超采治理下雄安新区地下水动态特征与影响因素分析

雄安新区地下水动态特征及影响控制因素,对保障雄安新区地下水资源可持续利用和供水安全具有重要意义。基于2000—2021年逐年分层地下水水位监测数据,对雄安新区浅深层地下水水位埋深空间分布特征及演变规律进行了分析,采用随机森林、数值模拟等方法确定了地下水动态变化的影响控制因素。结果表明:(1)在地下水超采治理措施的综合影响下,2014年以来雄安新区地下水水位呈企稳回升态势,浅层地下水水位年均回升0.11 m,2017年以来深层承压水水位年均回升0.64 m;(2)地下水开采、降水和河湖生态补水是影响雄安新区地下水水位变化的主控因素。近20年来开采量、降水量对地下水水位变化的贡献率平均为55%、42%,分阶段贡献率分析表明,大规模生态补水对雄安新区地下水资源形成了有效补给。(3)2019—2021年降水偏多对雄安新区水位回升的贡献率高达63%,扣除降水影响,需要持续深入推进河湖生态环境复苏补水、水源置换等行之有效的治理措施,以巩固保持已取得的治理成效。

华北典型河道地下水回补效果评价

针对华北地区严重的地下水超采问题,选取河北境内的滹沱河、滏阳河、南拒马河3条补水河道的试点河段开展地下水回补效果评价。采用层次分析法,建立了包括入渗回补率、地下水水位回升率、水质改善度、水面面积变化率、水生态改善度和公众满意度等6项指标的地下水回补效果评价指标体系;选择简便实用的指标计算方法对河段补水前后指标的变化进行计算分析,并对生态补水的效果进行评价分级。结果表明:补水结束时,滹沱河、滏阳河、南拒马河3条试点河段的平均入渗回补率为65%,地下水水位相对回升率为分别为36%,17%,6%,水质改善度依次为51%,34%,90%,水面面积总计增加了8.56 km2,水生态改善度依次为46%,87%,94%,公众满意度分别为90%,90%,80%。利用建立的地下水回补效果评价方法计算滹沱河、滏阳河、南拒马河综合得分分别为84,47,64分,评价等级分别为"非常好""一般""较好"。3条试点河段评价结果与实际补水效果基本一致。

超采治理影响下的京津冀平原地下水动态演变特征

针对超采治理措施实施后的京津冀平原地下水演变特征开展分析研究。重点围绕超采治理背景下地下水的动态响应,分析2010-2019年近十年来京津冀各行政区地下水水位演变规律,刻画了京津冀平原浅深层地下水位降落漏斗现状分布和漏斗中心水位的演变特征。研究表明:(1)随着各项超采治理措施落地实施,2010-2019年北京主要开采层浅层、天津主要开采层第Ⅲ承压含水组水位呈先降后升的态势,水位回升明显;河北省主要开采浅层地下水和深层承压水,整体地下水位仍下降;(2)北京浅层朝阳-顺义漏斗中心水位2016-2019年升幅约9 m,天津深层西青漏斗中心水位2014-2019年升幅约18 m;河北省浅层高蠡肃漏斗、深层沧州漏斗中心水位降幅均在16 m左右。

海河流域地下水超采治理关键问题分析与对策初步研究

地下水是海河流域水资源的重要组成部分,介绍了海河流域地下水超采现状,揭示了地下水开发利用情况及演变趋势,分析了地下水超采治理面临的关键问题,提出了研究地下水开发利用与保护标准准则和建立地下水预测预警指标体系等一系列对策建议,对科学开展海河流域地下水超采治理提供了参考。

基于EOF和REOF方法的海河流域近61a夏季降水时空演变规律分析

采用海河流域1956—2016年近61 a 82站逐月降水资料,通过EOF、REOF等方法分析了海河流域夏季(6—8月)降水的时空演变规律。结果表明:(1)近61a流域降水量总体空间分布特征是西北部山区偏少,东北部山前平原区偏多,流域中南部接近正常年份。降水年际变化总体呈显著下降趋势,并存在20 a左右的周期波动。(2)EOF分解得到的前4个模态可以较好地反映海河流域夏季降水的4种空间分布类型,即东西反向型、南北反向型、东南—西北反向型、中部和两头反向型。REOF进一步分析显示,存在西南型、南部型、中部型。(3)EOF、REOF时间系数重点分析了第1模态,结果表明当前流域降水处于少雨年背景下的增加阶段,对应于流域降水西北部少东部多的分布型。

海河流域山前平原河道渗漏规律分析

海河流域山前平原河道渗漏损失直接影响下游洪水演进规律和生态调水决策。从统计学角度出发,选取流域3个典型河段计算历史洪水过程的渗漏损失量,分析河道不同蓄水条件上游来水量、过水历时等因素与单位河长渗漏率的相关关系,估算各典型河段不同量级洪水的初渗损失率。研究结果表明,上游来水量与河道单位河长渗漏率呈负相关,且上游来水量增大到一定值时单位河长渗漏率趋于稳定;过水历时与单位河长渗漏率在有底水时有负相关趋势;河道前期干涸程度是影响渗漏能力的主要因素之一;单位河长渗漏率与上游来水量一般呈对数或指数相关;典型河段中小水的初损率较高,均大于30%,且大水的初损率均低于中小水。

京津冀超采治理区地下水位预警研究

开展现状地下水水位预警是评估京津冀超采治理区地下水水位变化,客观反映华北地下水超采综合治理成效的有效方法。采用数理统计百分位法开展京津冀超采治理区地下水位预警研究,根据预警成果能够识别不同含水层地下水埋深特征和变化趋势。该方法原理明确、简便易行,便于推广应用。

海河流域近10a两场典型暴雨洪水的分析研究

海河流域自从1996年发生“96·8”流域性洪水以来,只发生了2012年“7·21”和2016年“7·19”两场流域性暴雨洪水。从暴雨成因、降雨特性和洪水特征等角度出发,对该两场暴雨洪水过程进行分析,总结流域的降雨和洪水特征,分析防汛面临的城市洪水等新问题,对于海河流域防汛具有重要意义。

5 G多天线城市降雨环境下的信道模型研究

近些年来,气象背景下的城市无线通信状况受到了各界科研学者们的广泛研究。针对城市降雨在5 G移动通信环境中的影响,研究一种三维空间多天线几何信道模型,并数值推导发射水平角度、发射竖直角度、接收水平角度和接收竖直角度的边缘概率密度函数。结合信道模型的几何传输路径,推导两条不同非直达路径的空间互相关特性,分析由于发射端和接收端的运动而造成的多普勒功率谱分布。仿真结果表明,提出的三维空间几何信道模型能够有效地用来描述城市降雨的移动通信环境。

基于小波神经网络的潘家口水库汛期月径流预测

小波神经网络组合模型兼有小波变化良好的时频局部化性质和神经网络强大的非线性逼近能力。尝试将潘家口水库1995—2015年6—9月逐月径流系列按时间顺序排列,对不同序列根据小波函数选择准则选择适用的小波函数,通过小波分解与重构得到高、低频小波系数,并将区间降水、其它断面入流和上月水库入流作为输入,将本月水库入流作为输出,构建小波神经网络(WNM)模型进行训练、检验、预测,并与单一神经网络(ANN)模型预测做比较。研究结果表明,小波神经网络模型结构简单、收敛速度快,月径流变化趋势预测精度较高,具备可靠性和实用性。

流域内存在大型水库影响的设计洪水计算方法探讨

拟建黄山水库位于临沂市沂河刘家道口至西山村段,属淮河流域,流域内上游共有田庄、跋山、岸堤、唐村、许家崖5座大型水库,拟建黄山水库附近芝麻墩乡西朱汪村处为临沂水文站。本文以拟建黄山水库工程为例,根据临沂水文站实测资料及上游水库实测下泄资料情况,进行工程位置设计洪水计算方法的探讨,对不同频率下设计洪峰流量进行计算。

基于热追踪方法的河道垂向潜流通量的非均质性研究

提出以河床温度作为示踪变量,基于一维稳态垂向热量运移问题的解析解,结合曲线拟合的热追踪方法推求潜流通量和地表水温度等参数。以山东省汶上境内大汶河为例,对3个不同剖面的潜流通量进行实例分析,并通过地下水温度和潜流带深度的关系曲线揭示潜流带深度的分布规律。结果表明:热追踪方法可以定量刻画河道垂向潜流通量的非均质性。本次试验测温剖面上潜流通量变化范围为99.61～356.25L(/m2·d);在夏季,实测河床温度剖面低温区为潜流通量高值区;河道剖面上潜流通量服从正态分布,同一剖面不同位置处数值差异较大,没有明显变化趋势,存在多个集中排泄区,约62%的总潜流通量来自于50%的总剖面长度,呈显著空间非均质性,证实了通过热追踪方法研究潜流通量非均质特征的有效性;潜流带深度与潜流通量大小呈反比关系,通过此方法说明潜流带深度也呈现空间非均质性。

基于热追踪方法的河流横断面潜流交换时空非均质特征研究

本文选取山东省济宁市汶上境内大汶河段作为试验场地,主要对河流横断面浅层河床温度进行现场实时监测,分析河床温度剖面的空间分布和动态特征。采用热追踪方法(热量运移解析模型)求解潜流通量,定量描述潜流交换过程的空间非均质特征和动态特征。温度监测结果表明河床温度空间分布不均匀并呈显著动态变化,受到河水温度波动和河床深处某稳定热源的影响;河床浅层温度变幅大于河床深层,河床温度信号向下传递过程中具有明显的振幅衰减和相位延迟,不同测管处衰减程度存在差异。潜流通量大小随深度变化呈现了多种类型共存的特征,在监测期内,呈现出比单调增长的河水水位更加复杂的变化特征,具有显著的空间异质性。与前人研究结论相比,本次研究证实了潜流通量的时空非均质特征受到了河床地形和河水水位的影响,更加强调了区域地下水温度场与潜流交换的空间分布之间的对应关系。