Assessment of Groundwater Source of Piedmont Plain Area of China Northwest Arid Region Based On Numerical Modeling

After the middle of 1960s,along with the appearance and extensive utilization of computer featured in large capacity and rapid speed,numerical method(mainly include finite difference method and finite element

Experimental study on unsaturated soil water diffusivity in different soils in Hebei Piedmont Plain

Horizontal soil column method was used to determine the horizontal diffusion rate of sandy loam, loam and clay loam under the same bulk density. The results showed that the migration rates of different lithological wet fronts were different. The sandy loam had the fastest migration rate, the loam followed, and the clay loam was the slowest, but the law of change is the same among the three lithologies. The volumetric water content affects the change of Boltzmann parameter λ. When the volumetric water content is between 0.35-0.45 cm^3/cm^3,λ approaches stability. When the volumetric water content is less than 0.35 cm^3/cm^3, the λ value decreases rapidly with the decrease of water content. The water diffusion rate is related to the volumetric water content and particle size. The greater the moisture content is, the greater the diffusion rate will be. The larger the particle size, the larger the diffusion rate. The diffusivity of sandy loam is 10-30 times larger than that of loam and clay loam. The relationship between water content and diffusion rate is in accordance with the exponential function .

邯郸山前平原地下水流场演变及其驱动力

20世纪60年代初邯郸山前平原浅层地下水位大幅下降,地下水降落漏斗逐渐形成,地下水流场剧烈演变,采用时间序列分析、相关分析、水均衡等方法,分析了邯郸山前平原浅层地下水流场的演变规律及其驱动力,并计算了1981—2019年各影响因素对地下水流场演变的贡献率,结果表明:1960年以前邯郸山前平原浅层地下水流场演变主要受自然因素驱动,1960年以后地下水流场演变的驱动力由自然因素演化为人为因素和自然因素,地下水源汇项逐渐发生变化;邯郸山前平原排泄项对地下水流场演变的贡献率大于补给项,降水入渗和地下水开采始终是浅层地下水流场演变的主要驱动力;1981—2000年降水入渗补给量和开采量对浅层地下水流场演变的贡献率为80.82%,2001—2019年降水入渗补给量和开采量对浅层地下水流场演变的贡献率为75.79%,浅层地下水流场演变的驱动力趋于多元化。

基于循环神经网络的山前平原型城市河道洪水预报研究

山前平原型城市拥有复杂的下垫面条件,其洪水兼具了山洪和城市洪水的特征,为水文模拟和洪水预报增加了难度。以小清河济南市黄台桥水文站以上流域为研究对象,构建了基于循环神经网络变体的洪水预报模型,并评估了模型的预测性能。研究结果表明,所构建的洪水预报模型既适用于对场次洪水的预报,又适用于对长系列洪水过程的连续预测,且能够灵活地输出流量、水位过程,在一定预测步长内拥有较高的预测精度,其中基于双向门控循环单元(Bidirectional Gate Recurrent Unit,BiGRU)网络构建的模型预测性能最佳,且随预测步长的延长,其性能衰减最弱,能够作为山前平原型城市河道洪水预报的新方法新手段。

郑州市洪涝模拟模型研究

郑州市位于山前平原地带,受气候和地形条件影响,历史上极端暴雨频发,洪涝灾害十分严重,是国家防办公布的31个重点防洪城市之一。针对郑州市区开展洪涝分析,是服务郑州市防洪排涝,保障郑州市经济社会全面、协调、可持续发展的需要。采用MIKE系列模型,考虑复杂构筑物和内河水系河网的影响,在城市降雨产流模拟、大区域汇流及洪水演进模拟、城市地下管网排水模拟等关键技术研究的基础上,构建郑州市洪涝模拟模型,并利用2011年、2015年和2021年实测暴雨洪水资料进行了模型率定和验证。结果表明:模型模拟效果较好,计算结果与实测结果相差不大,可用于郑州市洪涝模拟评估。

定边县山前平原地下水水化学特征分析及水质评价

为掌握定边县山前平原地下水水化学特征和水质情况,针对采集的93个地下水水样,使用WQI水质指数法、人类健康风险评价模型、离子比值法、Piper三线图和Gibbs图等对地下水水质、水化学特征以及硝酸盐引起的人类健康风险进行评估。结果表明:研究区地下水水化学成分主要受蒸发结晶、溶滤作用和阳离子交替吸附作用的影响;研究区水质整体较差,主要受地质条件和人类活动的影响,其中NO_(3)^(-)污染较为严重,水质由南向北、由山区向平原逐渐变好;地下水中的硝酸盐污染会对人体健康产生危害,儿童因硝酸盐产生的健康风险高于成年人。

基于GIS的河北省太行山山前平原区耕地质量等级评价

为科学有效进行耕地质量保护和建设提升,精准了解耕地质量等级数量和空间特征分布情况,基于GIS技术,运用层次分析法、特尔菲法、模糊数学法和累加法等,对河北省太行山山前平原30个县(区)耕地质量构建综合评价体系,并进行等级评价。结果表明,研究区耕地最高等级为1级,最低等级为8级,平均等级为3.24级,整体质量较高。基于自然断点法,将1~3级地归为优等,主要分布在石家庄山前平原和邯郸部分地区;4~6级地归为中等,主要分布在保定山前平原北部地区和邢台部分地区;7、8级地归为低等,主要分布在保定山前平原南部和邢台部分地区;研究区内中部地区和南部地区耕地质量高于中北部和西部区域;研究区优等地占比最高,占64.49%,低等地占比最低,占4.03%。为确保研究区耕地永续利用,无明显障碍因子的优等地应注重立地条件因子的保持,适时进行深松深翻、灌溉设施养护;中等地继续水土保持工作的稳步推进,增加耕层厚度;低等地宜通过秸秆还田、种植绿肥或增施有机肥、生物炭快速提升土壤理化性状。

梅溪流域城镇化进程对山前平原区洪涝过程的影响

为探究城镇化进程引起土地利用类型变化对山前平原区洪涝过程的影响,以梅溪流域下游平原区的洪濑镇为例,分析了2002—2018年梅溪流域上游山区和下游平原区的土地利用类型变化,并基于多情景数值模拟,研究了流域尺度内土地利用类型变化对山前平原区洪涝过程和地表淹没状况的影响。结果表明:随着梅溪流域耕地和林地面积减少、城镇建设用地增加,上游山区的径流系数和峰值流量均增大,下游山前平原区的淹没状况更加严重;上游山区的城镇建设用地增加使山区骤发洪水峰值流量增大、峰现时间提前,主要影响地表平均最大淹没水深和平均峰现时间;下游平原区的城镇建设用地增加使内涝发生的时间提前,主要影响地表平均淹没历时。

太行山山前平原区早更新世以来沉积物粒度与磁化率特征及其环境意义

通过对太行山山前平原邯郸地区HDZKF孔的粒度和磁化率分析,探讨了早更新世以来该地区沉积物粒度特征、磁化率特征、水动力条件及古气候环境演变。研究表明,邯郸地区先后经历了5个阶段的环境演化:(1)早更新世地层为洼地沉积,水动力条件平稳,磁化率值较高且波动大,气候温暖湿润,对应倒四冰期之后的间冰期;(2)中更新世地层为河流环境沉积,水动力条件增强,磁化率值较为稳定,气候总体较为寒冷干旱,对应倒三冰期与倒二冰期;(3)晚更新世气候由温和潮湿迅速转为寒冷干旱,磁化率值低且波动小,水动力条件平稳低能,沉积环境以河流为主,对应末次间冰期与末次冰期;(4)全新世早期水动力条件增强,总体为以泛滥平原为主的沉积环境;(5)全新世晚期气候温暖湿润,处于水位上升的湖沼环境阶段,磁化率值最高,与中粉砂(5~6φ)呈正相关,水动力条件弱,对应冰后期。

太行山前平原浅层地下水年龄及其对含水层固有脆弱性的指示意义

地下水资源在生产和生活供水中占有重要地位,然而随着人类活动的不断增强,很多地区出现了地下水污染的现象,使得地下水保护研究成为一项势在必行的工作。已有研究显示,地下水年龄可以指示含水层固有脆弱性程度,反映地下水的潜在污染风险性。本次以太行山前平原为研究区,利用3H(3H/3He)同位素识别了浅层地下水年龄并探讨了其对含水层固有脆弱性的指示意义。结果显示,研究区浅层地下水年龄普遍小于40年,由山前至平原沿地下水流动方向呈现增大特征,并呈现较好的分带性。同时,通过对比前人提出的地下水中现代水的含量指示含水层固有脆弱性的方法,揭示地下水年龄的分布,对含水层固有脆弱性亦具有较好的指示意义。结果显示,研究区含水层固有脆弱性由山前到平原呈现降低趋势,并利用其他指标和数据进行了验证和讨论。

太行山前平原动水条件下地下调蓄功能实验研究——以滹沱河冲洪积平原为例

实验研究表明 ,在河道过水动水条件下 ,太行山前冲洪积平原地下调蓄功能不仅与总过水量、过水时间有关 ,而且还与河道过水流量的大小有关 ;平均每增加 1个流量 ,引起距河道 95m处地下水位上升 0 .0 31～ 0 .0 36m。距河道不同距离的地下水 ,获取河道渗漏补给的初始时间和强度存在一个随着距离增长而逐步衰减的过程 ;但是地下水位对河道渗漏补给的响应规律是一致的 ,初期为补给强度快速增大过程 ,达到极限后 ,转变为缓慢衰减过程。最有利地下水获取河道渗漏补给的地下水位埋深为 2 .0～ 2 .5m ,入渗速率大小与河道地层岩性有关。一般规律是 ,颗粒愈粗 ,入渗率愈大 ;当地下水埋深小于 2 .0m时 ,受支持毛细水顶托作用影响 ,亚沙土比粉沙的入渗率大。总之 ,山前冲洪积平原具有较强的地下调蓄能力 ,但不恒量 ,是随着各种因素改变而不断变化。

天山南麓山前平原植物群落物种多样性及空间分异研究

荒漠灌丛是天山南麓山前平原主要植被类型.本研究定量分析了山前平原植物群落物种多样性及生境尺度异质性的影响.结果表明:(1)天山南麓山前平原的植物群落多样性指数Simpson、均匀度指数McIntosh及丰富度指数Margalef都较低,在地貌带的过渡上,植物分布呈现均匀化.(2)海拔和地下水埋深是影响天山南麓山前平原植物群落物种多样性的重要环境指标.海拔梯度与物种多样性指数Simpson、Margalef及McIntosh均呈显著的线性正相关关系,物种多样性均随海拔高度的增加而增加;地下水埋深与物种多样性指数呈极显著的线性负相关关系,物种多样性随地下水埋深的增加而减小.(3)土壤含盐量与物种多样性指标无显著关系,但土壤含盐量与地下水埋深相关性显著,这是天山南麓山前平原土壤盐分空间异质性的一个重要特点.土壤盐分含量变化影响着植物群落物种组成,随土壤盐分含量增加,群落中盐生植物种类逐渐占据优势.(4)海拔的变化是决定天山南麓山前平原灌丛群落生境差异的主导因子.海拔差异表征了山前平原地貌、水文地质条件及土壤的变化,而随海拔变化的水热、水盐等干扰体系的差异则进一步导致了异质性的生境,进而影响不同植被类型中群落组成结构和多样性的差异.

天山南麓山前平原柽柳灌丛地上生物量

基于天山南麓山前平原柽柳灌丛样地调查和实验,研究了柽柳的地上生物量及其分布规律.结果表明,不同地貌带柽柳的地上生物量差异较大.在溢出带,柽柳的地上生物量最大,达1428·53kg·hm-2,其次是三角洲带和洪水剥蚀带,柽柳的平均地上生物量分别为745·97和544·37kg·hm-2,而两河交汇区柽柳的地上生物量最小,仅为111·18kg·hm-2.造成这种差异的主要原因是不同地貌带柽柳的密度不同.在轮台天山南麓山前平原4个地貌样带中,柽柳的地上生物量与表层土壤盐分含量均随地下水埋深的增加而下降,呈良好的相关性,但土壤盐分并不是影响柽柳地上生物量的主要因素,影响柽柳生长的主要生态因子是地下水埋深.

300年以来太行山前平原地下水补给演化特征与趋势

从近 30 0a来太行山平原典型区地下水入渗补给演化特征、机制和未来 5 0a区域水循环中水分通量演化趋势 3个方面 ,阐明了山前平原地下水补给能力的周期可变性和该区现状资源型缺水的客观性。在此基础上 ,提出了进一步开展百年尺度水循环演化趋势基础研究的建议。

太行山山麓平原30年间土壤养分与供肥能力变化

采用大面积土壤养分定位监测和肥料定位试验相结合的方法,研究了太行山山麓平原17个县851个点在1978—2008年的土壤养分动态变化及1996—1999年、2010—2012年两时段土壤供肥能力的变化。研究结果:1978—2008年间,太行山山麓平原冬小麦-夏玉米轮作区土壤有机质、全氮、有效磷的含量分别增加了7.67 g kg-1、0.31 g kg-1、17.77 mg kg-1;其中,1993—2008年间的变化量分别占1978—2008年间变化量总量的70.8%、60.0%、75.5%。土壤速效钾含量在1978—1993年间降低了16.45 mg kg-1,而在1993—2008年期间增加了14.40 mg kg-1。同时,土壤有机质、有效磷和速效钾含量的空间变异正在逐渐增加,土壤全氮含量的变化在逐渐减小。目前土壤供氮、磷、钾能力在冬小麦茬口分别为89.3%、84.6%、96.6%,较1996—1999年期间分别增加37.9、0.7、2.1个百分点;土壤供氮、磷、钾能力在夏玉米茬口分别为72.8%、90.2%、86.1%,比1996—1999年期间土壤供氮、磷、钾分别增加18.0、7.1、-4.8个百分点。土壤氮磷钾输入量超过作物需求量从而导致土壤有机质、有效磷和速效钾等肥力指标逐渐升高,作物产量对肥料养分的响应日趋迟钝,肥料利用率逐渐降低。

天山南麓山前平原土壤盐分空间异质性对植物群落组成及结构的影响

将轮台天山南麓山前平原中下部自北至南分为4个地貌带:洪水剥蚀带、溢出带、三角洲带及两河交汇区带。并以土壤电导作为积盐程度的指标,分析了天山南麓山前平原4个地貌带土壤盐的分布特征:溢出带和三角洲带土壤盐分含量高,两端洪水剥蚀带和两河交汇区带盐分含量低。物种多样性及物种组成分析结果表明,自北至南物种多样性及物种数量都在下降,洪水剥蚀带主要为柽柳群落、琵琶柴群落,溢出带主要为柽柳群落、盐节木群落、盐角草群落,三角洲带及两河交汇区均为柽柳群落。通过相关性分析,土壤盐分与群落物种多样性相关性不显著。但是,土壤盐渍化的变化明显影响到植物群落物种组成的变化、群落类型的空间分布和演替。

河北省典型土壤磷库状况及对长期施磷和秸秆还田的响应

通过大面积田间土壤养分测定及与1978年第二次土壤普查结果比较,系统研究了河北省不同农业生态类型区典型褐土、潮土、水稻土土壤磷素状况及其演变规律,并基于肥料定位试验系统研究了河北省典型褐土、潮土上长期施用磷肥、秸秆还田对土壤各形态磷库的影响。结果表明:河北省主要农业生态类型区土壤全磷、无机磷总量、Olsen-P含量均表现为太行山山麓平原褐土区>海河冲积低平原潮土区>冀东滨海平原水稻土区。1978年二次土壤普查至2014年的36年间,褐土、潮土、水稻土土壤全磷分别增加66.5%、32.8%、23.2%;Olsen-P分别增加了444.9%、533.4%和171.8%,有效磷占全磷的比重呈逐渐增加趋势。太行山山麓平原典型褐土上连续7年施用P2O575~210 kg/hm2,与P1相比,土壤Olsen-P占全磷比重以及Ca2-P、Ca8-P占全磷、无机磷的比重均随磷用量的增加呈增加趋势,O-P占无机磷比重随磷肥用量的增加呈降低趋势。山麓平原典型潮土中小麦秸秆还田22年,土壤全磷、无机磷总量、Olsen-P无显著增加,土壤无机磷中Ca2-P、Al-P、Fe-P、O-P、Ca10-P均无显著变化,Ca8-P显著增加。

太行山前平原夏玉米-冬小麦轮作生态系统碳截存及其气体调节价值

应用静态明箱-气相色谱法对4个施氮肥水平N0(0kgN·hm-2),N200(200kgN·hm-2),N400(400kgN·hm-2),N600(600kgN·hm-2)的夏玉米-冬小麦季CH4、N2O排放进行了研究,同时估算了其年季净固碳量及其O2气体调节价值,计算了年综合气体调节价值。结果表明,夏玉米-冬小麦农田生态系统为CH4吸收汇和N2O排放源,随着氮肥施入量的增加,其对CH4吸收能力减弱,其N2O排放量增加。夏玉米季N400和N600的CH4平均排放速率显著高于N0和N200(P<0.05);冬小麦季N0处理CH4平均排放速率显著低于N600处理(P<0.05),冬小麦季N600的N2O平均排放速率显著高于N0处理(P<0.05)。夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0、N200、N400和N600处理CH4排放总量分别为-2.55、-1.99、-0.94和-0.47kg·hm-2·a-1;其N2O排放总量分别为1.05、1.45、1.67和2.22kg·hm-·2a-1。随着氮肥施用量的增加,夏玉米季和冬小麦季转化为NPP的碳量和净固碳量均增加;夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0、N200,N400和N600处理年季净固碳量分别为6224.29,13885.05,14554.35和14521.10kg·hm-2·a-1;其中N200,N400和N600分别比N0处理增加了123.08%、133.83%和133.30%。夏玉米-冬小麦轮作农田生态系统N0,N200,N400和N600处理综合气体调节价值分别为10560.19、23602.64、24727.78和24634.24yuan·hm-2·a-1;N200、N400和N600分别比N0处理增加了123.51%、134.16%和133.27%,以N400处理年固碳量最高。

太行山前平原地下调蓄远景区与类型

本文通过对太行山前平原地下调蓄的水文地质及水文条件、库容评价原则与方法和类型的分析,阐明了其地下调蓄能力及可利用性,给出了综合评价结果:石景山—大兴靶区、石家庄—晋县靶区和邢台靶区可作为南水北调地下调蓄首选目标,房山—容城靶区、望都—定县—新乐靶区和磁县—安阳靶区可作为南水北调地下调蓄的主要备选场所,邯郸靶区和辉县—新乡靶区适宜作为井灌小型地下调蓄场所。

河西内陆干旱区地表和地下水资源的相互转化研究(英文)

根据有关台站的水文气象观测资料及“九五”国家科技重点攻关项目“96 - 912”专题有关成果 ,对甘肃省河西内陆干旱区地表水、地下水资源的数量、分布特征与变化规律及相互转化关系进行了分析和研究。结果表明 ,内陆干旱地区的地表径流主要形成于中、高山区 ,散失于山前平原和沙漠。径流的补给来源主要为大气降水、冰雪融水和地下水。降水量及其时空分布对水资源的形成有着重要的影响。这里降水、河川径流与地下水转化关系十分明显。内陆干旱地区水资源最主要的特征就是从山区到平原地表水与地下水在不同地质地貌单元间的相互转化 ,并且由径流源区的山区到河流下游的平原 ,不同区域、不同地段地表水与地下水的转化关系及地下水的流动模式亦不相同 :即由降水与冰雪融水下渗所形成的山区地下水绝大部分以基流形式排泄 ,形成地表径流进入盆地 ;而河流在进入盆地或平原区流经透水性极强的山前冲、洪积平原后又大量渗漏补给地下水 ,山前冲、洪积扇平原的地下水沿地形坡降向冲积平原运动至冲积扇缘地带后 ,由于含水层土壤颗粒变细 ,导水性减弱 ,形成地下水溢出带 ,地下水沿沟壑呈泉水大量溢出地表 ,汇集成泉沟进入河流而转化成为地表水。在冲、洪积扇以下的冲积平原上 ,潜水含水层土壤颗粒细 ,地下水埋藏浅 ,?