地下水控制性临界水位及确定方法

地下水位及其变化趋势是衡量地下水资源开发是否合理的重要评判依据,为了充分反映地下水系统的功能属性和水资源管理要求,在辨析地下水控制性临界水位与上限、下限临界水位相关概念的基础上,以维系地下水资源功能、生态功能和地质环境功能可持续为目标,考虑地下水流动系统的整体性和协调性,通过构建多元量化关系模型,由各功能和类型分区单井临界水位划定成果加权得到各管理分区面水位阈值。以地下水开发利用问题较为突出的河北省平原区为研究对象,基于各代表性监测井2001—2013年水位数据构建量化关系模型,地下水控制性临界水位划定结果表明:河北省平原区浅层地下水控制性上限临界埋深阈值为1.93~13.19 m,控制性下限临界埋深阈值为10.94~27.06 m;深层地下水控制性临界埋深阈值为12.15~49.09 m。

京沪高速铁路沿线地面沉降与地下水位变化关系探讨

文章选择京沪高速铁路沿线的北京、廊坊、天津、沧州、德州等几个沉降中心的监测数据及研究资料,对比分析发现地面沉降发展与地下水位变化密切相关,依此建立了地面沉降与地下水位变化的经验关系,进一步分析预测了华北平原各主要沉降区地面沉降发展趋势。结果表明:北京地区地面沉降变化与水位变化线性相关明显,地面沉降对地下水位变化反应较灵敏,无明显临界水位;廊坊、天津及沧州地区显示指数相关,有较明显的临界水位,沉降过程存在初期缓慢沉降和快速沉降两个阶段;德州市在监测时段内显示二次函数相关,可能存在临界水位,但不如天津至沧州地区明显。各主要沉降区除天津市区地面沉降已经得到有效控制外,随着地下水资源的不断超采,过量消耗深层地下水储量,其它沉降区的地面沉降将持续发展,地面沉降灾害问题也必将日趋严重。

地下水位对雾江滑坡体稳定性的影响

边坡稳定安全系数受多方面因素的影响,其中地下水位线的不同处理方式对边坡稳定的影响较大。由于实际工程问题的复杂性,一般需要基于某种假定获得新的地下水位线。基于极限平衡理论,结合雾江滑坡体工程,对比分析2种地下水位线处理方式对安全系数的影响,同时探讨了不同水位下的的临界地下水位。分析表明:假定库水位与原始地下水位水平直接相连,古滑带安全系数随着水位上升呈现先缓慢增加后逐渐减小的趋势;而假定考虑滑坡体内地下水位变化,古滑带安全系数随着蓄水位的上升呈现逐渐减小的趋势,即考虑库水位引起地下水位变化后,安全系数有一定的降低,安全系数偏于保守;并且不同库水位都存在一个临界地下水位比例系数,且比例系数位于0~1之间。

基于遥感模型SDI的土壤盐渍化临界水位研究

【目的】基于遥感模型快速识别大尺度空间土壤盐渍化程度并及时预警,以防止土壤盐渍化。【方法】通过分析归一化植被指数(NDVI)、盐分指数(SI)和地下水埋深之间的响应关系,探讨了一种基于遥感模型SDI(Salinization Detection Index)的土壤盐渍化临界地下水位确定方法,并应用于民勤绿洲区。【结果】(1)植被NDVI与土壤盐渍化程度具有指数关系,盐渍化遥感监测指数SDI可以综合反映区域植被长势和土壤盐渍化程度。(2)SDI和地下水埋深在空间分布上呈显著负相关关系,说明SDI能够较好地反应土壤盐渍化程度。【结论】民勤绿洲区轻度盐渍化、中度盐渍化和重度盐渍化对应的地下水埋深分别为4.7、3.2、1.8 m。

鲁西北平原地下水开采与地面沉降的相关性

针对鲁西北平原地面沉降灾害防治问题,在分析详细水文地质工程地质资料的基础上,系统研究了该区深层地下水降落漏斗的现状特征及地面沉降时空演化规律,确定了临界开采地下水位,并深入研究了地面沉降-地下水相关性以及地面沉降滞后于地下水位变化的规律。结果表明,地下水开采量与地下水位呈高度负相关关系,地下水位和地面标高呈高度正相关关系,地面沉降量直接受控于地下水超量开采量,德州、滨州、广饶沉降中心沉降速率存在加速向减缓的过渡阶段。通过分析给出了其临界地下水位分析值,确定了地下300~500 m深处地层沉降对于地下水位变化的滞后性约为3个月。

基于水盐生产函数的绿洲灌区水盐调控研究

土壤次生盐碱化是新疆灌溉农业所面临的最大环境问题。灌溉农业的快速扩展与灌排系统不完善是造成土壤次生盐碱化发生与恶化的关键因素。以水盐生产函数为依据，计算了不同生育阶段及全生育期阶段棉花相对产量与土壤全盐的关系，依据该计算结果对塔里木灌区的土壤盐化程度做了初步划分。基于塔里木灌区地下水埋深较浅且多为微成水的事实，比较深入地探讨了地下水合理的动态水位及作物对潜水利用问题。最后，提出了灌区水盐调控的对策，强调排水系统的通畅运行是控制土壤次生盐碱化的关键，通过排水系统和减少灌溉定额使作物生长期的地下水埋深控制在1．6～2．1m内，不但可以减少排水成本，而且也可使作物充分利用地下水，同时促进塔里木河水质的改善。

塔里木河河岸带胡杨种群数量特征与空间分布格局

在塔里木河上游垂直河岸设置样带,研究胡杨种群数量特征与空间格局沿地下水位梯度的动态及相互关系,探讨其生存发展的合理生态地下水位及胁迫水位。结果表明:胡杨具有伴河生长的特性,在距河道100m以内胡杨以幼苗为主,种群属进展型;随着离河道距离的增加,胡杨种群幼龄比例减少,胸径逐渐增大,远离河道区老龄个体占优势,种群结构呈倒金字塔形,趋向衰退。胡杨种群密度、幼苗比例、长势与林分郁闭度随离河道距离增加而降低,平均胸径、最大胸径与树冠疏失度则增加;密度、郁闭度与离河道距离(地下水位)呈显著负相关,平均胸径与离河道距离呈正相关。河岸带胡杨空间格局主要呈聚集分布,近河岸区则呈随机分布,随距离增加空间格局转为聚集分布,这是种群集群抵御干旱环境而采取的生态适应对策。地下水位是影响河岸带胡杨种群生长与分布的主要因素,而维系河岸带胡杨种群正常生长的合理地下水位应<4.1m,胁迫临界地下水位为5.5m。

水库浸没对建筑物区的影响与处理方案研究

受库岸地层地质特性及地下水等因素影响,一些水电工程库区淹没迁建高程以上的居民房屋,也可能受到侵渍或淹没损害。以小南海水电站为例,介绍了库岸建筑物地基地层、岩性情况以及地下水现状。通过现场试验、室内试验以及参考其他工程经验,综合分析并提出了典型库段建筑物区浸没地下水埋深的建议临界值,研究了地下水壅高及浸没对建筑物的安全影响,对影响程度进行分级划定,并提出了相应的工程处理方案。

砂质边坡安全性与快速评估方法研究

边坡内地下水位之变化是边坡安全的重要参数,但其对边坡稳定安全系数之影响却鲜少被人深入探讨。而现今监测仪器管理值大多仅以经验值代表边坡潜在危险性,且未明确指出对应的变位大小。因此,结合数值分析法和极限平衡法的优点及特性,详细分析砂质边坡的地下水位、应力、应变与安全系数之关系,探讨地下水位对砂质边坡稳定性的影响。研究成果获知各种内摩擦角不同的土壤,随着水位升高时,安全性也变化的趋势,且可以正规化参数FS/tanφ与Hw/H表达之。因此,进一步建立一个合理且可快速使用的边坡安全评估图表,以便用于砂质边坡快速安全评估,且亦可用于缺乏详细数据的现地边坡之快速安全评估,解决盲从检测之虞。

江巷水库库区浸没影响分析

为减少水库蓄水后造成的浸没损失,根据库区地质勘察和试验资料,分析土壤毛管水上升高度、农作物和建筑物基础安全超高,建立水文地质模型和数学模型,对水库蓄水后不同工况条件下,库岸地下水位的壅高进行了模拟计算,并预测了水库浸没高程和范围,分析了对农作物和居民建筑物基础的影响,确定水库征地、移民范围。

洱海灌区末端拦截调蓄带浸没问题初步研究

洱海灌区地形平缓,坡度为1°~3°,地下水位埋深为0.3~1.5 m,末端拦截调蓄带采用半挖半填形式,设计正常蓄水位多高于地下水位,蓄水后存在大面积的浸没问题,给当地农作物及建筑物带来危害。结合现场浸没调查,通过地质勘探、室内试验和渗流计算等方法,确定浸没地下水位临界埋深,定量分析预测调蓄带蓄水后的浸没范围和影响程度,并结合工程布置提出三种防治措施。结果表明,调蓄带正常蓄水后,农作物区和建筑物区在壅高后的地下水位埋深分别为<0.5 m和1.0 m时将受浸没影响,受影响范围总计约431.11 hm2;在现状种植结构下,调蓄带周围农作物受浸没危害程度不大,但地下水位壅高会造成调蓄带周围建筑物地面和墙体常处于潮湿状态而无法居住。建议采取排水、防渗或填高等措施以减小浸没影响。

干旱、半干旱区平原水库对坝后盐渍化的影响

为了农业灌溉,干旱、半干旱区修建大量的平原水库,坝基多位于第四纪松散深厚覆盖层上,深厚覆盖层地基上平原水库的渗漏引起坝后地下水位抬升,造成水库下游大面积土地盐渍化,使许多土地减产甚至弃耕。通过对代表性平原水库的监测,分析水库对坝后地下水临界水位的影响程度,进而分析防渗措施的型式。利用有限元计算了深厚覆盖层透水坝基垂直防渗墙和水平铺盖时,坝基渗流量与防渗体尺寸的关系,并联合坝后排水体进行综合控制地下水临界水位,推导出控制地下水临界水位的水库防渗体尺寸计算公式。结合工程实例计算表明,选择合理的防渗体型式并结合排渗体联合控渗,可以从源头上控制坝基的渗漏量,使坝后地下水位控制在临界水位以下,防治坝后土壤的次生盐渍化问题。

张掖城市湿地保护区生态需水量分析与计算

浅埋的地下水位以及泉水溢出是张掖城市湿地形成的主要原因。在充分考虑保持湿地现状的同时,顾及到湿地区内农耕区不至于因地下水位变化而产生负面环境地质影响,将2005年8月份湿地保护区水位埋深,确定为保持湿地现状的地下水位埋深临界值。按照张掖城市湿地保护区的基本特征、表现、生态保护目标,生态需水量主要包括湿地植被蒸腾量、湿地土壤蒸发量、灌溉需水量以及景观建设需水量等。计算得生态需水量为3 053.87×104m3/a。湿地生态需水量的分析与计算对于制定合理的湿地保护措施具有重要意义。