西辽河平原地下水补给植被的临界埋深

许多地区地下水是生态稳定的重要支撑或补充,确定地下水补给地表植被的临界埋深对地下水管理和生态安全至关重要。以西辽河平原为例,主要研究成果如下:①根据地下水补给植被原理划分包气带水分运动结构,描述地下水补给植被的作用机理和物理过程,定义地下水补给植被的临界埋深及相关物理概念。②根据植被根系吸收潜水蒸发的物理机制,地下水面附近由毛管水上升形成的潜水影响层是临界埋深计算的关键。③推导土壤毛管有效孔径计算推理公式,通过构建土壤微结构模型求解推理公式中的孔隙特征参数,解决毛管水最大上升高度的精确计算难题;④结合不同群落植被根系层厚度,形成地下水补给植被的临界埋深计算模型。⑤通过野外调查和观测试验实证,表明计算结果可靠,研究成果在科尔沁草原得到了及时应用。

合理调控地下水埋深将降雨转化为可利用的水资源

华北平原东部水资源短缺,开发利用地下水包括微咸水和半咸水抗旱灌溉,调控地下水埋深在临界动态,能够增大地下库容,减少潜水蒸发与径流流失,增大降雨入渗,防治渍涝灾害,增强伏雨洗盐,淡化地下咸水,将时空分布不均的天然降雨与地表径流转化为可利用的水资源。依据实测数据推导出雨前地下水埋深、次降雨量与径流深和降雨入渗补给地下水关系的经验公式。

基于生态圈层结构稳定的地下水位计算与调控

干旱区绿洲灌区水资源集中开发使用,改变了地下水潜流场分布,造成了盐渍化和荒漠化并存的生态问题,严重威胁着绿洲的生态安全。以生态圈层结构理论为基础,深化研究潜水影响层概念内涵,构建干旱平原区潜水蒸发概念性模型,以黑河罗城灌区为例,从机理上揭示干旱区荒漠化与盐渍化的地下水埋深条件并进行定量计算与调控,主要成果如下:①描述了造成内陆河干旱区绿洲内部盐渍化和过渡带荒漠化的潜水蒸发运移规律,利用潜水影响层定义了盐渍化与荒漠化地下水临界埋深,并进行了定量计算,得到罗城灌区绿洲内部次生盐渍化的地下水临界埋深为1.3~1.5 m,过渡带荒漠化地下水临界埋深为8~13 m;②讨论了潜水影响层厚度定量公式中关键参数土壤当量孔径和液体表面张力在不同生态问题中的合理取值;③提出一种协同缓解干旱区盐渍化和荒漠化的地下水位调控方案,实现改善灌区内部盐渍化、控制过渡带荒漠化和水资源高效利用等多个目标。

简析浅层地下水降落漏斗区热岛效应及有关概念

采用数据挖掘技术分析出影响地表土层地温的因素依次为日照、地下水埋深、潜水蒸发量、降水入渗补给量等,因而得出了在一定深度范围内地下水位变化对近地表地温影响较大,从而提出了地下水热岛效应的概念。基于突变理论给出了漏斗区地下水热岛效应临界埋深的判据,提出了热岛效应临界埋深及临界面的概念,据此确定了热岛效应临界埋深值,最后给出了地下水热岛效应图。

寒旱露天矿区土壤水分运移规律及其生态效应

为了探究寒旱露天煤矿区土壤水分运移规律及其生态效应,以位于蒙东草原的露天煤矿为研究区,开展了长时间段土壤水分观测原位试验。研究结果表明:非冻结期浅层土壤含水率主要受降水影响,冻结期土壤含水率受土壤温度影响明显;50 cm以上土壤饱和渗透系数大于150 cm/d,50 cm以下土壤饱和渗透系数仅为20 cm/d左右,表现为土壤饱和渗透系数随土壤深度的增加呈减小趋势,降水入渗形成的土壤水主要滞留在50 cm以上的植被根系作用层;区内地下水位埋深(>10 m)远超地下水补给植被的临界埋深(3.52 m),植被指数与年降水量呈正相关关系,表明土壤水是维持区内植被需水的最关键水源;冻融期土壤含水率可恢复甚至超过非冻结期的含水率水平,同时特殊的土层结构造成植被根系区的土壤持水性较好,以上2个因素对植被生长具有积极意义。研究结果可为寒旱露天煤矿区的生态环境保护与修复提供借鉴。

地下水位对干旱区河谷林耗水影响的数值模拟

为研究不同地下水位下的干旱区河谷林水分动态变化、消耗规律及维持河谷林正常生长的临界地下水埋深及其年内变化过程,利用HYDRUS-1D软件建立了河谷区地下水—土壤—植物—大气连续体(GSPAC)水分传输模型,对新疆额尔齐斯河干流河谷林水分动态过程进行模拟分析。结果表明:河谷林实际腾发量随地下水位的降低而减小,维持河谷林正常生长的临界地下水埋深(河谷林各月旬最小耗水比例达到70%时的地下水埋深)随时间变化,河谷林生长期4～10月临界地下水埋深分别为6.2m、4.2m、2.8m、3.5m、9.5m、12.2m和8.3m。

王甫洲水利枢纽对老河口市城区浸没影响研究

湖北省老河口市(城区)位于汉江一级阶地上,地面高程一般为88～90m(黄河,下同),局部范围低于88m。汉江平均水位为81.86m。 拟建的王甫洲水利枢纽位于老河口市城区下游3～7km处。工程建成后水库正常蓄水位为86.23m,较之汉江天然江水位升高约4.37m。显然,老河口市城区地下水位必将抬高至86.23m以上。因此,王甫洲水利枢纽的兴建是否对老河口市城区造成浸没,影响程度如何,以及采取何种工程措施来消除或减小浸没的影响,这些问题一直受到建设单位。

伊春市西山水库挡石河经营所浸没分析

采用勘探手段,查明了西山水库库区场地的地貌单元及地层产状,再用地下水位壅高计算方法,对挡石河经营所浸没进行了分析。

松塔水库曲曲沟坝址库区浸没问题研究

通过对松塔水库曲曲沟坝址库区浸没问题的研究,圈定了浸没区的范围。

开采浅层水 增雨水入渗 引河水补源 水可持续用

南皮县淡水资源严重短缺,制约工农业与经济社会的发展。春季开采浅层地下水包括微咸水和半咸水抗旱灌溉,腾出地下含水层空间；汛期增加降雨入渗,减少径流流失,防渍防涝,把时空分布不均的天然降雨转化为地下水资源；秋冬利用河道沟渠引蓄河水补源,淡化地下水质,增加地下水可采量。地上水地下水联合运用,保持水资源采补平衡。实现旱涝碱咸综合治理、水资源可持续利用与经济社会可持续发展。

开采浅层水 增雨水入渗 引河水补源实现水资源可持续利用

南皮县淡水资源严重短缺,制约工农业与经济社会的发展。春季开采浅层地下水包括微咸水和半咸水抗旱灌溉,腾出地下含水层空间;汛期增加降雨入渗,减少径流流失,防渍防涝,把时空分布不均的天然降雨转化为地下水资源;秋冬利用河道沟渠引蓄河水补源,淡化地下水质,增加地下水可采量。地上水地下水联合运用,保持水资源采补平衡。实现旱涝碱咸综合治理、水资源可持续利用与经济社会可持续发展。

长江某水电站库区HP村浸没问题研究

长江某水电站库区HP村处于长江Ⅰ级阶地平台,地势低平,分布大量耕地和民房,水库蓄水后浸没问题突出.通过研究该岸段水文地质结构及天然地下水流场、土层毛管水上升带高度、耕植层厚度、房屋基础类型、埋深、地基土体天然、饱和状态下力学特性并分析地下水位上升对地基安全影响深度等,综合确定浸没临界地下水埋深标准值;采用有限元法分析预测水库蓄水后稳定、非稳定流地下水回水特征.以此为基础进行浸没判别,确定浸没影响区范围和影响程度,为水库影响区范围界定提供可靠依据.此浸没研究方法和技术成果可供类似工程参考.

基于盐碱化防治的多目标配水模型

以宁夏银北灌区为实例,把土壤临界含盐量、地下水临界埋深和临界矿化度概念引入水资源管理中,建立了防治盐碱化的多目标决策模型,并利用约束法和模拟方法对不同水平年银北灌区的引、采、排水量进行优化计算。该模型实现了水资源优化配置对三大水盐指标,即地下水埋深、土壤含盐量和地下水矿化度的全面调控,可用于干旱、半干旱地区以防治土壤盐碱化为目的的灌排管理决策。