河流潜流带地表-地下水过程对典型水生生物活动的响应研究进展

河流潜流带是地表-地下水连通和交换的主要区域,地表-地下水过程不仅促进了生源物质的迁移转化过程,还能涵养水源、稳定区域生境,为水生生物提供良好的栖息环境。因此掌握水生生物活动与地表-地下水交换关系是深刻认知和科学保护水生生态系统的关键。本文综述了前人有关水生生物活动反馈于地表-地下水交换过程的研究,例如,底栖微生物形成的生物膜可以吸收或滞留生源物质,改变迁移的时间和路径;水生动物的行为可能通过改变河床渗透系数和孔隙率等物理参数影响各类物质的地表-地下水交换通量;水生植物对水流的阻滞和扰动也会作用于地表-地下水交换过程。基于目前研究,本文提出了该领域的3个未来研究方向:潜流交换和水生生物互馈理论,水生生态功能与地表-地下水相互作用关系,河流潜流带生物-地球-化学耦合过程。

白洋淀湖岸带地表水与地下水垂向交换研究

地表水与地下水相互转化关系一直是水文地质研究的热点问题。以往研究更多关注河流的河岸带,但对于相对静止水体—湖泊的湖岸带研究相对偏少。选择白洋淀湖岸带作为研究对象,在周边湖岸带系统部署水位、水温监测系统,采用温度示踪法,开展白洋淀湖岸带区域的地表水与地下水垂向交换量化研究。同时,结合达西定律,间接反演获取垂向渗透系数,系统总结出一套联合利用温度示踪法和达西定律定量研究湿地垂向水交换的方法。结果表明,白洋淀湖岸带以地表水渗漏补给地下水为主,其垂向交换流速可达0.2~1.1 cm/d,沉积岩性主要为粉质黏土、粉土及粉细砂,垂向渗透系数为0.038~0.912 m/d。研究结果可为制定白洋淀湿地补水方案和生态环境保护措施提供基础数据支撑。

湖泊潜流带水交换研究现状与思考

湖泊是湿地系统的重要组成部分,在维持当地水源、调节局部气候、保护生物多样性和生态环境等方面具有不可替代的地位。作为湖泊湿地系统的重要组成部分,湖水和地下水在以往的研究中常被视作独立的子系统分别调查,这极可能造成水资源评价的较大误差,导致水资源调配不合理、利用不充分。本文基于对湖泊潜流带水交换的研究现状的分析,梳理总结了定量研究该水交换过程的不同研究方法,主要包括直接测量法、水量平衡法、水动力学法、温度示踪法、水化学/同位素法、数值模拟法等;综合叙述了研究方法的发展动态,并对湖泊潜流带水交换研究进行了思考和展望。

黄河三角洲沉积环境和沉积物渗透系数的现场实验测定

在详细描述黄河三角洲的微地貌条件和沉积环境后,选择黄河故道、孤北水库和天然湿地作为研究对象,用竖管法对其沉积物的渗透系数进行现场实验测定。根据实验结果,黄河、水库和湿地底部沉积物的渗透系数分别为:0.0347 m/d、0.0098 m/d、0.022 m/d。其中,K黄河>K湿地>K水库,符合水体的沉积环境和水动力条件。本文的结果为进一步研究黄河三角洲地表水与地下水交换关系、计算生态需水量以及进行合理有效的水资源管理提供了必要和可靠的参数。

沉积物—水界面水流通量研究之渗流仪直接测量法回顾与进展

湿地沉积物—水界面的地表水—地下水交换通量对水环境的水文循环、水量均衡、水质变化、生化反应和生态环境效应等具有关键作用和重要意义。目前,在河流、湖泊、海洋等湿地区域的研究中,越来越多的研究者认识到地表水-地下水交互作用是不可忽略的水文循环过程,它将大大促进对区域乃至全球性水循环的深入理解。渗流仪是一种直接测量沉积物—水界面的水流通量的仪器装置,它具有构造简单、容易制作、造价便宜、操作便捷等优点,一般适合于河流、湖泊和海洋等湿地的近岸小尺度研究。