洪水?dāng)y帶物隨時空變化規(guī)律及引洪灌溉補源宏觀效果的研究.pdf

1、水資源的短缺是一個嚴(yán)重影響我國經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵因素，尤其是在現(xiàn)階段形勢更為嚴(yán)峻。隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，各個領(lǐng)域?qū)λY源的需求越來越大。目前對地表水、地下水及天然降水等易得水資源的開采利用已經(jīng)遠遠不能滿足生產(chǎn)生活的需要，開發(fā)利用新的淡水資源已經(jīng)成為了當(dāng)前迫在眉睫的任務(wù)。 本論文以2003年度山西省水利科研招標(biāo)項目“引洪補源技術(shù)研究”為依托，以大同御河流域為研究試驗區(qū)，以2004、2005兩年汛期不同時段、不同地域的洪水取樣為研究對

2、象，通過室內(nèi)試驗，對各個樣品的含沙量和養(yǎng)分、鹽分進行了測定、比較，系統(tǒng)全面地分析了洪水泥沙的基本特性及變化規(guī)律，探索了洪水中所含養(yǎng)分氮、磷、鉀、有機質(zhì)、全鹽的變化規(guī)律，并對引洪補源的經(jīng)濟效益進行初步評估；通過布置在羅莊試驗區(qū)的15眼地下水位觀測孔對該地區(qū)在補源條件下的地下水位進行了全年范圍內(nèi)定期觀測，揭示了試驗區(qū)地下潛水水位的動態(tài)變化規(guī)律，并初步對該區(qū)地下水均衡作出評價，最終得出引洪補源的補源效果。 研究結(jié)果表明： (1

3、)單場洪水中，徑流初期流量急劇增大，在幾個小時內(nèi)即可達到峰值，然后逐漸衰減；與此同時，含沙量的變化過程也與流量變化呈現(xiàn)大體相同的變化趨勢，含沙量最高值的出現(xiàn)時刻略滯后于洪峰時刻，在同一場洪水中，當(dāng)流量相等時，含沙量并不相等，依然隨著洪水進程而增大和減少；洪水泥沙中粒徑＜0.01mm的顆粒所占比例的變化趨勢隨著含沙量的增大而減小，并且近似呈線性負相關(guān)關(guān)系，而泥沙中粒徑＞0.05mm、0.025-0.05mm、0.01-0.025mm的顆粒

4、所占比例卻是隨著含沙量的增大而增大，并且近似呈線性正相關(guān)關(guān)系。從全年過程來看，每次降雨徑流過程，都會引發(fā)流量與含沙量先增大后減小的變化過程，具體可以表現(xiàn)為：在一個水文周期內(nèi)，含沙量劇烈變化；在一個水文周期不同時段之間，含沙量時段均值差異明顯；在汛期同一區(qū)間的不同時段洪水間，含沙量變化亦很明顯。全年洪水泥沙中粒徑＜0.01mm的顆粒所占比例的變化趨勢類似于單場洪水，最小值對應(yīng)于洪峰，最大值對應(yīng)于洪水低谷時刻，從全年橫向來看，前幾場洪水泥沙

5、中的大顆粒所占比例較大，后幾場的小顆粒所占比例較大。 (2)對于單場洪水，洪水所含養(yǎng)分和鹽分含量都隨著徑流過程和流量的變化而變化；并且在數(shù)量上都隨著流量、含沙量的增大而增大，與流量、含沙量呈現(xiàn)良好的對數(shù)相關(guān)關(guān)系。對于全年范圍內(nèi)的洪水來說，養(yǎng)分和鹽分含量都隨著流量和含沙量的的增大而增大，并與流量、含沙量呈現(xiàn)良好的對數(shù)相關(guān)關(guān)系；從整個汛期來看，流量、含沙量水平呈現(xiàn)年內(nèi)橫向變化，從凍融期到豐水期到枯水期先增大后減小，而養(yǎng)分水平也隨之先

6、增大后減少。此外，本文對引洪補源的經(jīng)濟效益進行了初步評估，通過分析進地洪水在不同灌水定額下的各種速效養(yǎng)分和氮的補給量，結(jié)合市場上各種肥料的濃度和價格，得出補充養(yǎng)分帶來的經(jīng)濟價值，加入澆地帶來的經(jīng)濟價值，和作物增產(chǎn)帶來的經(jīng)濟價值，在項目區(qū)農(nóng)業(yè)耕作技術(shù)條件下，引洪補源工程可為農(nóng)民帶來的年經(jīng)濟利益在130～190元/畝之間。引洪補源技術(shù)進一步推廣到全省，可以為山西的國民經(jīng)濟帶來超過億元的經(jīng)濟效益。 (3)以單個觀測孔分析全年過程中地下

7、水位動態(tài)變化，地下水位動態(tài)與降雨、灌溉有密切的關(guān)系，補給項中只有面補的觀測孔附近地下水位變幅大而不穩(wěn)，呈現(xiàn)大起大落的現(xiàn)象，而既有面補又有線補的觀測孔附近，由于常年可以得到均衡的補給，地下水位曲線平緩；在單次引洪條件下，灌溉水分大都經(jīng)過1個月的時間達到潛水層界面，然后又趨于平穩(wěn)，在相同的降雨補給條件下，距離渠道近的觀測孔地下水位均值最高，隨著與渠道距離的增大，觀測孔附近地下水位均值逐漸減小，可見渠道側(cè)滲也是一個不可忽視的因素；在對2005