大小潮作用下沿海潜水水位波动的数值研究

沿海潜水层具有一个动态的向海边界,水位随海潮的波动而波动.浸润面的存在给向海边界条件的确定带来一定的困难,而以往研究(例如大小潮水位波动的摄动解法)往往忽略浸润面的影响.为此,在考虑浸润面影响的基础上建立了大小潮水位波动的数学模型.模拟结果表明:(a)潜水层周期平均水位高于静止水位;(b)大小潮向内陆传播时振幅衰减越来越明显,但传播距离远远大于半日潮的传播距离;(c)水位随时间变化具有不对称性,水位上升比下降快;(d)在水位下降阶段特别是大潮期间,地下水渗出点水位偏离潮汐水位,即会形成浸润面.     

土壤非饱和区含水层对潮致地下水波动的影响

针对滨海潜水层中存在的潮致地下水波动现象,以Kong等提出的新型Boussinesq方程为理论基础,通过摄动解析法剖析波动组成及函数表达,在此基础上分析土壤非饱和区含水层对潮致地下水波动的影响机制。结果表明:地下水波传入滨海潜水层后,主频波幅呈指数型衰减,且渗透系数越小波能衰减越快;在非线性作用下,波动传播过程中将衍生出高频波,波能从低频波向高频波迁移;当土壤的非饱和持水性较强、土壤层非饱和区厚度较小、土壤孔隙率较小时,有利于潜水层内高频波的形成。     

一种简单的盐沼地下水水位模拟方法

为能更好地描述潮汐影响下的盐沼土壤通气条件,定义了描述盐沼土壤通气条件的一个新的变量浸水时段(参考土壤层饱和时段与潮汐周期的比值).建立了一个简化的盐沼-潮沟横断面模型,提出了一种简单的盐沼地下水水位模拟方法,对潮汐影响下盐沼地下水水位波动及浸水时段进行了模拟.模拟结果表明,无论淹没潮还是非淹没潮,潮沟附近都具有较好的通气条件,更适宜植物生长.     

近海潮汐作用下深大基坑围护结构力学响应规律分析

为更好探明潮汐环境下近海基坑围护结构力学响应问题,提出了以实测墙边地下水位数据为基础的模型边界潮汐地下水位振幅反演分析方法,分析了不同振幅潮汐作用下地下水渗流衰减规律,并进一步研究了不同振幅潮汐地下水作用下基坑围护结构的力学响应规律及响应机理。研究表明：基于地下水渗流衰减规律的潮汐地下水位振幅反演分析方法不用对实际近海区域地质构造信息进行详细考虑,即可得到包含基坑的小范围区域分析所需的边界地下水位,在近海工程潮汐影响分析中具有良好的应用价值;靠海侧地连墙与强透水层直接接触区域以及坑中坑钻孔灌注桩更多受余弦型潮波作用,两者水平侧移摆动随时间呈“类正余弦型”变化规律,而靠海侧地连墙其他区域和背海侧地连墙由于自身协同变形和受其他地层不同相位孔压的作用,呈前后不对称的“不规则槽型”变化规律;潮汐作用下,背海侧围护墙体侧移振幅沿深度增大逐渐降低,但靠海侧围护墙体侧移振幅、弯矩增量分布以及内撑轴力与地层透水性密切相关,特别在进行受较大潮汐影响工程的结构设计时,应尽量避免静力工况最大侧移位置和弯矩峰值位置与强透水层位置重合。     

运用地下水水位对多频潮汐的响应识别含水层的压力传导系数

为了经济实用地识别含水层的压力传导系数,利用地下水水位对潮汐的响应数据,提出一种识别含水层压力传导系数的方法.首先,建立了滨海地区一维地下水运动方程,并获得其解析解;其次,利用地下水水位对多频潮汐信号的响应,提出一种识别滨海地区含水层压力传导系数的方法;最后,为地下水水位观测井布设提供合理的参考位置.为了验证方法的可靠性,采用叠加高斯白噪声N(0,0.1~2)和N(0,0.05~2)后的2组地下水水位对潮汐响应的解析解仿真数据识别压力传导系数,所得结果相对误差分别为2.949%和0.878%,均低于3%,符合工程误差标准,说明利用地下水水位对多频潮汐的响应识别含水层压力传导系数是可行的.     

轨道交通线网规划实施对地下水环境影响分析

结合西安市城市轨道交通线网与地下水层的关系,分析轨道交通线网规划实施对地下水补给、径流和排泄的影响途径.采用数值模拟方法,利用Visual MODFLOW软件模拟轨道交通线网建设对地下水流场的影响.结果表明:轨道交通线网对地下水的影响主要发生在潜水层,在该水层形成多个封闭的"井"字形区域,在一定程度上减少了含水层的过水断面,导致局部区域地下水位壅高,局部区域地下水位下降,在水位抬升区或水位下降区,潜水位的变幅仅为0～1.25m.     

水位波动条件下盾构极限支护压力半解析研究

为研究潮汐作用对盾构隧道开挖的影响,采用有限元软件COMSOL建立三维数值模型,得到水位波动条件下盾构隧道开挖面前的渗流场变化规律,发现粉土地基中的渗流存在幅值衰减与相位滞后现象.将计算所得渗透力应用到"楔形体—棱柱体"极限平衡模型中,计算并分析开挖面极限支护压力在水位波动条件下的变化特征,发现极限支护压力的波动与隧道埋深比、土层性质、边界水位波动等因素相关.随着隧道埋深比的增大和波动周期的减小,极限支护力的幅值衰减与相位滞后更为显著.潮汐作用下的极限支护压力最大值比最高潮位稳态渗流情况要小,支护力的最大值与最高潮位出现的时间不一致.     

基于激振频率波动的原点反共振振动机的振幅灵敏度

分析了原点反共振振动机的原理,推导了反共振机上下质体稳态振幅表达式.在不考虑参数波动的情况下,针对设计指标上质体稳态振幅5 mm,下质体稳态振幅0.5 mm,以不同的质量比和反共振频率比进行了参数选择.推导了上下质体振幅相对激振频率的灵敏度公式,分析了反共振频率比、质量比对上下质体振幅灵敏度的影响.结果表明:上下质体质量比相同,反共振频率比越大,上下质体振幅相对激振频率的灵敏度越低;反共振频率比相同,质量比越小,上质体振幅相对激振频率的灵敏度越低,下质体振幅相对激振频率灵敏度随质量比的变化很小.     

基于近岸系列分层竖井的海底地下水排泄及其营养盐输入研究

以广西北海市近岸系列分层竖井为研究对象,通过现场地下水监测和采样分析,结果显示竖井含水层整体上为靠近海边咸化明显,其中I承压水咸化程度较大,咸化程度差异主要受海水入侵及海水高位养殖影响。地下水SiO₃-Si由于受“盐效应”影响导致其自内陆向海岸浓度升高,而低含量的PO₄-P含量可能是铁氧化物的吸附清除作用引起的;潜水层中的NH₄-N和NO_x-N含量整体高于承压水的,高位养殖池塘水的下渗造成NH₄-N在近海岸的潜水层含量最高,而NO_x-N受反硝化过程影响,导致自内陆至海岸明显减小。研究区地下水氮磷比（N/P）平均值为595.85,高N/P比值地下水排泄进入海洋,将促进浮游生物营养盐结构由N限制转向P限制。     

珠江河口岸线变化对潮动力的影响

为研究珠江河口岸线变化对潮波特征的影响,基于D-Flow FM(Delft 3D-flow flexible mesh)建立珠江河口二维水动力数值模型,模拟的水位、流速流向结果与观测数据吻合良好。利用T_TIDE对模型结果进行调和分析,通过振幅比、相位差和潮能通量探讨岸线变化对潮汐动力特征的影响。结果表明:珠江河口半日分潮M_2的振幅和1/4日分潮M_4的振幅总体均呈增大的趋势,潮能通量呈减小的趋势。珠江河口整体表现为潮汐不对称加剧,涨潮占优增强。岸线变化通过影响径流作用、河口形态、浅水效应和潮能辐聚作用,影响珠江河口的分潮振幅、相位、潮汐不对称和潮能通量等潮汐特征。由岸线变化带来的潮汐振幅增加、潮汐不对称性加剧和涨潮占优趋势加强,可能会导致风暴潮等沿海灾害和严重的淤积问题。     

Iron reduction in tidal flat sediment indicated by magnetic measurements and its significance in the study of heavy metal pollution

Magnetic measurements and chemical analysis were conducted on the anoxic core sediment from the tidal flat along the southern bank of Yangtze Estuary. The synchronous increase in magnetite and heavy metal concentration at a depth of 54 cm is revealed, which reflects the anthropogenic input due to the near shore sewage discharge. However, the heavy metal concentration declines at the top of sediment column (4–20 cm) with the reduction of fine magnetite grains, as indicated by the magnetic measurements. It is inferred that selective dissolution of finer magnetite happens under the reduced environment. Such a phenomenon is significant for the heavy metal pollution study in the tidal flat sediments.     

上覆强透水层的双层土质边坡降雨入渗特征

为研究浅层强透水的双层土质边坡降雨渗流特征，建立均质粉土与砂土-粉土的土柱、边坡模型，依据基质吸力与含水率的控制方程，分析了土层渗透性、地下水、坡度对饱和区成形影响.结果表明:砂土-粉土柱产生饱和区，既因土层渗透差导致雨水在砂土底层蓄积，又因粉土表面的渗流速度陡降；砂土-粉土边坡饱和区在土层界面首先产生，在纵向上以界面为中心逐渐往各土层内扩展，同时沿土层界面往坡顶上发展，其延伸长度随着地下水位升高而逐渐增大，但地下水位2m与1m时，坡度越大，延伸长度越小；地下水位与坡度均影响土层界面的初始饱和度.     

雷州半岛东部近岸海域潮流特征分析

为进一步研究雷州半岛东部近岸海域的潮流分布规律,采用准调和分析的方法,对2012年8—9月雷州半岛东部海域海洋观测获取的潮流数据进行分析,探讨该海域的潮流性质、实测潮流统计特征、潮流运动形式、最大可能潮流流速和余流的分布特征。研究结果表明:雷州半岛东部海域为不规则全日潮流,涨潮段流速大于落潮段流速,最大流速基本都出现在表层。近岸浅水测站涨、落潮流平均流向基本沿海岸线方向,呈往复流,深水测站基本呈旋转流,区域性变化显著。潮流的可能最大流速出现在C9测站的表层,余流主要受风况、地形因素影响,强度较小,一般在10 cm/s以下。本研究结果可为雷州半岛东部海域的数值模型验证和工程应用研究提供重要参考。     

基于希尔波特-黄变换的海滩碎波带水体波动特征分析

 介绍了HHT原理及其端点效应与正交性,分析了台风过程中碎波带水体波动特征。结果表明,碎波带波浪在台风期间波能增大且向低频转移,台风过后波能减弱且向高频转移;海滩地下水波动主要受潮汐涨落影响,波动周期可能受台风增水影响;台风与天文大潮耦合导致海滩地下水位奇异性波动。     

湖盆滩坝沉积研究进展

 介绍了滩坝的定义,综述了湖盆滩坝研究的相关成果。滩坝可根据其沉积物、发育位置以及对与潮汐作用响应等进行分类。基于沉积物,滩坝分为碳酸盐岩滩坝和碎屑岩滩坝;基于发育位置,滩坝分为近岸滩坝和远岸滩坝等;基于对潮汐作用响应,滩坝分为小潮差滩坝、中潮差滩坝和大潮差滩坝等。针对滩坝砂体沉积特征提出滩坝的沉积模式,并可进一步对其内部微相进行划分。滩坝发育的控制要素为古地貌、水动力条件、沉积旋回、物源以及古水深、古气候等,古地貌的控制体现在岸线形态和局部地形起伏;水动力条件的控制体现在不同强度的波浪作用;沉积旋回的控制体现在基准面的升降和旋回;物源的富集及贫乏对滩坝的形成类型起到决定性作用;古水深、古气候则影响滩坝的发育与否。     

土壤水动力学在平原水文模拟中的应用

本文对平原水文模型中如何充分而又实际地运用土壤水动力学的理论和方法进行了探讨,用数值法求解一维垂向饱和-非饱和里查兹方程来模拟垂向水流和土壤水及地下水动态;用稳定状态的近似解来计算潜水蒸发;用非线牲水库概念模型来模拟地下水对河道的排水过程.所建议的方法在五道沟实验区试用,效果良好.     

上海市奉贤县海岸岸滩演变分析与开发前景

本文详细分析了奉贤县海岸岸滩近十年来的冲淤特征，着重讨论了潮流，波浪和沿岸泥沙运移对岸滩演变的影响。本区岸滩纵向上由东向西存在着明显的波状变化特征，在横向冲淤变幅上以低潮滩至水下斜坡上部最为明显；相对稳定的沿岸潮流和波浪作用强度是岸滩稳定的动力保证，沿岸泥沙供应量的变化则是局部岸滩冲淤变化的关键所在。     

Numerical analysis and centrifugal modeling of LNAPLs transport in subsurface system

The transport of non-aqueous phase liquids (NAPLs) in unsaturated soils and groundwater is an important research topic in geo-environmental engineering. In this paper, the mechanism of light NAPLs (LNAPLs) transport in subsurface system is briefly introduced, and the mass transport equations, fluid flow equations, and the constitutive model of relative permeability - saturation - capillary pressure are discussed. Then the numerical method is introduced to simulate the multiphase flow problems in porous media, and the tempo-spatial distribution of LNAPLs is obtained. Moreover, different boundary conditions are employed in numerical simulation to investigate its effect on transport behavior. To verify the numerical data, centrifugal tests are conducted to model the LNAPLs migration in unsaturated soils and groundwater. The calculation results are agreeable with the experimental findings of centrifugal modeling, which indicates that LNAPLs from leaking point move downwards due to gravity force, and form a high concentration zone above the capillary fringe, and then spread out laterally along the groundwater table. Some LNAPL enters groundwater system to further migrate. The combination of numerical simulation and centrifuge modeling can be a useful means to study the transport behavior of LNAPLs in subsurface system.     

基于地下水埋深效应的地温突变判据

超采地下水将引起近地表地温的变化，因此需确定地下水的合理开采深度，首先基于华北某典型地区的水文实测资料，建立了考虑地下水埋深效应、外界气温影响、前期降雨影响以及时间因素的地面温度时间序列模型．在此基础上，从地下水埋深角度出发，研究了地下水埋深对地面温度的影响．利用突变理论，建立了影响地温的地下水开采深度的突变模型，并研究了地下水开采深度的转异判据．文中分别对华北两典型地区运用该判据研究了地下水开采深度的合理性，结果表明该判据的建立能决策地下水的开采深度。