微生物对海水入侵响应特征及指示意义的研究进展

海水入侵是全球性环境地质问题,对沿海城市的供水安全及生态环境造成严重威胁。微生物对环境变化具有高度的敏感性,近年来许多学者开始关注微生物对海水入侵的响应特征,为海水入侵调查研究提供了新的思路与方法。为了充分认识该领域的研究进展,基于Web of Science核心数据库,利用文献计量学可视化分析方法对海水入侵微生物响应特征研究现状、热点及趋势进行分析。文献分析结果表明:该新兴研究领域的成果集中出现在2011年以后,发文量和引文量呈现上升趋势;中国积极参与海水入侵微生物响应特征研究,其发文量及高引用指数均位居世界第二位,研究成果具有较高的学术影响力;由关键词聚类分析可知,该领域热门研究方向包括地下水微生物群落对海水入侵的响应研究、土壤微生物群落对海水入侵的响应研究、元素地球化学循环与微生物作用研究。研究结果表明:咸-淡水交互区微生物群落演替受盐度、溶解氧、温度、有机碳、pH值等多种因子的共同影响,其主控因子随水文地质条件的不同而变化;海水入侵会影响微生物介导的碳、氮、硫、铁等物质循环过程;在含水层中发现的典型海洋细菌及嗜盐古菌对海水入侵的识别具有重要指示意义,相关技术是海水入侵传统调查方法的有力补充,在古海水入侵、现代海水入侵的辨别应用中具有较大优势和潜力。

降水临近预报及其在水文预报中的应用研究进展

随着全球气候变化、自然变迁及陆表生境改变,极端天气频发且呈现出多尺度时空变异特征,对其进行预报和预警一直是气象水文领域关注的焦点。临近预报可较准确地预报未来短时间天气显著变化,是当前预报强降水等极端事件的主要手段。从基于天气雷达0~3 h外推临近预报、融合数值模式0~6 h临近预报的发展历程梳理了临近预报的研究进展,阐述了雷达外推算法的发展进程、雷达外推预报与数值模式预报融合技术进展,指出"取长补短"的0~6 h融合预报在提高降水预报精度、延长降水预见期等多方面有较大的发展潜力,进一步探寻及提升融合技术是未来融合预报发展的核心。将临近预报以气象水文耦合的方式引入水文预报是从源头提高水文预报精度、保障水文预报效果的主要途径,总结了现阶段主流耦合方式、空间尺度匹配技术、水文模型不确定等陆气耦合中的关键问题,阐述了外推临近预报、融合临近预报作为水文预报输入的研究进展,明确了融合临近预报在延长洪水预见期、提高洪水预报精度中存在优势,并讨论了未来的研究重点及发展方向。

潍坊市北部漏斗区的含水层调蓄库容研究

近年来,由于过量开采地下水,潍坊市北部地区形成了大范围的地下水降落漏斗,而漏斗区产生了连续的储水空间。本研究收集了潍坊市北部水文地质条件资料,分析了研究区地质构造,并划分了水文地质单元。同时,选取研究区有代表性的钻孔,绘制了水文地质剖面图,刻画地下含水层的空间分布状态。然后根据土壤粒级将地下空间划分为透水层、弱透水层和不透水层。其中,透水层再细分为潜水含水层、微承压水含水层和承压水含水层。最后,利用松散岩型地下水调蓄公式计算研究区调蓄库容。本研究还利用GMS空间建模,绘制了地下水库三维实体模型。研究结果表明,潍坊调蓄区段内地下水补给源条件及调蓄条件良好,具有很好的储蓄水能力。研究区的调蓄库容为11.81亿m3,可开采量为9.44亿m3。这些研究结果为潍坊市利用地下空间储存水资源提供了数据支持。

泗河流域径流特征与演变规律研究

采用线性回归、累计距平、滑动平均、Mann-Kendall方法和Morlet小波分析方法,对1956-2013年泗河流域年径流量的变化趋势、突变特征和周期性变化规律进行了相互论证研究。结果表明:泗河流域年径流量总体上呈现下降趋势,1967年为径流发生变化的突变点,其后泗河流域径流有明显的下降趋势,泗河流域年径流存在多种不同时间尺度的变化周期,其中12a左右的周期震荡最强。

南水北调输水对梁济运河区域地下水位的影响

以南水北调东线工程输水前后,梁济运河区地下水位、降水、地下水埋深和输水时间作为研究要素,运用灰色关联分析方法对南水北调输水对梁济运河区地下水位的影响进行了分析。结果表明:1输水后,降水对地下水位的影响减弱,其与地下水位变幅之间的关联度由输水前的0.8降至输水后0.69左右;2南水北调输水对地下水位的影响较大,其与地下水位变幅之间的关联度达到0.71;3在输水时间增长的情况下,输水与地下水位变幅之间的关联程度呈现出递增趋势;4南水北调输水对梁济运河二岸6.6km区域内地下水位的影响明显大于6.6km之外的区域。

潍坊北部超采区地下水化学成分演变特征分析

以潍坊市北部超采区漏斗演变过程中浅层地下水水化学要素为依据,综合运用Radial plot图、Box-whisker图、Piper三线图解分析了超采区浅层地下水化学成分的演变情况,阐述了硬度、TDS的时空变化规律,揭示了近年来地下水超采影响下该区地下水水质变化规律。结果表明:(1)超采区水化学类型发生改变,2000年研究区浅层地下水水化学类型以Na+-K+-HCO-3、Ca2+-Mg2+-HCO-3型为主,转变为以Na+-K+-HCO-3-Cl-和Ca2+-Mg2+-HCO-3-Cl-型为主;(2)地下水超采地下水改变了地下水的流场,增大了入渗补给,加剧水污染,导致总硬度和TDS浓度的增加;(3)从地下水化学成分的年际变化来看:Na+、K+、Cl-、HCO-3含量变化与地下水位波动基本一致,离子浓度随地下水位的变化发生改变。Ca2+、Mg2+、SO2-4的含量随着地下水位的降低而升高:地下水超采导致含钙镁矿物和石膏等矿物的溶解增多,入渗量增大,离子浓度升高。

基于Kriging插值方法改善地下水数值模型的精度

为了建立更符合研究区的地下水数值模型,提升模型的计算精度,提高水资源的管理水平。采用Kriging插值和地统计分析的方法对研究区现有的地下水监测网进行优化,分析了地下水监测站网优化前后所建立地下水数值模型的计算精度。结果表明,监测站网标准差由优化前的0.2~2.7变为优化后的0.5~0.8,整体标准差显著减小;优化后的监测站网所建立的地下水数值模型的精度优于利用原有的监测站网所建立的模型,更有助于模型的后续计算。

白洋淀生态水位过程调控初探

白洋淀水位调控是恢复淀区水面面积、保护白洋淀生态系统健康稳定的主要手段。通过分析白洋淀历史水位变化规律,综合考虑白洋淀水安全、水资源、水环境、水生态等功能定位,提出白洋淀生态水位过程调控目标,核算不同来水情景不同水位调控目标下的生态需水量,提出未来不同情景的外调水补水量建议,为白洋淀生态补水过程决策以及生态环境保护提供科学依据。

WRF-Hydro模式在水文模拟与预报应用中的研究进展

介绍了WRF-Hydro模式的应用进展,探讨和总结了WRF-Hydro在水文模拟与预报中的应用概况、主要参数的敏感性及在应用中WRF/WRF-Hydro双耦模式与WRF独立运行模式的异同。结果表明,WRFHydro能够对水循环关键要素如降水、土壤湿度、产流等实现在耦合、非耦合情况下的模拟和预报,是具有物理机制的数值预报工具,能够进一步改进水文气象要素的模拟和预报能力;在应用和分析其水文性能前,应对WRF-Hydro的主要参数进行敏感性试验和率定。通常,入渗系数被认为是对产流量影响最敏感的参数,曼宁糙率是对流量过程线影响最大的参数;与WRF模式相比,WRF/WRF-Hydro双耦模式能够在不同空间网格上实现对大气、陆面和水文过程的多尺度模拟,能够更好地模拟降雨和陆面水循环过程;WRF-Hydro与大气模式的耦合将成为未来大气水文耦合研究的发展趋势,但现在双向耦合的研究尚未完全成熟,还需在更多不同气候区的不同类型流域、针对不同降雨产流过程进行进一步的验证,同时开展参数优化技术研究,以提高水文气象要素的模拟预报能力。

基于DEM的大清河子流域划分方法

针对流域水循环模拟中的子流域划分问题,以大清河流域为例,首先基于ArcGIS软件,以30 m分辨率的DEM作为数据源,进行填洼处理、流向判定、汇流累计量计算等;然后采用河网密度法和水系分维法确定最佳集水面积阈值,提取出与实际最符合的河网,以此更准确地提取流域水系;最后根据水流流向、汇流累计以及出水口的位置划分子流域,并基于MATLAB程序对子流域及其内部栅格进行编码。结果表明:当集水面积阈值为270 km^2时,提取的大清河流域河网水系与实际较为符合,且对子流域的划分及编码可以实现快速准确定位每一个栅格,方便计算机的识别及演算。因此,以DEM为基础实现大流域尺度下子流域划分是可行的,对子流域的划分及编码可以为开发构建大尺度流域分布式水文模型提供技术支撑。