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[期刊] 地理科学进展
[作者]
孙青言 陆垂裕 郭辉 严聆嘉 张博
大型山丘平原交错区复杂的自然地理和人类活动特征增加了水文循环研究和水资源评价、管理的难度,地表水地下水耦合模型作为流域/区域水文循环模拟的重要工具,为解决这类大型区域诸多水文水资源问题提供了便利。针对目前地表水地下水耦合模型难以兼顾精度和效率的问题,论文提出了一种新型半松散耦合机制,将三维有限差分地下水流数值模型嵌入半分布式水文模型MODCYCLE,摒弃了目前流行的水文响应单元(HRU)与地下水网格单元空间和信息转换方式,通过建立子流域—网格单元的空间关联和地表水文—地下水流之间的实时信息交互,实现大型山丘平原交错区的地表水地下水耦合模拟。在三江平原构建了模型并开展应用研究。校验评估显示,模型达到了良好的模拟效果,具备了水文循环现状模拟和预测未来的能力。最后,利用该模型输出分析了三江平原2002—2014年的地表水地下水转化关系。结果表明,降水量和农业灌溉量的增加导致全区域土壤水蓄量年均增加6.51亿m3,但却使地表水和地下水储量分别减少0.99亿m3/a和3.03亿m3/a,降水量的增加并没有通过产流和入渗补给改善因用水急剧增加引起的地表水、地下水衰减的趋势;不同分区的降水入渗补给系数和基流指数差异显著,是多种自然和人为因素综合作用的结果。相关成果可为类似地区水文循环研究和水资源评价工作提供参考。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
王蕊 王中根 夏军
地表水和地下水的转换及其过程耦合模拟,是水资源开发利用和科学评价的基础。本文归纳了国内外16种地表水和地下水耦合模型,并根据耦合模型的特点和耦合方式,划分了三类耦合类型,即:紧密耦合型、半松散耦合型和松散耦合型。对其中比较典型的"四水"转化模型、SWATMOD、MIKE-SHE、MODBRANCH模型进行了对比分析,剖析了不同耦合模型的优缺点,为地表水和地下水耦合模拟研究提供了很好参考。
关键词：
地表水 地下水 耦合模拟 研究进展
[期刊] 地理科学进展
[作者]
王中根 朱新军 李尉 罗燏辀 张明华
近10年来海河流域地下水超采严重,急需加强流域地表水与地下水统一管理。地表水与地下水的耦合模拟研究是实现流域地表与地下水资源综合管理的重要支撑。本文探讨了当前3种不同的地表水与地下水耦合方式,基于现有数据条件和应用管理的需求,提出了将成熟的流域地表水SWAT与地下水MODFLOW模型进行松散耦合的技术框架,并构建了海河流域地表水与地下水耦合模型。在流域地表空间上,根据流域特性和管理需求,划分了283个子流域和2100个水文响应单元(HRU);在平原区地下空间上,基于15个大的岩性分区剖分出若干个4 km×4 km网格。通过GIS平台,建立流域地表水与地下水计算单元的转换关系。并利用1995-2004年水文气象数据进行验证分析,取得较好模拟精度。该耦合模型不仅能够支撑流域现状管理,而且可用于气候变化与南水北调工程对流域水资源影响评估分析。
关键词：
地表水 地下水 耦合模拟 海河流域
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
李彦彬 徐建新 黄强
灌区水资源的优化调配对于提高农业水资源的利用效率和灌区的经济效益具有重要的意义。为了对灌区水资源进行优化调配,实现灌区水资源的可持续利用。利用大系统分解协调、线性规划、动态规划等方法建立灌区地表水和地下水联合调度模型,该模型具有减化系统复杂性,减少计算工作量的特点。模型在彭楼灌区水资源优化配置中进行应用,对灌区地表水和地下水进行联合调度,制定了区域配水方案,所得结果合理。
[期刊] 资源科学
[作者]
邵景力 崔亚莉 李慈君
运用管理模型对地下水和地表水资源优化调度 ,解决包头市水资源短缺问题。首先建立双层含水层地下水流数值模拟模型 ,并求得地下水系统单位脉冲响应函数。考虑水资源与社会、经济和环境的关系 ,构建地下水 -地表水联合调度多目标管理模型。决策变量为潜水和承压水开采量、各地表水厂向各管理子区的供水量 ,主要目标为最大限度完成工业总产值、供水费用最小、最优控制地下水位和尽量满足农业灌溉用水。模型归结为求解线性目标规划问题。结果表明 ,优化总供水量为 6663 8 9× 1 0 4 m3·a- 1 ,其中地下水供水量为 1 3 5 0 6 2× 1 0 4 m3·a- 1 ;优化方案最大限度地满足规划需水量 ...
[期刊] 地理科学进展
[作者]
党丽娟 徐勇 徐学选
以"退耕还林"为主体的黄土丘陵区生态环境建设在过去10年来取得了显著成效。为揭示"退耕还林"政策实施以来黄土丘陵区的降水与地表水和地下水的关系,本文以延安康沟流域为例,根据1997-2006年延安站的逐日气象数据和康沟流域地表径流、泉水、井水水位实测水文数据,以及康沟流域地形地貌和土地利用等资料,利用相关分析法分析了康沟流域的降水、地表径流及地下水的时空变化特征,探讨了降水与地表水、地下水之间的关系,揭示了地表水和地下水对降水补给响应时间的差异性。分析结果表明:地表径流量与降水量有极好的季节响应关系,地表径流呈现为峰、谷交替曲线形态,降水少的年份出现单峰值,降水多的年份具有双峰值。降水量的多少和季节分配直接影响着井水、泉水的变化,同样降水条件下,井水的变化较泉水更敏感,泉水响应降水的时间大约滞后22~30天,井水为7~10天。
[期刊] 地理科学进展
[作者]
孙栋元 伊力哈木 冯省利 赵成义
地表水-地下水联合调度是解决干旱内陆河流域水资源短缺的一个有效途径,对干旱区水资源优化配置具有重要意义。以地表水地下水联合调度内涵为基础,分析了干旱内陆河地表水-地下水联合调度模式的国内外研究现状,对地表水地下水联合调度的研究方法进行了评价并指出存在的不足之处,展望了地表水与地下水联合调度的研究趋势。指出在未来地表水-地下水联合调度中应加强与气象学、生态学等多学科交叉研究。探讨内陆河水资源高效利用模式和基于生态健康和环境发展的内陆河环境需水定值方法与阈值。开发内陆河地表水地下水联合调度信息系统和管理模式。指出综合水循环组成部分的集成模型是地表水-地下水联合调度模型发展的必然趋势。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
江俊福
在对地理信息系统(GIS)技术进行介绍的基础上,综合阐述了国内外GIS技术在水资源评价中的应用。为模拟地下水动态特征和进行资源评价建立了基于GIS的具有地下水模拟功能的数学模型,并将其应用于四川攀枝花地区的地下水评价中。结果表明:该区地下水调蓄能力差,开采潜力不足。
关键词：
地理信息系统 地下水资源评价 数学模型
[期刊] 林业科学
[作者]
刘效东 褚国伟 焦正利 张卫强 张倩媚 刘菊秀
【目的】探究森林流域地表水、地下水的水质特征及其动态变化，为区域环境变化应对及生态环境建设与管理提供参考依据。【方法】以鼎湖山国家级保护区东沟完整流域为对象，依照中国生态系统研究网络森林水环境监测规范，对鼎湖山森林流域流动地表水、浅层地下水水质开展长期定位观测。【结果】研究期间（2005—2018年），鼎湖山流域大气降水整体呈现为弱酸性（pH值为5.85±1.10）；相较于同期大气降水，森林流域流动地表水显著酸化（pH值为4.76±0.58,P<0.01），而流域下游浅层地下水则有一定程度的酸度改善。整体上，大气降水的矿化度较低，且无论干、湿季，浅层地下水矿化度均极显著高于大气降水和流动地表水（P<0.01）；对溶解氧和化学需氧量指标的长期测定结果均表明鼎湖山森林流域地表水、地下水受人为污染的程度低，水质优。通过对水体中主要离子含量的比较分析发现，流域下游浅层地下水水体阳离子Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)和阴离子SO_4~(2-)、Cl-含量均极显著高于流动地表水（尤其是Ca~(2+)和K~+增幅剧烈），而NO_3~-在地下水中含量却显著低于流动地表水（P<0.05）；除浅层地下水中SO_4~(2-)含量存在干、湿季间的显著性差异（P=0.03）外，其余离子的季节间差异均未达到显著水平。【结论】严格保护下的鼎湖山森林流域地表水、地下水水质均较优，可以作为该区域水环境治理的本底参考。
[期刊] 地域研究与开发
[作者]
蒋国富
阐述了地下水资源在全省水资源中的重要地位及开发利用现状，通过对地下水开采利用中存在的超采严重、局部污染、管理混乱等问题的剖析，提出了实现地下水可持续开发利用的具体对策
[期刊] 中国农业资源与区划
[作者]
梅言 汪洋 陈墨多 孔祥媛 张培华
[目的]我国西南山地乡村的用水以地表水为主，探明山地乡村地表水的取水便捷度空间格局是建立其可持续发展框架的基础和前提。[方法]文章以重庆市綦江乡村区域为例，利用河网、水库矢量数据、DEM、降水、土地利用栅格数据和库容统计数据等，采用改进CRITIC方法和综合叠加可达性评价模型，分析地表水资源的二源耦合可达性及其空间集聚特征。[结果]结果表明：①373个样本乡村的二源耦合可达性平均值为0.58（最大值为1），52%乡村的可达性水平在0.58以上，其中可达性较好的（0.43～0.57，前47%分位点的数据）村庄有140个，占37.53%，可达性较差的（0.59～0.73，后47%分位点的数据）村庄有160个，占42.89%；②河流水源的可达性呈现北高南低、局部连片的格局，水库水源的可达性呈现中南部低、西北部高的格局，两者叠加后呈现出北高南低、聚集分布的格局；③河流水源和水库水源的可达性指数变化范围为0.19～0.88和0.15～0.89，对应的二源耦合可达性指数变化范围为0.21～0.86，不同取水可达性区域的占比显示，中等区域（45%～55%左右分位点的数据）占比最大，均值达到30%，极端情况（前40%或后40%左右分位点的数据）占比较少，均值仅为10%；④二源耦合可达性指数具有显著空间集聚特征，全局莫兰指数为0.62，其中高值聚集区（HH）集中在北部区域，低值聚集区（LL）集中在南部区域。[结论]研究揭示了綦江区地表水资源供给能力的空间分异格局，可为乡村可持续发展与乡村振兴规划提供基础依据，经实地考察和专家咨询反馈结果表明，研究结果较为准确。
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
胡国杰 魏晓妹 蔡明科 许义和 杨婷 黄朝轩
【目的】建立混沌时间序列的支持向量机预报模型,为地下水动态提供新的可行的预报方法。【方法】以重构相空间理论为基础,探讨了混沌时间序列的支持向量机预报模型的建模思路、特点及参数的选取,借助G-P算法、C-C方法和Wolf方法,计算了武威盆地3眼观测井地下水位埋深序列的Lyapunov指数,并利用自适应方法对支持向量机的参数进行了选择;基于高斯径向基核函数,建立了混沌时间序列的支持向量机预报模型。【结果】武威盆地地下水位埋深序列的Lyapunov指数均大于0,表明该时间序列具有混沌特性;所建立的混沌-支持向量机模型可以用于武威盆地地下水位埋深预报,经过检验,武威盆地3眼观测井的预报精度分别为0.9...
[期刊] 资源科学
[作者]
邵景力 赵宗壮 崔亚莉 王荣 李长青 杨齐青
本研究的目的是建立华北平原三维地下水流模型,并用于评价模拟区地下水资源量。首先在对华北平原水文地质条件进行了概化,垂向上分为3个含水层组。运用地下水模型软件GMS建模,将模拟区剖分为164行、148列4km×4km的规则网格。以2002年~2003年作为模拟期,通过深浅层地下水流场和65个典型观测孔的拟合对模型进行识别,并进行了模拟期的地下水均衡分析。运用所建立的地下水流模型,评价出1991年~2003年华北平原平均地下水补给资源量为256.68×108m3/a;总可开采资源量为213.49×108m3/a,其中浅层水可开采资源量为191.65×108m3/a,深层为22.64×108m3/a...
[期刊] 西北农林科技大学学报(自然科学版)
[作者]
郝健 刘俊民 张殷钦
【目的】针对地下水水质预测中影响因素的非线性关系,采用非线性偏最小二乘回归技术(PLSR)模型进行地下水水质预测研究,为地下水水质的准确预测提供支持。【方法】运用拟线性方法建立非线性PLSR模型,选用核函数对原自变量进行非线性变换,以陕西咸阳市某观测井2001-2009年地下水资料为研究对象,进行地下水硬度预测,并将其与BP网络模型的预测结果进行比较。【结果】利用咸阳市地下水前8年(2001-2008)的水质资料建立非线性PLSR模型,采用该模型对咸阳市地下水2009年硬度进行预测,与实测值相比,非线性PLSR模型、BP网络模型预测结果的平均相对误差分别为0.944%和1.354%,可知非线性...
[期刊] 长江流域资源与环境
[作者]
荆平 贾海峰
流域水环境管理已经成为当今环境科学的一个重要研究对象,对流域规模的水资源可持续管理和战略环境评价,地下水质评价是其重要内容,急需方法学的支持。全面分析目前国内外GIS与模型集成的研究现状,论述GIS与综合指数模型和机理模型集成的所需条件、优势和存在的问题。强调集成中应对模型的特征、模型的输入输出要求、流域数据基础以及GIS软件的功能进行具体分析,否则将导致区域分析的误差加大甚至产生错误信息。结合地下水水质评价常用的指数模型和机理模型,提出了GIS与模型的集成框架,分析GIS在集成中的3种模式,指明GIS与模型集成的发展方向。最后基于GIS与模型集成的现存问题提出对策,得出GIS与综合指数模型和...
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流域 地下水 GIS 模型 集成
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