大连周水子地区海水入侵数值模型

针对大连市周水子地区滨海含水层的海水入侵状况,建立了一个非均质各向异性介质的三维变密度地下水数值模型.利用实际观测水位和浓度资料对模型进行校正和检验,以识别研究区含水层的水文地质参数.再利用校正和检验模型预测在考虑潮汐作用的条件下,研究区未来30年的海水入侵发展状况.预测结果表明,潮汐作用会加重研究区的海水入侵程度.本文模拟分析成果可为控制大连滨海地区海水入侵、实现地下水资源的合理配置提供理论依据.     

潮汐对近岸地下水水位波动影响的试验研究

利用自行研制开发的潮汐模拟自动控制系统,对潮汐影响下近岸地下水水位波动和周期平均地下水水位超高进行了试验研究.试验结果表明:近岸任意一点地下水水位随时间变化具有不对称性,水位上升比下降快;潮汐信号在地下水传播过程中会产生周期性的水位波动,随着离岸距离的增加,水位波动振幅衰减加快;潮汐在沿岸潜水层中形成的地下水水位超高最大可以达到含水层厚度的10%左右.潮汐的振幅和频率对近岸地下水水位超高有着重要的影响,在相同条件下频率对地下水水位超高的影响较振幅大;潮汐对地下水水位超高的影响还与近岸潜水层的厚度有关.     

地下水非稳定流运动状态的数学研究

本文提出了用热传导理论、最小二乘法、优选法研究地下水非稳定流运动状态的数学模型,这对于了解地下水水位和地面沉降的平面分布是有意义的。用此模型和实测资料可求出压力传导系数和弹性释水系数。我们以此方法对上海市井群作了初步验算,所得结果与实测资料比较符合,对出现的误差也作了分析。本文利用特征值理论的一种简单计算法,计算有实测水位资料的点M的压力传导系数α~2(M)。     

一类刻画沿海含水层系统的二阶抛物方程组边值问题解析解的存在唯一性

为了求解一类二阶抛物型方程组边值问题解的存在唯一性,刻画了在潮汐与内陆补给的共同影响下,由半透水层和延伸至海底的承压含水层组成的沿海含水层体系.利用复空间中的分离变量法,求出了此方程组的显式解析解.同时,利用反证法证明了此解析解是唯一的.     

河渠渗漏量已知条件下附近地下水非稳定运动的一种积分方程解法

根据完整井变流量抽水附近地下水运动的解析解,利用积分方程的方法,推导出了水井水位降深以任意一种函数关系随时间变化时含水层中地下水非稳定运动积分方程形式的解,并提出了相应的处理方法。最后通过一个实例验证了该方法的实用性。     

祁县井水温固体潮现象及其机理分析

通过对山西祁县观测井水温与水位年变与多年动态曲线分析得出，水位的大幅度变化(6 m～14 m)未对水温构成较大影响；从水温潮汐与水位潮汐效应对比结果来看，水温潮汐的相位超前水位潮汐110分钟左右，两者影响关系为7.3℃/hm,明显高于地温梯度背景值.通过祁县井几次典型地震的同震响应，结合相关研究成果，水温相位超前只是一种“假象”:由于多个层位含水层、且含水层间具有不相同的特征参数，从而导致不同观测部位水温与水位的潮汐过程不一致，造成了水温相位超前于水位的假象.     

河北平原地下水水位的时空变异

在地理信息系统(GIS)支持下,运用地统计学方法研究了河北省近15年来地下水水位的时空变异规律,利用克里金(Kriging)法绘制了两个时段地下水水位空间分布图并进行了具体比较分析.结果表明:运用地统计学的半变异函数方法很好地模拟了不同时期河北省地下水水位的空间结构和变异特征,得出地下水水位的变化在中尺度上具有一定的空间自相关,1986~1990年时段地下水水位具有明显的方向变异性,而1996~2000年的方向变异性不明显.Kriging插值表明,河北省地下水水位具有空间分布整体趋势,从东向西、从滨海平原到山麓平原地下水水位逐渐增高,西部和中部平原地下水埋深较大,地下水水位变化较大,而滨海平原...     

隔水底板倾斜时定降深抽水非稳定流计算

利用张蔚榛教授对含水层地板倾斜情况下定流量水井附近地下水非稳定流计算的结果,讨论在定降深情况下的解析解.采用了Boussinesq偏微分方程,使用修正Bessel方程性质,拉普拉斯变换和拉普拉斯逆变换等方法,求解在定降深情况下含水层底板倾斜时非稳定流的解析解.     

基于耦合模型的沙颍河流域地下水与地表水硝酸盐通量过程模拟

为定量解析沙颍河流域地下水与地表水硝酸盐通量过程,构建了SWAT,MODFLOW和MT3DMS耦合模型,利用2007-2012年水量水质观测数据对模型进行了校验.校验结果表明,地表水流量决定系数R~2大于0.68,地下水水位和地表水水质R~2均大于0.9,地下水水质相对误差Re在15%以内,符合模型精度要求.在此基础上,选择沙颍河流域探究了流域地表水与地下水补排关系和硝酸盐通量过程.结果表明,沙颍河流域地表水与地下水的补排关系主要表现为地下水补给地表水,年均净补给水量约3.18×10~8 m~3.年际表现为丰水年大,达15.2×10~8 m~3,枯水年小,仅为0.26×10~8 m~3;年内表现为汛期地表水补给地下水,枯期地下水补给地表水;空间上表现为流域中上游(沙河、颍河中上游和汾泉河)地区大,年均值可达2.53×10~8 m~3.流域地下水对地表水年均硝酸盐净补给量0.38万吨,表现为,年内秋冬季净贡献量大,占总净贡献量的81.6%;空间上表现为流域上游地区净贡献量大,占总净贡献量的87.4%.流域中下游地区净贡献量小,占总净贡献量的12.6%.     

基于对应分析法的北京密怀顺地区地表水回补地下水环境影响评价

为探究地表水回补地下水对地下水水资源和水环境的影响，本文以北京密怀顺地区南水北调水回补地下水工程为例，利用对应分析法分析了回补后11个监测井的地下水水位和水质的变化特征. 研究结果表明:1）2015—2016年间在北京潮白河密怀顺段，南水北调累计向潮白河补水4 413万 m3，河道补水后入渗量为4 362.2万 m3，占总调水量的94%；2）地下水水位抬升明显，近河道监测井最大升幅达到13.98 m；3）由于回补水质较好，以及包气带和含水层的过滤作用，地下水回补后地下水水质得到改善. 本研究结果可为北京市密怀顺地区地表水地下水联合调度提供参考.      

一类非稳定井流模型的准解析解

分析一类非稳定井流模型的解析公式中函数的正交性，假定水位传导系数在小时段内为常数并通过模型的叠加运算，利用已有的解析公式及贝塞尔函数的性质，从理论上得到了水位传导系数随时间变化时该井流问题的解析公式。利用此公式进行渗流计算，可以减少由于简化模型而引起的系统误差。     

基于深海锚系潜标的潮汐特征计算方法

针对深海潮汐特征难以获取的困难,基于深海锚系潜标压力传感器所测资料,利用线性近似的方法,建立了海面水位变化计算模型,并对该模型进行计算误差分析,提供了模型计算精度判别方法。基于该模型,利用南海中部海区深海锚系实测压力资料获取了锚系点的海面水位数据,并采用T-TIDE潮汐调和分析函数处理水位数据,获取了该海区的潮汐调和常数,对该海区的潮汐特征进行了验证与分析。所得潮汐类型为不规则日潮,主要(半)日分潮K1、O1、M2的振幅和迟角,均与前人利用卫星高度计资料和数值模拟分析结果基本一致。     

上海地区多含水层系统深部承压层降水诱发地层响应规律

软土地区多含水层系统承压层抽水存在越流现象，地下水渗流和区域地层变形响应规律复杂.基于某超深地下工程承压水抽水试验，采用数值方法研究软土地区多含水层系统第二、第三承压层降水的地质环境响应.建立了三维有限差分模型，考虑流固耦合效应和土体小应变刚度特性，模拟了不同埋深承压含水层抽水试验，对比分析各承压层抽水引起的承压水头降深和深层土体变形时空分布特性.结果表明，第二承压层水位降深较小，但引起的地表沉降更大；第二和第三承压层抽水引起降水层的压缩变形分别占地表沉降的56.18%和77.69%.主要原因为浅部土层压缩性高，相同降深条件下引起的土层竖向压缩量更大；且第二承压层与上部弱透水层的水力联系较强，越流作用明显，导致抽水引起的地下水水位降深在深度方向的影响范围更大.研究成果对后续超深基坑降水施工及环境变形控制具有重要的参考价值.     

三维数字技术的深部地下水埋藏条件

论述了北京市中心地区(336 km2、100 m深度内)三维水文地质结构的研究方法,提出建立工程尺度的冲洪积扇区三维水文地质模型的工作原则和方法,并利用385个各类钻孔,形成总长度约520 km的31个剖面,采用三维数字技术,建立北京市中心地区三维水文地质结构模型.将研究域含水层系统划分为5个含水层和8个弱透水层互层的多层系统.结合地下空间开发层次,对深部地下水含水层规模和几何形状、空间分布、水力联系、地下水类型等埋藏信息展开深入研究.结果表明:北京中心地区的西郊深部主要分布单层潜水,是深部区域地下水的主要补给源;东部深部大部分地区主要分布多层承压水,且承压水头普遍较高;中轴线附近,受地层沉积规律演变影响,地下水赋存环境复杂,地下水处于单层向多层水演变阶段;中轴线以西及北部地区,在埋深30~50 m处分布着一层粉质黏土、粘质粉土层,是深部地下水承压性标志层,在工程建设中应加以识别和注意.     

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。     

地下水数值模拟中的参数灵敏度分析

将局部灵敏度分析和全局灵敏度分析引入地下水数值模型的参数灵敏度分析中,并以塔里木河下游为例,选取含水层渗透系数、给水度、河床沉积物渗透特性系数及模型输入项的河流水位进行地下水数值模拟中的参数灵敏度分析.分析结果表明,河流水位对地下水数值模型的影响最为显著,而其他参数的影响则相对较小,全局灵敏度分析计算出的参数总灵敏度较小.这说明地下水数值模型比较稳定,可以用于模拟塔里木河下游地下水水位变化情况.     

采动影响下承压含水层水位变化预测模型研究

为研究采动影响下煤层覆岩承压含水层水位变化预测模型,根据采矿岩层移动与覆岩破坏理论,基于地下水动力学原理,建立了基于地下水稳定运动、非稳定运动两种井流方程的覆岩承压含水层水位采动变化数学模型。结合大平煤矿三台子水库下N1S2综放开采工作面水文地质条件及水文监测数据,对模型进行了验证,结果表明:采动影响下承压水的运动为非稳定运动,对应建立的数学模型能更好地拟合覆岩承压含水层水位变化。     

考虑含水层非稳定流的弱透水层-维固结解答

基于一维固结理论,采用抽水条件下含水层非稳定水位作为弱透水层固结边界条件,建立含水层抽水引起相邻弱透水层固结的数学模型,利用分离变量法,提出弱透水层的孔隙水压力和固结变形的解析公式,对比分析非稳定孔压和定孔压边界条件下弱透水层的固结发展规律.结果表明:考虑含水层非稳定流的弱透水层一维固结解较真实地反映抽水期间弱透水层中孔压消散和固结变形规律,为含水层抽水条件下弱透水层固结问题的合理分析提供了一条新的途径.     

潮汐与降雨对滨海湿地地下水位的影响

滨海湿地地下水位高度同时受到潮汐、降雨及地形等多个环境因子的影响,因此其动态特征较为复杂,测量比较困难.我们引入了美国陆军工程兵团提供的方法来准确测定滨海湿地地下水位变化,然后使用交叉小波变换、分类回归树法等方法分析了2011年9—11月在上海崇明东滩湿地获得的水位数据和气象数据以及相应的潮汐数据,发现:1)滨海湿地地下水位在12h和24h周期上与潮汐交替呈现出相关和不相关的关系,反映了滨海湿地地下水位在双峰、上升和下降3种模式之间的规律性切换;2)这3种模式是在潮汐、降雨以及日平均地下水位本身的综合作用下形成的.同时,我们还发现,当潮差小于3.185m,且降雨量小于1.2mm时,地下水位会下降;而同样条件下,当降雨量大于1.2mm时,地下水位则倾向于上升;当潮差大于3.185m,且当日平均地下水位高于-0.017m时,地下水位则会表现为双峰式的变化.如果日平均水位低于-0.017m,潮水则会补充地下水位.     

河渠控制下潜水含水层中的蒸发规律与计算

在潜水蒸发和河渠水平渗透共同作用下，对潜水非稳定渗流模型，利用Boussinesq第一线性化方法，通过Laplace变换，导出了该模型的解析解；对时变的潜水蒸发强度，利用卷积原理，给出计算潜水水位变动的解析公式；建立了计算潜水蒸发强度的递推公式；根据模型解，研究了潜水蒸发引起的潜水位变化过程与变化规律. 认为在河渠边界控制下的潜水含水层中，蒸发作用将形成具时间滞后特征的潜水位变化过程，河渠边界对潜水位变化过程的影响幅度具有非线性时变特征；如果忽略边界条件所进行的评价，其计算误差将随时间的延长而迅速增大. 以安徽淮北平原某河流潜水含水层系统为例，阐述上述方法过程与步骤.