包气带岩性结构对降雨入渗能力的影响

降水是鄂尔多斯盆地风沙滩地区地下水的主要补给来源之一,区内包气带岩性结构影响着降雨入渗补给地下水的过程。试验以该区两组均质结构(风积沙、风化砂岩)与两组层状"上粗下细"结构(风积沙-风化砂岩组、风积沙-淤泥质沙组)中水势和水量变化情况分析不同岩性中降雨入渗过程的差异性。结果表明:均质结构和层状"上粗下细"结构降雨入渗过程均呈线性变化过程,但是均质结构的累计入渗量为层状结构的1.5～3.0倍,更有利于降雨入渗;层状"上粗下细"结构中,岩性由粗到细水力梯度增大1.48～1.78倍,下覆细质土较大的水势梯度反映了其低渗性,且降水入渗过程与上覆粗质土无关,主要由下层细质土控制,下层细质土颗粒越细,入渗量越小,较细细质土的入渗量约为较粗细质土的0.66倍。研究结果对于提高鄂尔多斯盆地风沙滩地区水资源评价的准确性具有重要意义。     

基于长系列观测资料的干旱区降水入渗补给规律研究

利用新疆昌吉地下水均衡试验站地中蒸渗仪长系列(1992-2015年)降水入渗实测资料,探讨降水入渗补给过程中的滞后现象,分析影响降水入渗补给的主要因素;依据降水入渗补给系数研究降水入渗补给量随潜水埋深的变化规律,确定不同地层的最佳潜水埋深和稳定埋深。结果表明:在试验条件下,砂卵砾石地层和细砂地层最佳潜水埋深点为0. 5 m,轻黏土地层最佳潜水埋深点为0. 0 m;降水入渗补给量随潜水埋深的增大而减小并趋于稳定,稳定潜水埋深为6. 0 m。依据最佳潜水埋深点和稳定点建立了年降水入渗补给系数与潜水埋深间的指数型经验公式。     

降雨条件下边坡地下水渗流有限元分析

简要分析了多孔介质饱和—非饱和渗流数学模型,讨论了渗流有限元计算分析中的相关问题,同时模拟了降雨入渗情况下边坡内部的渗流场。模拟结果总体可靠,可作为边坡稳定性分析的参考依据。     

浑水入渗的滞留物分布特征及影响因素分析

利用物理试验模拟浑水入渗问题。浑水入渗时有表面落淤、颗粒运移和入渗滞留现象存在,试验的重点在于研究土体内入渗滞留物的分布特征。首先利用流动的水流实现浑水入渗条件,以减少表面落淤对入渗的影响;此后进行入渗试验,测定滞留物沿沙柱的分布,并进行数学曲线拟合;最后讨论了入渗滞留过程中的水土交互作用。砂柱颗粒组成和浑水含沙量是影响浑水入渗和滞留的重要因素。     

季节性冻融土壤入渗的影响因素分析

文中通过大量的入渗试验,对不同地表条件下季节性冻融土壤入渗的影响因素——地温和土壤含水率进行了对比分析,结果表明:未灌水的不同地块土壤入渗能力主要受地温控制,地表有覆盖物的土壤入渗能力与地温的变化趋势接近,而无覆盖物的相对较差;不同时间灌水后土壤的入渗能力主要受土壤含水率的控制,秸秆覆盖地块的土壤入渗能力与土壤含水率的相关程度较裸露地块弱。     

沟灌二维入渗条件下累计入渗量变化规律的研究

本文利用所建立的沟灌入渗数学模型分析了矩形灌水沟入渗条件下浸水边界上入渗通量分布及累计入渗量变化的规律。经分析发现,具有稳定入渗项的考氏入渗式和Philip入渗式均可以很好地拟合沟灌条件下的累计入渗量变化规律,而不带稳定入渗项的考氏入渗式拟合效果较差。在此基础上,通过对不同湿周条件下累计入渗量变化曲线的拟合,提出了三种能反映湿周变化的经验入渗式,给出并分析了其中两个入渗式中的系数变化曲线。     

土石混合介质碎石性质对土壤入渗和产流过程影响

为了研究土石介质中碎石性质对土壤入渗和产流过程的影响,本试验采用室内土柱试验,分析了两种不同岩性碎石(片麻岩和石灰岩)分别在碎石质量比例(土石介质比例)为15%、45%、65%和90%的条件下,对土壤入渗和产流的影响,并用Philip模型和Horton模型进行了拟合分析。其结果如下:(1)在同一种岩石,相同时间内,土壤累积入渗量随碎石含量的增多而减小,产流量随碎石含量的增多而增加;(2)在相同碎石比例条件下,相同时间内,片麻岩的累计入渗量大于石灰岩,而产流量小于石灰岩;(3)Philip模型、Horton模型均可拟合土石介质土壤累计入渗量随时间变化关系,稳定入渗率A(if)随碎石含量呈减小趋势,土壤吸渗率S随碎石含量呈减小趋势,而初始入渗率ii呈增加趋势。     

层状土入渗试验中指流发育的分形特征及入渗规律

土质结构差异较大的层状土入渗过程中易出现指流.为了了解层状土下层介质对指流发生发育的影响,以三种不同粒径的石英砂为下层介质和以砂壤土为上层介质进行了室内积水入渗的染色示踪试验.结果表明,下层介质粒径越大越易出现指流,且指流行进速度越快.指流发生后,入渗过程趋向于稳定,且下层土壤粒径越大,稳定入渗率与累积入渗量越小.采用湿润面积和湿润比描述指流发育的宏观特性,发现湿润面积和平均湿润比都随时间而增大,表明湿润锋趋于均匀.为定量研究层状土入渗中指流发育的分形特征,采用像素点覆盖法编制了计算染色示踪试验中分形维数发育的Matlab程序,对程序进行了验证并计算了四组试验指流发育的计盒维数.结果表明指流分布具有明显的分形特征,下层介质粒径越大计盒维数越小,且计盒维数随时间而增大.     

降雨入渗非饱和渗流对水库边坡稳定的影响

应用饱和—非饱和多孔介质渗流理论建立了水库边坡的非稳定饱和—非饱和渗流分析模型,然后根据实际降雨资料选取1个典型时段计算了某水库边坡在降雨入渗时的非稳定饱和—非饱和渗流场,分析了该水库边坡在降雨入渗条件下的非稳定渗流场对边坡稳定性的影响,并提出了加强排水的建议,以减少降雨入渗提高边坡稳定性。     

垂直铺塑对平原水库围坝稳定的影响

近几年来,为缓解山东省工农业水资源紧缺的状况,沿黄地区大都利用荒碱涝洼地带修建了平原水库,用来丰蓄枯补。这些平原水库的工程地址一般都是黄河冲积淤积平原,主要地层岩性为透水性较强的粉砂壤土和砂壤土,较普遍地存在着渗漏问题。为此,一般采用上游坝面铺设复合土工膜和坝基垂直铺设塑料薄膜的措施进行防渗漏处理。特别是坝基采用垂直铺塑不仅防渗效果好,而且施工快,操作简便,造价低,加上塑膜     

西南地区典型岩溶地下水系统污染模式

岩溶地下水资源是西南地区社会和经济发展的重要保障,随着城市化进程的不断加快,西南地区岩溶地下水污染问题也日益凸显,直接威胁当地群众的健康安全,已成为社会热点。以西南地区典型岩溶地下水系统污染实例为研究对象,通过分析每个岩溶地下水系统污染实例的水文地质条件、污染源特征、污染物迁移规律及污染危害等方面,归纳总结西南地区典型岩溶地下水系统污染模式,分为四种:间歇型入渗污染、持续型入渗污染、灌入型污染和越流型入渗污染。该项研究便于识别污染物的运移特征及规律、掌握污染范围和污染程度,为西南岩溶地区地下水污染物的防治工作提供重要的借鉴意义。     

京津冀地区适水发展问题与战略对策

阐述了适水发展理论的产生背景、内涵及对象与任务。适水发展是依靠科技进步,开发利用广义水资源、提高用水效率,根据水资源条件转变用水模式、优化用水结构和水资源配置,拓展水资源开发利用新空间,实现水资源可持续利用。从适水发展的角度,系统分析了京津冀发展面临的严峻的水资源问题,主要有水资源极度短缺、用水压力大、生态持续恶化和非常规资源资源利用程度低等问题,严重制约京津冀协同与可持续发展。针对存在的主要问题,提出了京津冀走适水发展道路的战略对策,实行水资源开发利用的多方面战略性转变,重塑京津冀适水型产业体系,构建适水型现代工业,发展适水型现代农业,建设适水型城市,实现京津冀地区社会-经济-生态健康永续发展。     

海河流域蒸发皿蒸发量变化及其影响

利用海河流域17个气象站1960-2012年气象资料,采用面板数据模型,分析海河流域蒸发皿蒸发量与相对湿度、风速、日照时数、平均气温、气温日较差的变化趋势及其回归关系,重点在于对海河流域"蒸发悖论"的影响因素进行分析,同时探究面板数据模型对水热平衡、气候变化的研究可行性,为水资源规划和管理提供科学参考。结果表明:(1)在1960-2012年间,海河流域的蒸发皿蒸发量以22.89mm/(10a)的速率呈现显著减少而气温以0.27℃/(10a)的速率呈上升趋势,该流域存在蒸发悖论现象。(2)利用面板数据模型对各数据进行单位根检验、Hausman检验和F检验,检验结果表明变系数固定效应模型更适用于海河流域蒸发皿蒸发量与其他气象因素的建模分析。(3)从单因子回归角度来看,日照时数对蒸发皿蒸发量变化的贡献值最大,然后依次是相对湿度、气温日较差、风速、平均气温;从全因子回归分析来看,蒸发皿蒸发量与相对湿度呈负相关关系,与日照时数、平均气温、气温日较差、风速呈正相关关系;从平均气温和气温日较差分别拟合的效果来看,平均气温更适合于该模型拟合;对比平均气温和日照时数的回归结果,全球变暗对蒸发皿蒸发量变化的贡献值大于全球变暖。     

改扩建水库土坝段三维渗流问题仿真研究

渗流问题是直接影响大坝改扩建后运行安全的关键问题,为此,利用三维渗流场的仿真研究,合理评价大坝改扩建设计渗控的合理性和有效性是十分必要的。采用无压渗流场仿真计算理论和有限元方法,在设计渗控措施下,对某水库加高加固后土坝的三维渗流问题进行仿真计算,并定性、定量分析了土坝坝区浸润线、水头分布、渗透坡降及渗漏量等渗流参数的数值规律。结果表明,混凝土预制块、复合土工膜、防渗帷幕等组成的坝体防渗体系,可以有效地截断通过土坝的渗流,但水库水位的抬高也增加了土坝连接部位的绕渗、渗透坡降等不利渗流的安全问题。     

基于游程理论和Copula函数研究岷江流域干旱特征

为了合理评估区域干旱灾害风险,以岷江流域14个气象站1961-2012年逐月降水数据为研究对象,以阈值为变量设定3种游程截取水平识别干旱,然后利用经拟合优选的Copula函数构建干旱历时与干旱烈度的联合分布,并进行概率分析和重现期计算。结果表明:Gumbel Copula函数对整个流域的拟合效果最优;利用Gumbel Copula函数分析二维条件概率P(S≤60mm|D≥3月),3种截取水平的发生概率从流域东南到西北递增;联合重现期结果显示流域东北部和南部一带的旱情比中西部严重,而同现重现期结果则显示流域西部的旱情比东部严重;联合重现期比同现重现期的空间分布更稳定,任意一种截取水平下的联合重现期都比较接近。研究结果可为游程理论截取水平设定、Copula函数优选以及多变量干旱分析提供依据。     

南水北调中线渠系蓄量补偿运行控制方式

南水北调中线渠系采用闸前常水位的运行方式,即渠道下游常水位运行方式的水位控制点位于下游渠道的节制闸闸前。采用下游常水位运行方式,有利于按照最大过水流量进行渠道设计,使得渠道的超高最小,从而施工成本最少。在分析闸前常水位运行方式的响应与恢复特性、蓄量补偿时间的基础上,提出了闸前常水位运行控制方式,并设计了蓄量补偿的前馈控制策略和水位流量串级的水位反馈控制器。以南水北调中线总干渠的部分渠道为研究对象,在典型工况下进行运行控制仿真,并把计算结果与流量主动补偿和常规下游常水位运行控制进行对比,从而验证了本文闸前常水位运行控制算法的合理性。     

不同再生水占比景观水体水质演变机制实验研究

以永定河(北京段)为研究对象,开展不同再生水占比景观水体连续24d的水质监测实验,监测指标包括化学需氧量、氨氮、溶解氧、pH、电导率及土壤微生物多样性等。结果分析表明:相同实验条件下永定河上游山峡段河岸带土壤微生物多样性明显好于下游沙质断流河岸带土壤,而二者混合形成的沙土有利于丰富土壤微生物多样性;高再生水占比水体对于环境更加敏感,更容易因为外部因素引起水质变化,在高温下水质恶化速率更快;根据实验所监测的多项水质指标与生态效应综合分析,静止景观水体再生水占比在超过75%以后水质持续恶化,推荐永定河实际景观河道再生水占比控制在75%以下。     

镉污染底泥电动修复影响因素研究

以镉(Cd)含量为2mg/kg污染底泥为研究对象,使用电动修复技术对污染底泥中的Cd进行脱除。研究了不同电极板间电压、化学增强剂种类以及电极材料对体系电流、温度、电导率、底泥含水率以及重金属含量的变化,试验结果表明:使用阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)作为化学增强剂,使用多孔碳作为电极,极板间电压30V,同时在0.05MPa的压力下进行抽滤,底泥含水率在5h内由75%下降到34.17%,重金属镉含量由2mg/kg下降到0.178mg/kg,脱除率达到91.12%,修复后的底泥中镉的含量满足《土壤环境质量标准》(GB 15618-1995)中对镉含量的一级标准要求,达到了对污染底泥脱水过程中脱除重金属的目的。     

湿地水文连通研究综述

变化环境下湿地水文连通性显著下降,导致湿地面积萎缩和生态水文功能退化乃至流域水环境恶化与水旱灾害风险增大。在定义湿地水文连通性内涵和特征的基础上,系统总结了湿地水文连通的研究历程,可分为萌芽起步阶段(1980-2009年)和研究探索阶段(2010年至今);重点阐述了湿地水文连通的研究热点及进展,主要包括湿地水文连通性的定量评估方法、湿地水文连通功能、湿地水文连通在湿地保护修复和流域水管理中的应用;最后,针对当前湿地水文连通研究存在的问题和薄弱环节,结合新时期湿地保护修复和河湖水系连通等国家重大需求,提出了未来亟需加强研究的重点方向。     

基于因素分解与总量控制的区域社会经济用水分析

考虑到经济产业结构调整和用水效率控制对社会水循环过程调控的重要性,以江苏沿海开发区域内的盐城市为研究区,根据其社会经济现状与发展计划、水资源开发利用战略与目标、节水型社会建设规划方案等实际情况,采用水资源利用驱动因素分析法和数学规划解析法相结合的手段,建立了纳入驱动因素分解效应量化值的非线性规划模型,计算了2010-2015年研究区基于用水总量控制的社会经济发展规模、产业结构比例及其用水效率的合理方案。最后,根据计算成果,分析了研究区产业结构、用水定额、经济水平与人口规模四个因素对区域用水总量变化的影响。