冻土冻融对地下水的影响:以祁连山多年冻土区大通河谷融区为例

冻土区地下水的形成、补给、径流、排泄方式以及地球化学特征受到冻土分布及其季节性冻融过程的强烈影响。以地处祁连山多年冻土区的大通河谷融区为典型研究区,基于钻探、坑探和地球物理工作查明了区内冻土特征和分布情况;结合水文地质观测及抽水试验,分析了研究区河流融区内地下水的赋存条件,深入研究了区内冻土冻融过程影响下地下水的水文地质和水化学特征,认为冻土冻融过程决定了研究区的地质和水文地质条件,控制着地下水的补给、径流、排泄方式,特别是对地下水质有优化作用——冻土区地下水质明显优于非冻土区。冻土区地下水成因和赋存条件研究对于其开发利用有重要意义。      

降雨数据空间分辨率在城市流域洪峰变化分析中的影响

在气候变化和城市化背景下,城市暴雨的局部特征愈发明显,而降雨监测和预报数据空间分辨率难以满足空间分布描述要求,造成城市洪涝模拟和预测结果存在不确定性。本文选择深圳市城区的3个流域,基于118场实测降雨数据,通过逐步增大网格尺寸以达到降低降雨空间分辨率的效果,同时以流域边界作为限制,保证流域内面平均雨量不变,然后将不同空间分辨率的降雨数据分别作为城市洪涝模型的输入条件,对流域出口断面的洪水过程进行模拟计算,每场降雨得到6种不同空间分辨率下的洪峰流量。结合降雨中心、流域几何中心等空间特征参数,分析降雨空间分辨率对流域洪峰的影响。研究结果表明,针对118场实测降雨,随着降雨数据空间分辨率逐渐降低,3个流域的出口断面的洪峰变化幅度逐渐增大;如果忽略了流域内部降雨数据的空间分布差异,洪峰变化幅度和方向与降雨中心和流域几何中心的空间关系具有相关性,降雨中心在流域几何中心上游方向的距离越大,洪峰降低的幅度越大。本文基于3个城市流域得到了相似的研究结论,研究方法可为城市流域洪涝模拟提供借鉴,研究结果可为河道洪水风险评价提供参考。     

奎屯河流域水土中氟的分布规律

通过对奎屯河流域包气带土壤和地下潜水取样分析,发现从山前洪积砾质倾斜平原到冲洪积平原,氟质量浓度的迁移分布明显具有淋溶-径流、径流-淋溶蒸发、溶滤-强烈蒸发浓缩3个水文地球化学分带。氟质量浓度在细粒粘土粉土层中相对较高,而在砂层中相对较低,无论属于哪种岩性结构在地下潜水位附近氟含量都相对较高。该流域内3条河流氟质量浓度均为上游低下游高,且在流域上游增幅相对较小而在下游增幅相对较大。环河道由近河岸到远河岸水土中氟质量浓度也逐渐增加。初步分析认为,该内陆平原地区氟的富集是以蒸发浓缩作用为主。运用热力学理论进行了验证,水土中氟的水平分布规律是一致的,并可相互转化。     

基于元胞自动机模型的河道汇流过程模拟

对河道汇流过程进行模拟可为洪水灾害预警预报提供参考。利用水力水文学方法能很好地模拟河道汇流过程,但需要输入的参数多,运算过程复杂,对数据精度要求高,而且在无资料区流域无法确定河道上断面流量情况下,该方法具有一定局限性。本文将元胞自动机模型与水文模型相结合,构建了河道汇流过程中的元胞自动机模型和产流汇流规则。通过建立河道坡面拓扑关系,利用SCS-CN（Soil Conservation Service-Curve Number）模型逐个计算河道元胞上的坡面入流,并利用曼宁方程模拟河道汇流过程,最后在ArcEngine平台下进行二次开发,实现了河道汇流可视化。本文以厦门市茂林溪流域为研究区,对1997年5月6日至7日的一场降雨进行了模拟。将本文模拟结果与该流域其他学者的研究进行了对比分析,结果表明在输入数据与水文模型参数相同的情况下,本文不仅模拟出每次降雨间隔产生的较小洪峰,并且整场降雨产生的最大洪峰流量精度与时间精度均提高了5倍,可以更准确地模拟河道汇流过程,适用于河道汇流可视化,该模拟可以为洪水灾害预警预报提供一定参考。     

甘谷驿油田长6油层裂缝特征及对注水开发的影响

甘谷驿油田长6油层为低孔、特低渗透细喉型碎屑岩储层。根据地面相似露头裂缝观测、岩心裂缝描述、镜下薄片裂缝观测、地层倾角裂缝解释及注水开发生产动态表明,长6油层是地面以东西和南北向宏观构造裂缝发育为主、地下主要以东西向为主的微裂缝。这种裂缝在地下大部分呈孤立、闭合状,在现今北东向80°的最大水平主应力背景下,油井压裂投产使东西向微裂缝连通并优先开启,其次为北西向裂缝。南北向微裂缝始终处于挤压状态而闭合,因此,造成油田注水开发注入水沿东西向裂缝油井水串,南北向油井见效差。     

杭州市农业面源污染现状及防治对策研究

<正>一、农业面源污染现状分析当今,农业面源污染已成为我国三大环境污染之一,这也是世界共同关注的一个严重环境问题。农业面源污染主要是在农业生产活动中,溶解的或固体的污染物和农户生活垃圾从非特定的地域,在降雨或灌溉过程中,经地表径流、农田排水、地下渗漏等途径进入外界环境,对土壤、水分和空气等的污染。     

基于洪峰模数的山洪灾害雨量预警指标研究

山洪灾害预警是防御山洪的重要非工程措施,雨量预警指标是山洪灾害预警的关键。目前的雨量预警指标计算方法对水文气象资料条件以及模型建模率定都有很高的要求,并不适用于基层防汛人员。因此,本文基于全国山洪灾害调查评价成果数据,提出了一种运用洪峰模数计算雨量预警指标的简便、易用的方法。该方法以小流域洪水计算推理公式为基础,将公式中流量与流域面积的比值用洪峰模数表示,得到基于洪峰模数的临界雨量估算公式,并考虑流域土壤含水量等因素,分析临界雨量变化阈值,最终得到雨量预警指标。本文以云南省绥江县双河小流域为例,计算结果显示不同时段（1 h、3 h、6 h）净雨量和预警时段呈线性关系。降雨损失计算中洼地蓄水和植被截留在不同时段相同,土壤下渗在不同的时段不相同。在此基础上,计算不同土壤含水量条件下,不同时段的雨量预警指标。最后,对临界流量、降雨损失和预警指标进行了合理性分析,结果显示预警指标和调查评价结果及实测降雨都比较接近,计算的预警指标合理。本研究为基层山洪灾害预警提供了一种快速、便捷的预警指标计算方法,为预警指标计算提供技术支持。     

呼图壁地下储气库三维有限元数值模拟分析

利用呼图壁地下储气库地质、地球物理资料,建立呼图壁地下储气库三维有限元模型。利用储气腔体压力变化对储气库进行边界约束,用一整个观测周期水准模拟数据结果对几何模型进行可靠性评定。结果显示,储气库整个注、采气过程类似于地球呼吸,在注气过程中地面点由于压力作用呈现出向外膨胀的趋势,在采气过程中地面点点位向着储气层垂直向上的盖层集中运动,呈现出向内塌陷的趋势。     

开采沉陷观测方法与数据处理

本文系统地介绍了矿山开采沉陷观测的基本过程,并对观测数据进行处理,进而得出了地表基本移动参数,并在总结我国开采沉陷地面以及地下变形观测的基础上,对我国矿山测量的发展前景进行了探讨。     

琼东海域冬季、夏季营养盐结构特征及其对浮游植物生长的影响

研究了琼东海域冬季(2012年12月)和夏季(2013年8月)表层水体营养盐结构特征和营养盐对浮游植物生长的限制情况。结果表明:2012年冬季,调查海域除了北部站位DIN、Si O32-浓度和nDIN/nP、nSi/nP比值较高之外,其余站位营养盐浓度和比值整体比较低且分布比较均匀,这是由于北部站位受到了具有高浓度DIN、Si O32-和低浓度PO43-的广东沿岸流的影响;2013年夏季,由于夏季河流径流量大,琼东近岸海域受到具有低浓度DIN、PO43-和高浓度Si O32-特征的河流影响,同时夏季近岸生物量增大和层化作用增强,因此DIN和PO43-浓度分布比较均匀,Si O32-浓度和nSi/nDIN、nSi/nP比值呈近岸高离岸低的分布特点。进一步分析该海域营养盐对浮游植物生长的可能限制因子发现,表层水体冬季呈现明显的硅限制,其限制因子几率为58.83%,夏季呈现氮-硅协同限制的可能性。由于生物利用、季节性的河径流量、广东沿岸流以及层化作用的影响,使得营养盐限制因子由冬季的硅限制转变为夏季的氮和硅共同限制。     

南通市沿江地区潜水稀土元素南通市沿江地区潜水稀土元素

以粒径０．４５μｍ 为悬浮态和溶解态区分界限,采用高分辨电感耦合等离子体质谱 （ＨＲ－ＩＣＰ－ＭＳ）法,测定并分析了南通市沿江地区潜水的稀土元素质量浓度、形态、分布特征和分配模式,为识别地下水污染来源提供依据。结果表明:潜水中稀土元素质量浓度很低,溶解态稀土元素的质量浓度均值和空间分布均衡性高于悬浮态。潜水中溶解态轻稀土元素质量浓 度、分布均匀性高于溶解态重稀土元素。潜水溶解态稀土元素质量浓度在 Ｅｈ＜５０ｍＶ 时,与 Ｅｈ值正相关;在 Ｅｈ＞５０ｍＶ 时呈负相关。潜水溶解态稀土元素呈现 Ｃｅ负异常,Ｅｕ正异常,北美页岩标准化分配模式则表现出轻稀土元素富集现象。溶解态轻稀土元素质量浓度与ｐＨ 值呈负相关,溶解态重稀土质量浓度与ｐＨ 值呈正相关。潜水溶解态轻稀土元素富集程度与水动力条件呈现显著的负相关关系,并在空间分布上呈现水平分带,这为从区域水动力条件角度认识地下水中物质的富集效应提供了新的途径。      

豫北平原浅层地下水化学特征与成因机制

地下水的化学特征与成因机制对地下水演化、地下水资源的合理开采及质量评价具有重要意义。为查明豫北平原浅层地下水的水质特征及控制因素,采集了不同类型的浅层地下水和地表水样品,分别测试了水样阴、阳离子和氢氧同位素组成。结果表明:①地下水中总溶解性固体物质（total dissolved solids,简称TDS）质量浓度范围为316~6 948 mg/L,微咸和咸地下水呈条带状分布在沁河冲洪积平原中部,在三阳镇-修武县一带,水化学类型复杂,以HCO₃·SO₄-Na·Mg·Ca型和SO₄-Na·Mg型水为主。北部山前冲洪积扇和沁河北岸地下水为淡水,为HCO₃-Ca·Mg型水。②δ2H-δ18O关系说明地下水起源于大气降水,水化学组分受水岩相互作用控制,在补给区以碳酸盐岩溶滤作用为主,径流区发生硅酸盐岩的风化溶解以及阳离子交换作用,排泄区以蒸发浓缩、石膏溶解和阳离子交换作用为主。③地质和气候环境是造成地下水咸化的主要成因,且受到工农业污水渗漏的影响。研究成果可以为该区地下水资源的合理开采和有效管理提供依据。      

南堡油田储层构型分级方案建议

针对现有储层构型分级方案中命名混乱、级别不对应的现状,充分调研国内外构型分级方案,分析了各分级方案间的差异及其形成原因;在此基础上,针对南堡油田,提出了界－系－统－组－段－油层组－砂层组－小层－单砂层－单成因砂体－单一河道砂体－砂体内部大型底形－大型底形内部的增生体－层系组－层系－纹层的储层构型分级方案。依据南堡油田目前开发现状,重点阐述了单砂层、单一成因砂体、单一河道砂体的沉积成因及其相互关系。据此分级方案,可将以往认为大面积连续发育的河道砂体细分为多个单一河道砂体,为储层精细研究指明了方向。      

从研究岩溶地下水角度分析评价岩溶塌陷的危险性——以南宁坛洛塌陷为例

南宁市是广西岩溶地面塌陷危害十分严重的城市之一。2012年6月2日突发的岩溶地面塌陷主要集中分布在坛洛镇南西方向,形成塌陷坑19个,地裂缝17条,威胁62户共232人,潜在经济损失约870万元。坛洛塌陷多形成于松散盖层厚度小于15m,地下水位埋深小于20m,地下岩溶强发育的区段。碳酸盐岩岩溶发育、松散盖层厚度较小和水动力条件(降水、地表水和地下水)复杂为岩溶塌陷产生的必要条件,尤以地下水的作用对岩溶塌陷的形成起至关重要的作用。通过对坛洛地下水动态观测与岩溶塌陷的调查研究确定地下水强径流带,分析评价岩溶地面塌陷的危险性,为岩溶地区的岩溶塌陷危险性勘察、评价工作提供一定指导意义。     

广西XL矿泉水文地球化学特征及其热温度评价

XL矿泉水含有多种微量元素及特殊组分,是一处优质矿泉水。根据地面调查、钻探资料对矿泉水的出露条件、地热异常分布进行分析,认为矿泉水的出露受北西向断裂控制,地热异常集中分布于断裂端点。根据水质监测资料对矿泉水的水文地球化学特征及其成因进行分析,指出矿泉水主要接受大气降雨补给,大气降雨渗入地下后沿断裂带进行深循环,截取大地传导热流而被加热,被加热后的地下水与围岩发生化学作用,使得围岩中的一些组分及微量元素溶解于水中而富集,从而形成了矿泉水的特殊组分。文中还依据矿泉水中的一些组分含量对热储层的温度进行推算。     

江汉平原高砷含水层沉积物地球化学特征

选取江汉平原典型地下水砷中毒区仙桃市沙湖原种场为研究区,对3个长50 m的钻孔沉积物砷含量与赋存形态及其他化学组成进行了分析。结果表明区内沉积物砷质量分数为1.35_~107.5 mg/kg (平均值为12.8 mg/kg)。黏土或亚黏土层中砷含量较高,这与细粒沉积物中铁锰氧化物、黏土矿物对砷的吸附有关。地下20 m左右深度内含水层沉积物中砷含量最高,相应地下水中砷质量浓度高达到1 000 μg/L。草酸-草酸铵选择性提取结果指示沉积物中10%_~77% (平均38%)的As与无定形铁氢氧化物结合,表明无定形铁氢氧化物还原性溶解可能是控制砷释放与还原的主要地球化学过程,并且有机质生物氧化机制极大地促进了该过程。然而,沉积物中仅1.2%_~23%的铁被草酸-草酸铵提取,含水层中砷浓度主要受铁的氢氧化物还原性溶解影响,但其他形式的铁、有机物的吸附作用亦控制着砷的含量。      

绿色屋顶在城市雨洪管理中的应用研究综述

由于快速的城市化、土地利用变化等将自然透水表面改变为坚硬、不透水的表面,改变了雨水径流量和径流速率,影响自然水文循环,导致中国许多城市一遇到暴雨天气就会出现比较严重的城市内涝问题。绿色屋顶作为城市绿色基础设施在城市雨洪管理中发挥重要作用,根据分析,在不同降雨事件中,绿色屋顶的径流截留率为50%～80%。广泛绿色空间的应用不仅有效缓解城市地区的内涝问题,也为在城市环境中生活和工作的人提供更美观的空间。当前,海绵城市建设也面临一系列挑战,例如,建设成本高昂、管理机构复杂等,因此,在海绵城市建设过程中,每个城市要按照自身能力分阶段分步骤地建设完成。     

降雨作用碎石土堆积层滑坡变形规律

降雨诱发碎石土堆积层滑坡十分普遍,野猫面滑坡则是典型的碎石土堆积型滑坡,也是三峡库区内距三峡大坝最近的
特大型滑坡体,研究其在不同降雨条件下的变形规律具有示范性和实用价值。首先,在滑坡区域地质分析的基础上,研究了碎石
土堆积层滑坡的组成结构;然后应用Modflow软件建立了滑坡地下水渗流场数值模型,对不同降雨强度和降雨历时条件下,降雨
入渗补给地下水的规律进行了模拟;最后,运用FLAC3D软件对不同降雨工况条件下,渗流场变化引起的滑坡变形规律进行了模
拟。研究结果表明:①野猫面滑坡碎石土堆积层表现为三层结构,上部为碎块石土,中下部为块石土、钙质胶结碎块石,下部滑面
为碎石土和黏土夹碎石;②降雨强度和降雨历时增加均使滑坡地下水头抬升,在斜坡前缘临近库岸部分的水力坡度明显增大;③
降雨作用下,滑坡位移量增加,变形由地表向深部、由前缘向后缘发展,在滑面处剪应变集中;极端大暴雨条件下,前缘存在整体变
形区;④碎石土堆积层滑坡地表径流疏导与生态防渗可有效防治滑坡。      

非稳态地下水流系统响应降雨变化的数值模型研究

区域地下水流系统的发育受地质、气候和地形多种因素的影响。以往的地下水流系统研究主要探讨了地质、地形和稳态气候条件下所形成的局部、中间和区域流动系统的组成特征,对非稳态的地下水流系统认识不足。聚焦于研究地下水流系统对降雨变化的动态响应规律,使用HydroGeoSphere构建了剖面二维地下水地表水耦合数值模型,模拟在降雨的周期性和随机性叠加动态驱动下非稳态渗流场形成的地下水流系统。模拟结果表明,各层级流动系统的空间范围都会随着降水波动而发生变化。局部地下水流系统在雨季并非都处于扩张状态,在旱季也并非都处于收缩状态。各个局部流动系统的同时刻穿透深度之间可能具有无关、正相关或负相关关系,这取决于各个局部流动系统响应降雨变化的滞后性。中间流动系统在非稳态条件下非常活跃,其排泄出口、补给入口和循环路径随时间变化,并强烈影响局部流动系统。通过5种不同含水层参数和降雨情景的模拟对比,发现地下水流系统的滞后性和穿透深度的相关性对含水层各向异性特征较为敏感。下一步,需要更加深入地研究地下水流系统在季节尺度、多年乃至跨世纪时间尺度气候波动过程中的非稳态响应规律。     

黄河下游山东段河道带稳定性的地质环境评价

黄河下游山东段河道带稳定性受控于新构造运动、活动断裂、地震烈度、河流动力地质作用、河道带地貌结构、土体性质及人为地质工程体性质等因素。该段河道带可分为四个地质环境质量区,据其对河道稳定性的影响程度,确定了地壳稳定性、堤基堤身稳定性、地面稳定性为评价主因子,同时确定了分级评价因子及分值,并采用“因素叠置法”分区进行计算与评价。河道带稳定性评价结果表明：游荡型河道地质环境质量区和尾闾型河道地质环境质量区较不稳定,过渡型河道地质环境质量区较稳定,弯曲型河道地质环境质量区为稳定。