基于GIS的冯家山灌区地质环境评价研究

冯家山灌区是陕西省渭北黄土台塬大型灌区之一 ,在灌溉过程中 ,由于片面提高地表水利用率而忽视地表水、地下水联合开发加之灌溉技术落后等原因 ,在灌区诱发了一些生态环境负效应。在分析灌区环境地质问题的基础上 ,运用地理信息系统 (GIS)技术 ,将GIS与模糊综合评价模型集成 ,对灌区地质环境质量进行评价 ,并针对不同地质环境质量分区探讨了水资源合理开发利用模式     

鄂尔多斯沙漠高原区白垩系含水层补给源的探讨

白垩系砂岩是部尔多斯高原的主要含水介质,对区内工农业、居民用水具有的重要的作用.大气降水面状入渗补给是白垩系含水层的主要补给来源,占区内补给量的78.5%.鄂尔多斯沙漠高原区影响大气降水入渗补给白垩系砂岩的因素有降雨特征、地形地貌和白垩系砂岩上覆岩性.研究表明,区内不同区域大气降水入渗补给特征不同,主要表现为:1、在区内南部大气降水间接补给砂岩,北部直接补给砂岩2、区内分水岭控制区内整体地下水循环;波状高原上具有梁地-过渡带-洼地分布的地貌特征控制着小区域地下水循环.认识大气降水对白垩系砂岩补给的这些规律,对合理开发利用水资源,保证当地经济可持续性发展具有重要意义.此外,白垩系砂岩的补给来源还有凝结水、地表水(河流、湖淖)、人工回灌等,补给量不大.     

"三氮"在黄土非饱和带迁移转化原位试验及数值模拟

通过黄土氮肥淋滤原位试验,对"三氮"(NH4 、NO2-、NO3-)在黄土包气带迁移转化过程进行了深入研究和数值模拟.试验结果表明,硝态氮(NO2-和NO3-)在黄土中迁移性较强,可到达地下水面.由于NO2-的毒性,它在土壤和地下水的累积具有巨大的潜在危险性.因此在研究和模拟"三氮"转化过程中,不能把NO2-仅仅看作是"三氮"转化过程的一个中间过程而忽略它在地下环境中的累积效应.模型识别验证结果表明,"三氮"模拟值与实测值吻合程度较好,可以对"三氮"在包气带中迁移转化和积累过程进行模拟和预测.     

岩溶地下河污染物运移特征及自净能力 ——以广西里湖地下河为例

以广西里湖地下河为研究对象,通过观测地下河系统中污染物的运移行为来研究其自净过程。于不同季节沿着地下河的径流方向进行一个水文年的调查取样。结果发现地下河主要受到NO₂-N、NH₄+-N、COD和As、Cd、Hg等重金属的污染。污染物从地表进入岩溶含水层,到达地下河出口时部分污染物浓度衰减明显,说明一些离子有明显的自净能力。因地下河的结构和部分管道半充水状态、明暗流交替等水文地质条件,地下河的自净机制主要是物理过程的稀释作用和化学过程的氧化还原反应。通过对比地下河主要离子的衰减量和衰减速率,发现衰减比例最高的为铵态氮,最低为保守元素氯离子。根据衰减速率,将水中的离子和微量元素分为4种衰减特征类型:TFe、Al和Zn一旦进入岩溶含水层后全部衰减;K、Na、Mg、F、Cl、HPO₄和TP在洞穴伏流段具有最高的衰减速率;来自生活和工业污染的NH₄-N、COD_Cr、BOD₅从上游至下游逐渐减少;Mn、 Ba和Hg从明流转为伏流时衰减速率最快,但在洞穴伏流内存在二次悬浮。     

非饱和带有限分析数值模拟的误差分析

由于描述包气带水分运移的Richard方程具有高度非线性,常用数值方法求解。有限分析法可以较好地保持原有问题的物理特性,近年来被广泛应用于环境及农业工程领域。基于不同的原理,目前有两种有限分析法模拟非饱和带水分运移问题,即基于局部线性化有限分析法和基于Kirchhoff变换有限分析法。为探讨两者在求解非饱和带水分运移问题时数值表现的差异性,采用已有解析解对两种方法进行初步验证;使用两个数值实验比较两种方法的计算精度;应用实测数据验证Kirchhoff变换有限分析法。相比于局部线性化有限分析法,Kirchhoff变换有限分析法能够更好地控制误差及获得更高精度的数值解。该研究对于完善非饱和带水分运移有限分析数值模拟的理论与方法有重要意义。     

保定平原地下水均衡要素变化解析

随着南水北调工程的实施及地下水压采工作的落实,华北平原局部地下水位逐步回升,然而地下水均衡要素变化趋势及其对生态环境的影响缺乏系统研究。以华北平原典型区域南水北调受水区保定平原为例,采用水均衡法计算地下水补给项和排泄项,应用因子分析法分析1975—2019年地下水均衡要素变化的原因,根据最优开采系数法计算地下水可采资源量和压采资源量,为研究区地下水资源的开发利用与调控奠定基础。结果表明：近40 a来,保定平原地下水补给量小于排泄量,总体呈负均衡状态,主要发生变化的地下水均衡要素有渠灌入渗、渠系渗漏、井灌回归、河道渗漏、降水入渗和人工开采;人类活动是影响地下水均衡要素变化的主要原因,其贡献率为77.20%;2011—2019年地下水储水量逐渐增多,此时地下水水位埋深增加速率减小、地下水水位降落漏斗面积逐渐减小、白洋淀湿地面积逐步恢复;保定平原地下水资源的最优开采系数为0.64,地下水可开采资源量和压采量的范围分别为8.89×108 ~11.35×108 m3/a和2.68×108~5.14×108 m3/a。研究成果可为相似地区地下水资源和生态环境可持续发展提供科学依据。     

天山北麓蓄水构造模式与水循环特征

从控制地下水形成的地形地貌、地质构造出发，探讨了新疆天山北麓串珠式、隐伏串珠式、隆起间歇式、连续式和山间谷地式5种蓄水构造模式．提出大气降水、地表水和地下水（土壤水）相互转化一次循环、两次循环和多次循环类型，在此基础上研究水资源开发利用不同方式，为指导天山北麓水资源合理开发利用与生态环境保护提供技术依据。     

宜居黄河科学构想

黄河问题表象于河,形成于域,根植于地。针对于黄河流域高质量发展面临的地球科学问题特点及挑战,本文提出了“宜居黄河”科学构想,旨在构建一个包括“安全黄河”、“绿色黄河”、“生态黄河”、“和谐黄河”和“智慧黄河”5大核心内容的体系完善的宜居黄河研究科学架构,并对这5个方面的科学内涵和关键研究内容进行了阐述。其中,(1)安全黄河立足于工程地质学,研究黄河流域地质地表过程及其灾害效应,以保障地质安全需求,构建安全黄河体系;(2)绿色黄河立足于水文地质学,研究黄河流域水循环过程及其水土环境变化效应,构建绿色黄河体系;(3)生态黄河立足于环境地质学,研究黄河流域生态系统演化规律及其生态屏障效应,构建生态黄河体系;(4)和谐黄河立足于资源地质学,研究黄河流域资源开发与人地协调的发展模式,构建和谐黄河体系;(5)智慧黄河立足于大数据及信息科学,研究黄河流域地学信息集成与智慧决策平台,构建智慧黄河体系。这5个部分相互支撑融合,共同解决宜居黄河的核心关键问题,从而为保障黄河长治久安、促进全流域高质量发展,最终形成造福中华民族的“幸福黄河”起到科技支撑作用。     

基于HYDRUS-1D模型模拟关中盆地氮在包气带中的迁移转化规律

以陕西关中盆地为研究区,利用HYDRUS-1D软件构建土壤水分运移模型、作物根系吸水模型和溶质运移模型,模拟了"三氮"在包气带中的迁移转化过程.结果表明:1)作物根系吸水吸氮规律一致,且主要吸收氨氮形式的氮素,吸收率为35%;2)亚硝态氮和硝态氮更容易被淋失到地下水中,且主要以硝态氮为主;3)不同包气带岩性对"三氮"向下迁移的速率和迁移量影响很大.     

毛乌素沙地裸地与植被覆盖下非冻结期土壤水分时空分布特征

在水资源短缺的沙地生态系统中,土壤水分是植被恢复和水资源管理的主要控制因子,正确认识沙地土壤水分的分布特征及时空变化规律是促进沙地水资源可持续发展的基础。以毛乌素沙地为研究区,利用原位试验观测、经典统计学分析和聚类分析相结合的方法,揭示了有无植被覆盖下的土壤剖面水分时空变化特征,探讨了植物生长对土壤水分布的影响。结果表明：在2016年非冻结期内,地下水水位埋深较浅时,裸地与植被覆盖情况下土壤平均含水率均随土壤深度的增加而增大,可将0～350 cm土层划分为气候影响层、过渡层与地下水影响层。裸地剖面平均含水率为23.59%,变异系数为4.24%,属于弱变异,剖面含水率在观测期间明显上升,并在8月中旬强降雨时上升速率达到最大;植被覆盖下土壤剖面平均含水率为17.74%,变异系数为15.61%,属于中等变异,剖面含水率在观测期间显著下降,在8月沙柳发育成熟后剖面含水率下降最快。在垂向深度上,植被对土壤剖面含水率的影响近似呈高斯曲线变化,对过渡层含水率的影响最大,占总影响的50%以上,对气候影响层与地下水影响层的影响相对较小,且随着植物生长,气候影响层受到的相对影响逐渐减弱,地下水影响层受到的...