考虑地面沉降约束的地下水模拟优化管理模型

为了解决地面沉降区地下水资源科学管理这一个重要的资源与环境地质问题,基于模拟优化(S-O)模型的思想,建立了考虑地面沉降约束的地下水模拟优化管理模型(SUBGO).模拟模型采用地下水模拟程序MODFLOW-2005中的地面沉降模拟子程序SUB-WT来模拟地面沉降过程.优化模型分别采用遗传算法(GA)和小生境Pareto禁忌遗传混合算法(NPTSGA)分别求解单目标和多目标的优化设计方案.将SUBGO管理模型应用于一个理想场地含水层中地下水开采方案和地面沉降控制的优化设计中,结果表明基于GA的单目标优化和基于NPTSGA的多目标优化均能搜索到全局最优解和全局分布的Pareto最优解,均能够在控制地面沉降的约束条件下,设计合理的地下水开采利用方案.与单目标相比,多目标优化能够为决策者提供多个解作为管理决策方案,同时多目标优化还提高了寻优的计算效率.     

某水电站坝肩高边坡渗流场分析

介绍了边坡地下水渗流场分析的一些关键因素及其数值模拟基本原理,然后以某拟建水电站坝肩高边坡为例,系统阐述了模型的建立过程,并利用钻孔中的地下水监测资料检验渗流模型.结果证明此模型的建立符合工程实际,进而模拟拟建水电站正常蓄水状况下,坝肩边坡地下水位基本特征及其动态变化规律,从而为拟建水电站的建设提供一定指导意义,亦是对边坡地下水渗流场三维分析的有意补充.     

长江北部三角洲-里下河沉积典型过渡区承压地下水数值模拟

姜堰市地处长江北部三角洲沉积区与里下河沉积区间的过渡带,孔隙承压地下水分布复杂,南北差异明显,地下水资源评价难度大。对研究区复杂孔隙承压地下水系统进行了三维数值模拟,并在模型识别、验证的基础上,确定出符合水位控制要求的可开采资源量及优化开采布局。结果证明,通过三维数值模型进行地下水资源评价,既能客观再现复杂的水文地质结构和水文地质条件,同时也有助于对地下水资源进行科学有效管理。     

喀什市地下水系统随机经济管理模型研究

探讨了随机模拟技术在地下水系统数值模拟和管理中的应用问题；以喀什市地下水系统为例，深入研究了地下水系统随机模拟模型和随机经济管理模型的建模及求解等问题。实际计算和灵敏度分析表明，所建立的管理模型运行稳定，计算精度高，是目前较先进和完善的一种模型。     

二维灰色水质模型在地下水污染模拟中的应用

针对地下水污染程度难以确定的问题，运用灰色系统理论与数值计算的方法，将对流弥散系数、渗流速度、以及衰减系数以灰参数的形式表示，建立了地下水污染的灰色数值模型，并给出了该模型的求解方法。在求解过程中，将有限差分法的截断误差进行了修正。结合地下水溶质运移问题的典型问题的示例，运用该模型进行了模拟计算。研究结果表明：在水文、水质资料较为缺乏的情况下，该模型能够模拟地下水污染的动态变化过程。     

长江北部三角洲-里下河沉积典型过渡区承压地下水数值模拟

姜堰市地处长江北部三角洲沉积区与里下河沉积区间的过渡带,孔隙承压地下水分布复杂,南北差异明显,地下水资源评价难度大。对研究区复杂孔隙承压地下水系统进行了三维数值模拟,并在模型识别、验证的基础上,确定出符合水位控制要求的可开采资源量及优化开采布局。结果证明,通过三维数值模型进行地下水资源评价,既能客观再现复杂的水文地质结构和水文地质条件,同时也有助于对地下水资源进行科学有效管理。     

多孔介质中污染物运移的灰色数值模型

针对多孔介质中污染物运移的不确定性问题，将地下水渗流流速和弥敞系数等视为朱确知参量，并以灰参数的形式表示，运用灰色理论建立了地下水水质模拟的灰色数学模型。该模型具有一种特殊的结构，并且给出了求解这类模型的灰色数值算法。通过实例表明，该方法是可行的，模拟结果是合理的。     

工程降水引起地基固结沉降三维数值分析

为保证施工现场条件的干燥性,必须采取措施降低地下水水位,但是降水后会引起土体的固结沉降,对地面早已存在的建筑物构成潜在的威胁.工程降水施工诱发地基沉降是一个三维空间流固耦合问题,借助三维有限差分数值模拟软件FLAC3D建立地层降水过程中渗流场与应力场耦合模型,以金普线地铁隧道8标降水工程为例进行数值模拟,探究土体在饱和状态下改变地层渗透系数达到渗流稳定时的沉降和地下水分布特征.     

遗传算法在非经性地下水经济管理模型中的应用

通常采用基于梯度的数学规划方法求解地下水管理模型,如线性规划和非线性规划。但对于高度非线性、非凸的优化问题,尤其是涉及到经济或环境的地下水管理模型,传统方法难以有效地寻找全局最优解。本文介绍了一种求解非线性地下水资源管理模型的遗传算法,并以山东羊庄盆地分布参数地下水系统非线性管理模型为例,给出了用遗传算法在求解这类问题的一般步骤。结果表明该方法能快速有效地找到全局最优解。     

岩溶-裂隙介质渗流的三重介质模型

针对某水利枢纽坝区岩体内岩溶、断层、裂隙发育的实际情况,利用折算渗透系数的概念,建立了集达西流和非达西流于一体的岩溶管道-裂隙-孔隙三重介质地下水渗流模型,并对该枢纽坝区左岸岩溶含水系统进行了数值模拟.计算结果表明三重介质模型较真实地刻画了岩溶地区地下水渗流的特征.     

抽水引起含水层变形对渗流场的影响分析

通过分析抽水引起含水层变形机理，推导出了考虑单元体位移的渗流方程，提出了抽水引起含水层变形对渗流场影响的数学模型。算例分析认为，在抽水渗流场定量计算时，单元体位移和含水层变形对渗流场都有一定的影响，特别是当弹性释水系数较小时，单元体位移对渗流场影响较大。     

岩溶地下水资源的合理开发与管理——以贵州盘县赶场坡地区为例

赶场坡地区为一典型的岩溶高山。该区地下水缺乏，人畜饮水供需矛盾明显。通过野外水文地质调查，确定了地下水分水岭位置以及含水层和隔水层的分布和延伸，分析和认识了研究区地下水运动和赋存条件以及与岩溶发育的关系。分析并讨论了岩溶地下水资源合理开发利用和最佳管理中的主要存在的问题和可能影响地下水开发的环境及社会因素     

含水层参数对同井回灌地下水源热泵的影响

模拟分析了含水层厚度、渗透系数比和不同含水层对同井回灌地下水源热泵地下水渗流和换热的影响．对于合理的水井设计，含水层厚度增大可以减小抽水、回灌压力，显著地提高抽水平均温度．抽、回水口的平均降深与渗透系数比的对数基本成线性关系．从热贯通的角度来说，渗透系数比是同井回灌地下水源热泵系统工程成败的关键．过小的渗透系数比显著加快系统的热贯通．渗透系数大小是抽水和回灌难易程度的决定因素．对于渗透性能不好的含水层，更应该关注抽水和回灌不能时含水层渗透系数产生影响。     

地下水源热泵取水引起颗粒运动的理论分析

对地下水源热泵取水引起含水层颗粒运动进行了理论研究,包括颗粒受力分析和脱离方式两个方面.以天津市一个典型含水层为例,对该含水层的临界水力坡度和临界渗流速度进行了计算,并结合热泵取水量、含水层厚度和井径尺寸等参数进行了分析.结果表明在取水量相同的条件下,含水层厚度与井径尺寸对颗粒的运动有直接影响.为解决井壁坍塌和井壁周围颗粒重组等问题提供了理论依据.     

银川平原地下水同位素特征分析

地下水同位素特征表明银川平原地下水具有不同的补给模式。贺兰山洪积扇单一潜水主要接受山区侧向径流及大气降水补给;青铜峡洪积扇单一潜水及冲湖积平原上覆潜水,主要接受黄河灌溉水的入渗补给。天然状态下,承压水为古地质时期补给形成的“古水”,地下水交替缓慢;开采状况下,平原东部承压水受到了现代补给水的影响,潜水越流量占补给量的50%左右。针对平原区不同的水文地质条件及循环特征,建议采取相应的措施,合理开发利用水资源。     

地下水位波动法在干旱区地下水补给资源量评价中的应用——以柴达木盆地那陵郭勒河冲洪积扇重点开采区为例

地下水补给资源量评价是干旱地区地下水资源评价的最重要部分,但许多地区因为缺乏地下水的源汇项监测数据、或者水文地质研究程度较低,导致地下水补给资源量评价的可靠性较低。以柴达木盆地那陵郭勒河冲洪积扇区为例,采用地下水位波动方法(water-table fluctuation,WTF)对地下水补给资源量进行计算,该方法仅需要一段时间内含水层参数及地下水位变化值,应用简单,适用性强。通过计算表明,那陵郭勒冲洪积扇地区地下水资源2011年补给量约为5.21×108m3/年,2012年补给量约为6.16×108m3/年。该方法避免了直接计算地下水补给量的难题,对水文地质研究程度较低的干旱区地下水资源评价具有一定的参考意义和推广价值。     

上海地面沉降地下水渗流场与地层应力场分析

为有效控制上海地面沉降发展,利用地下水位与地层变形的实测资料,分析了地下水渗流场与应力场的变化特征及其制约机制。结果表明:地面沉降与地下水渗流场、第四纪地层的应力场关系密切;开发利用地下水资源以及工程建设活动,是渗流场与应力场发生变化的重要影响因素;地层空间分布的不均一也使渗流场和应力场发生突变并呈现非线性;深部含水层集中开采导致的地下水位持续下降以及浅部含水层的工程降水和建筑荷载,是上海地面沉降防治面临的新问题。该研究有助于上海地面沉降系统调控对策的制定与防治技术措施的实施。     

采动作用下煤矿地下水流场的演变规律

采动条件下含水层结构变化对地下水流场和地下水资源分布具有显著影响.以梨园河煤矿为例,在分析研究区水文地质条件的基础上,结合采动裂隙对含水层结构的破坏程度,采用数值模拟方法,预测分析了该矿采煤20年后研究区不同含水层地下水流场动态特征.结果表明:松散岩类孔隙含水层流场基本保持不变,仅井田北部的导通区地下水位有所下降,局部形成降落漏斗,最大降深18 m;碎屑岩类裂隙含水层受矿井排水影响,地下水位大幅降低,地下水流场变化明显,形成了以井田中部为中心的降落漏斗,最大降深106 m.研究结果可为保护矿区地下水资源与制定防治水措施提供理论依据.     

安阳地下水超采评价

由于缺乏对地下水的统筹规划及科学开发利用,安阳市地下水超采问题日渐突出,依据中华人民共和国水利行业标准 SL286—2003《地下水超采区评价导则》的规定,进行安阳市浅层地下水超采评价,得出安阳已形成浅层地下水水位下降漏斗,地下水超采区面积为221 km2,属中型超采区。