基于FEFLOW傍河水源地地下水数值模拟

文章根据研究区的水文地质特征,建立了水文地质概念模型和地下水流数值模拟模型,对该模型进行了识别和验证.对新的开采方案下的地下水状况进行模拟.     

基于GIS的地下水流数值模拟

地下水流数值模拟模型能够模拟地下水动态特征,地理信息系统（GIS）具有强大的空间数据处理与分析功能,建立地下水流数值模拟模型与GIS的集成系统,将有助于对地下水流模拟模型的推广应用和决策分析。充分利用GIS的空间分析功能及其可视化表达能力,研究了地下水流数值模拟过程中的模型建立、计算区域的确定和网格生成、计算参数赋值、模型的识别和验证、模型模拟预测的可视化表达方法。     

FEFLOW在黄龙工业园地下水数值模拟中的应用

采用基于有限元的FEFLOW软件,以黄龙工业园引水工程水源地为例,在充分研究该区区域地质、水文地质的情况下,建立了地下水流数值模拟模型,对地下水开采20 a后的地下水位进行了预测。结果表明:按照承压水开采量为15 800 m3/d,潜水开采量为5 000 m3/d,经过20 a的开采,该工业园区并没有因连续开采而导致地下水水位持续下降,这说明按照该开采量进行地下水开采,采补近于平衡,具有补给保障,开采方案是科学合理的。     

尚志镇地下水流三维数值模拟

尚志镇位于山前河谷平原区，地下水主要赋存于多层孔隙介质含水系统中，由于受自然地理条件及人为开采的影响。形成了地下水三维流区，文章根据水文地质模型，建立起了地下水的三维流水分运移数学模拟模型。通过模型求解，模型识别与验证，证实了所建模型可靠。     

在地下水流模拟中系统和边界的概念化

地下水模型是用数学方式表示的一个实际地下水系统。在地下水系统中，水源从哪里来，如何概念化，它是从哪里流出，如何流出这个系统的，这些对于一个正确的模型，都是十分关键的。在数学模型中边界的代表性是十分重要的，因为许多水文边界条件地数学上可能不是唯一的。数学边界条件代表性的确定，一般根据研究的目标作出。本文着重叙述数字模型中模拟的各种不同方法，以及在实际的地下水系统中作用于水文边界的物理特征。每个方法的优缺点和细节予以详述，且说明模型的边界代表性。并以纽约长岛、新墨西哥的中央Rio Grande流域为例说明各种方法的应用。     

大区域含水层中局部复杂水流过程的多尺度模拟

精细刻画带有小尺度特征的局部复杂水流运动过程,是大区域地下水流运动数值模拟的重要议题。本文建立了一种能进行多时空尺度数值离散的三维地下水流运动耦合模型,用以获取全区域大尺度解及多子域小尺度高精度解。模型采用基于达西定律的三维水头插值算法,以实现多空间尺度模型耦合;同时,针对局部复杂水流条件,进行小尺度模型边界水头二阶时间曲线拟合及自适应时间步长插值,以实现多时间尺度模型耦合;此外,在局部问题的求解上支持任意边界形状及空间范围内的多个自由加密子网格离散,从而充分节省计算成本并保证计算精度。本文以通用地下水模型求解软件MODFLOW在高密度时空网格上的解作为参照解,对比分析了模型在多时空尺度、非匹配自由网格问题中的求解精度。相比传统局部加密或全局加密模型方法,本文模型能大幅度减小矩阵规模和求解工作量;相比传统局部加密多网格耦合模型,本文模型能更精确地刻画局部尺度的复杂水流运动过程。本文模型耦合方案可作为大区域含水层中精细刻画小尺度复杂水流过程的高效数值工具。     

哈尔滨市松北区地下水流系统数值模拟

在含水系统三维立体模型的基础上,进行合理的概化,建立起水文地质概念模型和地下水流数值模拟模型,所建立的数学模型能较真实地刻画研究区的地下水系统特征,仿真性强。     

地下水流数值模拟中随机因素的灵敏度分析

本文以待定系数摄动随机有限元法为基础，在以渗透系数、给水度、边界、源汇项为随机变量的条件下，建立了二维潜水非稳定流随机模型，编制了二维摄动随机有限元通用程序。通过对太原盆地地下水系统的随机模拟，分析了渗透系数、给水度、边界、开采量4个随机因子对水头模拟值的影响程度。结果表明，对水头期望值影响的灵敏度：渗透系数最大，其次为给水度和边界值，井开采量最小；对水头方差影响的灵敏度：给水度最大，其次为渗透系数和边界值，井开采量最小；对水头摄动量影响的灵敏度，两个随机参数中渗透系数较大，给水度较小。     

简易试验沙槽地下水流分异模拟试验

以简易试验沙槽模拟为研究手段,GMS软件模拟为辅助验证,研究排泄条件、介质结构、局部热源对地下水流系统的影响。试验发现:排泄点的增加导致地下水流系统由简单向复杂转变;弱透水或隔水介质的加入,使地下水流形态发生巨变,循环可由潜循环向深循环转变;热源仅在其附近一定范围内引起流线偏移,温度的升高导致流体渗流速度加快。     

神经网络与地下水流动数值模型在干旱内陆区地下水位变化分析中的应用

建立了基于人工神经网络(ANN)和地下水流动数值模拟 (FEFLOW）的考虑动态边界的干旱内陆区地下水位动态模型(ANN_FEFLOW),并对模型进行了评价。模型中将地下水位动态边界运用ANN表征为自然条件、人类活动等多个因子非线性影响作用的结果。运用 ANN_FEFLOW模型对我国典型干旱内陆区石羊河流域民勤绿洲地下水位模拟结果表明,模型具有较高的精度,ANN_FEFLOW模型在临近动态边界区域地下水位模拟精度明显高于FEFLOW模型。相对静态边界条件区域地下水模型,ANN_FEFLOW模型能较为真实的反应边界地下水动态对区域地下水的影响。     

复杂断层矿区地下水三维数值模拟

为了提高复杂断层矿区地下水数值模拟结果的准确度,以内蒙古某矿区错综分布的10条倾斜断层为研究对象,采用FEFLOW软件将倾斜断层简化处理为垂直透水断层,建立复杂断层矿区地下水三维数值模型,并预测了矿区开采30年后对上覆各含水层的破坏程度。结果表明:二叠系山西组砂岩裂隙含水层受开采直接影响,最大降深约150.23 m;上覆二叠系石盒子组砂岩裂隙含水层和新近系砂砾石含水层无稳定隔水层,水位差的加剧导致越流量增加,最大降深约23 m;第四系松散孔隙含水层由于下部完整且较厚的黏土层,基本上不受影响。对断层的有效概化有助于提高数值模型的仿真性和结果的精准度。     

对农村生活排水管理体制问题的思考

在简要阐述我国农村生活排水发展总体现状的基础上,从国家和地方两个层面分析了当前农村生活排水管理体制的状况,并系统分析了当前农村生活排水管理体制存在的主要问题。在此基础上,从明确中央与地方事权划分、加强农村供排水一体化、健全乡镇基层水利管理体系等几个方面论述了农村生活排水管理体制构建的整体思路,并提出了相关政策建议。     

地下水非平稳随机模型及空间变异性与非均匀性相互关系研究的展望

本文在对地下水空间变异性现场的调查研究、大尺度示踪试验和数值模拟研究的结果进行比较分析的基础上，指出平稳随机的假定不能真实反映空间小尺度变异性与大尺度非平稳性间的相互作用，而现有的随机方法需要分辨小尺度的动力特性，因此在实际应用中受到极大限制。本文还从CPU、内存需求和方程求解难易程度等角度出发，在客观评述现有地下水随机模型基础上，对非平稳谱方法在研究变异性与非平稳性相互作用方面的应用前景作了初步展望，认为该方法将使得对实际现场尺度下的流动和输运过程的直接模拟成为可能。     

Regional management modeling of a complex groundwater system for land subsidence control

The three-dimensional groundwater flow model MODFLOW and the one-dimensional consolidation model are coupled and calibrated to simulate the piezometric levels and land subsidence in the complex multi-aquifer system of the lower Central Plain of Thailand. The mathematical models are calibrated against historical data for the period 1955–1990 by considerably updating the system conditions used by previous studies. The aquifer system responses to different pumping schemes are then predicted for the period 1991–2010. The modeling procedure is carried out in close consultation with the Department of Mineral Resources (DMR), Royal Thai Government. The conclusions of the study will allow the DMR to develop and implement updated groundwater management policies, land subsidence control strategies and action programs in the Bangkok Metropolitan Area.     

石家庄滹沱河地区地下水库研究

地下水库是对大气水、地表水、地下水资源在时间和空间上进行联合调度运用，以达到最大限度地充分利用水资源的一项综合性水利工程措施．文中论述了石家庄滹沱河地区建立地下水库的有利条件，即较大的储存空间、良好的渗透能力，通过初步计算和分析表明该区地下水库的调蓄库容有能力对缺水量进行调蓄，从而为调节和缓解石家庄地区水资源紧缺提供了解决的方法。     

北京市地下水可持续发展体系的构建

目前北京市地下水尚存在地下水位下降、地下水环境恶化等问题,分析表明,地下水资源的利用和保护还处在比较简单的自然发展阶段.结合北京实际情况构建地下水水资源可持续发展的体系,提出发展对策和建议,为北京市地下水资源利用和保护提供思路.     

宿州市农村地下水重金属含量与健康风险评价

对宿州市农村地下水重金属含量进行检测,并采用美国环保署(United States Environment Protection Agency,USEPA)推荐的评价模型开展了重金属健康风险评价。检测结果表明部分地下水已不宜被直接饮用,特别是近郊的农村地下水。健康风险评价结果表明,化学致癌物的所致健康风险值远高于化学非致癌物,后者经饮用水途径产生的健康风险均处于可忽略水平。化学致癌物Cr、Cd所致健康风险均值分别为1.24×10-6、1.34×10-5a-1,占总健康风险值的比例分别为89.52%和10.45%,说明宿州市农村地下水中Cr和Cd具有一定的致癌风险,应作为优先污染物予以重视。     

河北省南水北调受水区地下水模型研究

河北省南水北调受水区地表水资源严重匮乏,由于长期超量开采地下水,造成诸如地下水位持续下降、地面沉降及地裂缝、岩溶塌陷、海水入侵及水质污染等一系列环境地质问题。在综合考虑复杂地质及水文地质条件的基础上,利用FEFLOW模型软件建立了南水北调受水区地下水系统三维数值模型,经过模拟调试所获得的水文地质参数基本符合水文地质勘查结果,计算所得的地下水流场基本反映了南水北调受水区的地下水位的实际分布情况,表明所建模型具有较好的仿真效果和较高的可信度。使用识别后的地下水数值模型,分析区域地下水动态变化,研究南水北调受水区深浅层地下水资源量,为超采区地下水综合治理措施和效果评估提供科学依据。     

Groundwater modeling and management in a complex lake-aquifer system

In this paper, the hydrogeologic analysis and the development of a numerical model for the simulation of a complex system of aquifers in Northern Greece are presented. The study area faces a severe environmental danger as the unsustainable water consuming practices have resulted in negative water balance and severe water shortage. Based on field data and in-situ measurements carried out by several research groups during the last 30 years, a conceptual model is developed, that alters what scientists believed to date as far as the hydraulic communication between the shallow and the deep aquifer, as well as the lake-aquifer interaction are concerned. Based on the assumptions of the conceptual model, a numerical model has been developed in order to investigate the regional groundwater flow in the aquifers. The Modflow program has been used for its implementation. The results have verified firstly that a marginal hydraulic contact between the 2 aquifers is permitted, and secondly that the assumed relation between the lake's water volume and the aquifer's water table fluctuations is practically negligible. The dramatic decrease in the lake's water reserves by 90%, as the model results show, is mainly due to the reversing of the torrent-aquifer interrelation. Finally, the model is used as a management tool for the restoration of the aquifer as well as of the lake.