溹泸河河道入渗能力试验

“引黄入冀”工程冬四月引水存在与当地灌溉时间严重不匹配的问题,如何科学储存和利用宝贵的引黄河水资源,是急需研究和解决的问题,而地下水库则是科学合理储存水资源的有效途径之一。选择南宫市溹泸河河道,进行河道入渗能力大型试验研究,利用水均衡法计算溹泸河河道入渗能力,分析入渗能力的大小对地下水位变化幅度的影响,计算溹泸河北段河道入渗场适宜的引水流量。结果表明:动水条件稳定的入渗能力为0.13 m/d,静水条件稳定的入渗能力为0.11 m/d;溹泸河北段的合理引水流量为0.48 m3/s;入渗初期地下水位响应滞后时间较长,随着入渗时间的延长,地下水位响应滞后时间缩短,且地下水位增速变缓。通过试验研究,获取了南宫市规划地下水库建设论证需要的重要水文地质参数,为南宫市规划地下水库的科学建设提供技术理论支撑,为古河道带区地下水库河道入渗方式的研究提供理论基础。     

南水北调水源在密怀顺水源区回补地下水的能力分析

南水北调水源进京后,部分水源拟调入密怀顺水源区回补严重亏损的地下水。为了使南水北调水源稳定持续地回补地下水,需要查明水源区干涸河道的入渗能力。研究利用双环渗透试验和河道自然入渗试验2种现场试验方法,确定了水源区潮白河、大沙河和雁栖河河道的入渗能力。研究表明:利用干涸的河道能够消纳规划的10 m3/s的南水北调水源水量。     

基于温度时间序列分析的水库 下泄低温水入渗速度研究

用温度作为示踪剂,基于饱和多孔介质一维稳态水热运移方程,运用时间序列分析法推求入渗速度,分析该方法的适用条件和范围,以及对热力参数选取的敏感性。以浙江省新安江下游河段为例,通过分析河岸带潜流区不同深度温度传感器的温度分布曲线相位和振幅变化,研究地表水和地下水的交换特征。结果表明流速较低时,入渗速度对不同深度的振幅变化较敏感,入渗速度接近±1×10^-5 m/s时,相位差的变化对入渗速度的影响最大。监测时段内试验区的入渗速度大致为2.22×10^-5~4.39×10^-5 m/s,入渗速度的数值均为正值,即在监测时段内均为地表水补给地下水。时间序列分析法对河床冲刷和沉积较不敏感,适用于较复杂的水流条件,且在一定程度上克服热弥散度的误差。     

大沽河野外垂向入渗试验研究

选取季节性河流大沽河上、中、下游3处代表性河床作为野外垂向入渗试验场地,每处分别做2组试验,研究不同包气带水理及理化性质下河道入渗能力。结果表明:河道入渗过程可分为快速入渗、缓速入渗与稳定入渗阶段,总历时为1.3~2.0 h;不同河道包气带水理及理化性质影响着河道入渗过程,同一试验场地各组试验相同深度沙层初始含水率越小则入渗速率越快,相同深度沙层初始含水率相近时,上、中、下游沙层水分入渗速率依次减小;当同一试验场地各组试验沙样每层初始含水率之和相近时,各层之间初始含水率差距越小,则达到稳定入渗的时间越短;随上、中、下游沙样粒径依次减小,其稳定入渗率依次减小,约为0.006 5、0.004 1、0.002 3 cm/s。     

降水入渗补给过程的实验研究

根据河北保定冉庄实验站实测资料，描述了地下水深埋区降水入渗补给过程。通过1991年8m蒸渗仪实测资料，说明降水入渗过程中入渗锋面演变情况。地下水大埋深区包气带土壤含水量及降水入渗过程有以下3个特点：1包气带土壤含水量在垂向上具有分带的特点，从地表至1m为Ⅰ带，从地下水面至地下水面以上2m为Ⅲ带，介于Ⅰ带和Ⅲ带之间为Ⅱ带；2包气带土壤含水量具有季节性变化特征，包气带土壤含水量5月份最小，6～9月份较大：3降水入渗补给具有明显的滞后特征，从发生降水到该次降水对地下水入渗补给过程的结束，需要经历一个时程,包气带愈厚，时程愈长。     

傍河污染地下水立体循环修复数值模拟

为了解决傍河地下水污染问题,在通州某水系新建傍河污染地下水立体循环修复示范工程。利用GMS软件中的Modflow模块和RT3D模块建立地下水流-溶质运移耦合模型,预测不同工况下地下水水质修复效果。模拟显示:在开挖河道不减渗立体循环水量10 000m3/d的工况下,10年后其沿岸地下水氨氮质量浓度由Ⅴ类降到Ⅲ类,局部为Ⅱ类;在减渗条件下,自然入渗量仅为2 000m3/d,无法形成地下水立体循环,10年后其沿岸地下水氨氮质量浓度为Ⅳ类,局部仍为Ⅴ类。因此,开挖河道河床不采用黏土减渗,傍河污染地下水抽出-自然入渗可形成立体循环,水质修复效果显著。     

锦屏二级水电站引水隧洞施工期涌突水数值模拟

涌突水是我国西南山区修建地下工程过程中经常遇到的问题之一。文章以锦屏二级水电站引水隧洞为例,引入等效入渗强度来模拟降雨入渗过程,采用等效连续各向同性介质模型,运用三维有限元的基本方法和地下水动力学的基本理论对引水隧洞施工全过程工程区涌水量和降落漏斗的影响范围开展了分析研究。在不采取相应的防渗支护措施的情况下,洞群开挖将产生最大26 m3/s左右的涌水量,降落漏斗的影响范围在20 km左右。采取"以堵为主、堵排结合"的工程措施后,涌水量明显减小,地下水位得到回升,处理结果基本可以满足工程建设和地表水环境的需要。     

杭州钱江新城新塘河环境用水工程

杭州市钱江新城内主要景观河道和雨水出路新塘河全长7 100 m,宽11-16 m,常水位4.320 m,河底标高2.000-0.850 m,为改善水质,从钱塘江引水,引水量1.65 m3/s,引水水质按环境用水考虑,江水需经处理才可进入新塘河。钱塘江属洪冲潮淤河流,因此在江堤外100 m     

断面平衡法分析黑河中游地表水与地下水转换关系

通过断面平衡法,对黑河中游段水量沿程变化进行分析计算,确定了不同区间地表水与地下水的补排关系和强度。莺落峡至国道312线黑河大桥30 km河段为地表水补给地下水,黑河大桥至正义峡155 km河段为地下水补给地表水;汛期地表水被引入灌区灌溉,灌溉水进入田间后大量入渗补给地下水,地下水经过4～5个月时间的运移,至非汛期以泉水溢出大量补给河水,形成地表水-地下水-地表水的循环。     

宁蒙河段水沙变化数值模拟及灌区引水对河道水沙变化的影响

利用非恒定水动力学水流泥沙方程,建立了黄河下河沿～头道拐河段一维水沙输移数学模型,分别采用1997-2002年和2003-2006年的黄河水文、泥沙等资料对模型进行了率定和验证;运用该模型模拟计算了1997-2006年宁蒙灌区引水对河道水沙变化的影响,分析认为:宁蒙灌区每引水1亿m3,头道拐断面相应径流减少量0.69亿m3,每净引水1亿m3头道拐断面径流则减少1.02亿m3;相应输沙减少量分别为40.9万t和60.7万t;河道淤积变化量1 432万t。汛期引水对河道输沙变化的影响大于对径流变化的影响,汛期引水引起的头道拐断面径流减少量占引水期径流减少总量的50%,而相应的输沙减少量则占输沙减少总量的73%。     

陡河流域地表水与地下水转化关系

通过对陡河流域地表水-地下水水样的氢氧同位素分布特征进行分析,发现研究区河岸带第Ⅰ含水层除了受大气降水、灌溉回归水入渗补给外,还接受河水早期的渗漏补给,第Ⅱ含水层对第Ⅲ含水层有越流补给,第Ⅱ含水层同时也受大气降水和灌溉回归水的影响,而远离河岸带的第Ⅳ含水层与上覆各含水层稳定同位素组成显著不同,河岸带水库附近的第Ⅳ含水层可能受地表水库渗漏影响。河岸带地下水与地表水水力联系的变迁严格受河岸带地下水水位变化控制,如景庄子剖面的地下水埋深为5m,雨季时河水补给地下水,旱季时地下水补给河水,而靠近地下水漏斗中心的越河乡剖面地下水水位埋深达25m,其常年受地表水补给。     

重塑非饱和黄土浸水入渗规律的模型试验研究

为了研究非饱和黄土的浸水入渗规律,开展了重塑黄土的浸水入渗模型试验,分析了浸水过程中不同位置的体积含水率变化及湿润锋面发展过程,研究了入渗水分在水平和径向的发展变化规律,并通过考虑空气压力的Green-Ampt模型计算得到不同时间的入渗深度,与实测值进行对比分析。研究表明:不同测点的体积含水率变化趋势基本一致,都会经历稳定-快速增长-到达峰值-快速减小-再次增长-维持稳定6个阶段;浸水入渗过程受入渗深度、渗流路径、沿程黏滞阻力和空气压力的共同影响,入渗深度越深、距离中心轴位置越远、湿润锋发展越滞后,入渗速率越小。深度从0 cm增加至100 cm时,入渗速率从14.93 cm/h减小至1.67 cm/h。对不同位置的竖向入渗速率与入渗深度的关系进行拟合发现:竖向入渗速率与入渗深度呈二次方关系,且拟合度达到0.9以上;径向水分运移是该深度水分径向扩散和上部水分竖向入渗综合作用的结果,故相比于竖向入渗较快;模型计算结果中湿润锋面发展趋势与实测竖向入渗情况一致,但入渗后期的入渗深度计算值比实测偏大。研究结果可为黄土地基浸水入渗研究提供参考。     

木桩在小型水毁工程基础处理上的应用

1 工程概况 莒南县大山水库灌区横沟引河从锈针河左岸横沟村西南引水,设计引水流量0.5m~3/s,灌溉面积80hm~2。初建时为无坝引水,仅设渠首闸一座,宽1m,高1.2m,闸底高程51.63m。正常引用河道迳流和上游灌区弃水,效益十分显著。但河道砂量超采,致使河床下切,河水位逐年下降不能满足引水要     

基于DEM的河道断面构造改进方法及洪水演进精度评估

基于高精度数字高程模型（digital elevation model，DEM）数据，采用直接提取法和改进的断面构造法获得河道断面数据，将上述2种方法提取的河道断面数据作为水动力学模拟软件HEC RAS(hydrologic engineering center′s river analysis system)的主要输入，开展一维和一二维耦合水动力学数值模拟，使用实测的河道断面数据进行结果对比分析，评估不同河道断面快速获取方法的效果。将研究方法在美国佛罗里达州迈阿密河下游河段进行应用，选取2004、2014和2017年3场典型洪水，分析2种不同断面形态下洪水演进模拟结果的差异。结果表明，直接提取高精度DEM所得的河道断面数据在准确性上仍有欠缺，采用断面构造法修正后的河道断面数据模拟出的洪水水位与观测水位的均方根误差(RMSE)小于0.1 m，与实测结果十分接近，在缺少河道断面资料的地区可替代实测断面，获得可信度较好的模拟结果。     

东南沿海平原河网区域水质水量模型研究

为探究东南沿海平原河网区域水质改善的可行方案,针对温岭市金清水系污染来源复杂的问题,开展水质水量模型研究。采取"流域分区-用户定位-排污计算"的污染负荷计算思路,建立水质水量耦合模型,以河网主要污染物氨氮为评价指标,提出重点断面的水质改善目标以及对应的污染控制方案与引水方案。结果表明:实施削减氨氮污染物入河量至1 023 t的污染控制方案与向南官河引水10 m3/s的引水方案组合可使各重点断面平均水质达到V类水标准;实施削减氨氮污染物入河量至728 t的污染控制方案与向南官河引水20 m~3/s的引水方案组合可使各重点断面平均水质达到Ⅳ类水标准。研究成果为温岭市金清水系面向众多污染源的精细化、精准化污染治理提供参考,为类似区域的水质改善提供借鉴。     

京西水系联通调蓄规划研究

结合北京西部水系现状,联通相关河道、渠系及砂石坑,开展城市雨洪利用,联合调蓄雨洪水、外调水及地表水,构建了团城湖调节池周边、南旱河沿线及永定河引水渠等三处西部水系联通工程,并运用FEFLOW模型模拟调蓄回灌工程对当地地下水位时间和空间变化情况进行了分析。通过实施西部水系调蓄规划,恢复沟通北京西部水系,可增加地表调蓄能力791万m3。地下水回灌最大影响区域面积达到251.2 km2,年回灌量可达1.7亿m3。对于开展雨洪利用、水系联通设计及工程实施有着科学的借鉴意义。     

基于水文要素过程的流域地下水与地表水交换径流成分定量分析

流域地表水-地下水相互作用中包括枯水季节深层地下水向河流稳定补给的基流,降雨入渗后形成的快速与慢速壤中流和洪水时期河道水位抬升引起的地表水补给地下水。目前对于地下水-地表水交换量的组成并没有清晰的定义,已有的水文实验和模拟方法不能准确辨析地下水-地表水交换组分。利用水文要素过程线,提出了综合新安江水文模型、改进马斯京根-康格(Muskingum-Cunge, MC)法和基流分割方法的技术框架,研究地下水-地表水交换量的组成情况,并以婺源江小流域出口断面为例进行了方法应用。研究结果表明：婺源江小流域的地下水-地表水交换量占出口断面总径流的43.54%～54.66%。饱和带中的浅层地下水占出口流量的8.41%～10.57%;降雨下渗进入浅层土壤补给河道的水流占6.81%～20.59%;深层地下水的稳定补给量占河道总径流的23.34%～26.54%。本研究提出了可以精细化辨析地下水-地表水交换分量的技术框架,结果可为类似流域水资源保护与管理提供理论依据。     

黄河流域地表水可利用量分析计算

应用断面径流量减去河道内生态需水量与河道外难控制利用弃水量并扣除二者间重复量的算法,利用黄河唐乃亥、花园口、利津等7个水文站断面实测和统计数据,分析计算多年平均黄河花园口、利津断面地表水可利用量分别为292.88亿～317.56亿m^3/a和258.88亿～361.24亿m^3/a。     

长江下游大通-镇江河道干流水流挟沙力公式

水流挟沙力是河流河道的重要特征,通过对长江下游大通-镇江河道干流断面大量水文泥沙资料的分析和验算,采用拐点法区分床沙质和冲泻质泥沙分界粒径,并以|Δh/ΔT|≤0.1 m/d作为判别能量相对平衡的指标,根据能量平衡原理引用S=K(V3/ghω)m基本模式,建立起实用于长江下游大通-镇江河道干流以及大通、马鞍山、南京、镇江等断面的水流挟沙力经验公式.该公式可供长江下游河道河床变形计算时参考.     

苜蓿草地侵蚀产沙过程及其水动力学机理试验研究

利用人工模拟降雨试验，定量研究了不同降雨强度（45mm/h、87mm/h、127mm/h）下20°陡坡苜蓿草地的产流产沙变化规律，分析了苜蓿草地侵蚀产沙的水动力学机理。试验结果表明，苜蓿草地累积径流量和累积产沙量与降雨时间呈很好的幂函数关系，随着降雨时间的增大而增大。在45mm/h和87mm/h降雨强度时，草地径流量和侵蚀产沙量呈高-低-稳定的变化趋势，在127mm/h降雨强度时，草地径流量和侵蚀产沙量呈高-低-高的变化趋势。苜蓿草地的水土保持作用通过改变土壤的入渗特性实现，草地坡面入渗率与径流量和产沙量呈明显负线性相关。从水动力学角度对苜蓿草地径流剪切力和单位水流功率与输沙率的关系进行了分析，得出试验条件下苜蓿草地的临界径流剪切力值为2.857N/m2，临界单位水流功率值为0.0114 m/s，输沙率随径流剪切力和单位水流功率的增大而增大。