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塔塔凌河河流―地下水交互带水量交换研究

2020-12-02阅读(381)

塔塔凌河河流―地下水交互带水量交换研究

论文摘要

河流―地下水交互带是河道内物质、能量交换最活跃的区域,也是流域生态环境变化的敏感区,受控于地形地貌、气象等多种因素,特别是在河流―地下水转化频繁的西北干旱盆地内,河流―地下水交互带内水量交换及其时空变化对流域下游生态环境质量影响显著。本文以位于柴达木盆地的塔塔凌河为研究对象,基于实测的水位与温度数据,分析了河流―地下水交互带内水量交换的时空分布特征,计算了交互带内河流与地下水交换量,探讨了交互带内水量转换的影响因素,对比了基于水动力学和温度示踪的水量交换结果的差异性,分析了两种计算方法的适用条件。主要研究成果如下:（1）塔塔凌河流域河流―地下水交互带内水动力条件受上游来水量影响明显,在非洪水期,交互带内水头差较小,在洪水期来水量增加,地下水对河流的垂向补给作用增大。基于水动力学法的水量计算结果表明,交互带内以地下水补给河水为主,自河边至河中心交换量逐渐增大,各监测点交换量平均值在-0.279m3/m2/d0.082m3/m2/d之间,越靠近上游,交互带内地下水补给河水的速率对洪水过程响应越明显。（2）塔塔凌河流域,在非洪水期,河床表面以下不同深度温度变幅较大,洪水来临时,河床温度整体下降,河床表面以下不同深度的温度变化明显减小。在垂向上河床温度具有成层作用,根据不同深度处的温度分布可以划分三个带:骤变带（0-20cm）,渐变带（-20-50cm）,稳定带（-50cm）;在水平方向上,河中心温度相对稳定,而两岸温度变化较大。基于温度的水量计算结果表明,各监测点交换量平均值在-0.27m3/m2/d0.149m3/m2/d之间。（3）洪水过程改变了交互带内水动力场,从而影响水量交换。河床渗透系数的大小是影响交互带内水量转化的主要因素,在河床渗透系数相对较大的监测点上水量交换速率也相对较大。在整个流域尺度上,区域水动力特征对河流―地下水交互带内的水量转化有明显的控制作用,但由于河床地形的起伏导致河床内部压力的分布状况发生变化,在较小尺度的河床剖面上水流在垂向上的流向与流域尺度的河流与地下水转化方向存在一定差异。（4）在水量转化方向研究方面,水动力学方法与温度示踪方法的结果具有一致性,但在定量表述交互带水量交换方面,两种方法表现出明显的时空差异性。在精确测定河床渗透系数的条件下,水动力学方法作为传统的研究方法具有广泛的适用性。在浅部河床（50cm以浅）地形较为平坦的河中心采用温度示踪法,获得的交换水量更加稳定。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景及意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 交互带的概念和内涵
  •     1.2.2 交互带水量交换的研究方法
  •     1.2.3 交互带水量交换及影响因素
  •     1.2.4 存在的问题
  •   1.3 研究内容及技术路线
  • 第二章 研究区概况
  •   2.1 研究区位置
  •   2.2 自然地理
  •     2.2.1 地形地貌
  •     2.2.2 气象
  •     2.2.3 水文
  •   2.3 区域水文地质概况
  •     2.3.1 含水层
  •     2.3.2 地下水补给、径流及排泄特征
  • 第三章 实验原理及方案
  •   3.1 试验原理
  •     3.1.1 水动力学原理
  •     3.1.2 温度示踪法的基本原理
  •   3.2 试验布置
  •     3.2.1 试验目的
  •     3.2.2 试验布置
  •     3.2.3 监测仪器布设
  •   3.3 参数测定
  •     3.3.1 河床沉积物垂向渗透系数测定
  •     3.3.2 河床沉积物热参数测定
  •     3.3.3 河床沉积物粒径测定
  • 第四章 基于水动力学的交互带水量交换研究
  •   4.1 典型剖面水动力场时空变化特征
  •     4.1.1 水位动态
  •     4.1.2 典型剖面水头分布
  •   4.2 基于水动力学的交互带水量交换特征
  •     4.2.1 交互带水量交换动态特征
  •     4.2.2 交互带水量交换垂向变化特征
  •     4.2.3 交互带水量交换水平方向变化特征
  •   4.3 本章小结
  • 第五章 基于温度示踪的交互带水量交换研究
  •   5.1 典型剖面温度时空变化特征
  •     5.1.1 温度动态
  •     5.1.2 典型剖面温度分布
  •   5.2 温度对交互带水量交换的指示作用
  •     5.2.1 交互带水量交换动态特征
  •     5.2.2 交互带交换量垂向变化特征
  •     5.2.3 交互带水量交换水平方向变化特征
  •   5.3 结果对比
  •     5.3.1 两种方法计算结果的异同
  •     5.3.2 两种方法的适用性
  •   5.4 本章小结
  • 结论及建议
  •   结论
  •   建议
  • 参考文献
  • 攻读学位期间完成的论文成果
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 陈宝辉

    导师: 王文科

    关键词: 河流地下水,交互带,水量交换,温度示踪,塔塔凌河

    来源: 长安大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学

    专业: 地质学

    单位: 长安大学

    基金: 国家自然科学基金重点项目:“旱区地表——地下水系统界面动力学与水循环研究(41230314)”,中国地质调查局水文地质调查项目:“柴达木盆地巴音河-塔塔凌河流域1∶5万水文地质调查(121201011000150019)”

    分类号: P641

    总页数: 88

    文件大小: 10146K

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