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地下水流系统理论与研究方法的发展

地质科技情报 2012年第5期31卷 143-151页

作者：梁杏张人权牛宏靳孟贵孙蓉琳中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室中国地质大学环境学院武汉430074

地下水流系统理论的提出,推动了现代水文地质学的发展。以Tóth经典地下水流系统理论建立方法为基础,综述了基于Tóth方法的地下水流系统的模拟成果,分析了Tóth方法得出的水流模式与控制因素的关系,以及地下水流系统理论从概念到实际... 详细信息

地下水流系统理论的提出,推动了现代水文地质学的发展。以Tóth经典地下水流系统理论建立方法为基础,综述了基于Tóth方法的地下水流系统的模拟成果,分析了Tóth方法得出的水流模式与控制因素的关系,以及地下水流系统理论从概念到实际应用的发展。同时,对中国地质大学(武汉)提出的地下水流系统通量上边界模拟方法也进行了系统论述,在物理模拟实验与数值模拟基础上,认为通量上边界分析方法是对Tóth方法的改进与完善,有利于对地下水流系统发育的物理机制理解;该方法能够更全面认识地下水流系统模式及其转化,定量出各影响因素对地下水流模式的控制关系。最后指出地下水流系统理论是当代水文地质学的核心概念框架,应该重视地下水流系统理论物理机制和数学模拟方法的研究,加强新技术方法的引入,拓宽其应用领域的研究等。

关键词：地下水流系统 Tóth方法模拟方法

新疆喀什三角洲地下水流系统的水化学和同位素标记

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地球科学 2020年第5期45卷 1807-1817页

作者：魏兴周金龙梁杏乃尉华曾妍妍范薇李斌新疆农业大学水利与土木工程学院新疆乌鲁木齐830052 新疆水文水资源工程技术研究中心新疆乌鲁木齐830052 中国地质大学环境学院湖北武汉430074 新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第二水文工程地质大队新疆昌吉831100

新疆喀什三角洲地下水"水质型"缺水问题较为突出,开展地下水流系统研究具有实际意义.采用水化学和环境同位素年龄测试法,在对喀什三角洲地下水含水系统划分基础上,对地下水化学和循环更新特征进行了分析研究.结果表明:三角洲含水系统由... 详细信息

新疆喀什三角洲地下水"水质型"缺水问题较为突出,开展地下水流系统研究具有实际意义.采用水化学和环境同位素年龄测试法,在对喀什三角洲地下水含水系统划分基础上,对地下水化学和循环更新特征进行了分析研究.结果表明:三角洲含水系统由山前倾斜冲洪积平原潜水、河流冲积平原潜水和河流冲积平原承压水构成.沿地下水流向,水化学类型演化为HCO3·SO4-Ca→SO4-Ca→SO4·Cl-Mg·Na→SO4·Cl-Na,TDS增高,水质趋向盐化.山前倾斜冲洪积平原为溶滤-径流区,河流冲积平原为径流-累盐区.研究区地下水更新速率为0.03%~16.35%·a-1,具有山前倾斜冲洪积平原潜水>河流冲积平原潜水>河流冲积平原承压水的特征.利用3H估算得出,山前倾斜冲洪积平原潜水年龄为8~49 a,平均值为29 a;河流冲积平原潜水年龄为14~>50 a,其中上部潜水平均年龄为24 a,下部潜水平均年龄大于50 a.利用14C估算得出,河流冲积平原潜水为476~33623 a,平均值为8106 a;河流冲积平原承压水为5186~34578 a,平均值为30043 a,与潜水比为"更古老"的水.综合以上特征得出,喀什三角洲地下水含水系统可以划分为2个更新速率较快的局部水流系统(Ⅰ1和Ⅰ2)和一个循环滞缓的区域水流系统(Ⅱ).

关键词：新疆喀什三角洲水文地球化学同位素年龄更新速率地下水流系统水文地质

地下水流系统理论实践与野外教学应用——以三峡专业教学实习为例

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安全与环境工程 2022年第5期29卷 249-255页

作者：罗明明周宏中国地质大学(武汉)环境学院湖北武汉430078 中国地质大学(武汉)地质调查研究院湖北武汉430074

地下水流系统理论是当代水文地质学的核心框架,正在成为当代水文地质学研究的新范式。在地下水相关专业的野外实践教学中,非常有必要将地下水流系统理论的思想和相关调查研究方法融入到野外实践教学中。梳理了当前三峡专业教学实习水文... 详细信息

地下水流系统理论是当代水文地质学的核心框架,正在成为当代水文地质学研究的新范式。在地下水相关专业的野外实践教学中,非常有必要将地下水流系统理论的思想和相关调查研究方法融入到野外实践教学中。梳理了当前三峡专业教学实习水文地质教学路线存在的不足,选择三峡地区香溪河流域作为典型教学案例,对地下水流系统理论进行实践,从地下水动力条件、水化学与同位素特征等多信息渠道进行相互验证,构建了多级地下水流系统概念模型,并通过对香溪河流域多级地下水流系统案例进行教学应用,从野外现象类、工作方法类和专题调查类三个方面对野外教学知识点进行了设计,以期促进地下水流系统理论的教学,丰富并拓展三峡专业教学实习的教学资源。

关键词：地下水流系统野外实践教学设计三峡地区

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末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流系统的演变

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地学前缘 2013年第3期20卷 217-226页

作者：张人权梁杏靳孟贵中国地质大学(武汉)环境学院湖北武汉430074 中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074

以区域自然地理及地质历史分析为基础,以环境同位素及大陆盐化咸水后期变化为实证依据,重塑了末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流模式演变。研究发现,末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流系统经历3个演变阶段:(1)距今18～15ka的低... 详细信息

以区域自然地理及地质历史分析为基础,以环境同位素及大陆盐化咸水后期变化为实证依据,重塑了末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流模式演变。研究发现,末次盛冰期以来河北平原第四系地下水流系统经历3个演变阶段:(1)距今18～15ka的低海平面时期,接受持续补给,地下水得到充分交替,发育穿透达到或接近第四系底界的区域水流系统;(2)距今15～12ka的海平面急剧抬升期,地形势差减弱,发育穿透第三含水层组的早期中间水流系统,与此同时区域水流系统趋于停滞;(3)距今2.5ka以来,现代河流地貌成形,高位河床与低位河床及河间低地的势差成为主要驱动力,发育穿透第一及第二含水层组的晚期中间水流系统。随着海平面抬升,后期发育的水流系统切割前期水流系统的一部分并叠置其上。因此,现今河北平原第四系的地下水流系统乃是不同演变时期地下水流系统的时空四维集合体。其他濒海平原,乃至侵蚀强度随时间减弱的内陆盆地,都有可能出现类似图景。距今12ka前后形成的大陆盐化咸水,由上升水流带到浅部,导致浅层咸水以及土地盐渍化,乃是河北平原水资源利用及生态与环境保护的关键性不利因素。

关键词：河北平原第四系地下水流系统末次盛冰期演变

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地下水流系统理论砂箱实验装置的研制与应用

实验室研究与探索 2021年第7期40卷 220-224页

作者：孙蓉琳刘延锋潘欢迎邓斌梁杏中国地质大学(武汉)环境学院武汉430078

地下水流系统理论是当代水文地质学的核心概念框架,为了使学生深入掌握地下水流系统理论知识,培养学生实践创新能力,设计和制作了河间地块潜水含水层、承压含水层、多源汇的潜水盆地等砂箱实验装置,学生通过砂箱实验能直接观察地下水流... 详细信息

地下水流系统理论是当代水文地质学的核心概念框架,为了使学生深入掌握地下水流系统理论知识,培养学生实践创新能力,设计和制作了河间地块潜水含水层、承压含水层、多源汇的潜水盆地等砂箱实验装置,学生通过砂箱实验能直接观察地下水流系统的多级次嵌套特征,研究不同水文、气象、非均质结构和人类开采活动等因素对地下水流系统发育模式的影响,可掌握系统发育模式演变的物理实质。实验教学中,通过问题提出、自主预习、分组讨论、砂箱实验、提交报告、汇报总结6个教学环节的连贯实施,促进了学生做、学、研相结合。

关键词：地下水流系统砂箱实验教学环节实践创新能力

地下水流系统确定──随机性数值模型模拟递推解的灵敏度分析

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工程勘察 1994年第1期22卷 32-34页

作者：仵彦卿成都地质学院

本文从理论和实践两方面对地下水流系统确定─—随机性数值模型的模拟递推解的灵敏度进行分析；探讨初始估计方差、缺失值、测量误差方差、随机性和确定性参数对估计误差标准差的影响。

关键词：地下水流系统数值模型随机性

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地下水流系统的灰朦胧微分方程

数学的实践与认识 2013年第12期43卷 156-160页

作者：李树文王若男张昌建崔月娥王云峰张大龙王平河北工程大学城市建设学院河北邯郸056038 北京华宇工程有限公司北京100120 邯郸市水利水电勘测设计研究院河北邯郸056001

以灰朦胧集和朦胧型灰元为基础,分析了地下水流系统的灰性,定义了含水层的灰朦胧渗透系数和灰朦胧贮水系数;构建了地下水流系统的灰朦胧微分方程,说明了灰朦胧建模思想的客观性和合理性.这对开拓地下水模拟的思路,促进地下水模拟理论与... 详细信息

以灰朦胧集和朦胧型灰元为基础,分析了地下水流系统的灰性,定义了含水层的灰朦胧渗透系数和灰朦胧贮水系数;构建了地下水流系统的灰朦胧微分方程,说明了灰朦胧建模思想的客观性和合理性.这对开拓地下水模拟的思路,促进地下水模拟理论与方法的进展,具有重要意义.

关键词：地下水流系统灰朦胧微分方程朦胧型灰元灰朦胧参数

氢氧同位素在地下水流系统的重分布:从高程效应到深度效应

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水文地质工程地质 2023年第2期50卷 1-12页

作者：韩鹏飞王旭升蒋小伟万力中国地质大学(北京)地下水循环与环境演化教育部重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)水利部地下水保护重点实验室(筹) 北京100083 中国地质大学(北京)水资源与环境学院北京100083

大气降水的氢氧同位素含量具有高程效应,降水入渗后参与地下水循环,其高程效应如何受地下水流系统的影响转化为地下水氢氧同位素的深度效应?现有研究对于这个问题缺少定量认识。文章构建单向倾斜盆地和双峰波状盆地的稳态地下水循环理... 详细信息

大气降水的氢氧同位素含量具有高程效应,降水入渗后参与地下水循环,其高程效应如何受地下水流系统的影响转化为地下水氢氧同位素的深度效应?现有研究对于这个问题缺少定量认识。文章构建单向倾斜盆地和双峰波状盆地的稳态地下水循环理论模型,采用MODFLOW模拟剖面二维地下水流场、采用MT3DMS模拟重同位素分子的对流-弥散过程,得到地下水D和18O含量的空间分布,探讨了氢氧同位素高程效应在地下水流系统转化为深度效应的机理。结果表明:在单斜盆地,补给区大气降水D和18O含量的高程效应转化为排泄区地下水δD和δ^(18)O值随埋深增大而指数型衰减的深度效应;在双峰波状盆地,当含水层渗透性相对入渗强度较大时(K_(0)/w=1 000),仅发育一个区域地下水流系统,在区域地下水的排泄区δD和δ^(18)O随埋深增大呈现S形曲线分布;当含水层渗透性相对入渗强度较小时(K_(0)/w=250),双峰波状盆地发育多个局部地下水流系统,区域地下水的排泄区δD和δ^(18)O随埋深增大呈现S形曲线,而局部地下水排泄区的δD和δ^(18)O随深度增加呈单调衰减趋势。本研究从理论上推进了地下水流系统对溶质运移影响机理的认识,揭示了氢氧同位素对地下水流系统的指示作用。

关键词：降水入渗地下水循环地下水流系统含水层数值模拟

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基于砂槽模型研究不同水流密度下盆地地下水流系统

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水文地质工程地质 2019年第3期46卷 40-46页

作者：易磊漆继红许模吴明亮李潇岑鑫雨成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

在干旱半干旱地区,沉积盆地是人类生产、生活用水的主要载体,为查明在水流自身密度改变条件下盆地地下水流系统的变化特征,需在变密度条件下对盆地地下水流系统进行模拟研究。本文采用砂槽物理模型,在改变区域性水流密度条件下模拟研究... 详细信息

在干旱半干旱地区,沉积盆地是人类生产、生活用水的主要载体,为查明在水流自身密度改变条件下盆地地下水流系统的变化特征,需在变密度条件下对盆地地下水流系统进行模拟研究。本文采用砂槽物理模型,在改变区域性水流密度条件下模拟研究地下水流系统的变化规律。试验结果显示:随着区域性水流密度的增加,区域水流系统的渗流速度和循环量均减少,且流线径流距离和径流深度也随之减小;而局部水流系统的渗流速度和循环量均增加。结果表明区域性水流密度的增加会抑制区域水流系统的发育,对局部水流系统有一定增强作用。本研究着重强调了区域性水流自身密度变化对盆地地下水流系统所产生的影响,并通过物理试验模拟得出在改变区域性水流密度条件下盆地地下水流系统的变化规律。

关键词：变密度盆地地下水流系统砂槽模型