地下水动态监测网优化设计的有限元与卡尔曼滤波耦合算法

提出一种地下水流系统有限元与卡尔曼滤波耦合的模拟算法。该算法考虑了地下水运动的确定性和随机性特点,可用于地下水监测网的优化设计。应用该算法对大庆地区地下水动态监测网 分析,结果表明,大庆地区现有地下水位动态监测网难以达到监测目标,其最优地下水位动态监测网应由８８个监测孔组成,监测频率为每月１次。     

基于Kriging法优化原莱芜市地下水监测井网

针对原山东省莱芜市地下水监测井网分布不合理的问题,以研究区裂隙岩溶水及孔隙水区域为例,运用Kriging法对裂隙岩溶水及孔隙水分布区现有的地下水监测井网进行插值模拟,将计算理论方差值与经验值进行比较,评估并优化现有地下水监测井网的精度。结果表明：优化前的监测井分布的理论方差为1.547 5～22.385 5,远大于最优经验值0.5～0.6;在裂隙岩溶水及孔隙水区域分别增加25、 21眼监测井后,各区域原有监测井分布的理论方差为0.349 1～0.597 9,均能达到最优,研究区地下水监测井网的分布密度以及空间布局的合理性得到改善。     

地下水污染监测井优化设计及污染源识别

在地下水污染源识别过程中,针对监测井监测值信息量不充分或监测值与模型参数关联性较弱的问题,提出一种基于贝叶斯公式与信息熵的监测井优化方法.构建二维地下水溶质运移模型,并运用GMS软件进行数值求解.为减少监测井优化设计及污染源识别过程中反复调用数值模型的计算负荷,采用克里金法建立数值模型的替代模型.以信息熵作为优化指标,筛选出不同监测类型的最优监测方案,并以监测成本和反演精度为参考因素,选定相应监测方案,最后运用差分进化自适应Metropolis算法进行污染源识别.算例研究表明:7口监测井的克里金替代模型的决定系数均大于0.98,可较好地替代原数值模型.基于监测成本最小的方案1(3号单井),其信息熵为12.772;兼顾监测成本和反演精度的方案2(井(2,3)组合),其信息熵为9.723;基于反演精度较高的方案3(3井(2,3,5)组合),其信息熵为9.377.方案1到方案3参数后验分布范围及标准差均逐渐减小,验证了信息熵是参数后验分布不确定性的有效量度.     

甘州区地下水动态变化分析

自然和人为因素作用是引起甘州区地下水位时空变化的主要因素。依据张掖水文局多年对地下水动态的监测资料,结合2004年9月甘肃省地矿局张掖市开采井专项调查报告,对甘州区地下水位与成井时水位进行对比分析,旨在查明地下水位动态变化的原因,提出目前地下水监测和管理方面存在的问题及建议。     

MODFLOW在三门峡铝土矿疏干排水模拟中的应用

根据三门峡铝土矿区地层分布、地质构造及水文地质条件,对矿区赋水的寒武-奥陶系灰岩岩溶裂隙含水系统水文地质条件进行概化,建立了地下水流数学模型,采用Visual MODFLOW有限差分方法模拟地下水位变化和预测涌水量.结合矿区群井抽水试验地下水位观测资料对地下水流数学模型进行校正和参数反演,利用校正后的数学模型和参数预测井在不同采矿设计疏干水平下地下水的水位分布和矿区涌水量的变化,为有效防治地下水和安全合理开采铝土矿提供可靠的依据.     

沈阳市规划中心区地下水利用优化管理模型

通过对区内多年地下水动态的分析,地下水系统的储存和释放功能特征的研究,建立了地下水系统状态模拟模型·对该模型采用模型分解技术,求出非线性响应矩阵,再利用迭代解法将非线性响应矩阵用一系列线性响应矩阵来叠加,生成二级混和响应矩阵·在此基础上,建立了地下水利用优化管理模型,目标是控制区内地下水位持续下降与降落漏斗扩展,控制污染地表水体对地下水的影响以及满足浑南新区的供水需求·优化结果表明可新增地下水开采量12.98×104m3/d,为提供合理的区域开采井布局和地下水位约束提供了技术支持,达到了对本区地下水系统进行优化管理的目的·     

土地利用变化对地下水位空间分布的影响

为研究土地利用变化与地下水位的关系,基于吉林西部大安市不同时期的遥感影像,利用转移矩阵计算土地利用变化的转移量.结合大安市地下水监测井数据及地统计学,得到地下水位及土地利用类型空间分布图,并分析了地下水位的时空变异特性及土地利用变化对地下水位影响.结果表明:地下水位变化呈明显的空间分布特征,且人为因素对地下水位空间变化的影响比重增大;该区土地利用类型存在剧烈的时空转换,土地利用类型变化剧烈的地区均是地下水位急剧变化的区域,说明土地利用类型的变化和地下水位空间分布存在正相关性.     

隧道洞库施工监测方案的优化设计

为了解决隧道、洞库施工监测中测值偏小、误差偏大等问题,依据三角形测线网优化布置的思路,对某隧道洞库的施工动态监测网方案进行了优化设计.对测量结果的分析表明,优化后的监测方案一方面可以使测线的布置分布更合理,提高量测的有效性和准确性,取得一定的经济效益;另一方面提高了反分析计算的精确度,使得到的基本力学参数更加精确和合理.这一优化方法,也可适用于其他隧道洞库的施工监测.     

基于梯形模糊数的矿区地下水环境健康风险评价模型

为解决传统确定性评价方法中存在的不确定性问题,适应地下水采样参数峰值较宽特征,将梯形模糊数应用在US EPA健康风险评价方法中,建立地下水环境健康风险评价模型,并以我国位于内蒙古高原地区的某矿区为例,进行地下水环境健康风险评价。结果表明:9口监测井的儿童健康风险值均高出最大可接受范围,其中1号和2号监测井的值分布于两个风险等级中;有7口监测井的成人健康风险高出最大可接受范围,其中3号、4号和8号监测井的风险值分布于两个风险等级中。研究结果可以为决策者提供更加精确的环境健康风险评价方法,为地下水污染防治工作提供依据。     

海河流域地下水储量空间变化趋势分析

近年来,随着工农业的发展,海河流域的地下水资源被严重超采利用,然而由于监测地下水储量变化的监测井数目有限并且分布不均,很难从流域角度把握地下水储量的空间变化趋势.本文利用GRACE重力卫星最新CSR RL05版数据反演推算了海河流域2005～2009年间地下水储量的空间变化,这为合理利用地下水资源提供了科学依据.首先为验证GRACE反演推算结果的可靠性,将结果与该流域监测井的数据进行对比分析,结果表明二者的变化趋势基本一致.然后对海河流域地下水储量变化的空间分布进行分析和讨论,并与《河北省平原区地下水通报》进行对比分析.研究结果表明：在2005～2009年时间段内海河流域地下水储量变化均处于下降的趋势,变化范围在-10～-44 mm/a,大部分区域下降的幅度较大,以石家庄、邢台等地下降幅度较为严重.     

海河流域地下水储量空间变化趋势分析

近年来,随着工农业的发展,海河流域的地下水资源被严重超采利用,然而由于监测地下水储量变化的监测井数目有限并且分布不均,很难从流域角度把握地下水储量的空间变化趋势.本文利用GRACE重力卫星最新CSR RL05版数据反演推算了海河流域2005~2009年间地下水储量的空间变化,这为合理利用地下水资源提供了科学依据.首先为验证GRACE反演推算结果的可靠性,将结果与该流域监测井的数据进行对比分析,结果表明二者的变化趋势基本一致.然后对海河流域地下水储量变化的空间分布进行分析和讨论,并与《河北省平原区地下水通报》进行对比分析.研究结果表明:在2005~2009年时间段内海河流域地下水储量变化均处于下降的趋势,变化范围在-10~-44 mm/a,大部分区域下降的幅度较大,以石家庄、邢台等地下降幅度较为严重.     

塔里木河流域阿拉尔生态监测站地下水动态的监测与分析

塔里木河流域由于受气候变暖和人类活动的影响,流域内生态系统已呈现出一定程度的退化迹象,为掌握其退化的迹象和程度,对2005年阿拉尔生态监测站9眼地下水常观监测井的年内地下水水位及地下水水质监测结果进行了分析,结果显示,监测区地下水位由于受农业灌溉及距塔里木河远近的影响,地下水补排关系呈现出季节性互补关系,而地下水水质的变化则反映出地下水积盐或排盐的变化过程。这表明,塔里木河既是流域灌区地下水的补给区,也是地下水径流的排泄区。     

基于Visual MODFLOW玛纳斯河流域下游地下水位的预测

近年来,玛纳斯河流域灌溉面积进一步扩大,人类大量开采地下水,引起下游地下水位急剧下降,生态植被局部退化。本文以数值模拟为手段,应用Visual MODFLOW软件,对不同开采情景下玛纳斯河流域下游团场地下水位下降情况进行了预测,研究结果表明:由于灌溉期地下水大量开采,8月份地下水位下降最为明显;3种开采方案中,种植结构优化的地下水开采方案为最优方案,近期和远期规划年地下水位下降分别为1-2 m和3-5 m,说明通过调整种植结构来减少地下水开采量可有效的减少地下水负均衡量。本文研究结果对流域地下水开采及水资源的合理利用具有重要意义。     

人工干预压采条件下东风湖泉域地下水环境响应研究

为掌握我国北方典型岩溶泉域在人工干预条件下地下水的动态响应规律,以涉县东风湖泉域为研究对象,结合区内地质、水文地质、2011-2021年地下水位动态监测和地下水压采资料,在分析该地区地下水动态变化特征的基础上,运用GMS软件构建了在人工压采干预作用下的地下水流数值模拟模型,对地下水位变化趋势进行了预测。结果表明：①研究区地下水动态变化明显,具有周期性、滞后性,具体表现为4个变化阶段;②研究区内岩溶地下水整体呈现回升的状态,但是空间分布特征不同,上升区主要分布于下游地区;;③地下水类型为降水入渗-开采型,低水位期基本在5-6月,高水位期在1-2月;④在干预条件下,区内地下水位有着不同程度的回升,南部(下游)浅层水位响应特征值超过15m,中游地下水位响应特征值达到了5-10m,北部(上游)地下水位响应特征值为3-5m;上游和中游地下水位影响整体小于下游,下游水位响应尤为突出。该研究对于泉域内泉的保护以及地下水开发利用和保护具有重要的理论和实际意义。     

空间技术在监测与预测青岛地下水位变化中的应用

青岛市是我国严重缺水城市之一,地下水位下降、水质污染、海水入侵等问题严重。针对青岛地下水变化的监测和预测的现状,提出应用空间对地观测技术（GPS、InSAR和卫星重力技术）监测地下水变化,分析了其在监测和预测地下水变化应用中需解决的关键科学问题,为青岛市合理的开发地下水提供科学依据。     

干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型研究

通过动态耦合运算分布式地下水模拟模型与水资源优化配置模型的技术路线,建立了干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型,该模型既可以对灌区地表水和地下水进行优化调度,又可以合理控制区域地下水位.最后将耦合模型应用到黄河流域某灌区,并对灌区2020和2030年的水资源进行了优化配置,同时对不同区域的地下水埋深进行了控制.研究成果可为干旱灌区的水资源高效利用、盐碱化防治等方面提供借鉴和参考.     

干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型研究

通过动态耦合运算分布式地下水模拟模型与水资源优化配置模型的技术路线,建立了干旱灌区地表水和地下水联合利用耦合模型,该模型既可以对灌区地表水和地下水进行优化调度,又可以合理控制区域地下水位.最后将耦合模型应用到黄河流域某灌区,并对灌区2020和2030年的水资源进行了优化配置.同时对不同区域的地下水埋深进行了控制.研究成果可为干旱灌区水资源高效利用、盐碱化防治等方面提供借鉴和参考.     

湘西地区地下水污染现状调查

按水文地质水化学的特征布点采样,经分析测定,在湘西自治州54口监测井中,有13口水井水质属优良,有33口水井水质属良好,有7口水井水质属较差,1口水井水质属极差;33个地下水普查井（含洁净点）的平均综合指数为2.548,21个污染监控井（含热点区域点）平均综合指数为1.935;6个地下水普查井周边无工业及城市生活污染,水井水质平均综合指数为1.182,明显优于其他水井水质.全州地下水水质整体上已不容乐观,地下水的保护已迫在眉睫.     

岩溶地区深埋地铁车站抗浮问题浅析

经济建设和人口基数的快速增长,使人们对城市建设和发展有了更高的要求,对地下空间的利用也日渐增加,例如地下室及地下轨道等工程。以贵阳市轨道交通2号线的北京西路站深埋车站为研究对象,结合贵阳市降雨资料、场地岩溶发育特征与专门水位监测孔数据,分析影响北京西路站地下水动态变化特征的相关因素,预测站点可能出现的最高地下水位,以此为依据确定场区的抗浮设防水位,并综合站点结构荷载条件,分析北京西路站可能的抗浮问题及工程危害。     

基于GIS技术的炼化企业地下水监测井管理与维护

近年来，各炼化企业按照国家法律法规要求建立地下水监测井，监测井的建立使得企业管理部门能够动态掌握企业地下水水质情况，但监测井的维护需要耗费一定的人力和物力，应用GIS技术进行地下水监测井的管理，能够快速准确地获取监测井的位置、状态以及历史监测数据等信息，对于监测井的管理和维护有一定积极作用。针对炼化企业地下水监测井现状及维护要求，选择ArcGIS地理信息平台软件，通过企业地下水监测井数据采集和数据库建设，开发地下水监测井地理信息系统，实现地下水监测井的信息查询、专题图绘制等，为企业相关部门提供地下水监测井信息查询及技术支持，为企业安全环保管理提供技术保障。