鄂尔多斯盆地降雨入渗与潜水蒸发强度研究

以鄂尔多斯沙漠高原区包气带水为主要研究对象,通过在研究区进行野外包气带岩性结构调查,选择典型地段建立原位试验场;试验中选择研究区最具代表性的包气带岩性结构进行包气带水分运移原位试验,进行包气带水分运移机理研究,分析影响降雨入渗与潜水蒸发强度的主要因素;采用数值模拟的手段建立研究区包气带水分运移数值模拟模型,定量计算研究区降雨入渗及潜水蒸发强度,模拟不同条件下的包气带水分运移规律.结果表明,研究区降雨入渗及潜水蒸发强度明显受到当地气象条件、潜水埋深及包气带岩性结构的影响.文中计算得出的不同埋深不同岩性的降雨入渗及潜水蒸发强度可为研究区地下水资源评价提供参考依据.     

长春地下水资源评价技术要点分析

选择评价代表年份系列的实质是根据过去一段时期的大气降雨情况,模拟未来一段时间可能出现的降水情况,对评价区的水资源状况做出预测,在区域内局部区域水资源量评价时,评价区与周边区域之间的水体交换量就要在计算之中,把自然因素与非自然因素客观合理的组合起来计算地下水资源量,指导当地生产和生活科学合理利用地下水资源。     

地下水流数值模拟的研究现状和发展趋势

数值模拟方法是评价地下水资源量、模拟自然界一些水文地质过程发生和发展的主要方法和手段之一.作者着重论述了三维流模型开发、流速场与流线的计算方法、非均质参数的区域概化、繁杂数据的优化处理等热点问题以及MODFLOW等软件在三维流中的应用.提出三维水流模拟软件(如MODFLOW)与遥感、地理信息系统及全球定位系统结合起来是地下水流数值模拟的未来发展趋势.     

关于地下水资源评价问题的探讨

钻探抽水试验法评价地下水资源、山区地下水排泄量的计算、孔隙地下水评价中数值模型的应用、水文地质概念模型的建立、地下水资源评价的时间序列问题及地表水与地下水的重复量等在水资源评价中都各有利弊。     

敦煌盆地地下水数值模拟及可视化与管理

采用GIS与Visual ModFlow软件,对敦煌盆地地下水资源进行现状模拟与未来变化趋势预测.在此基础上结合GIS空间分析能力、地图学、计算机数值模拟等技术实现了区域地下水二维和三维的可视化,通过综合分析提出区域地下水资源管理措施.不仅可为敦煌盆地合理开采利用地下水资源提供依据,而且将丰富区域水文地质的系统研究工作及地下水资源的信息化和可视化.     

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。     

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。     

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。     

次降雨入渗补给系数的模型研究

讨论了次降雨入渗补给系数的定义及其在地下水资源计算评价中的作用;依据统计理论,评价了次降雨入渗补给系数的一般统计特征;在此了,进行该系数的确定性模型研究及其相应的检验,说明了次降雨入渗补给系数的实际分布和伽马模型及布尔模型上人有很好的一致性。     

利用矿区灰岩疏(放)水资料计算降水入渗系数

本文主要介绍利用矿区内多矿井联合疏(放)岩溶地下水时系统的水动态观测资料,结合区域水文地质条件的分析研究,采用地下水补、排(疏)均衡原理,确定淮南矿区岩溶含水层(组)降水补给量的重要水文地质参数——降水入渗系数(α)。     

渗流-应力耦合及降雨入渗作用下的边坡稳定性分析

为了探究地下水和降雨入渗对边坡稳定性的影响,在分析强度折减法原理和渗流-应力耦合机理的基础上,建立了渗流-应力耦合数学模型;运用有限元数值模拟软件ABAQUS,计算出无地下水、有地下水以及地下水和降雨入渗共同作用三种工况下的边坡安全系数,并探讨了不同粘聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、渗透系数、水头高度、降雨时间和降雨强度对边坡稳定性的影响。计算结果表明:地下水和降雨入渗会对边坡稳定性产生较大不利影响;边坡安全系数随粘聚力和内摩擦角的增大而增大,随水头高度、降雨时间和降雨强度增大而减小;而弹性模量、泊松比、各向同性的渗透系数对边坡安全系数几乎没有影响。     

连续降雨条件下粗粒土路堤边坡安全系数变化规律

结合工程实际情况及当地气象资料,采用饱和-非饱和渗流理论,对广西六河高速公路某路堤边坡安全系数变化规律进行数值模拟,研究边坡在连续降雨条件下的稳定性,以此来指导路堤边坡坡比设计。研究结果表明,降雨入渗引起路堤边坡坡面以下水位线大幅上升,而对路堤中部地下水位线影响较小;边坡安全系数受边坡坡比、初始地下水位线等因素的影响,在连续降雨条件下,路堤边坡安全系数随边坡坡比的增大而减小,随初始水位线的下降而增大。在进行不同地区的路堤边坡坡比设计时,应结合当地初始地下水位线及实际降雨情况,选择合适的边坡坡比。     

絮凝沉淀-人工湿地-地下水回灌系统水质处理试验研究

为探讨德阳市絮凝沉淀-人工湿地-地下水回灌系统运行各阶段的水质处理效果与开采供水的可行性,开展了水质分析、絮凝沉淀试验、人工湿地水处理试验、入渗试验、抽水试验、数值模拟等多项前期试验与分析。试验结果显示,绵远河水的浊度、氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、总大肠杆菌、细菌总数指标是系统重点处理的水质指标,研究场地内地下水质量总体良好;絮凝剂聚合氯化铝(PAC)的最佳投加量为5. 3 mg/L[以三氧化二铝(Al2O3)计],沉淀时间不小于1. 5 h;单个入渗池运行时理论入渗量可达13 574. 4 m3/d;三口开采井的开采量可达3 960 m3/d;数值模拟结果显示入渗水从入渗补给池到开采井含水层有充足的时间杀灭病菌和病毒,开采井地下水的主要补给来源是入渗池的垂向入渗补给量。综合研究表明,系统运行水质主要控制指标理论上均可达到设计回灌水质要求,供水量可满足设计要求,对地下水环境造成影响较小,系统运行在技术上是可行的,但需要持续开采地下水;试验结果为校正地下水数值模型、系统的改进、系统全面运行提供了重要的参考。     

极端降雨对黄土沟壑区隧洞施工力学效应影响分析

黄土地区输水隧洞的建设中,降雨入渗极大影响着输水隧洞围岩稳定性。本文利用非饱和渗流理论和数值模拟方法研究了极端降雨条件入渗与黄土沟壑区隧洞的开挖扰动耦合影响下围岩的变形和渗流场演变规律,通过Plaxis3D模型对降雨入渗下新奥法施工过程中围岩力学特性、初期支护过程进行流固耦合分析。结果显示,降雨等级越高,围岩孔隙水压力变化幅度越大,对围岩的稳定性越不利;降雨入渗与开挖扰动会加速土层中渗流场和应力场的重分布过程;基于沟道的汇水特性,隧洞围岩含水率在最初5~10 d呈台阶式增长,拱顶、拱腰和拱趾处的最大变形为17.8 mm、28.2 mm、24.6 mm,最大剪切应力为175.3 kPa、182.5 kPa、150.6 kPa,降雨结束约15~20 d围岩变形速率逐渐减小收敛至特定值,但围岩的应力持续增加,为避免围岩发生塑性变形,故可在15~20 d进行二次衬砌支护。本次研究结果可对极端降雨期黄土沟壑地区隧洞施工安全控制提供参考。     

黑龙洞泉域岩溶地下水水质运移模拟分析

地下水作为中国北方地区的重要供水资源,保护地下水的水质安全是地下水资源合理开发利用的主要问题之一。以黑龙洞泉域作为研究区,以探索羊角铺水源地保护区划分为例,通过采用数值模拟的方法对研究区建立概念模型和数学模型,为减少因模型参数的不准确性带来的误差,当在模型水文地质参数分区时结合遥感影像来确定含水层参数,之后在利用 MODFLOW软件模拟获取地下水流场和以开采井为中心溶质质点向外迁移的运动轨迹,并根据在不同的时间标准内所迁移的距离来确定地下水水源地一、二级保护区。结果表明,利用该方法客观详细地刻画了地下水水质运移的情况,保护区划分的结果可靠、准确,为相关管理部门提供有效合理的依据。     

降雨条件下阶梯状黄土边坡稳定性试验

为揭示黄土公路阶梯状高路堑边坡在降雨条件下的稳定性状,依托陕西某高速公路黄土路堑边坡工程,进行了现场试验和数值模拟,并通过离心模型试验,研究了阶梯状黄土高路堑边坡在降雨条件下的变形发展过程、坡面降雨入渗规律、涵水与护坡作用以及稳定性分析。研究结果表明:非饱和黄土阶梯状多级矮坡在降雨条件下,边坡的变形存在先垂直、后水平的特点,发生破坏前,会发生明显的侧向变形,在坡内很短距离无水平应变;一般降雨不会影响对阶梯状高边坡的整体稳定性;阶梯状路堑边坡能充分利用黄土的直立特性,来消除降雨对坡面的冲刷,最大限度地减少坡面产流,增加坡面的降雨入渗量;阶梯状路堑边坡还具有边坡防护、水分涵养与景观美化等功能,具有良好的工程和应用价值。     

武汉二七商务区地下水动态模拟及最高水位预测

采用FEFLOW数值模拟软件对武汉汉口片区地下水动态变化进行数值模拟，利用区域模型为二七商务区提供边界条件，从而构建商务区地下水动态变化精细化模型。通过模拟计算得到商务区东面长江抗洪墙一带承压含水层可能出现的最高地下水位为27.5 m，由东向西地下水位呈逐渐降低趋势，在商务区内达到22.0~25.9 m。研究成果可为该地区抗浮设计提供合理的抗浮设防水位，为准确计算地下水浮力提供参考依据。     

基于Visual Modflow的刚果(金)迪兹瓦露天矿地下涌水量预测

在露天矿山实际开采过程中,准确预测各阶段涌水量对矿山安全生产具有重要意义。本文以刚果(金)迪兹瓦露天矿为中心建立研究区,采用Visual Modflow数值模拟软件对研究区的边界条件和水文地质条件进行刻画,模拟矿区及周围环境的地下水流场分布。模型预测结果显示,所建模型可较好的模拟研究区地下水流场分布,矿区开采第3年、第6年、第10年的平均涌水量分别为12 100 m3/d、13 400 m3/d、14 400 m3/d。同时,地下涌水量随季节降雨量的变动而发生变化,丰水期涌水量约为平水期的1.5倍,约为枯水期的2倍。通过对矿区各阶段涌水量进行定量分析,可为矿区防排水设计提供了一定的科学依据。     

基于区域分解法的地下水有限元并行数值模拟

地下水系统概念的出现对地下水模拟技术、地下水决策支持管理提出了新的要求，比如地下水系统中同时包含包气带模型和饱和带模型，或在饱和带中同时出现孔隙介质模型和裂隙介质模型，更可能在建造地下水模型的同时必须结合考虑地表水模型，所有的这些顾虑和可能均会使模型复杂化，且不说用目前流行的数值方法难于求解，就算能求解也势必造成计算工作量的剧增，这就需要借助高性能计算机来担任这项工作．相对于代价高昂的共享内存多处理器技术，基于分布式模型的机群计算技术为此项工作的实现提供了可能．讨论了如何利用机群计算技术，实现地下水有限元并行数值模拟．从地下水有限元模型的并行求解可能、基于区域分解法的并行算法、并行编程以及并行计算的实现各方面着手，系统地阐述了地下水有限元并行模拟的关键技术，并将该方法应用于一个理想的地下水溶质运移模型中，取得了成功．还讨论了方法的应用前景，包括利用机群计算技术实现对整个流域的地下水进行准实时模拟，为地下水调度提供决策依据．     

伊犁河谷平原灌区地下水流数值模拟研究

本论文运用有限差分法,结合研究区域地下水含水介质系统,采用二维非稳定流数学模型对地下水系统进行了数值模拟,对研究区地下水动态变化进行了评价,为今后的地下水资源评价与管理提供了一种有效的分析方法,为相同条件下的其它区域地下水资源的管理提供了科学依据。利用较为成熟的三维可视化地下水分析计算软件GMS的Modnow模块建立研究区地下水系统的数学摸型,分析预测了研究区在现状条件下的地下水运移规律。并据此提出了研究区的盐碱地治理措施和建议以及水资源利用和生态环境保护措施。