浅层包气带地温与含水量昼夜动态的实验研究

西北荒漠化地区,包气带中的水分除来自大气降水外,还来自凝结水。凝结水对维持荒漠地区的植被生态环境起到至关重要的作用,而凝结水的形成机制又反映在包气带地温与含水量的昼夜动态过程中。文中报告了室外沙坑浅层包气带地温与含水量观测的实验结果。土壤含水量变化采用原位测试的方法观测,避免了传统称重法产生的干扰和不确定性。实验中对深度0~30cm范围的土壤温度进行了高密度观测。结果表明,温度梯度对水汽的运移起到主控作用,温度梯度方向向下,土壤含水量增加,反之,含水量减少。通过热传导方程对土壤中的传热过程进行分析,得到傅立叶级数表示的温度波方程,用于预测不同深度土壤响应地表条件而产生的温度变化。实验中还对近地表微气象以及土壤负压等因素进行了观测。     

基于RS的鄂尔多斯北部盆地地表蒸发量的计算

蒸发是鄂尔多斯北部盆地地下水排泄的重要途径,是水资源评价中的一项重要内容。为了计算鄂尔多斯北部盆地的蒸发量,为地下水数值模型的建立提供参数,采用了遥感方法计算蒸发量。应用美国国家海洋与大气管理局的NOAA/AVHRR卫星图像数据,根据SEBS模型计算了研究区的日蒸发量,并用气象站的蒸发观测数据对遥感计算结果进行标定,得到全年的蒸发总量。这种方法使遥感计算蒸发量由科学研究向应用前进了一步。     

近21年青藏高原植被覆盖变化规律

利用GIMMS NDVI遥感数据和GIS技术，结合多种统计、计算方法，定量分析了1982—2002年青藏高原植被覆盖随时间和空间的变化规律，评定了植被变化的自然和人类的影响。结果表明，21年来，青藏高原植被覆盖呈总体增加的变化趋势，平均增长率为3 961.9 km2/年，仅局部出现退化现象，人类对高原植被覆盖未造成破坏性影响。1982—1991年，高原植被呈现良好增加趋势，增加幅度从东部南部向西部北部逐渐减弱，表明由东南向西北逐步减弱的有利气候条件具有经向和纬向的变化规律。1992—2002年，高原中部和西北地区植被呈现退化趋势，强烈退化的地区集中在长江、黄河、澜沧江和怒江的源头地区，显示了高原中部和西北地区的气候条件向不利于植被生长方向转变，高原中部和西北地区植被是响应气候变化的最敏感区。高原植被变化具有7年、3.5年两个显著周期，均为温度所致，表现对温度的变化敏感性。21年期间，高原的8种主要植被类型中有7种类型表现为波动上升的趋势，且寒区旱区植被表现出脆弱性和难恢复性。     

黄河源区冻土对植被的影响

黄河源区由于近年来气候变化的影响,打破了高寒植被与冻土环境之间稳定的适应性关系,由此引发了一系列生态环境退化的现象.在黄河源区多年野外工作的基础上,定量分析了冻土与植被之间的关系.研究表明:多年冻土埋深通过影响浅层土壤含水量影响植被生长的,多年冻土的埋深与浅层土壤含水率和植被的覆盖率具有良好的相关性规律.冻土埋深<2 m时,冻土埋深决定浅层土壤含水率,成为影响植被的生长主要因素;埋深>2 m时,冻结层上水水位低、补给量少,冻结层上水水量小,毛细上升高度不能达到植被根系分布的浅层土壤中,植被生长环境干旱化,多数植被生长受限制,这时只有少量根系发达的耐旱植被存活,覆盖率小,一般不超过35%.因此,2 m的多年冻土埋深为“生态冻土埋深”.近20 a来,黄河源区地温长期处于增温状态,多年冻土出现表层融化,形成深埋的或少冰的冻土等现象;部分地带完全融化消失,连续多年冻土变成不连续冻土或岛状冻土.多年冻土退化后,土壤含水量减少,导致植被物种更替、“黑土滩”等退化现象.     

强含水层的浆液低压运移及其井筒堵水应用

采用液体溶质水动力弥散方程及其相应分析方法描述治理破裂井筒注浆的浆液运移过程,通过坐标变换推导出径向水流条件下考虑吸附作用的浆液浓度解析公式。同时,结合一个煤矿风井堵水工程实例,介绍了如何根据现场观测资料,采用标准曲线法分析流动浆液吸附性参数和指导注浆进程的应用过程。      

基于红外热成像技术的石窟壁面凝结水形成规律研究

凝结水会加剧石质文物的风化,以往确定凝结水量的实验设备布置复杂、监测范围有限,并且无法实时反映凝结状态,从而制约了对凝结水形成过程的认识以及对石质文物凝结水的有效防治。文章利用红外热成像技术开展凝结水形成规律研究,实现了对石窟壁面凝结水的大范围无损连续观测,并利用微波水分测试技术进行验证。针对一次降雨事件,对云冈石窟第...     

多波长水位起伏条件下盆地地下水流系统的水动力学特征

Tóth采用线性函数和正弦函数的叠加刻画潜水面起伏,发现盆地中可以发育局部、中间和区域三个不同级次的地下水流系统。由于实际水位起伏更复杂,潜水面起伏需要用更多波长的函数叠加来刻画。以三波长为例,研究多波长水位起伏条件下盆地地下水流系统的空间分布规律,发现两层不同深度内部驻点的存在,驻点数目与水位起伏频率有关,水位起伏波长对内部驻点深度及对应水流系统的穿透深度有控制作用。     

盆地地下水年龄空间分布规律

地下水年龄蕴含了地下水循环与演化过程的信息,是研究盆地地下水循环规律的重要信息来源。利用实测示踪剂年龄校正地下水模型,是当前国际水文地质学研究的前沿与热点。在数值模拟计算中,地下水年龄有三种确定方法,分别是利用"活塞流"模型计算对流年龄、根据同位素浓度结合半衰期计算浓度模拟年龄和利用地下水年龄控制方程计算直接模拟年龄。利用地下水年龄控制方程计算的直接模拟年龄适合于从理论上分析盆地中的地下水年龄空间分布规律。研究发现,在各级次流动系统内,从补给区到排泄区,地下水年龄有整体上变老的趋势;盆地下游,地下水年龄在垂向上会发生突变,可作为识别不同级次流动系统的实用指标。研究还发现,驻点位置或者附近,地下水年龄存在一个偏大的峰值。这些规律可为利用地下水年龄校正盆地地下水模型提供理论指导。     

重非水相液体与水相界面面积的二维实验研究

多孔介质中重非水相液体(Dense Non Aqueous Phase Liquid,DNAPL)与水相的界面面积是影响DNAPL在地下水中溶解速率的关键参数。本文通过二维均质砂箱实验,运用界面分配示踪法和体积分配示踪法分别测定DNAPL与水相的界面面积(单位介质体积内的面积,Anw)和DNAPL饱和度(Sn),并研究两者之间的相关关系。使用C18H29NaO3S(SDBS)作为界面分配示踪剂,Alcohol(2,4 Dimethyl 3 Pentanol)作为体积分配示踪剂,CaBr2作为保守示踪剂。利用Fe2+催化的Na2S2O8对DNAPL进行原位氧化修复,改变Anw和Sn。结果表明,通过定量(用孔隙体积数PV值衡量)加入Na2S2O8,Anw由206 cm2逐渐降为37 cm2,下降速率约为14 cm2/PV;Sn由1.34%逐渐降为0.33%,下降速率约为0.1%/PV;Anw和Sn之间具有良好的线性关系(Anw=146×Sn,R2=0.987)。此关系可用于估算多孔介质中DNAPL与水相之间的界面面积。对实验影响因素的分析表明,孔隙度的增大(变化率为20.7%)使示踪剂穿透曲线出现肩现象和拖尾现象,导致保守示踪剂的保留时间增加5.6%,界面面积减小6.8%。     

利用RQD估算岩体不同深度的平均渗透系数和平均变形模量

渗透系数是进行裂隙岩体渗流模拟的必备参数,变形模量是工程岩体数值模拟的必备参数。大量研究中忽视了渗透系数和变形模量随深度变化这一重要规律,从而影响模拟结果的可靠性。为此,探讨了利用极易获取的RQD（岩石质量指标）资料估算不同深度的渗透系数和变形模量的可行性。通过以某花岗岩体为例,研究发现,RQD均值随深度增大,渗透系数均值随深度减小,其相关性很好。因此,利用RQD估算不同深度的平均渗透系数是可行的。根据RQD随深度的变化,利用经验公式估算了不同深度的变形模量均值和变化范围。估算得到的变形模量与实测结果基本一致。