北方岩溶区降水入渗补给系数及补给机制:以羊庄岩溶水系统为例

为建立北方岩溶区水文地质参数系列,提高岩溶地下水可采资源计算精度,笔者团队于20世纪80年代开始,在山东羊庄封闭式泉排型岩溶水系统开展了岩溶水均衡试验研究,积累了40余年的监测试验数据。根据长期野外水均衡要素观测资料,推导出裸露型、半覆盖型和覆盖型岩溶区降水入渗补给系数计算公式,建立了岩溶区降水入渗补给系数α与降水量P和地下水位埋深D的相关方程,以及可调控的最大降水入渗补给系数系列,揭示了降水入渗补给过程与α变化机制。结果表明:α随水位埋深D的改变而改变,每个降水量P段分别对应一个最大降水入渗补给系数α_(max)和最大降水入渗补给量即补给极限G_(max),相应的水位埋深便是最佳水位埋深D_(critical)。D>D_(critical)时,包气带截留量随着水位埋深的增大而增大,α<α_(max);D<D_(critical)时,地表径流量随着地下水位埋深的减小而增大,α<α_(max)。不同的降水量段对应不同的D_(critical),降水量增大时,对应的α_(max)及D_(critical)也增大。在任意水位埋深时,G_(max)为蓄满产流临界降水量与包气带最大截流量之差。本研究解决了岩溶区降水入渗补给的关键科学问题,即揭示降水入渗补给机制、建立降水入渗补给系数与降水量和水位埋深的定量关系,提升了我国北方岩溶水资源基础性研究水平。

黄土塬区年降水入渗系数的两种计算方法比较

计算年降水入渗系数对水资源量评价与转化十分重要。本文运用传统水位动态法及改进水位动态法分别计算陕西北部黄土塬区的年降水入渗系数,并通过对比分析得出适宜北方黄土塬区降水入渗系数的计算方法。研究结果表明:根据改进的水位动态法计算得出的黄土塬区降水入渗补给系数为0.063。根据传统水位动态法计算的黄土塬区降水入渗系数变化范围为0.03~0.16,相较之下偏差更大。两种方法所计算的年降水入渗系数结果均得以验证,然而改进的水位动态法计算黄土塬区的结果更加接近验证值,偏差较小,结果更为准确适宜,可为同类黄土地区水资源量研究提供借鉴。

基于流量衰减分析的次降水入渗补给系数计算方法

次降水入渗补给系数是地下水资源量评价的重要参数,次降水对地下水的入渗补给受气候、地形、地质等多种因素影响。以湖北宜昌香溪河流域雾龙洞地下河系统为例,进行次降水入渗补给系数获取方法的探索。在泉流量衰减规律分析基础上,探索新方法进行次降水入渗补给系数计算,分析其规律特征及影响因素,对计算结果的科学合理性进行验证。研究结果表明:雾龙洞泉流量衰减服从分段指数衰减方程;研究区次降水入渗补给系数受次降水强度及降水前下垫面条件影响。基于泉流量衰减分析计算次降水入渗补给系数方法合理可行,该方法在岩溶水资源评价中有一定的推广应用价值。

利用地中渗透仪观测资料进行降雨入渗补给规律分析

利用郑州地下水均衡场地中渗透仪实测资料 ,分析了降雨入渗补给的年际变化以及入渗补给过程中的滞后现象。通过计算降雨入渗系数 ,确定了降雨量与入渗量的定量关系 ,评价了不同降雨量、不同包气带岩性和厚度条件下的入渗补给量。研究表明 ,地下水埋深较小时 ,降雨入渗补给系数随着埋深的增加而增大 ,1m以下则逐渐减少 ,3m以下趋于稳定 ;当包气带岩性单一时 ,降雨入渗系数随岩性的不同而变化 ,即砂质土大、粘性土较小 ,而含有薄层粘土夹层的亚砂土最小。

夏闲期降水对黄土旱塬冬小麦水氮利用效率的影响

黄土旱塬冬小麦生长所需的水分主要来源于大气降水,分析夏闲期降水对土壤水分的补给对于发展田间水分管理措施和补充灌溉技术具有重要意义。该文利用不同的水肥耦合处理试验,研究了不同水肥耦合处理下夏闲期降水对土壤水分补给量以及对翌年作物耗水量、水分利用效率、产量、小穗数、穗粒数、千粒质量的影响。结果表明,夏闲期降水量对土壤水分的补给量有极显著的影响(P<0.01);冬小麦生育期不同的水肥耦合处理对夏闲期土壤水分补给有显著的影响(P<0.05)。收获期土壤水分亏缺度在43.68%~52.63%之间时土壤水分的补给系数较高(51.84%~67.42%),且二者存在良好的幂函数关系;翌年冬小麦生育期耗水量的贡献率、水分利用效率、产量、小穗数、穗粒数、千粒质量均与土壤水分补给系数呈幂函数关系,且在土壤水分补给系数为25%~40%时冬小麦水分利用效率、产量、小穗数、穗粒数、千粒质量分别达到最大值。研究可为旱塬农田水分管理提供参考。

川北山丘区地下水补给特征与定量研究

针对川北山丘区地下水资源和污染防护研究中地下水补给难以定量等问题,以川北典型山丘区平溪河北岸的山丘区子流域为研究对象,布设监测孔并对其地下水的水位和水温开展动态监测,并基于大气压监测数据校正地下水监测水位,分析了山丘区地下水水位及水温的年内动态变化特征;采用渗水试验和分段双栓塞水文地质试验获取含水层空间渗透系数;基于达西断面法定量计算了研究区内观测断面的地下水径流补给量,并建立了月降雨量与降水入渗系数的函数关系,结果显示:研究区多年平均大气降水入渗补给量为16.61mm,多年平均降水入渗系数为0.0182;月降雨量与降水入渗系数呈幂函数关系;此成果可为研究区地下水资源、地下水防污性能评价及地下水数值模拟等研究提供重要依据。

地下水计算参数的测定与估计

叙述了浅层地下水资源评价中几个常用参数（给水度、降雨入渗补给系数和潜水蒸发系数）的测定和估计方法，并结合实例进行剖析。通过分析，得到几点新的认识：（１）给水度值同注水的方式有关，在实际情况中，由于农田表层土壤疏松，且有作物影响，因而其最大值会出现在地表附近；（２）用抽水试验法测定给水度，其值因孔而异；（３）降雨入渗补给系数与土壤结构和给水度的关系密切，一般随着埋深的增加，该系数随之减小；（４）不同季节和不同作物，潜水蒸发系数不同，表现在计算公式上的参数也不相同。

基于地统计学的降水入渗补给系数的空间变异特征分析

降水入渗补给系数是水资源评价中重要的参数之一。采用地统计学原理和方法研究了参数的空间变异特征。使用克里金插值法,绘制降水入渗补给系数插值图与地下水埋深图和地形图对比分析。分析表明降水入渗补给系数大小与研究区地形和地下水埋深有关。

基于改进水位动态法的年降水入渗补给系数推求

准确计算降水补给系数对于水资源评价等十分重要。水位动态法因其使用方便、成本低、精度高等优点被广泛用于计算降水入渗补给系数。但传统水位动态法是以次降水入渗补给过程为基础,往往忽略过程中地下水排泄、滞后等问题,导致计算结果存在偏差。针对传统水位动态法的不足,提出一种改进水位动态法,将年降水看作一次降水过程,基于水均衡原理,计算降水入渗补给系数。并以沧州市金牛镇大牛庄村为例,对比两种方法的计算结果。结果表明:虽然两种方法计算结果在同一数量级,但改进水位动态法相对于传统水位动态法减小了降水入渗补给系数间的偏差,使得结果更集中可靠。

新疆平原区降水入渗补给地下水研究

以新疆昌吉地下水均衡试验站测得的降水入渗补给地下水量资料为基础 ,讨论了影响降水入渗补给地下水的因素 ,计算了潜水年降水入渗补给系数 。

截潜工程在计算山前侧向补给量中的应用

在计算山前侧向补给量的方法中,最常用的就是达西断面法,但达西断面法需要获取较多的参数,对于山前无钻孔或只有少量钻孔且水文地质研究程度较低的区域,很难采用达西断面法来计算得到山前侧向补给量。对于无法运用达西断面法但存在完整式截潜工程的山丘区,可以结合完整式截潜工程的截潜量利用水量均衡法计算山前侧向补给量。

兴国县北部地下水补给量估算

地下水是江西省兴国县北部地区居民生活用水的主要来源,在分析研究区自然地理、地质、水文地质特征的基础上,运用降水入渗系数法、地下径流模数法对不同含水岩组及不同地下水系统的地下水补给量进行计算。计算结果表明,地下水补给量与含水层出露面积及降水入渗系数有关,兴国县北部地区地下水天然补给量为1 565万m^3/a。

降水入渗补给系数与地层的相关分析与应用

降水入渗补给系数与地层相关分析的目的，是为推求山丘区降水入渗补给量．鲁中山丘区是由各种不同地层出露组成的山丘区域．在多个水文流域基流分割基础上，建立流域年均降水入渗补给系数与各种地层出露面积占流域总面积权重间的最佳回归方程，利用该回归方程和地层分布及降水量推算不同地下水流域的降水入渗补给量．在地下水开发利用不高的山丘区，降水入渗补给量即为地下水补给量．

以数值分析法求解矛盾方程组计算雷鸣寺泉水资源量

根据雷鸣寺泉的位置、成因、水动力条件和泉水动态特征,探讨了用数值分析法中求解矛盾方程组的方法计算了雷鸣寺泉降水入渗补给系数,进一步计算了雷鸣寺泉的资源量。

隧道涌水量的预测

介绍了隧道水文地质试验时应注意的问题,从计算参数的确定和计算方法两方面深入地探讨了隧道涌水量的计算,通过具体工程实例,分析了隧道涌水量预测过程中需要注意的问题,以对隧道的设计施工起到超前预防的作用。

湖北襄阳市降水入渗补给系数分析

在水资源评价中,降水入渗补给系数是一个非常重要的参数。利用实测资料统计分析了湖北襄阳市降水对浅层地下水资源的补给,分析雨前不同埋深条件下,次降雨与地下水位上升的关系,最终得到襄阳市多年降水入渗补给系数及年降水入渗补给系数的变化规律,为科学合理地利用地下水资源提供依据。

气候变化条件下咸阳市城区降水入渗补给时空分布特征研究

降水入渗补给受诸如气象、下垫面等多种因素影响和控制,由于这些制约因素的复杂性以及刻画它们的不确定性,因此降水入渗补给呈现出复杂的变化。基于1985-2015年的降水和地下水位监测资料,分析咸阳城区降水的变化趋势,用动态资料分析法计算研究区的入渗补给系数值,做出研究区上世纪90年代和本世纪近15年的降水入渗补给系数分布图,并求得相应的降水入渗量。结果表明,30多年来尽管咸阳城区降水量呈增加的趋势,但是降水入渗补给系数呈减小的趋势,其综合作用的结果是降水入渗量呈减少的趋势。三个年代的降水入渗量分别为3 034.2万m^3,2 821.2万m^3,2 723.6万m^3。

降雨延迟补给系统分析

对于中间以弱透水层相隔的孔隙含水系统，降雨补给中深层水具有延迟作用。该文采用系统分析方法求得了降雨延迟补给时段和延迟补给权系数方程。