巴丹吉林沙漠盐湖跃层对地下淡水排泄的指示作用

位于阿拉善高原的巴丹吉林沙漠分布有大量盐湖.为揭示盐湖分层特征以及地下水对盐湖水体的影响,选取沙漠腹地的第二大盐湖——苏木巴润吉林,对9月份湖水的温度和电导率剖面进行了观测.结果表明,尽管所测盐湖宽深比大于90,还是存在温跃层.温跃层的矿化度（TDS）为60~160 g/L,靠近湖底的水体存在TDS低值异常区,形成化跃层,推测为地下淡水集中排泄所致.这种湖底泉在其它较浅的盐湖水体中也存在,说明深、浅层地下水对盐湖水分及盐分都有贡献.温跃层水温随深度的变化近似符合静止水体的热传导规律,并没有受到地下水排泄热量的显著影响.研究区盐湖跃层的季节性变化还有待进一步研究.

测定砂土水分特征曲线的一种简易方法

土壤水分特征曲线反映了土壤含水率与吸力之间的关系,是研究土壤水分流动和溶质运移的基础数据。对于砂性土,提出一种测定水分特征曲线的简易试验方法,即对砂柱进行逐级排水,获得排水量与自由面(潜水面)高度的关系曲线,将其转化为水分特征曲线。采用这种砂柱试验测定了地大粗砂的土壤水分特征曲线,得到了良好的"S"型曲线,能够用Van Genuchten公式进行拟合。砂柱试验结果与压力膜仪法实测的和Arya-Paris模型间接推求的土壤水分特征曲线具有一致性。与现有测定方法相比,砂柱实验具有原理简单、准确度较高、成本低的优势。

滞后补给权函数与包气带的关系

降雨入渗补给潜水存在滞后效应。利用HYDRUS程序建立垂直一维非饱和渗流数值模型,模拟了补给过程对脉冲式地面入渗的响应。根据不同潜水面埋深补给强度的变化过程计算补给权重,获得了滞后补给权函数曲线。模拟结果表明权函数曲线具有单峰形式,随潜水面埋深增加,峰值减小,其出现的时间推迟。相对粗颗粒土壤,细颗粒土壤产生的权函数峰值较小,出现时间更晚。前人提出的滞后补给权函数经验公式能够近似地刻画单峰曲线形态,在包气带介质颗粒较粗、潜水面埋深较小时比较适用,但是对细颗粒土壤和潜水面埋深较大的情况则存在一定的偏差。土壤类型和含水量的垂向分布,都可以通过对包气带渗透性的控制而影响滞后补给过程。可为研究地下水模型处理动态降雨入渗补给及包气带溶质淋滤过程提供参考。

砂柱排水真空阻滞效应的试验和动力学解释

含低渗透盖层的强透水层在排水过程中可能产生包气带真空并阻滞排水。这种真空阻滞效应具有什么动力学特征,是岩土渗流领域有待解决的新课题。以细砂作为粗砂的盖层,进行了双层结构砂柱的排水试验,观测到了包气带真空度先快速增大,然后缓慢减小的过程,排水速率显著低于无细砂覆盖的情况。细砂盖层厚度越大,真空阻滞效应越强烈。基于水-气渗流理论提出了解释试验现象的水流方程和气流方程,并得到了排水早期和后期真空度变化的近似解析公式,说明真空度峰值随盖层厚度呈非线性增加趋势。对试验结果进行参数分析,发现盖层透气性在排水后期明显大于早期,反映了盖层含水率对透气性的影响。

长江镇江段浅层承压水位特征及含水层边界类型识别

基于江苏省国家地下水监测工程的长序列监测数据,采取互相关分析法和线性回归法研究长江镇江典型段浅层承压地下水位响应长江水位的关系,运用小波分析法解析地下水位时间序列的周期特征。结果表明:研究区4个站点的地下水位响应长江汛期变化,与长江水位相关性好,识别研究长江江段为水头边界;在2018—2022年的5年地下水位时间序列下,受2022年长江主汛期偏枯的影响,近长江站点的地下水位高低水位期的持续时间发生变化,高水位期时间减少1个月,低水位期增加1个月;离江岸最远站点的水位同比变化不能反映长江主汛期水位同比变化,站点的水位年振幅保持稳定,显示长江水位变化信号在浅层压含水层传播中出现了衰减与失真的现象。研究结果为地表水与地下水一体化调查与水资源联合调度提供了技术支持。

地下水位升降与空气流耦合的砂柱实验及其模拟

地下水位的上升或下降会驱动包气带中的空气流动,并与水位升降运动发生相互作用.当潜水含水层被低渗透介质覆盖时,这种水位升降与空气流的耦合现象更加明显.利用细砂盖层作为低渗透介质与厚层粗砂组合成双层结构砂柱,进行了注水和排水实验研究.在排水实验中砂柱水位面下降,包气带会形成显著真空,吸取外界大气.在注水实验中砂柱水位面抬升,包气带气压增大,空气向外流动.包气带气压随时间的变化曲线呈单峰形式,且受到细砂盖层厚度的影响.考虑砂柱饱水带的Darcy流和包气带可压缩空气的线性渗流,提出了一个描述砂柱水-气运动的简化动力学模型,通过Runge-Kutta法进行实验过程的数值模拟,重现了观测到的包气带气压变化特征.模拟结果表明,包气带气压的极值随着低渗透盖层厚度的增加而呈非线性增大趋势.