黑河下游地下水波动带地下水与植被动态耦合模拟

采用对数正态分布模型,基于2006年黑河下游的野外实测数据,建立了研究区胡杨和柽柳植被盖度与地下水埋深的模型,并模拟了研究区的潜在植被.结果表明:黑河下游胡杨的最适宜地下水位和平均地下水位分别为2.6和3.6m,柽柳则分别为2.0和3.0m;胡杨的高盖度分布区主要集中在河道两侧的区域,而柽柳则可以在研究区的大部分区域以较高的盖度生存,对于研究区当前的地下水埋深而言,柽柳应该是最适宜生存的物种之一;研究区胡杨和柽柳的潜在植被空间分布与现状分布的相似性分别为43.4和55.6,导致相似程度不高的主要原因为土壤中存在的石膏盐盘层阻碍了土壤水分的垂直运动.

黑河下游地下水波动带土壤盐分空间变异特征分析

以黑河下游地下水波动带为研究区,根据64个样点的实验数据,采用地统计分析法对区域土壤盐分空间变异函数理论模型进行了选择,同时还利用GIS交叉验证(Cross-Validation)对目前较为薄弱的空间插值方法的适用性选择问题进行了分析。并在此基础上对整个区域土壤盐分空间分布进行了模拟,进而分析了其空间变异特征。结果表明:(1)受地下水影响,黑河下游地下水波动带土壤盐分含量整体较高,且其空间分布具有明显的变异特征。在沿河流流向及垂直于河流流向方向上,各盐分要素在整体规律性变化基础上都存在局部性变异,且这种局部性变异在垂直于河流流向方向上比河流流向方向更显著;(2)各盐分要素的变程为本研究今后合理布置采样点提供了参考依据,同时也为黑河下游地区水文及生态研究提供了有关研究尺度的参考信息;(3)研究区土壤盐分空间分布模拟也为该区植被恢复提供了必要的土壤盐分信息,这对本区乃至整个黑河下游植被恢复及生态重建工作都具有重要指导意义。

地下水波动带中细菌群落结构与水质响应关系

为揭示地下水波动带中细菌群落结构特征及其与地下水环境相互作用关系,选取哈尔滨市第一水源地作为研究区,采集地下水样品以及波动带不同深度(0~5m非饱和带和6~50m饱和带)含水介质样品,分别用于水化学分析和16S rRNA细菌高通量测序,依托冗余分析定量表述地下水质参数与细菌群落相关性.水化学分析结果显示,研究区地下水主要污染物为Fe、Mn、NH4+和有机质,Fe、Mn超标与研究区特定地质背景有关,NH4+和有机质主要来源于人类活动.微生物分析结果显示,非饱和带和饱和带的细菌群落结构差异性显著,非饱和带细菌群落丰度和多样性显著高于饱和带,Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes和Acidobacteria为研究区优势门,在非饱和带和饱和带的累积相对丰度分别为82.89%和98.64%.冗余分析(RDA)结果显示,门水平上非饱和带中与水质演化强相关的细菌类群是Bacteroidetes、Proteobacteria、Actinobacteria、Verrucomicrobia,贡献率分别为15%、14.8%、8.9%和5.2%;饱和带中对地下水质演化起主要作用的类群为Bacteroidetes、Acidobacteria、Actinobacteria和Firmicutes,贡献率分别为38.4%、19.0%、10.8%和9.1%.属水平上非饱和带中的Pseudomonas和饱和带中的Flavobacterium对Fe、Mn、NH4^+生物转化起主导作用.本研究为揭示地下水波动带中生物地球化学作用对地下水环境的影响提供了科学依据,对地下水污染修复具有重要的意义.

黑河下游地下水波动带土壤盐份空间变异性研究

地下水波动带是地下水水位及辐射范围变化明显的区域。本文在地质统计学理论与GIS技术基础上,以黑河下游地下水波动带为研究区,根据64个采样点的实测数据,采用地质统计分析法与交叉验证法(Cross-Validation)对研究区土壤盐份实验半方差函数理论模型及常用插值方法进行了选择,进而分析了研究区土壤盐份空间变异性特征。研究结果表明:(1)黑河下游地下水波动带土壤盐份具有明显的空间变异性:沿河流流向方向土壤盐份整体表现为逐渐增高的趋势,垂直于流向方向各盐份要素受控于地下水而应该呈现的离河越近土壤盐份含量越高的特征被一些局部性变异所取代,且这些局部性变异在东河辐射范围内略微明显于西河,这与东河区域局部性地下水补给来源复杂及地下水化学类型变化明显等因素有关。(2)变程是描述空间变异性的尺度。从各盐份要素的有效变程看,7 km是研究黑河下游地下水波动带土壤盐份空间相关性的最大采样尺度。本研究的目的是为黑河下游区域生态恢复与植被重建及相关研究中合理布置采样点提供理论依据。

基于GIS的黑河下游地下水波动带范围探析

在GIS支持下,通过对黑河下游生态输水前后地下水位空间连续分布及其变化情况的分析,对自生态输水实施以来到2005年输水结束所形成的地下水波动带范围进行了探索性分析。结果表明,黑河下游地下水波动带大致在河流20 km缓冲带附近。该研究可为黑河下游生态输水的环境效应分析及区域生态恢复提供参考。

土壤非饱和区含水层对潮致地下水波动的影响

针对滨海潜水层中存在的潮致地下水波动现象,以Kong等提出的新型Boussinesq方程为理论基础,通过摄动解析法剖析波动组成及函数表达,在此基础上分析土壤非饱和区含水层对潮致地下水波动的影响机制。结果表明:地下水波传入滨海潜水层后,主频波幅呈指数型衰减,且渗透系数越小波能衰减越快;在非线性作用下,波动传播过程中将衍生出高频波,波能从低频波向高频波迁移;当土壤的非饱和持水性较强、土壤层非饱和区厚度较小、土壤孔隙率较小时,有利于潜水层内高频波的形成。

黑河下游地下水波动带地下水位动态变化研究

黑河下游是生态环境特别脆弱的地区,地下水位具有重要的生态意义。研究该区域地下水位的波动变化,对于生态环境的恢复与管理具有重要的指导意义。以河流20 km缓冲区为研究区,基于观测数据对2006年地下水位与分水前(2000年)的地下水位进行对比,分析得出:随着生态输水工程的启动,地下水位在总体上得到明显升高,研究区北部横剖面线上地下水平均升高0.995 m,南部横剖面线上平均升高0.497 m。西河纵剖面上输水后地下水位在下游提升最为明显,平均水位上升2.41 m,中游提升不大,大约为0.22 m;东河纵剖面上下游水位提升比较明显,水位上升1.06 m,但中游地下水在分水后仍有显著下降,平均下降0.96 m,上游地下水位上升0.90 m。研究区不同区域地下水时间(1990—2010年)变化趋势不同。有持续上升型,有持续下降型,有下降转为上升型,2002年成为转折点;额济纳旗农业灌溉对局部地区地下水影响较大,农业用水与生态需水的矛盾逐渐显露出来。

黑河下游地下水波动带地下水时空分布模拟研究:研究区离散化与潜水蒸发空间化

从地下水研究意义出发,综述了地下水研究现状,利用含水层结构对研究区进行离散剖分。利用观测资料确定潜水蒸发与地下水的关系,在界定初始地下水位的基础上,利用该关系模型对初始潜水蒸发空间化,结果表明,初始潜水蒸发(1990年7月)分布在7～80mm之间,高值出现在研究区的河岸地带,低值出现在研究区的北部、南部和远离河岸区。研究区的潜水蒸发随着时间的变化也有显著的变化,一般在6—9月蒸发量较大。

干旱区河岸柽柳水分利用效率(WUE)对地下水位年内波动的响应

柽柳是中亚干旱区河岸林的重要建群种,同时也是美国西南半干旱区河岸林的主要入侵物种。随着国内外生态输水和流量自然化等旨在恢复受损河岸生态系统措施的实施,许多干旱、半干旱区河流沿岸的地下水呈现出显著的年内波动。在此背景下,作为兼性地下水湿生植物的河岸柽柳,其水分利用效率是保持相对稳定还是随水位波动而变化?该问题目前仍未得到解答。基于叶片δ13 C、河水位、河岸带地下水位及土壤水分的动态观测,分析了黑河中游典型河岸林内柽柳水分利用效率对地下水位波动的响应。研究表明:柽柳叶片的碳同位素分馏值具有显著的波动性变化特征,且与地下水涨落呈较好的正相关,通常随水位抬升而增大,在地下水回落一段时间后下降,表明河岸柽柳的水分利用效率对潜水埋深的变化有着显著响应,随地下水位的下降而增高。这可能是因为在高水位时段及低水位时段的初期,柽柳主要吸收上升到或滞留在根系吸水层内的地下水,水分来源充足,故水分利用效率总体上较低;在低水位时段的中后期,因重力释水和植物蒸腾,根系吸水层变得越来越干燥,为了从中吸收到足够的水分,柽柳叶片水势降低,导致部分叶片气孔闭合,水分利用效率增高。

潮汐对人工岛地下水水位波动动态观测研究

结合海花岛地下水水位动态观测项目,总结了人工岛的工程地质特性,探讨了地下水水位动态观测点的布置原则,分析了动态观测点的工作原理,提出了动态观测点的安装方案.通过对13个动态观测点累计19968次的潮汐和地下水水位的动态观测,研究了潮汐对地下水水位的影响及其波动特性,为人工岛建筑的选址、基坑工程、地下室抗浮等设计及施工提供科学依据。

农业发展对区域地下水资源的影响

农业用水是河北省水资源消耗的主要构成部分,农业灌水量的变化过程在一定程度上反映了区域农业的发展历程。通过对比分析沧州地区农业发展及区域地下水的变化特征,结果表明:区域深层地下水动态与农业发展水平密切相关,水位与农业灌溉需水量变化趋势相反;浅层地下水位波动主要受降雨影响,其次为农业灌溉。当地下水位埋深小于1.2m时,灌溉水能够直接入渗补给地下水;而地下水埋深大于1.5m时,则不会直接入渗补给地下水。综合分析认为,合理开发利用微咸水,充分利用雨洪资源,是未来沧州地区灌溉农业可持续发展的有效途径,是水安全和粮食安全的重要保障。

地下水水位波动对石油污染物迁移及透镜体位置的影响

近年来石油类污染在土壤和地下水环境中日益严重,由于天然及人为因素导致的地下水水位波动会造成污染物的二次迁移,扩大污染范围,因此探究水位波动对污染物迁移的影响刻不容缓。以柴油为例,利用二维模拟槽模拟柴油在地下水水位波动带中的迁移情况,通过控制水位升降模拟地下水水位波动,研究柴油透镜体的位置、模拟槽内柴油-水-气体饱和度随水位波动的变化,分析地下水水位波动对石油类污染物在地下水非饱和带中迁移的影响。结果表明:当水位向下波动时,油相可驱替水向下迁移,透镜体位置下移,迁移的过程中部分油相被介质吸附形成残余相,导致残余相柴油的污染范围增大 而当水位向上波动时,水可驱替油相向上迁移,透镜体位置上移,迁移的过程中部分油相溶解,导致溶解相柴油的污染范围的增大。该研究可为实际污染场地的修复提供理论支撑。

工程地质勘察中的水文地质危害分析及对策研究

水文地质是工程地质勘察中常常被忽略的一部分,然而就是这么一部分将会影响我们整个的工程地质质量。因此,为突出水文地质的重要性,本文就工程地质勘察中的水文地质存在的危害进行了浅要的说明,主要围绕水文地质中潜水位的升降及地下水的动水压力进行剖析,并对出现的这些问题给出了解决策略。