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同位素技术刻画安阳河流域地表水与地下水相互作用

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同位素技术刻画安阳河流域地表水与地下水相互作用

作者：张敏郑州大学

学位级别：硕士

地表水与地下水相互作用是水文学研究的热点,对于水资源科学管理十分重要。安阳河流域包括了安阳市大部分地区,其中市区坐落于安阳河冲洪积扇中部,流域水资源丰富,支撑了安阳市多年的经济社会快速发展,但由于不合理开发利用,造成了一系... 详细信息

地表水与地下水相互作用是水文学研究的热点,对于水资源科学管理十分重要。安阳河流域包括了安阳市大部分地区,其中市区坐落于安阳河冲洪积扇中部,流域水资源丰富,支撑了安阳市多年的经济社会快速发展,但由于不合理开发利用,造成了一系列水资源问题。查明安阳河流域地表水与地下水相互作用关系,为科学开发与管理安阳河流域水资源提供技术支持,具有重要研究意义。本研究在野外水文调查、水文地质调查的基础上,在2016年8月(夏季)和2017年1月(冬季)共采集了111个水样。其中大气降水样为26个、地表水样是18个,浅层地下水样9个,中深层承压水样55个,泉水样1个。利用稳定同位素技术,采用图示法表征了地表水和地下水的同位素和水化学特征,补给高程法确定了研究区含水层的补给高程区域,混合比例法计算了地表水和地下水的混合比例;采用放射性同位素技术计算了地下水氚年龄。通过上述研究得出以下主要结论:1)研究区地表水和地下水中稳定氢氧同位素(δD,δO)空间差异明显,上游水体中同位素较贫化,中游和下游较富集。地表水δD和δO值与当地大气降水数据平均值接近,其中δD值为-44.31‰,δO值为-6.60‰,表明安阳河流域地表水是来源于当地大气降水补给。深层承压水同位素值变化较大,从接近降水值的点(21、33和45)到受―蒸发‖或外来水影响最大的点(23、25与36),2016年8月δD值相差-29‰,δO值相差-4.9‰;2017年1月δD值相差-30‰,δO值相差-4.8‰,表明在安阳河冲洪积扇顶至扇前缘存在不同来源的水入渗补给。2)冲洪积扇内地下水样点除个别点外,均紧密分布于区域大气降水线两侧,表明地下水与外界联系紧密,局部受人类活动的影响明显。大气降水是研究区河水和浅层地下水的主要补给来源;根据大气降水的高程效应计算出该流域中深层地下水的补给高程为185-1301m,西部山区是该区深层承压水的补给区。利用氢氧同位素和水化学分析表明,大气降水是地表水和浅层地下水的补给源,西部山区是深层承压水的补给源。通过地表水与浅层地下水混合比例计算,在2016年8月丰水期安阳河河水对浅层地下水的补给比例为56%,而其它河流和上游浅层地下水的侧向补给比例约占44%。3)安阳河水化学组分位于Piper图菱形区的左侧,表现出水化学类型为HCO·SO-Ca·Mg型,化学组分含量变化较小。地下水化学组分的季节性变化表明,位于安阳河中游出山口冲洪积扇扇顶一带地下水有较明显变化。其中,Cl含量较高的水样点(23、25和36)冬季含量比夏季高达18%46%,水化学类型为HCO·Cl·(SO)-Ca·(Mg)型,此点正是Piper图上在Cl+SO区―演化‖的最高点。在冲洪积扇中,随着地下水向下游径流,地下水由潜水变为承压水,向下游Cl与SO离子减少,HCO+CO离子增加。Ca离子上下游变化不大,形成了HCO-Ca·Mg型水。安阳河冲洪积扇地下水质只在其后缘局部地段受地表水入渗影响,Cl,SO离子含量较高。位于安阳河下游的冲洪积扇前缘地下水承压特征表现为,地表水入渗微弱,地下水质良好。4)研究区1953年以前的大气降水氚值取10TU。2017年采用三个水文站实测值的加权平均值11TU。潜水样点年龄在3.8～35.5a,均为大气降水氚浓度峰消退以来大气降水补给。推测小南海泉水系统平均滞留时间在20～30a。承压水年龄总体分布由冲洪积扇中向东南部和东部扇缘增大,安阳河与南水北调相交处所在区域,即扇中上部,承压水年龄在400a,向东在安阳河、茶坡沟和洪水河间地区增至500a或>60a,南部沿洪水河样点和安阳河下游冲洪积扇缘地带年龄增至60a左右或更老至核爆实验以前。

关键词：同位素技术水化学地下水年龄地表水与地下水相互作用安阳河流域

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安阳河流域生态环境保护修复分区研究

河南科技 2020年第22期39卷 142-144页

作者：范余敏河南省有色金属地质矿产局第一地质大队河南郑州450000

本文收集并分析了研究区生态环境条件,根据流域数据调查结果,分析存在的生态环境问题类型,综合考虑研究区生态功能地位,提出安阳河流域生态保护修复分区及工程部署方案。

关键词：安阳河流域生态环境问题生态保护修复分区

人为活动和气候变化对安阳河流域年径流量的影响研究

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中国水利 2014年第15期 45-47页

作者：崔花瑞郭春梅曹瑞仙王伟张延平河南省安阳水文水资源勘测局安阳455000 河南省开封市城区水利局开封475000 河南省安阳市水利局安阳455000

为研究人为活动与全球气候变化对安阳河流域水资源的影响,采用了流域水文模型模拟的方法,计算了人为活动和气候变化对流域水资源量的影响及其贡献率,利用聚类分析方法计算了两者的权重,判定了影响安阳河流域年径流量的主要因素。分析结... 详细信息

为研究人为活动与全球气候变化对安阳河流域水资源的影响,采用了流域水文模型模拟的方法,计算了人为活动和气候变化对流域水资源量的影响及其贡献率,利用聚类分析方法计算了两者的权重,判定了影响安阳河流域年径流量的主要因素。分析结果表明,人为活动是安阳河流域年径流量变化的主要影响因素,气候变化对流域年径流量的影响在流域内存在空间差异。

关键词：人为活动气候变化安阳河流域年径流量

TOPMODEL模型在安阳河流域洪水预报中的模拟研究

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河南水利与南水北调 2014年第18期43卷 69-70,81页

作者：王伟河南省安阳水文水资源勘测局

文章以安阳河流域为例,采用TOPMODEL模型进行日径流过程模拟和次洪模拟计算,以流域内1990-1994年雨量站及水文站的实测数据进行模型率定,以1980-2004年的实测资料对模型进行检验。TOPMODEL模型模拟结果表明:模拟期Nash系数平均值为0.79... 详细信息

文章以安阳河流域为例,采用TOPMODEL模型进行日径流过程模拟和次洪模拟计算,以流域内1990-1994年雨量站及水文站的实测数据进行模型率定,以1980-2004年的实测资料对模型进行检验。TOPMODEL模型模拟结果表明:模拟期Nash系数平均值为0.79,洪峰预报误差的平均值为-21.10%,峰现时间平均值为-3h;检验期Nash系数平均值为0.85,洪峰预报误差平均值为-15.20%,峰现时间平均值为-2h。TOPMODEL模型在安阳河流域的预报水平为乙等水平。模型在该流域具有较强的适用性,可以用于安阳河流域汛期的流量预报,可为流域的安全运行和科学管理提供数据支持。

关键词：安阳河流域 TOPMODEL DEM 日径流模拟次洪模拟

新安江NAM和TOPMODEL模型在安阳河流域比较应用研究

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河南水利与南水北调 2014年第12期43卷 14-15,20页

作者：王伟曹瑞仙崔花瑞郭春梅河南省安阳水文水资源勘测局河南省开封市城区水利局

海河流域作为我国的政治文化中心,流域内人口密度大,水循环过程受到强烈的人为干扰,导致流域的水文水资源特征改变。因此,为了探讨海河流域河流的产流机制,本研究以安阳河流域为例,分别采用新安江模型、NAM模型和TOPMODEL模型进行日径... 详细信息

海河流域作为我国的政治文化中心,流域内人口密度大,水循环过程受到强烈的人为干扰,导致流域的水文水资源特征改变。因此,为了探讨海河流域河流的产流机制,本研究以安阳河流域为例,分别采用新安江模型、NAM模型和TOPMODEL模型进行日径流过程模拟和次洪模拟计算,结果表明在海河流域三个模型模拟效果均良好。三种水文模型模拟的结果为:在日径流模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,在率定期其确定性系数较其它模型相对较高,在验证期其率定系数也相对较高,且径流深相对误差较小;在次洪模拟方面,NAM模型与新安江和TOPMODEL模型相比,2场洪水的确定性系数有所提高;2场洪水的径流深相对误差都较小;2场洪水的洪峰相对误差较小,峰现时差有了明显的提高。因此,NAM模型在安阳河流域的应用效果最佳。

关键词：新安江模型 NAM模型 TOPMODEL模型安阳河流域

基于遥感大数据的安阳河流域洪水预报技术设计

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河南水利与南水北调 2022年第1期51卷 35-36页

作者：赵静怡安阳市彰武南海水库工程管理局河南安阳455000

在分析河南省安阳市安阳河流域洪水预报预警实际需求的基础上,针对流域目前已经建成的覆盖全流域的山洪灾害实时监测预报预警系统范围主要局限于受山洪影响的区域,而无法对受江河洪水影响以及受沿江梯级电站调度影响区域洪水灾害进行实... 详细信息

在分析河南省安阳市安阳河流域洪水预报预警实际需求的基础上,针对流域目前已经建成的覆盖全流域的山洪灾害实时监测预报预警系统范围主要局限于受山洪影响的区域,而无法对受江河洪水影响以及受沿江梯级电站调度影响区域洪水灾害进行实时监测、预报及预警的客观实际,综合卫星遥感大数据降水预报技术以及GIS产汇流模型、BTOPMC分布式水文物理模型等现有流域洪水预报技术,提出的基于遥感大数据的安阳河流域洪水预报技术模型,该模型在2021年汛期发挥了十分显著的洪水测报功能,为流域带来显著的经济效益和社会效益。

关键词：遥感大数据安阳河流域洪水预报技术

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南水北调中线沿线典型流域洪水模拟模型研究

南水北调中线沿线典型流域洪水模拟模型研究

作者：郭萤清华大学

学位级别：硕士

南水北调中线工程是我国具有战略性的基础工程,沿线分布着众多的暴雨洪水多发的中小流域,严重威胁流域上大型跨河建筑物的运行安全,建立有效的降雨径流模型可为总干渠的防洪安全管理提供科学依据。但由于沿线半干旱半湿润区产流机制复杂... 详细信息

南水北调中线工程是我国具有战略性的基础工程,沿线分布着众多的暴雨洪水多发的中小流域,严重威胁流域上大型跨河建筑物的运行安全,建立有效的降雨径流模型可为总干渠的防洪安全管理提供科学依据。但由于沿线半干旱半湿润区产流机制复杂,中小流域水文资料匮乏等特点,洪水模拟具有一定难度。本文选择南水北调中线沿线的半湿润双洎河流域和半干旱安阳河流域作为典型流域,在两个流域分别建立具有物理基础的分布式GBHM(Geomorphology Based Hydrological Model)模型、集总式概念性新安江模型和基于全球区域化参数的概念性HBV-SIMREG模型,采用传统气象站和雨量站资料驱动模型,模拟汛期日径流和场次洪水过程。结果显示,在双洎河流域中,由于径流还原不确定性较大,流域内雨量资料时空精度较低,所有模型模拟结果均未满足要求,但GBHM模拟结果优于新安江模型。安阳流域选择未受水库影响的横水站进行率定,且雨量数据齐全,模拟结果好于双洎河。新安江模型由于产流机制单一,集总式的空间离散方式忽略了降雨的空间差异性,模拟结果没有达到预报精度。GBHM模拟的日洪峰达达到了甲级预报精度,纳什效率系数达到乙级预报精度;场次洪水洪峰达到乙级预报精度,峰现时间达到甲级预报精度,满足洪水预报精度要求。HBV-SIMREG模型在两个流域均未达到洪水预报精度要求,表明此水文模型在我国中小流域的推广使用中仍存在较大问题。研究基于GBHM模型,以欧洲数值天气预报的气象预报数据作为驱动,建立了南水北调中线典型流域洪水预报系统,用于预报典型流域未来3天的逐小时径流过程,并嵌入南水北调中线大型跨穿河建筑物预警平台中,为中线工程的安全运行提供科学保障。最后,研究以GCM长期预报气象要素为驱动,以GBHM模型为工具,分析了双洎河和安阳河在气候变化下,年均气温、年降雨、年蒸发和年径流深的变化趋势,计算了不考虑气候变化和考虑气候变化两种情境下各频率设计洪峰值。结果表明,在气候变化的影响下,双洎河流域百年一遇洪峰增大9%,安阳河流域增大13%。到2050年,双洎河流域发生超标洪水的概率由不考虑气候变化的0.395上升为0.47,安阳河流域由0.395上升为0.48。因此,在气候变化的影响下,两个流域都需要加强防洪措施,保证南水北调中线大型跨穿河建筑物的安全运行。

关键词：双洎河流域安阳河流域 GBHM模型新安江模型洪水模拟