面向供水对象转型的引大入秦工程水资源优化配置研究

引大入秦工程(以下简称引大工程)建成初期主要以秦王川农业供水为主,但随着兰州新区的建设发展,其供水对象开始向城市生活用水和工业用水转型,如何实现有限水资源的合理配置是目前研究的重点问题。基于此,依据引大工程供水区(以下简称引大供水区)可持续发展要求,构建以实现经济、社会、生态效益最大化为目标函数,可供水量、输水能力、用户需水量、排水系统排水量与变量非负为约束条件的多目标水资源优化配置模型,使用遗传算法进行求解。结果表明:2025年引大供水区不同用水部门配水量(保证率P=50%、P=75%)分别为生活用水8323.85×10^(4)、8322.49×10^(4)m^(3),农业用水15001.95×10^(4)、15631.53×10^(4)m^(3),工业用水11111.00×10^(4)、11100.00×10^(4)m^(3),生态用水946.88×10^(4)、947.02×10^(4)m^(3),各部门总配水量与优化前供水量4.23×10^(8) m^(3)相比,达到供需平衡;2030年引大供水区不同用水部门配水量(保证率P=50%、P=75%)分别为生活用水12650.51×10^(4)、12666.53×10^(4)m^(3),农业用水16397.77×10^(4)、17019.70×10^(4)m^(3),工业用水20498.00×10^(4)、20508.00×10^(4)m^(3),生态用水948.00×10^(4)、948.88×10^(4)m^(3),不同保证率下各部门总体缺水率分别为12.27%、13.38%。2025—2030年引大供水区的非农业用水结构将大幅提升,农业灌溉用水量降低。研究结果可为引大供水区优化水资源配置决策提供参考依据。

基于GIS技术和FEFLOW的秦王川盆地南部地下水数值模拟

在系统分析研究区地质及水文地质条件的基础上,确定了研究区范围和边界条件,借助GIS技术和FEFLOW建立了研究区地下水系统概念模型和数学模型及相应的地下水系统数值模型.用2004-2005年地下水动态观测井的地下水动态观测资料对数值模型进行了识别和率定,运用识别后的模型对现状水平年(2004年)的地下水系统进行了模拟与分析.结果表明:建立的模型能够较好地反应研究区水文地质空间分布及组合方式,具有一定的代表性,可以用于数值模拟计算.选择2005年为预测初始时间,2015年为终止时间,利用模型对研究区进行预测.在模型运行10年后,研究区北部区域地下水位上升3～5 m,中部区域的上升5～10 m,南部区域的上升10～15 m.分析模拟区域地下水上升范围,为今后实施排水措施奠定了一定的技术基础,也为排水措施的选址提供了一定的依据.

“引大入秦”灌溉工程对甘肃秦王川盆地地下水化学组分的影响

为研究“引大入秦”灌溉工程对秦王川盆地地下水化学组分的影响,该文在对该盆地地下水进行系统采样分析的基础上,通过对比“引大入秦”工程运行前后盆地内水化学数据,利用数理统计、Gibbs图、离子比等方法,对盆地内地下水化学组分演化进行了深入分析。结果表明:工程运行前,研究区水化学类型以Cl·SO4-Na、Cl·SO4-Na·Mg和SO4·Cl-Na为主。工程运行初期,在灌溉渗水淋洗作用下包气带易溶盐进入地下水,盆地地下水向盐化和硬化方向演化。随着工程的继续运行,包气带盐分被逐步洗脱殆尽,灌溉淋滤水的含盐量逐渐降低,其中处于盆地汇水区的平原区中部下降趋势最为明显,地下水化学类型由Cl·SO4-Na演化为HCO3·SO4-Na(Na·Ca·Mg)和Cl·SO4·HCO3-Na。盆地周缘黄土丘陵区水资源贫乏,受原生沉积地层中高含量易溶盐影响,Cl·SO4-Na·Mg型水分布范围基本保持不变。盆地南部当铺一带地下水由Cl·SO4-Na型演化为Cl·SO4-Na·Mg型水。在这一过程中,研究区水化学组分受硅酸盐岩风化溶解以及岩盐和蒸发岩盐溶解共同作用,在蒸发浓缩作用下富集。盆地地下水受工矿企业污染影响较小,但化肥的使用导致地下水NO3-质量浓度明显升高。研究结果为秦王川灌区地下水资源的可持续发开利用提供参考。

兰州秦王川盆地形成和演化特征的初步研究

通过对兰州市秦王川盆地东西二侧隐伏断裂的探测及区域河流阶地的对比 ,研究了该盆地的形成和演化特征 .结果表明 ,秦王川盆地形成于第三纪 .在中更新世晚期由于受东西二侧边界断裂挤压逆冲活动的影响而成为一个封闭式的断陷盆地 .中更新世晚期—晚更新世早期金强河及黑马圈河沿盆地二侧古河道穿过秦王川盆地 ,注入黄河 ,从而使盆地内堆积了较厚的冲洪积砂砾石层 .晚更新世晚期—全新世早期由于坪城盆地的持续抬升 ,河流改道 。

兰州新区潜在地震地质灾害预测分析

以地处青藏高原东北缘的第五个国家级新区——兰州新区为研究对象,研究兰州新区区域地震构造环境以及秦王川盆地构造特征,结合秦王川盆地区及其周缘黄土丘陵区地貌特点、地层特征,从致灾因子的角度研究总结了秦王川盆地区及黄土丘陵区内潜在的地震地质灾害。研究结果表明:秦王川盆地区潜在地震地质灾害有粉土震陷、砂土液化、地震滑坡等;黄土丘陵区潜在地震地质灾害有黄土震陷、地基失效、地震滑坡、地震崩塌等;基于断裂活动性研究,秦王川盆地内发生地震地表断错的可能性不大。最后,建议政府尽快组织实施兰州新区地震小区划工作。

秦王川盆地西缘断裂活动性综合研究及盆地成因分析

秦王川盆地西缘断裂发育于陇中盆地地震构造区内部,本文对其进行了综合研究。浅层人工地震探测表明,该断裂在最小埋深130m处有显示,联合钻探结果表明该深度处为新近纪湖相沉积地层,泥岩层顶面向盆地方向呈斜坡状,槽探未揭露出断层。综合研究表明该断裂发育在新近纪地层内部,并未上穿第四纪沉积物,属于前第四纪隐伏断层。秦王川盆地在古近纪—新近纪山间泛湖盆的基础上,由于区域构造应力不均匀挤压抬升,形成山间负向地形,成为第四纪多变环境下河流堆积的拗陷盆地。秦王川盆地西缘断裂不具有控制中强地震空间分布的作用和形成地表破裂的能力,对盆地的构造稳定性不构成影响,亦不影响兰州新区的规划发展。

兰州秦王川盆地生存能力分析

本文从兰州秦王川盆地的主要自然资源分布、社会经济基础、环境稳定程度、区域抗干扰能力等方面分析了其生存能力 ,籍此推测该地区实现可持续发展可能性。总体上 ,该地区的资源贫瘠 ,且限制性强 ,社会经济发展处于低水平阶段 ,区域环境稳定性差 ,对人类活动的反映敏感 ,易受破坏 ,有一定的抗干扰能力 ,但相对于周边地区优势不明显。

跨流域引水灌溉对地下水变化响应的数值分析

以秦王川盆地跨流域引水灌溉为例,建立地下水响应的水动力学模拟模型,分析不同水资源开发利用情景对当地地下水系统的影响。以三角形单元进行网格划分,用有限元法进行求解,给出了不同引水和灌溉方案下,长期运行的地下水响应和对土地利用的影响,为秦王川盆地开发利用提供了依据。

秦王川盆地EH-43D数据场可视化模型研究

通过在秦王川盆地中部地区开展地球物理勘查,结合地面地质调查,已知钻孔录井、测井等资料,采用音频大地电磁测深二维反演技术和Petrel 3D可视化技术,建立秦王川盆地中部地区视电阻率参数下的3D地质模型.模型依据视电阻率变化和地层岩性之间的相互关系,精细刻划地下地质体结构,从3D立体结构上精确描述了地下岩石的电性响应特征,揭示了秦王川盆地中部地区第四系基底埋深分布规律.

引大入秦工程隧洞安全评价研究

采用PSR模型,结合项目调研成果选取了31个影响隧洞安全的PSR指标,并采用AHP法确定各PSR指标的权重,将引水隧洞的安全状态划分为五个等级,综合评价引水隧洞所处的安全状态。最终根据PSR指标相关分析的结果,确定影响引水隧洞安全运营的五项主要因素。

秦王川盆地土壤重金属来源、分布及污染评价

为探究秦王川盆地土壤重金属的来源、分布及污染情况,测定了研究区51个表层土壤样品的8种重金属(Cr、Zn、Cu、As、Pb、Mn、Ni、Cd)总量和p H值;采用多元统计、地质统计方法和GIS技术对重金属的来源、空间变异结构和分布进行了研究,利用污染指数法和模糊综合评判法对重金属污染进行了评价.结果表明:Zn、Ni含量均值大于当地背景值,其余重金属含量均值都低于背景值;Cd属于强变异,其余均为中等变异,Zn、Cr服从对数正态分布,其余均服从正态分布;Cr、Cu、As、Pb、Mn主要为成土母质等自然来源,Cd、Ni主要来源于工业、交通污染,Zn主要来源于农业生产;Zn、As、Ni、Cd的空间分布呈岛状,Cu、Mn呈带状分布,Cr、Pb呈岛状和带状分布相结合的特点;污染指数评价结果为Cr、Cu、Pb处在警戒线,As、Mn、Ni属于轻度污染,Cd为中度污染,Zn为重度污染;模糊综合评判得出1个土样为轻度污染,2个为警戒程度,其余为安全;土壤质量标准是反映土壤质量的依据,总体看,研究区土壤重金属环境质量良好,均未超过国家土壤环境质量二级标准.

甘肃兰州地区盐渍化特征及其治理研究

甘肃兰州地区近年来土壤盐渍化日渐加深,对农业的负面影响日益突出,分析土壤盐渍化成因类型及其特征,制定切实可行的治理措施对抑制土壤盐渍化至关重要.本文通过采用地质调查及土壤地球化学分析方法,分析了甘肃兰州地区盐渍化特征,该地区盐渍化主要有两种类型,一为黄河冲积平原(阶地)的盐渍化;二为秦王川盆地的盐渍化.盐渍化的改良、治理方法主要是推广节水型农业,减少地下水的人为补给量,从而遏制盐渍化的加剧.其次是改良排水措施,修建畅通的排灌系统,使富盐地下水、地表水形成较快的通道,从而减轻盐化作用.

引大入秦工程供水结构优化调整实践成效评价

甘肃省引大入秦工程供水结构优化调整,从工程运行和后续建设完善的实际出发,以问题为导向,转变供水思路,调整工程功能及目标定位,优化供水结构与供水模式,改革管理体制和机制,实现了由单纯农业灌溉向多元化供水的转变,水资源得以合理利用,供水效率明显提升,工程综合效益不断提高,有效保障了区域经济社会发展和生态文明建设对水资源的需求。实践经验可为类似水利工程供给侧结构性改革提供借鉴和参考。

基于地形地质条件的兰州新区雨洪水出路研究

兰州新区设立于2010年,是第五个国家级新区。新区位于兰州市西北的秦王川盆地,根据调查,兰州新区雨洪水主要来源于盆地北部山洪沟道、东西两侧坡面汇流和盆地内降雨,现状主要沟道为四眼井沙沟和正路沙沟。根据规划,新区雨洪水下游主要通道被确定为新区东南部的水阜河,存在一定问题。根据盆地地形条件分析,兰州新区因暴雨产生地表经流时,必然沿地表漫流汇入东西两条沟谷,最终汇入盆地芦井水村处,通过李麻沙沟汇入黄河。根据盆地地质条件分析,盆地东西两侧分布有两条古河道,盆地内地表径流在下渗后转变成地下径流,通过古河道于盆地西南侧芦井水村处溢出地表,转变为地表径流后汇入李麻沙沟。所以新区的雨洪水出路应为新区西南部的李麻沙沟。

基于地理处理服务的地下水脆弱性评价研究

地理处理服务不仅提供常见的GIS空间分析功能,还支持建立复杂的地理处理模型并能将模型发布为网络服务,提高了空间数据分析功能和共享能力。以兰州新区秦王川盆地为研究区域,根据DRASTIC模型地下水脆弱性评价方法,确定模型各评价因子的评分,采用层次分析法确定各评价因子的权重值;在ArcGIS平台下通过ModelBuilder可视化建模环境构建了符合研究区域的地下水脆弱性评价地理处理模型,并通过ArcCatalog将地理处理模型发布为网络服务,利用ArcGIS API for JavaScript创建了地理处理服务的Web客户端应用程序,在客户端调用该服务自动编制兰州新区秦王川盆地地下水脆弱性评价图,实现了地下水脆弱性评价功能的网络共享,减少了评价图编制的复杂性与工作量,为地下水脆弱性评价模型的广泛应用提供了一种新途径。