浓度较低、铵根离子浓度较高、硝酸根离子浓度对比变化较复杂、地下径流中三种离子浓度较高,且变幅较大.     

中国干旱频率分析分区探讨

干旱频率分析是水资源规划设计和旱灾风险管理的基础,其分析指标的合理选取依赖于不同下垫面的空间特征。选择降雨、气温、日照时数、高程、土壤类型和年径流深等影响干旱的主要因素描述不同地理区域干旱现象在气象、地貌和水资源等因素上的空间差异,并基于这些因素的空间差异性和相似性,采用定性和定量相结合的方法对中国干旱频率分区进行了研究。通过在地理信息系统平台上构建分区因子图层,并利用等值线叠加法划分出10个在空间上具有相似性的地理区域作为中国干旱频率分析的一级大区,为中国不同区域选择适宜指标进行干旱频率分析提供了参考。     

不同自然降雨雨型下红壤坡地地表径流和壤中流输出特征

我国南方红壤丘陵区受降雨和土壤性状影响,洪涝灾害与季节性干旱等问题并存,研究坡地降雨过程中径流输出特征具有重要意义。为此,利用江西省水土保持生态科技园内大型土壤渗漏装置,研究了3年期间32场天然次降雨下植草覆盖、干草敷盖和裸露3种不同处理的红壤坡地径流输出特征。结果表明,小雨雨型下,研究区红壤坡地均不产生地表径流;中雨雨型下,植草覆盖、干草敷盖、裸露处理的壤中流所占地表径流和壤中流总量比例分别为58%、80%和12%;对于促进降雨入渗,干草敷盖最优。大雨及以上雨型下,植草覆盖和干草敷盖处理以壤中流为主,占比分别为63%和64%,裸露处理以地表径流为主,占比93%。在红壤坡地开发中除栽种植物加强植被覆盖外,辅以敷盖措施能起到更好的保水保墒效果。     

恰拉水库周边土壤盐渍化分析及防治措施初探

为探究治理平原水库周边盐渍化问题的措施,以恰拉水库为例,在非饱和土力学理论的基础上,利用ABAQUS有限元软件分别模拟水库完善防渗体系前后坝体坝基的稳定渗流形态,获得了大坝下游的地下水埋藏深度,并将其与地下水临界深度进行对比,以确定土壤盐渍化的范围。结果表明,水库改建前,防渗体系较差,坝后地下水位很高,水库下游土壤盐渍化的范围距大坝2 290m处;水库改建后,完善了坝体坝基的防渗体系,坝后地下水位有所降低,水库下游土壤盐渍化的范围距大坝1 350m处。可见改善水库防渗体系对降低坝后地下水位、减小盐渍化范围的效果明显,可作为防治平原水库周边土壤盐渍化问题的措施。     

长江水位下降及降雨条件下荆江河段岸坡渗流特性研究

为了研究荆江河段岸坡土体的渗流特性及失稳机理,对荆江中州子护岸工程段河岸土样做了渗透系数和土水特征曲线室内试验,并基于Van Genuchten模型对土水曲线的试验结果进行拟合。在获得土体水力参数的基础上,根据该河段岸坡二元结构土体的特点,基于饱和—非饱和渗流理论,探讨了水位下降及降雨条件下岸坡不同粘性土层厚度对岸坡渗流场的影响规律。结果表明,地下水的下降速率随粘性土层厚度的增加而减少;粉质粘土层厚度越大,降雨对岸坡孔压场的影响范围也越大,且在一定程度上增大了土体的暂态饱和区,不利于岸坡的稳定性。     

双超模型在吕梁市圪洞流域山洪模拟中的应用

为分析双超模型在圪洞流域洪水模拟中的适用性,利用流域内1966~2012年14场代表性降雨对模型参数进行率定和验证,并利用洪峰流量相对误差、径流深相对误差、确定性系数及峰现时差四个指标评价了双超模型的模拟精度,之后探讨了不同土地利用下模型主要敏感参数的取值。结果表明,双超模型在圪洞流域的适用性良好,山洪预报结果基本能够满足实际应用的要求;不同土地利用类型下,土壤水分最大吸力、土壤饱和时的渗透力等模型主要参数排序由小到大均为建设用地、草地、林地、耕地。研究结果为双超模型在黄土丘陵沟壑区的应用提供了借鉴。     

基于SWMM模型的城市化地区雨水桶应用研究

针对城市化地区用地紧张和不透水比例高的特性,基于SWMM模型,模拟了不同比例雨水桶布置在不同设计降雨情境下的区域产流和淹水情况,分析了不同比例雨水桶的应用效果。结果表明,不同比例的雨水桶布置均具有径流和淹水量控制作用,且低重现期降雨情境下雨水桶布置的径流削减和淹水量控制效果明显优于高重现期的降雨情境下的削减效果。雨水桶布置比例的增加对径流系数、峰值流量和淹水量等削减程度增大,对径流系数削减效果更为明显。     

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。