循环单井的传热特性

依据能量守恒建立了循环单井井管-井孔-含水层耦合传热模型，并通过现场试验的数值模拟验证了该模型的正确性．针对典型循环单井的传热特性进行了研究．结果表明，采暖季期间，循环单井抽水温度变化剧烈，变化量达7℃，这降低了系统应对突发负荷的能力，增加了热泵机组的耗功．井孔与含水层之间的原水交换承担了近23．4％的负荷，且基本不随时间变化．循环单井对含水层的热影响范围不大（14m），因此，多口循环单井的井间距可以较小（如15m）．     

基于Trefftz法的沿海越流含水层系统地下水研究

本文提出使用Trefftz法结合时空配点法建立沿海越流含水层系统承压地下水暂态模型的首创性研究。本文利用分离变量推导了越流含水层地下水控制方程的Trefftz基底,并通过叠加以获得满足控制方程的近似解。基于时空坐标系统,求解越流含水层系统承压地下水的暂态流动情况。本文运用该方法将数值解与解析解进行对比和精度研究,结果证明了Trefftz法研究越流含水层系统地下水的可行性。此后,进一步针对沿海地下水进行数值模拟,并与有限差分法进行比较分析,结果不仅准确地描绘了地下水波动特征,更加表明了Trefftz法在沿海越流含水层系统地下水研究的适用性。     

水平向非均质含水层地下水流动半解析数值分析

利用C0修正的傅立叶级数,构建满足非均质含水层交界处流量连续条件的降深试探函数,提出分析水平向非均质含水层中地下水非稳定流动问题的半解析数值分析方法,由算例的计算分析验证了该方法的正确性和合理性,半解析数值分析结果满足流量连续条件.通过对有止水帷幕情况下基坑降水问题的模拟计算,进一步展示了该方法处理水平向非均质含水层中地下水非稳定流动问题的能力,拓展了半解析数值方法在地下水流动分析中的应用范围.     

单井循环地下换热系统CFD模拟研究

为了探索循环单井、抽灌同井和填砾抽灌同井的系统特性,本文利用已验证的数值模型,通过改变初始地温和热源井抽水流量分析各系统的影响情况,并研究了这3种单井循环地下换热系统含水层压力场变化和抽水流量对填砾抽灌同井含水层温度等值线运移的影响.结果表明,提高初始地温能够显著提高热源井的抽水温度和累计取热量,填砾抽灌同井所受影响最大;增大抽水流量使得3种热源井的抽水温度降低,换热量显著增加;当抽水流量从0.34m~3/h增大到0.96m~3/h,3种热源井的累计取热量分别增加2 725.2、3 569.8和3 606.9kJ;当抽水流量为0.96m~3/h时,抽灌同井和填砾抽灌同井的累计取热量分别为循环单井的1.5倍和1.7倍.循环单井的压力场分布呈现"漏斗形",抽灌同井和填砾抽灌同井的压力场,均被含水层中心线处的压力等值线分为上下两个半"椭圆形".     

基于地表水地下水耦合模型的白马河傍河 水源地开采量评价

目前基于数值模型的傍河水源地开采量评价中,常把河水作为第一类定水头边界,本质上是把河流当成无限水源,在理论上存在一定缺陷。以河流扩散波方程作为模型中的河流边界,取代传统模型中的水位和流量边界。通过模拟河水流量和水位变化模拟地下水与河水之间水量交换,评价地下水开采量。为验证方法合理性,将第一类定水头边界模型和扩散波方程边界耦合模型的评价结果进行对比。结果表明,按耦合模型和第一类定水头边界模型评价本区地下水可开采量分别为2 733万m~3/a、3 942万m~3/a,而本区的年径流总量为3 120万m~3/a;传统的第一类定水头边界模型评价的地下水可开采量超过了流域年径流量,而耦合模型评价的结论更为合理。     

基于Modflow的地面沉降与地下水流耦合模型程序实现

在总结前人地下水流模型与地面沉降模型基础上,考虑孔隙率与渗透系数变化之间的相关性,建立了地下水流与地面沉降耦合模型.通过改进国际上通用的Modflow源程序,实现两者之间耦合作用,并模拟这一过程.通过典型算例对改进的程序进行验证,结果表明:考虑参数变化的沉降速率变化较快,其主要原因在于,抽取地下水引起水位下降,造成土体压缩、孔隙度和渗透率降低.渗透率降低使得含水层产生了水力梯度和渗透力,可能会导致地面沉降加速下沉.因此,非线性水力特性是流固耦合的交互作用基础,不应该被忽视.该结果进一步验证了改进的程序可以模拟耦合过程,研究成果可为地面沉降与地下水流动耦合模拟研究提供技术支持.     

单井同位素稀释技术在过江隧道水文地质参数测定中的应用

为了查明武汉过江隧道所经长江区段内地下水流速、流向等水文地质参数,采用单井同位素稀释法代替抽水试验法测试水文地质参数,测试结果表明:江南孔含水层地下水流速下部略大于上部,流向为NE10°;江北孔含水层地下水流速上部大于下部,两者相差较大,与该井洗井情况有关,流向为NE50°.图1,表4,参10.     

典型潜水含水层通过缓坡湖底的渗流量计算

根据浅水湖泊与周边含水层的水力关系,首先假设潜水含水层以同厚水平无限延伸,并与湖底以一个较小的坡度相交,然后利用水力学方法对含水层中地下水在湖底表面的水力坡降和渗流量分布进行了研究、结果表明,具有较缓坡度湖底的大型浅水湖泊,其含水层的渗流量主要集中在湖岸带(Dupuit假设在这里不成立),并通过湖底与含水层接触面的上部进入湖泊,排水区的宽度与含水层厚度和湖底坡度的大小等密切相关．     

宁夏银北灌区水盐均衡模型及其应用

根据质量守恒原理,建立了包气带和含水层的水盐均衡模型,并对宁夏银北各干渠灌域的土壤含盐量、地下水埋深和地下水矿化度的变化过程进行了模拟.在含水层水量均衡方程中,把潜水蒸发系数和给水度作为变参处理,考虑了相邻灌域间的潜流交换量.针对方程的非线性性质,提出了迭代求解方法.含水层盐量均衡方程中潜流的携盐量视其交换方向而定,与包气带盐量均衡方程联立构成方程组后,利用共轭梯度法求解.预测结果与实测数据对比表明,相对误差在8%以内,该模型可用于银北灌区的水盐动态预测.     

试论地下水更新能力与再生能力

从循环、更新和再生的基本定义出发,论述了地下水运动在全球水循环过程中的重要作用及地下水更新能力和再生能力的含义,指出"地下水循环"这一说法存在一定不足;提出地下水更新能力和再生能力是含水层系统的自然属性,地下水在含水层系统中更新和再生同时发生.地下水从含水层系统的界面补给与排泄,通过界面与其他系统发生水量交换,地下水在含水层中更替的多寡不影响含水层系统的更新能力;地下水在含水层中更新的过程中,同时发生自然作用(物理、化学和生物作用等)和人为作用(地下水污染控制与修复),其结果反映出含水层系统的再生能力,该过程受水文地球化学条件影响较大,水位变动带内尤甚,含水层系统的地下水再生能力比更新能力的影响因素要复杂得多.