北京城市化发展过程对水文要素影响的研究

中国农业大学硕士学位论文北京城市化发展过程对水文要素影响的研究姓名：周翠宁申请学位级别：硕士专业：水文学及水资源指导教师：任树梅20070601北京城市化发展过程对水文要素影响的研究作者：周翠宁学位授予单位：中国农业大学相似文献(10条)1.期刊论文李其康地下水径流模式的研究-能源与环境2009,(2)利用地下水流动系统的径流分析观点,基于矿区地质概况,分析矿区的主要含水层,并界定出矿区的水文地质边界;通过地下水径流模式的分析,得出3种径流模式,在此基础上提出矿区的3类径流分区并做出定义,依次提出矿区的防治水建议.2.学位论文韩冬梅忻州盆地第四系地下水流动系统分析与水化学场演化模拟2007地下水系统的复杂性、隐蔽性给全面认识地下水系统特征带来困难。长期以来，人们试图用多种手段来认识地下水系统，也只能够获取地下水系统的部分信息。地下水是环境变化的受体和信息载体。基于地下水系统理论，提取、融合孤立零散的信息，可以降低不确定性，帮助我们正确认识地下水系统的本来面目。本文以忻州盆地第四系孔隙地下水系统为例，用多种技术手段和常规水文地质分析相结合，定量提取和融合零散信息，以综合的、系统的观点研究地下水流动系统。忻州盆地为山西省境内汾河地堑的最北部的新生代断陷盆地，地处干旱半干旱地区，地下水是其最重要的供水水源。上世纪80年代以来，随着社会经济的快速发展，人口的增长，水资源需求剧增，强烈的工农业活动和采矿改变着地下水天然赋存环境和区域水循环条件。盆地第四系地下水水位不断下降，地下水水质不断恶化，可利用地下水资源日趋减少，引发了一系列相关的水资源一环境问题，严重影响了城市工农业的发展。由于水资源管理方法不当，缺乏环境保护意识，水资源的开发利用与生产实践之间的矛盾日益突出。因此，有必要对人为活动和天然条件相互作用的地下水环境演化进行系统研究。以往忻州盆地的调查研究多停留在对盆地地下水系统定性的描述，主要使用传统水文地质分析方法进行地下水系统描述分析，对系统的级次划分还有着不同认识。从系统分析的角度重新认识忻州盆地地下水流动系统，有助于正确认识三维空问的水化学场和正确解释区域水化学特征所呈现的复杂现象，对于深入揭示相关地下水环境问题的根源、推动地下水流动理论的发展有着积极意义。此外，对明确地下水资源的时空演变和水循环演化规律，水资源开发利用规划方案论证、决策以及水资源的可持续利用具有现实意义。本次研究以系统理论为指导，将整个忻州盆地第四系孔隙地下水作为研究对象进行系统分析：利用多种技术手段提取忻州盆地第四系孔隙含水系统的介质组成及其结构、边界条件、补给径流排泄与动态均衡等信息，构建地下水流模型；系统分析了盆地地下水渗流场、水化学场(包括水化学组分和同位素组成)的定性或半定量的特征；揭示了水化学特征对盆地地下水流动系统的指示作用及地下水渗流场的空间演变规律；利用水位动态、同位素和水文地球化学模拟等多信息结合地下水渗流数值模拟模型进行识别和验证，定量或半定量地分析了地下水补给来源、补给方式、径流速度、径流途径、排泄方式及水化学演化的主要地球化学作用等。研究取得以下认识和结论：(1)忻州盆地第四系地下水系统外部相对独立，内部结构相对复杂。根据盆地构造底界势差可划分为繁峙断陷、代县凹陷、原平凹陷、奇村断阶、金银山隆起，忻定凹陷六个次级构造单元。区域上将其划分为三级地下水系统。(2)忻州盆地第四系孔隙水系统含水介质主要为冲洪积物，包括砂砾石、中粗砂、粉细砂、黄土、亚砂土、亚粘土、粘土。采用GMS5.0软件中的TINs模块和Solid模块构建了忻州盆地第四系地层和岩性三维可视化结构模型。(3)盆地内孔隙含水系统接受周边岩溶水系统、裂隙含水系统的侧向补给。忻州盆地地下水总体表现为由盆地周边山前倾斜平原区向中部冲积平原区汇集，并沿滹沱河现代河谷区由上游向下游径流。地下水的补给来源包括大气降水渗入补给、盆地周边地下水侧向径流补给、河渠渗漏补给、灌溉渗入补给和水库渗漏补给。地下水排泄途径主要有蒸发排泄、地表水、以泉的形式排泄和人工开采。(4)盆地系统地下水水位埋深由滹沱河谷两侧山前向盆地中心，变化范围由山前丘陵地区20m到河谷地带5m。浅层地下水位动态类型在山前倾斜平原上部属于入渗—径流型，在山前倾斜平原及冲湖积平原的大部分地区属于入渗—径流—开采型，在滹沱河现代河床两侧冲积平原区及冲洪积交接地带局部地段属于综合型；而中层地下水位动态类型在盆地周边山前倾斜平原上部属于入渗—径流—开采型，盆地的大部分地区属于径流型。(5)对忻州盆地进行了地下水均衡分析计算。2004年整个研究区内的水均衡分析计算结果表明，区内地下水总补给量为44104.35x10'4m'3/a，主要以降雨入渗和侧向流入为主，二者分别占总补给量的52.06％和26.52％，河道水库渗漏量、渠道渗漏和灌溉回渗分别占12.36％、3.92％和5.15％。总排泄量为44918.37×10'4m'3/a，其中地下水开采占总排泄量的56.01％，其次是地表基流量和潜水蒸发，分别占总排泄量的25.12％和18.85％。总体均衡误差为-1.78％，多年平均排泄量略大于多年平均补给量。(6)根据研究区的地下水流数值模拟模型，得到了典型地下水流动系统剖面渗流场特征。按照输出不同模拟层的地下水流速矢量，将流速范围0.7m/d、0.5～0.7rn/d、0.2～0.5m/d、0.05～0.2m/d和0.05m/d分别划分为极强径流带、强径流带、一般径流带、弱径流带和极弱径流带。中层地下水平均水流速度较浅层地下水平均水流速度小。对浅层地下水而言，地下水在单元格(1×1km'2)内穿过其中心节点地下水流径上的平均滞留时间变化范围是1.87～1361.95a：而中层地下水中地下水平均滞留时间变化范围是3.44～1440.94a。总体上，中层地下水比浅层地下水的平均滞留时间要长1.57～78.99a。(7)结合渗流场和水化学场特征，对忻州盆地典型地下水流动系统进行了系统划分。典型剖面流动系统研究表明，孔隙地下水流动系统在空间上存在着明显的级次性，即在阳武河洪积扇一带存在局部流动系统和中间流动系统，在原平大营断陷、奇村宽谷地带存在着局部流动系统、中间流动系统和区域流动系统。(8)对忻州盆地不同水体的主要水化学指标进行统计，分析了盆地内不同地下水流动系统的水化学分布特征，即地下水型、矿化度、宏量水化学组分Ca'2+、Mg'2+、Na'+、SO,4'2-、HCO,3'-、、Cl'-、NO,3'-等离子含量的空间分布。探讨了地下水渗流场与水化学组分的关系。利用地下水中特殊离子成分(如Cl'-)和各类离子比值(如rCa/rNa、rMg/rNa、rCa/rCl、rNa/rCl、rSO,4/rCl、rHCO,3/rCl等)的标志作用，判断了盆地不同地下水流动系统中的水化学成分，总体上不仅受水动力条件、地下水位埋深以及地下水在径流途径上的沿程累积作用影响，存在有规律的变化，还受含水层介质矿物组成影响发生着不同程度的水文地球化学作用。在地下水流速缓慢的下游，地下水化学特征往往表现为局部流动系统或中间流动系统的排泄带特征，甚至可以代表区域流动系统的排泄带特征。(9)忻州盆地常温地下水、地下热水和地表水的稳定同位素δD和δ'18O基本落在太原大气降水线上，标志着忻州盆地地下水以大气降水补给为主。本次研究建立了研究区降水高程方程，并计算所有水样的补给高程域。在补给高度为1300m以上时，补给高度与水中Na'+和C厂离子成正比，与HCO,3离子成反比，表现为由地下热水的渗流途径要比冷水长的变化规律；而地下水中Ca'2+、SO,4'2-、TDS含量随补给高程变化呈不同斜率增长，表现为由地下冷水到热水的所代表的地下水流动系统不同。大营断陷地下水系统与奇村宽谷地下水系统中，热水的水化学特征可以指示区域地下水流动系统的存在。(10)忻州盆地地表水样'87Sr/'86Sr比值比较低，为0.7125～0.7165；浅层水变化较小，'87Sr/'86Sr也低，为0.7171～0.7219；中层地下水含量变化较大，为0.7097～0.7307。热水的'87Sr/'86Sr比值可达0.7495，指示其参与区域地下水循环并在深大断裂裂隙热储中滞留时间长。通过'87Sr/'86Sr比值与Cl'-离子含量的相关分析表明，盆地(中间)地下水中SO,4'2-与'87Sr/'86Sr值都表现出良好的地下水流程信息，即与Cl'-呈正相关。此外，对不同水体与不同岩性的'87Sr/'86Sr比值变化范围对比研究，表明地表水和地下水中的溶质主要来源于硅酸盐岩和铝硅酸盐岩的风化或溶解，而碳酸盐矿物溶解对地下水化学组成的影响很小。(11)基于大营剖面地下水流动系统和阳武河洪积扇剖面流动系统，结合代表性水样点的水化学分析资料和地下水流数值模拟结果，如用流程→流速→滞留时间等确定反应路径，确定研究区的“可能矿物相”，利用PHREEQC2.11进行一维恒定流的情况下正向水文地球化学模拟。模拟结果表明，阳武河洪积扇地下水的流动速度比大营倾斜平原流动系统要快；揭示了不同系统不同层位的水化学作用机理；浅层地下水受到蒸发浓缩作用影响，可以采用土壤盐类综合体的溶解来表征；水化学模拟结果和实测分析结果基本一致，说明控制水流路径上水化学演化的主要地球化学作用有，CO,2的逸出，石膏、方解石、白云石、钠长石、斜长石、岩盐、萤石等的溶解，高岭石的沉淀、阳离子交换等。3.期刊论文张宏刚.ZHANGHong-gang地下水径流模式的研究-黑龙江水专学报2009,36(1)位于福建省闽北地区的将乐白塔煤矿水文地质、构造地质条件复杂,冈而采煤条件复杂.利用地下水流动系统的径流分析观点,基于矿区地质概况,分析了矿区的主要含水层,并界定出矿区的水文地质边界.通过地下水径流模式的分析,得出3种径流模式,并在此基础上提出矿区的3类径流分区并做出定义.依此提出矿区的防治水建议.4.期刊论文陈联.CHENLian三连圩径流实验区地下水计算参数的分析-水文2000,20(2)利用安徽省三连圩径流实验站浅层地下水实测资料,经过统计分析与成因分析,得出了包括降雨入渗补给系数、潜水蒸散发系数、地下水给水度等重要地下水计算参数,通过均衡计算,检验各参数的精度及有效性,为进一步研究沿江圩区地下水运动规律、地下水资源开发利用打下了基础.5.学位论文杨荣丰地下径流通道的形成、特征及其探测技术研究2006地下径流是岩石介质中由水头高处向水头低处流动的地下水流，它主要通过断裂带等连通的空隙流动。流动带走空隙中的物质，淘空断裂带，影响断裂带上建筑物的稳定、矿山的安全。掌握地下径流通道的类型、特征和快速、有效探测其位置是矿山防治水和地下水勘探过程中的关键问题之一。本文通过理论分析、野外试验、现场检验等对这一关键技术问题进行了详细研究，主要研究内容如下：1．地下径流通道的类型、特征、形成机理和影响因素。介绍了地下径流通道的主要类型、特征，分析了每种类型的形成机理、影响因素及其与地下水运移的关系，提出了与矿山防治水、地下水开发等关系密切的地下径流通道的类型(亚类)及其作用方式。2．天然电场选频法的信息特征及其形成机理。提出对天然电场选频法接收到的信息进行分类，分析了每种信息的特征、形成机理和影响因素，介绍了每种信息在地下径流通道探测中的工作方式和资料解释，特别是对天然电场选法动态信息的发现、形成机理研究和在工程中成功应用，解决了以往勘探中主要依据静态信息探测断裂带等地质问题精度较低的不足，为探测地下径流通道中流动水等流体找到了一种准确、经济、快速的方法。3．地下径流通道中流动水及其地表电磁响应特征。介绍了地下径流通道中流动的地下水的运动和特征，分别就地下径流通道中孔隙水、裂隙水、岩溶水的分布、动力性质、径流方向以及在流动过程中与周围环境发生的化学、物理和动力的相互作用，导致地下水的流