煤矿开采区地表水-地下水耦合模拟

为定量评价煤炭资源大规模开发,下垫面条件改变导致的水平衡要素及地表水与地下水转化关系的改变,急需开展煤矿开采区地表水水文过程和地下水动力过程耦合模拟研究。在考虑地表水入渗补给的滞后性和在RCH程序内部实现垂向上对多层单元格补给表达的基础上,构建基于分布式水文模型(SWAT)和模块化地下水动力模型(MODFLOW)的耦合数值模型(SWATMOD),并将该模型应用于秃尾河流域——锦界煤矿采煤工程实例中。实例应用表明:耦合模型能较准确地模拟地表水水文过程和地下水动力过程及地下水动态变化过程,可用于预测秃尾河流域煤矿开采区地表水和地下水转化规律的改变。

秃尾河上游流域土地荒漠化遥感动态研究

针对秃尾河上游流域土地荒漠化问题,基于地表反照率-植被指数特征空间理论,利用1989年、2002年和2011年TM、ETM遥感数据为数据源,提取该区荒漠化信息,并开展动态监测研究,从中探索该区域荒漠化动态变化特征和规律,为生态环境建设和经济发展提供参考。结果表明:1)地表反照率-植被指数特征空间方法指标简单,易于获取,有利于研究区荒漠化信息提取。2)22年来研究区荒漠化总面积持续减少,程度不断减轻,不同类型荒漠化土地动态度各不相同,并且其重心均有向西北方向移动规律。3)研究区生态环境趋于好转,主要得益于一系列积极的治理沙地措施和政策。

基于污染带特征指标控制的秃尾河流域总量研究

秃尾河作为黄河上游主要一级支流,是陕西省内重要的水源及纳污河段,故开展秃尾河总量控制研究对保护流域内水环境质量及维持西北、华北区域社会经济稳定具有重要意义.提出了以污染混合带长度与污染混合均匀断面水质质量浓度等污染带特征指标作为控制因子来进行污染控制总量确定的方法,并利用已率定验证合理的秃尾河二维水环境数学模型,分别对现状排污方案、区域环评规划排污方案及后续水环境研究专题报告专家推荐削减方案等3套不同方案进行水质模拟,通过对不同方案形成的污染带特征进行分析,得到以下结论：根据秃尾河流域水质、水文同步监测数据率定秃尾河水环境数学模型,确定了二维模型参数,其中糙率R为0.029~0.033;COD的降解系数为0.10~0.14 d-1,氨氮降解系数为0.09~0.12 d-1,污染物横向扩散系数为0.88 m2/s.根据模型计算结果,确定专家推荐削减方案可满足控制条件,即基于污染带特征指标控制下的秃尾河流域控制排放总量分别为氨氮0.185 t/d,COD 1.25 t/d.

基于分形模糊集对分析方法的洪水分类

针对目前洪水分类方法复杂、难以实施和在分类中难以客观确定分类指标权重的问题,基于集对分析原理提出了分形模糊集对分析方法,以反映指标复杂程度的分维来刻画指标权重,同时考虑分类标准边界的模糊性,并将该方法应用于黄河支流秃尾河流域的洪水分类中。与其他分类方法的比较结果表明,分形模糊集对分析方法客观、精确、有效,分类结果符合实际情况。

秃尾河流域水沙突变及其驱动因素

由于近年来秃尾河流域入黄径流量和输沙量锐减,基于高家川水文站1956-2011年56 a实测水文泥沙数据,综合分析了流域水沙演变规律,采用滑动t检验法和Mann-Kendall检验法对年径流量和年输沙量序列突变情况进行了检验,利用建立水沙双累积曲线模型,定量估算了人类活动的减水、减沙量。结果表明:流域年径流量和年输沙量均呈显著减少趋势;高家川站年径流量序列和输沙量序列突变年份分别在1976年和1996年。人类活动是影响流域入黄水沙量锐减的主要因素,受人类活动影响,径流量减少49.45亿m^3,占累积总径流量的35.94%;输沙量减少3.07亿t,占累积总输沙量的86.42%。

秃尾河流域水沙变化特性分析

为深入了解秃尾河流域水沙的演变特征和变化趋势,利用Kendall和Spearman秩次相关法分析了高家川站1956—2016年年降水量、年径流量、年输沙量的演化趋势;采用小波分析法提取年径流量和年输沙量的振动周期,利用滑动t检验法、有序聚类法和双累积曲线法分析了年径流量和年输沙量序列的突变年份。结果表明:秃尾河流域年降水量没有显著减少变化,年径流量、年输沙量均呈显著递减趋势;年径流量、年输沙量序列呈现以5、14、28 a左右为主的变化周期;年径流量、年输沙量在1979年、1996年发生突变,资料序列均划分为1956—1979年、1980—1996年、1997—2016年3个系列。

秃尾河水质污染情况的调查与分析

为了确定锦界工业园区对秃尾河的实际污染程度,通过实地考察和资料收集,采用等标污染负荷法对该流域污染源进行分析.结果表明,影响秃尾河水质的污染源主要是锦界工业园区中小化学原料制造业的工业废水,主要污染物为化学需氧量(COD)和氨氮,其排放总量分别达407.8t/a和7.3t/a,污染率指数分别为71.20%和25.49%.调查结果表明锦界工业园区对秃尾河污染物的实际排放量大于此次调查测量值,COD和氨氮将是该工业园区综合治理、科学规划的主控污染物.

标识指数法在秃尾河流域水质评价中的应用研究

采用现场调研和资料收集相结合的方法收集2007年-2013年秃尾河流域水质参数,以DO、COD、BOD、氨氮、石油类、挥发酚等16项为评价指标,采用水质标识指数法对秃尾河流域水环境状况分别进行单因子评价和综合评价。结果表明:秃尾河历年的综合水质标识指数都未超过水功能区标准;秃尾河的各项单因子标识指数大部分达标,只有COD、BOD、氨氮和石油类有不达标的情况出现,水质治理时可以COD、BOD、氨氮和石油类作为重点指标。

降水和人类活动对秃尾河流域基流的影响

基于秃尾河高家川站1956—2012年实测日径流数据,采用递归数字滤波法进行基流分割,并对高家川基流的趋势性、持续性、多时间尺度和突变特征进行分析。最后,采用累积斜率法计算降水和人类活动对基流的贡献比例。研究表明:1956—2012年秃尾河基流不仅具持续显著减少特征,还有22 a和8 a的多尺度周期变化特征和突变特征,并以1979和1996年为突变点。与基准期相比,1980—1996年降水和人类活动对基流的贡献率分别为54.16%和45.84%;1997—2012年降水和人类活动所占的比例分别为30.11%和69.89%;人为驱动力占总驱动力的比例显著上升,可以认为在全球气候变化的背景下,人类活动日益成为秃尾河基流演变的主要驱动因子。

秃尾河流域径流衰减驱动力因子分析

掌握流域径流演变规律,探讨其影响因子,对流域水资源合理开发利用和科学管理具有重要的意义。论文依据秃尾河流域1956—2010年径流、降水资料以及榆林站1956—2010年气温资料,采用高桥浩一郎公式计算了流域蒸散发量,利用Kendall秩次检验法分析了流域降雨、径流和蒸发的趋势演变特性;采用主成分分析法研究了多因子对流域径流衰减的影响;建立了径流衰减量与主要影响因子之间的统计模型。结果表明:1)流域径流量呈显著减少趋势,而蒸发量和降水量减少趋势不显著;2)在径流衰减驱动力因子中,人类活动因子权重为71.1%,而气候因子权重为28.9%,各驱动力因子对径流衰减的贡献率由大到小依次为:林草>梯田>坝地>流域用水量>年降水量>年蒸发量;3)径流衰减量与林草、梯田的指数回归模型能较好地反映径流衰减量与驱动力因子之间的定量关系,可以为流域治理和水资源开发利用提供科学依据。