科技报告材料终结版.doc

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1、中国地质大学（武汉）第二十二届科技论文报告会作品名称：地表水与地下水相互作用的温度示踪法作品类型：地学资源类院系：环境学院水文与水资源工程团队成员：林晶晶魏文浩指导老师：孙自永目录一．引言2二．国内外研究现状2三．创新点及假说3四．温度示踪原理4五．方案设计61．研究思路及目标62．选择研究区域73．研究区概况7（1）地理位置7（2）水文条件8六．数据来源8七．数据分析81.大气温度、河水温度与地下水温度6月27-7月19日总趋势对比分析82.实测水位数据分析河水与地下水之间的相互作用103.温度示踪法分析河水与地下水的相互作用10a

2、.降雨条件下地下水补给河水阶段（6月27日-7月1日）10b.河水补给地下水阶段（7月2日-7月10日）12c.河水与地下水相互作用交替频繁阶段（7月11-7月14日）12d.无降雨条件下地下水补给河水阶段(7月15日-7月19日)14八．结论及研究展望15九．参考文献16地表水与地下相互作用的温度示踪法摘要：目前，研究地表水与地下水相互作用较为有效的方法有示踪法和数值模型法。示踪法包括人工示踪法和水化学及环境同位素示踪法，这类方法有成本昂贵、受场地条件限制、易造成污染等缺点；对于数值模型法，目前的模型校正缺少一种便于密集与连续观测的

3、非水力学参数。因此，温度示踪法的提出具有重要的意义。运用温度示踪法原理设计野外实验方案，对黑河中游进行一系列的温度监测，绘制温度曲线，与水位测量数据反映的地表水与地下水补排给关系对比，验证了温度示踪法研究地表水与地下水相互作用的可行性。温度示踪法对地表水与地下水交换量的计算和地下水在空间分布特征的刻画等也有重要意义。关键词：地表水与地下水的相互作用、温度示踪法、数值模型、黑河、水位、热运移一．引言地表水与地下水相互作用的研究对于水资源的统一管理、水环境污染的防治、干旱和半干旱区水生及河岸生态系统的保护等十分重要。但由于地下水与地表水相

4、互作用的复杂性，其观测和量化仍然十分困难。目前研究地表水与地下水相互作用较为有效地手段是示踪法和数值模型法。示踪法包括人工示踪法和水化学及环境同位素示踪法，两者的成本都较昂贵，且难以实现连续动态监测，同时，还可能导致环境污染和生态环境的破坏；数值模型法可定量计算地表水与地下水间的交换量，精细刻画两者的相互作用过程及动态变化，但目前的模型校正多用水力学参数，受参数观测密度限制和不同参数间的相关性影响，其结果往往具有较大的不确定性。综上所述，为了更好地观测及精细地研究地表水与地下水的相互作用过程，迫切需要一种成本低、易于操作、能连续监测的

5、天然示踪方法。同时，为了提高地表水与地下水相互作用模型的精度，也需要寻找一种便于密集与连续观测的非水力学参数对其进行校正。因此，尝试用温度示踪法研究地表水与地下水的相互作用具有较为重要的意义。要广泛运用温度示踪法必须首先确定其可行性，这促使我们做了进一步的探索。二．国内外研究现状经过翻阅各种文献、期刊等资料，了解到热流动理论在水文地质学发展中占有很重要的地位，但热作为地下水示踪剂的研究却很少。在20世纪初，科学家就意识到热伴随地下水运动，流经沉积物及其他多孔介质；20世纪中期，国外就有水文地质学家提出用温度来指示地表水与地下水的相互作

6、用，并开始探索其可行性。此后，又有相当一部分水文地质学家进行了相关研究，目前已经具备了一定的理论基础，但由于温度测量操作上的困难，同时缺乏相应的计算条件和程序，因而限制了热作为地下水示踪剂的应用。近十余年来，随着相关技术的发展，温度测量仪器不断改进，其成本也逐步降低，并有多个热运移模拟程序相继开发与发布，从而大大促进了热示踪剂在水文地质学研究中的应用。例如：Bartolino（2003）分析了1996年9月至1998年8月美国新墨西哥州中部RioGrande河某处河床下15m深度内的水温度变化剖面，并用该温度剖面研究了不同季节河流与地

7、下水的相互补给过程；Conant（2004）则利用详细的监测数据，分析了加拿大安大略Augus地区Pine河某河段周围地下水温度的空间分布和动态变化特征，据此识别出河床中的五种水流运移途径，从而首次详细刻画了地表水与地下水相互作用带中水流的复杂性。然而，我国有关温度示踪法的相关研究很少，已有少量研究主要是利用库水或河水与地下水之前的温度差异来探测堤坝渗漏或基坑渗漏（如：李端有等，2000；陈建生等，2002；董海洲和陈建生，2004）。三．创新点及假说运用温度示踪法研究地表水与地下水的相互作用有许多优势：（1）温度对水流作用的反应强烈

8、且迅速，灵敏度高，测量精度高。（2）热信号是自然发生的，数据获取稳定，应用范围广。（3）热传导对沉积物结构的依赖极低，几乎不随沉积物结构的变化而变化。（4）温度指标可在野外直接测量，监测成本低，可设置大量监测点，实现高密