对比求解抽、灌水过程水文地质参数的流量-时间配线法

利用基于割离井法的流量时间配线法反求抽水过程和井回灌过程的水文地质参数,并与泰斯法、裘依公式法、割离井公式法的求解结果进行了对比。结果表明,潜水含水层水文地质参数的求解选用流量-时间配线法求解精度高,可以减少繁琐的计算,结果是可靠的;对等水文地质条件下,井抽水过程求得的水文地质参数稍大干井回灌过程求得的水文地质参数,但可以用抽水过程求参方法近似求解井回灌过程的水文地质参数;运用泰斯法近似计算潜水含水层水文地质参数结果显著偏大,建议一般不予采用。     

河谷区地下水人工回灌试验研究

河谷区采用现场坑灌和井灌试验,通过测定回灌量衰减和渗透系数的变化来分析回灌效果.坑灌回灌量中期衰减24%,后期衰减40%,在整个回灌过程中区域水位上升1.1～1.3 m,实际形成水丘规模很小,反映出试验层水平渗透能力强.井灌初期回灌量衰减33%,在后期基本稳定,但总趋势仍在衰减,含水层渗透系数以主孔为中心,由远到近渗透...     

塔克拉玛干沙漠浅层地下水位对单井抽水的响应过程研究

为了研究人工抽水行为对周边地下水位的影响,在塔里木沙漠公路防护林生态工程第69号水源井处布设了抽水试验观测场,利用连续定位观测数据,分析了地下水位降深与时间的关系、地下水位的空间差异性规律;在此基础上利用Neuman井流模型方法,分析了含水层的传导性和贮水性,确定了该区域的相关水文地质参数;并利用Theis预报方法,对抽水引起的水位变化进行了短期预报。研究结果表明:抽水过程水位上升和下降过程均可分为快速和慢速两个阶段,含水层具有弹性释水和重力释水作用的特征;计算得出部分水文地质参数为:T=1.50E+1m3/d,Kh=3.74E+1 m/d,σ=1.12E-2;预测得出持续抽水1000 min时的抽水影响半径约为400m。文中研究所得出的水文地质参数符合该地区的水文地质条件,可作为相似区域水文地质学研究的参考;地下水位在抽水行为结束后,能够恢复到抽水前的水平;抽水行为对周边地下水位的影响范围不大,多个水源井之间不会形成相互干扰,不会引起天然地下水位的持续下降。研究结果可为沙漠公路沿线地下水资源的可持续利用和防护林生态工程整体的稳定性及长久运行提供一定的理论依据。     

毛管入口流量估算方法与验证

为便捷估算特定压力下的毛管入口流量值，选择了毛管长度、毛管铺设坡度、毛管管径、滴头间距、流量系数和流态指数等6个影响因素，采用计算机模拟计算和实测验证相结合的方法，确定了毛管入口流量估算模型和参数估算方法。结果表明，毛管长度、毛管铺设坡度、滴头间距和流量系数显著影响毛管入口流量系数a，毛管铺设坡度和流态指数显著影响毛管入口流量系数b；确定了系数a和b的计算式，与退步法计算结果比较，平均相对误差分别为2.30%和0.70%；当毛管入口工作水头分别为4、6 m和8 m时，毛管入口流量估算模型计算结果与实测值的平均相对误差为3.79%，精度较高，在微灌系统设计中，可以采用本文建立的模型估算毛管入口流量。     

基于DEM-CFD耦合的气吸式酸枣捡拾装置的优化设计

针对目前酸枣的收获主要依赖人工的问题，研究一种气吸式酸枣捡拾机械装置。分析酸枣的物理特性，计算酸枣的悬浮速度、流体域压降变化，通过逆向技术、三维图像重建获取酸枣的点云数据，并对酸枣的点云数据进行降噪处理，建立酸枣三维模型。通过Edem-Fluent气固耦合软件对酸枣吸拾过程进行仿真分析，获取管径、流量、酸枣速度、接触力等参数，利用响应面分析对参数进行优化,并研制酸枣捡拾机进行试验。分析表明,流量是影响捡拾效率的主要因素，管径是影响酸枣破损的主要因素，仿真结果和试验表明气吸式酸枣捡拾装置最佳管径0.11 m，最佳流量0.28 m3·s^-1。该装置能降低酸枣采收成本，缩短酸枣采收周期，同时提高捡拾效率。     

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。     

甘肃瓜州榆林窟历史洪水及其重现期研究

野外实地考察了河西走廊榆林窟1911年历史洪水,对洪水断面进行测量,采用积分的方法恢复其过水断面,分别用比降面积法和水位流量法重建其洪峰流量,并用历史洪水排位法推算其重现期。比降面积法重建洪峰流量结果为879 m3·s~(-1),水位流量法重建结果为738 m3·s~(-1),两种方法推求结果相差不大,取其均值809 m3·s~(-1)作为最终流量推求结果。重现期的推算结果表明,榆林窟1911年的历时洪水重现期为105 a。研究结果延长了榆林河的洪水记录尺度,为榆林窟在全球变暖背景下的防洪减灾提供了依据。     

水资源可利用量计算方法在陕北地区的应用研究

为了缓解陕北地区水资源短缺与社会经济发展的矛盾,对其水资源及其可利用量进行了研究。分析了陕北地区水资源的基本特点及利用现状,讨论了地表水资源可利用量的计算方法,即利用地表水资源量减去河道内生态基础流量和汛期下泄洪水量,并详细介绍了它的计算步骤;通过计算地下水可开采量,求得陕北地区水资源可利用总量;最后得出陕北地区水资源紧缺,水资源可利用量为16.00亿m3,可利用率为40%,水资源及其可利用量主要分布在榆林,并且分析了造成这种分布特点的原因。     

艾比湖最低生态水位研究

艾比湖最低生态水位的研究对解决流域生态退化问题具有重要现实意义。参考前人所提出的几种确定湖泊最低生态水位的方法,结合艾比湖流域实际情况对艾比湖最低生态水位进行了分析和计算,计算结果表明:艾比湖最低生态水位的范围为191.4m,相应湖面面积为570km2,从保护艾比湖湿地自然保护区的角度看,确定的最低生态水位合理。     

基于SPH方法的风沙流中沙粒速度分布数值计算

沙粒速度是沙粒传输理论研究中的重要参数,它可以反映风沙两相流运动中微观运动和宏观运动的信息。本文运用光滑粒子流体动力学（smoothed particle hydrodynamics,SPH）方法对风沙流动过程进行建模及数值计算,动态地显示跃移沙粒在整个风沙流过程中的运动状态,得到单个沙粒运动速度大小和方向的变化趋势,通过对单个沙粒的运动物理量进行统计分析,得到了沙粒群体运动行为的动力学特性。SPH方法的基本思想是将计算区域分解成独立的粒子,这些携带着自身质量,具有自身密度等物理特性的计算粒子可以随着控制方程运动,这点与自然界中沙粒的离散特点非常相符。本文针对SPH方法自身的关键因素进行了与风沙流特点相适应的改进和修正,使其在处理风沙流中两相物质的耦合时有它独到的优势。     

1986-2015年干旱区敦煌绿洲景观的时空演变过程

基于遥感影像的绿洲景观定义及其特征,以敦煌绿洲为例,利用TM(Thermatic Mapper)遥感数据,提取了1986-2015年7期的绿洲分布影像.利用数理统计及景观分析模型,分析敦煌绿洲景观的面积变化、扩展的方向性、时空演变及景观格局特征.结果表明:近30 a敦煌绿洲面积增加了60.68％,扩张速度最快的时段为1995-2010年,主要表现为人工绿洲的扩张.绿洲景观主要向东北、正北及东方向扩展,外缘发生在天然绿洲及绿洲-荒漠交错带,内部主要分布在古河道的荒滩或复杂绿洲斑块之间,绿洲景观边界逐渐趋于规则.研究结果表明,研究时段内绿洲扩张建立在人工绿洲增加,天然绿洲萎缩的基础上,绿洲面积增加的同时也发生着严重的环境退化问题.     

准噶尔盆地西南缘人工绿洲演变初探

本文以1989年和2000年TM影像为基础,结合部分统计资料,分析了准噶尔盆地西南缘沙湾-石河子-玛纳斯人工绿洲近20年的变化特点。分析结果表明:该研究区人工绿洲面积增加显著,由1989的6077.62km2增至2000年的6995.02km2,且主要增长期为1995年以后,1998-2002年增长尤为明显;绿洲内部存在一定程度的弃荒现象,1989-2000年间有365.29km2农用地被荒弃;绿洲的增长以外延式增长为主,开发原有绿洲内部空地为辅;同时,北部莫索湾绿洲土地盐碱化现象明显。     

甘肃省天水市粮食供需特征及耕地安全性研究

人口增长、耕地减少及全球变化引起的粮食供需变化不稳定,是区域粮食安全生产必须要考虑的问题之一.运用1981～2008年天水市人口、耕地面积、粮食产量及夏、秋粮生产季节气候因子变化资料,借助数理统计分析方法,分析了该地近30年人口、耕地面积、粮食供需及耕地安全等特征.结果表明:自20世纪80年代以来,天水市人口以4.09...     

土壤水分状况对小麦苗期生长及生理特性的影响

本试验采用一种自制的装置,通过设置一系列的供水吸力水平来精确控制了土壤的含水量,在此基础上采取盆栽的方式对小麦苗期的若干生理特性进行了研究。研究表明:随着供水吸力的增大,净光合速率和蒸腾速率先上升后下降;地上茎叶总干重和叶面积呈下降趋势,而根干重则呈先上升后平缓下降的趋势;单叶的水分利用效率随着供水吸力的增大呈现总体的下降趋势;供水吸力从10hPa到100hpa,整株的水分利用效率随着吸力的增大而增大;供水吸力从100hpa到190hPa,群体的水分利用效率变化很小。     

Hydrological and economic feasibility of mitigating a stressed coastal aquifer using managed aquifer recharge: a case study of Jamma aquifer,Oman

This study explored the hydrological and economic feasibility of managed aquifer recharge(MAR) using tertiary treated wastewater(TWW) to mitigate salinity in the coastal aquifer of Jamma, Oman. A steady-state groundwater flow and transport model, using MODFLOW software, was developed and calibrated. Different managerial scenarios were simulated and the results reveal that the Jamma aquifer will be further deteriorated in the next 20 a if it remains unmanaged. The groundwater table will decline further by more than 3 m on average; and the iso-concentration salinity line of 1500 mg/L will advance 2.7 km inland, which will severely affect the farming activities in the area. However, MAR using TWW when integrated with the management of groundwater abstraction(e.g., using modern irrigation systems to reduce the abstraction rate) becomes hydrologically feasible to augment the aquifer storage and control seawater intrusion, and hence improves the farming activities. The results indicate that:(1) injecting TWW in the vicinity of irrigation wells(Scenario A2);(2) investing in smart water meters and online control of pumping from the wells to reduce the abstraction rate by 25%(Scenario B); and(3) a combination of both(Scenario B2) are feasible scenarios with positive net present values. Recharge in upstream areas is found not economically feasible because of the very high investment cost of the installation of pipes to transport the TWW over a distance of 12.5 km. Because of securing funds are challenging, Scenario B would be the best option and the second-best option is Scenario A2. Scenario B2 has the lowest net benefit investment ratio and is very attractive because it entails integrated demand and supply management of groundwater. It is required to reduce pumping and to invest in injecting TWW to improve groundwater quality in the vicinity of irrigation wells and to form a hydrological barrier to control seawater intrusion in the long run.     

河西走廊东部人工增雨试验效果评估

采用非随机试验,运用序列试验法、区域对比试验法、区域双比试验法和区域回归试验法,分析了1997-2004年5～9月份在河西走廊东部进行的人工增雨作业.试验发现,实施人工增雨作业后,8年平均累计增加降雨量131.5 mm,平均相对增雨率为26%.说明河西走廊东部进行的人工增雨效果是明显的,进行人工增雨是可行的.人工增雨为河西走廊东部开发利用空中水资源、改善环境、增加水库蓄水开辟了新的途径.     

A system dynamics approach for water resources policy analysis in arid land:a model for Manas River Basin

The Manas River Basin in Xinjiang Uygur autonomous region,similar to other arid regions,is facing water constraints which challenge decision-makers as to how to rationally allocate the available water resources to meet the demands from industries and natural ecosystems.Policies which integrate the supply and demand are needed to address the water stress issues.An object-oriented system dynamics model was developed to capture the interrelationships between water availability and increasing water demands from the growth of industries,agricultural production and the population through modeling the decision-making process of the water exploration explicitly,in which water stress is used as a major indicator.The model is composed of four sectors:1) natural surface and groundwater resources;2) water demand;3) the water exploitation process,including the decision to build reservoirs,canals and pumps;4) water stress to which political and social systems respond through increasing the supply,limiting the growth or improving the water use efficiency.The model was calibrated using data from 1949 to 2009 for population growth,irrigated land area,industry output,perceived water stress,groundwater resources availability and the drying-out process of Manas River;and simulations were carried out from 2010 to 2050 on an annual time step.The comparison of results from calibration and observation showed that the model corresponds to observed behavior,and the simulated values fit the observed data and trends accurately.Sensitivity analysis showed that the model is robust to changes in model parameters related to population growth,land reclamation,pumping capacity and capital contribution to industry development capacity.Six scenarios were designed to investigate the effectiveness of policy options in the area of reservoir relocation,urban water recycling,water demand control and groundwater pumping control.The simulation runs demonstrated that the technical solutions for improving water availability and water use efficiency are not sustainable.Acknowledging the carrying capacity of water resources and eliminating a growth-orientated value system are crucial for the sustainability of the Manas River Basin.     

生态系统服务供给-消费研究:黄河流域案例

选取黄河流域食物和薪柴供给服务功能,基于县级统计数据和土地利用数据,从生态系统服务供给-消费的角度分析了该地区生态系统服务消费满足状况和时空差异特征。结果表明:1995-2008年,流域内食物供给服务呈现上升趋势,全流域粮食、油料和肉类三类食物产量分别增加1408×104t、112×104t和140×104t,增产的县(市)分别占69.9%、54.7%和68.3%。单产增加是导致食物供给能力增强的关键因素。各省食物供给-消费状况总体好转,盈余区比例超过50%,不同食物种类空间特征略有差异。粮食实际消费在青海和四川两省出现较大面积的匮乏区,油料和肉类消费尚未满足营养需求,营养摄入需求仍存在较大缺口。1995-2000年,流域薪柴供给空间格局未出现显著变化,薪柴总供给量降低了2.1%,呈现轻微下降的趋势。但由于各省(自治区)供给与消费的同期下降导致薪柴消费平衡格局未发生显著变化,薪柴供给-消费平衡仍保持较高的水平,67%的县(市)薪柴供给量有所盈余。通过分析区域生态系统服务供给和消费的时空变化趋势,研究人类对生态系统服务的消费,将为推动人类对生态系统服务的合理消费和管理,促进人类福祉发展的社会目标提供科学依据。