地下水资源管理研究

在研究区水文地质条件概化的基础上 ,建立水文地质概念模型和地下水流数值模拟模型 ,并对地下水位进行预报。针对地下水资源开发利用中存在的主要问题 ,在地下水流数值模拟模型基础上 ,建立地下水资源管理模型 ,为新乡市地下水资源科学管理提供决策方案     

开采条件下海河流域平原区浅层地下水数值模拟研究

本文利用地下水数值模拟系统(GMS),建立了能反映海河流域平原区地下水含水层结构及其水流特性的大区域水文地质概念模型和地下水流模型,重点研究了在无开采井条件下地下水开采强度时空分布的特征,模拟了平原区1965~2005年41年间的地下水流场及漏斗的演变过程,综合分析了海河流域平原区浅层含水层长期开采条件下地下水系统的演变过程以及地下水开采带来的影响。同时,对所建立的地下水数值模型就流场、漏斗变化以及水文地质参数等多方面进行了识别和验证。采用经过率定和验证的模型,预测分析了水资源配置制定的地下水限采方案,为南水北调实施后对海河流域地下水的修复作用以及其它可能的影响提供了可靠的分析手段和措施。     

深部矿区涌水与山体流场变化的三维模拟分析

在分析四川某矿区的延伸接替工程水文地质条件基础上,建立了研究区水文地质概念模型,运用Visual Modflow对地下水流场进行数值模拟。利用校正后的模型,预测不同开采水平下地下水流场的分布及涌水情况、地下水降落漏斗的影响范围,定量比较不同开采深度对地下水水位的影响程度、与地表水体的补、排关系。结果表明,地下水降落漏斗影响面积最大达4.03km2,降雨旱、雨季补给条件对深部巷道涌水量影响较小,水库至开采区方向存在地下水分水岭,对矿区深部开采充水影响不大。本研究为今后该矿区地下水资源的合理开发利用、矿区建设及环境保护等提供了科学依据。     

开采条件下的地下水溶质运移规律的研究——以山东济宁漏斗区为例

数值模拟方法是评价地下水资源、模拟地下水水流和溶质运移的主要方法和手段之一。本次研究应用Visual MODFLOW建立了研究区地下水三维水流及溶质运移模型,并应用其中的MODPATH模块模拟了地下水中水质点的运移轨迹,分析了由于过量开采而形成地下水水位降落漏斗后,研究区地下水溶质的运移规律,提出了控制和改善地下水水质的方法。     

基于GMS数值模拟的地下水环境影响评价——以某产业园为例

在地下水环境影响评价中,数值模拟的方法是定量评价地下水中污染物运移扩散规律、污染范围及浓度分布的重要手段。本文以某规划产业园为例,运用GMS三维地下水数值模拟软件建立研究区水流和溶质运移数值模型,预测污水处理池非正常状况下污水持续渗漏,污染物COD、氨氮对地下水环境的影响。结果表明：污染物持续泄漏将造成下游局部范围地下水持续污染,至模拟期20年,COD、氨氮的最大运移距离分别为106 m、93 m,超标范围分别为9069 m²、8721 m²,由于地下水径流缓慢,迁移距离及影响范围较小。预测结果可为地下水监测及保护提供科学依据,亦可为类似水文地质条件下的地下水环评工作提供参考。     

华南某预选低-中放射性废物处置场地下水流模拟

放射性废物的处置已成为制约核能可持续发展的关键因素。地下水流场的研究对低、中放射性废物处置场的场址选择、环境影响评价、工艺方案、工程建设和运营维护等都有很强的指导意义。采用数值方法,建立低、中放射性废物处置场地下水数值模型,利用地下水长期观测资料对模型进行识别、校正,并利用校正后的模型分析处置场场平后的地下水流场。计算结果表明,场平单元覆盖后,沟谷被填埋,地下水流主方向逐渐以由东向西为主,同时水力坡度发生较大变化,场平单元覆盖后的流场总体水力坡度变缓。     

FEMWATER在地下水流数值模拟中运用

GMS是目前使用广泛的一个地下水模拟软件,它包含多个水流模拟计算模块,其中基于有限元分析的FEMWATER模块是一个功能强大的三维水流-溶质运移的数值模拟模块。迄今为止, FEMWATER在国内地下水数值模拟中的运用甚少。本文介绍了FEMWATER主要特点和应用领域,采用基准问题(Theis问题和Henry问题)对模型进行校正,然后选取了张家港合兴地块为实例,对该研究区的地下水流模型采用FEMWATER进行数值模拟,对比分析了FEMWATER和MODFLOW模拟结果,并由此概括了有限元和有限差分计算中的不同和FEMWATER运用注意事项,为他人今后开展相关工作提供参考。     

地下水流与水质联合数值模拟应用研究

随着社会的不断发展,工业、农业和人类生活中的废弃物很多,特别是城市工业废水的大量排放,农药化肥的广泛应用,致使许多地区的地下水受到不同程度的污染。基于水动力弥散的水质模型,采用多单元均衡法（MEB）,利用VC++语言编写地下水流与水质数值模拟联合通用程序,实现程序可视化。结合实际算例,利用该程序对地下水流与水质的输运机理进行数值模拟研究,发现该程序人机对话良好,可操控性高;为地下水资源的合理开发、保护和利用进行数值模拟提供了依据。     

安徽淮北平原地下水超采评价与限采规划

以区域水文地质条件、开发利用现状、开采引发的主要问题及地下水脆弱性,对研究区进行限采规划分区。结合区内实际,将用水公平作为超采的衡量标准之一;将衡量标准与地下水流数值模拟方法或水位动态随机模拟方法相结合,评价超采程度现状;在其基础上,形成限采规划的技术方案。     

某垃圾发电厂地下水污染模拟研究

垃圾焚烧发电是提高城市生活垃圾处理技术的有效举措。本文以芜湖某垃圾发电厂为对象,基于现场水文地质条件和GMS(Groundwater Modeling System)软件分别建立了地质结构模型、地下水流概念模型和数值模型以及溶质运移数值模型,模拟了不同类型污染物的污染路径和污染羽迁移状况,分析了污染对地下水环境可能造成的影响。结论可知:污染物在含水层中会沿地下水流方向呈近似椭圆形状运移,且在水流的反方向亦有运移;同一模拟时段内,COD和氨氮会随时间在局部造成一定程度的污染,但是污染物的垂向迁移距离均未到达细砂含水层,所有污染物在模拟时段内均未抵达长江,故不会影响长江水质。     

地下水与地质灾害

由地下水与岩土体相互作用引起的地质灾害日益受到人们的关注。通常·地下水与岩土体相互作用有三种．即物理作用（包括润滑作用、软化和泥化作用、结合水的强化作用）、化学作用（包括离子交换、溶解作用、水化作用、水解作用、溶蚀作用、氧化还原作用）以及刀学作用（包括静水压力和动水压力作用）。地下水与岩土体相互作用的结果影响着岩土作的变形性和强度．而岩土作中应力的变化（自然力和人类工程力）导致地下水的补给、径流和排泄条件的改变．最终访发地质灾害的发生。本文分析了地下水岩土体相互作用引起的水库诱发地震、滑坡、岩溶塌陷、地面沉降、矿山及隧洞突水等的地质灾害的力学机制，运用岩体水力学理论分析了地震孕震规律及进行地震预报与控制的可能性。     

基于AQUA3D的地下水流模拟实例

通过基于AQUA3D水流模型对沈阳市规划中心区的地下水资源进行模拟和评价 ,介绍了该软件的原理、基本功能和自身所具有的特点 ,探讨了使用该软件过程中对研究区输入数据的处理等方面某些认识 ,该软件模拟的结果是令人满意的。     

大同盆地地下水数值模拟及水资源优化配置评价

大同盆地由于水资源缺乏且分布不均匀,以及地下水的过量开采已经引起了严重的环境地质问题。本文建立了大同盆地地下水的三维流动数学模型,应用数值模拟的方法,评价了大同盆地地下水资源量。模拟结果表明大同盆地地下水已经超采且开采非常不平衡;在降雨保证率为50%的情况下,大同盆地年水资源补给量为7.1×10~8m~3,降雨保证率为95%的情况下,年水资源补给量为6.3×10~8m~3,而总排泄量达7.7×10~8m~3(2004年),其中蒸发排泄达总排泄量的35%左右(约2.64×10~8m~3)。根据地下水的开采情况及引黄入晋工程北干线的进度,应用模型设计方案对大同盆地地下水资源的优化配置做了评价分析。     

Groundwater flow through fractured rocks and seepage control in geotechnical engineering: Theories and practices

Groundwater flow through fractured rocks has been recognized as an important issue in many geotechnical engineering practices. Several key aspects of fundamental mechanisms, numerical modeling and engineering applications of flow in fractured rocks are discussed. First, the microscopic mechanisms of fluid flow in fractured rocks, especially under the complex conditions of non-Darcian flow, multiphase flow, rock dissolution, and particle transport, have been revealed through a combined effort of visualized experiments and theoretical analysis. Then, laboratory and field methods of characterizing hydraulic properties (e.g. intrinsic permeability, inertial permeability, and unsaturated flow parameters) of fractured rocks in different flow regimes have been proposed. Subsequently, high-performance numerical simulation approaches for large-scale modeling of groundwater flow in fractured rocks and aquifers have been developed. Numerical procedures for optimization design of seepage control systems in various settings have also been proposed. Mechanisms of coupled hydro-mechanical processes and control of flow-induced deformation have been discussed. Finally, three case studies are presented to illustrate the applications of the improved theoretical understanding, characterization methods, modeling approaches, and seepage and deformation control strategies to geotechnical engineering projects.     

导管法水下混凝土灌注厚度的颗粒流模拟

依托北京地铁8号线永定门外站深基坑工程,介绍了导管法水下混凝土灌注工艺在深基坑封底工程中的应用。基于颗粒流理论和细观力学理论,将土体微细观结构与宏观行为联系起来,采用PFC数值软件建立了水下混凝土灌注模型,实现了砂卵石地层单导管、多导管水下混凝土灌注过程的可视化,得到各时段的灌注情况及最终封底结果。对比同位置实测厚度曲线,得到最大误差0.3 m,验证了模型的合理性。分析了影响深基坑水下混凝土灌注厚度的敏感性因素(导管布置形式、地下水位高度)。结果表明:基于颗粒流理论的PFC数值仿真技术适用于模拟导管法水下混凝土灌注过程; 导管布置稀疏,颗粒无法相互作用,容易出现“堆积”和“凹陷”现象,平均灌注厚度不足3 m; 参考单导管水下混凝土3 m的扩散半径,适当加密导管,可保证封底厚度; 地下水位越高,厚度起伏越大,水位越低,灌注厚度越均匀; 工程允许范围内,适当加密导管可保证混凝土封底厚度; 采取降水措施降低地下水位,可保证封底平整度。     

Visual Modflow在地下水资源评价中的应用

地下水资源评价是在已建立的三维数值模拟管理系统基础上,应用VisualModflow软件的系统化和可视化特点以及所拥有的强大模拟功能,对长春市城区地下水资源进行整体、分层和分区评价,研究结果表明:长春市地下水开发利用程度是很高的,在开采总量不变的情况下,可适当调整产业结构、开采布局,以实现地下水可持续发展。实践证明VisualModflow所建立的地下水资源评价系统,对于科学制订水资源利用、开发和保护决策方案具有极其重要的理论指导意义和实用价值。     

河西走廊地下水系统数值模拟中的几个问题探讨——以酒泉盆地为例

依据河西走廊地下水系统的特点 ,探讨数值模型中几个关键问题的处理方法 ,涉及含水层系统结构的概化、河流与地下水的相互作用、潜水蒸发、泉群的处理以及由断层形成的地下水瀑布模拟等问题。以酒泉盆地为例 ,研究了数值模型在区域地下水系统演化与动态预测中的应用