地下水化学组分存在形式及其质量浓度的计算

根据质量守恒定律以及化学热力学平衡常数法,建立了地下水水质组分存在形式及其质量浓度计算的数学模型,并利用MATLAB编写了相应程序,对北京市朝阳区地下水水质检测数据进行实例计算。结果表明:水中化学组分的存在形式包括单一离子、复阴离子、络合离子以及络合分子;游离态的Ca2+、Mg2+、SO2-4占各自离子总质量浓度的百分数分别为85.26%,87.01%,69.85%,表明水样分析质量浓度与计算质量浓度间存在差异;p H值对地下水中游离离子的质量浓度将产生影响,造成离子迁移能力的变化。     

低影响开发模式下地下水质动态变化特征研究

文章以河北省沧州市为例,对低影响开发模式下的地下水质动态变化特征进行研究,探讨分析了pH值、总硬度、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐、氟化物、氯化物、铁等八项指标的变化趋势,并利用F值评分法对研究区低影响开发模式前后的地下水水质进行了综合评价.结果表明:低影响开发模式下,能在一定程度上降低地下水总硬度、高锰酸钾指数、氨氮以及铁含量,但是也会使氟化物含量有一定程度的升高,并出现部分地区氟化物富集的现象;在低影响开发背景下,研究区地下水水质总体上有较为明显的改善,水质质量极差率从58.3％降至8.3％,水质质量较差率从33.3％降至16.7％,水质较好及良好率从8.7％升至75％.     

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。     

极端洪涝作用下江西乐安河沿岸地下水化学组分特征及来源分析

为研究极端洪涝作用下乐平市乐安河沿岸地下水化学组分来源及环境健康风险,综合应用图示法、数理统计、主要离子比等方法,对研究区洪涝期间及洪涝后期24组浅层地下水样品的22项指标进行了分析。结果表明：不同时期地下水主要化学组分无显著差异,均属弱酸性的低矿化度淡水,优势阴、阳离子分别为HCO^-₃、SO₄^2-、Ca²⁺、Na⁺、K⁺。地下水水化学类型空间差异明显,洪涝期间以HCO₃-Ca·Na型和HCO₃·SO₄-Ca·Na型为主,洪涝后期出现Cl型及NO₃型水。地下水主要组分的形成主要受控于水-岩相互作用、硅酸盐矿物溶解、阳离子交替吸附作用,局部地区受农业施肥、污水排放等人为活动干扰。洪涝灾害发生后地下水水质较差,不适宜直接饮用,污染指标主要为氨氮、NO^-₃、Mn、Cd,污染物来源于地表-地下水混合、洪水对土壤中...     

内梅罗指数法在水质评价中存在问题及修正

根据内梅罗指数评价公式,分析了内梅罗指数法进行水质评价存在的问题并进行了修正,解决了原方法在水质评价中的数值不连续的局限性,地下水综合评分值仅受极大值的影响而与Fave关系甚微的弊端,以及原内梅罗指数计算值因相对集中而缺失"较好"水质级别的问题。应用修正前后的内梅罗指数法,对研究区地下水水质评价结果表明,修正后的内梅罗指数法在评价的水质状况时,更能反映真实情况。     

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。     

试验场地下水流的数值模拟

为研究某市建的试验场是否对周边地下水量造成影响,采用伽辽金有限单元法,建立试验场浅层地下水水流模型,使用Fortran语言对所建立模型进行编程,并对试验场地下水进行了数值模拟.本次计算共分为十二个阶段,每个阶段的时间步长为30 d.计算结果表明:在模型的识别阶段和验证阶段,所有观测孔水头的计算值与观测值,在各时段拟合相对误差率分别为66.28％和88.53％,所建模型基本可用于试验场地下水水流计算.周边地下水水位增加94.08 mm,试验工程建成后会对周边地区造成影响.     

河道再生水入渗的水岩相互作用机理研究

依托引温济潮工程受水区,通过室内淋溶试验,研究再生水经过河床底部介质过程中阳离子的交换吸附机理以及河床底部介质对TN和NO_3~--N的去除效果。根据受水河道周边的地下水水质监测数据,验证了再生水与河床底部介质的水岩相互作用机理。结果表明:再生水资源利用9年以来,地下水中盐度增加;尽管再生水入渗引起了水中K+与河道底部介质中Ca~(2+)之间的交换吸附,但仍然对地下水总硬度具有稀释作用,导致总硬度降低;河道底部介质对再生水中的NO_3~--N具有显著的去除效果,使得地下水中NO_3~--N浓度很低。对于无机组分而言,再生水资源利用对地下水水质基本没有负面影响。     

地下水流数值模拟中抽水井水位的校正

总结了已有的抽水井水位校正方法后,通过引入不稳定井流解析解,提出了基于矩形网格和不规则多边形网格二维有限差分模型的井中水位校正公式。采用该公式分别对小尺度模型和大尺度模型进行分析,计算结果表明,常规数值法得到的井中水位降深明显偏小,甚至只有实际井中水位降深的1／3～1／4,而经本文公式校正后得到的井中水位则与实际水位接近,相对误差较小,具有较高精度。     

犀牛洞地下河水-岩作用反向模拟

水-岩作用是研究岩溶地下水迁移转化的主要理论基础,采用PHREEQC软件对犀牛洞地下河水-岩作用进行反向模拟。通过模拟得出地下水各矿物相的饱和指数,并计算出地下河径流路径水-岩作用过程中主要矿物相的转移量。模拟结果表明:地下河入口至天窗段水中的H+浓度增大,pH值减小,矿物相的溶解使得Ca2+、Mg2+、HCO3-、SO24-、Na+、Cl-浓度增大;天窗至地下河出口段水中的H+浓度基本保持不变,Mg2+、HCO3-、SO24-浓度增大,而Ca2+浓度因方解石的沉淀而有所减小,模拟结果与实际水质数据相符。     

邢台百泉岩溶地下水系统水-岩反应特征分析

岩溶水是一种具有独特性质的地下水,它赋存和运移于岩溶化地层中,并且在运动过程中不断地进行差异性溶蚀,使岩层中原有的孔隙和裂隙扩展,使水质产生变化.通过对邢台百泉岩溶地下水系统水-岩反应特征分析及对水质的影响程度分析,揭示岩溶地下水质量浓度变化规律,为合理开发利用和保护岩溶地下水资源提供科学依据.     

水岩作用下红层泥岩蠕变特性

水岩作用下软岩蠕变特性的研究对真实水环境下岩土工程长期稳定性有重要影响。采用轴压水压联合作用岩石流变试验系统,研究了滇中地区红层泥岩不同应力及水压作用下的蠕变特性。研究结果表明:岩样在低应力水平下以瞬时变形为主,蠕变曲线主要呈现出衰减蠕变和稳态蠕变阶段特征,仅在最后一级应力条件下出现加速蠕变阶段;相同水压条件下,泥岩瞬时应变、蠕变应变及蠕变速率均随加载应力的增大而增大,且水压越大,应力对泥岩蠕变的影响越敏感;相同应力条件下,泥岩蠕变应变、蠕变速率以及蠕变变形占总变形的比例均随水压的增大而增大,且应力水平越高,增大水压对泥岩蠕变特性的影响越显著。研究成果对于保证真实水环境下软岩工程安全具有重要的工程意义。     

荷载-水化耦合下红层泥岩的变形特性

红层泥岩是一种常见的软岩,广泛分布于我国的西南、西北、华中及华南地区。水对红层泥岩的力学特性影响显著,由于降雨因素的影响,红层泥岩地区的边坡频频爆发崩塌、滑坡等工程事故。为模拟红层泥岩地区经历极端干燥天气后突降暴雨,即红层泥岩在不同荷载水平作用下从干燥状态到饱和状态水化作用的全过程,研究红层泥岩在不同荷载水平作用下遇水水化后的变形和强度特征,设计了一个简单试验装置和试验方案,实现了对红层泥岩在荷载-水化耦合作用下的变形特性研究。试验结果表明:①红层泥岩的水化作用明显,红层泥岩的饱和单轴抗压强度远低于干燥岩样的单轴抗压强度,考虑荷载作用下的干燥红层泥岩水化破坏应力水平又远低于泥岩的饱和强度;②破坏是一个渐变的过程,在某一应力水平作用下岩石的变形经历了一个从缓慢增长到急剧增长的过程,但岩样的破坏具有突然性,泥岩破坏后呈泥状。成果可为红层泥岩地区的工程稳定性研究提供一定的参考。     

水-岩作用下砂岩声发射与红外辐射耦合研究

为探究水-岩作用下的砂岩破裂变形机制,开展天然与饱水砂岩单轴压缩声发射实验与红外辐射观测实验,通过对各变形阶段的轴向应力、声发射能率、分形维数以及红外辐射频数直方图与偏度共同分析了水对砂岩力学性质、声发射以及红外辐射变化的影响.研究结果表明:水对岩石的抗压强度、承载能力等力学性质有明显弱化作用;水抑制了岩石的声发射活动...     

河北太行山区泥石流启动的水岩相互作用

泥石流作为一种固-液混合而形成的地质灾害,其启动过程中必然存在着水与岩土体之间的相互作用。根据对太行山区泥石流形成的地形地貌、降雨、物源和人类活动特征等影响因素的分析,确定太行山区泥石流的崩滑动力和洪水动力两种启动类型。在此基础上,从水-岩系统耦合作用的角度,研究了太行山区泥石流形成过程中,洪水与固体颗粒之间彼此促进、相互制约的水岩化学作用、水岩物理作用和水岩力学作用,阐明了水岩相互作用对泥石流初始形成的促进机制,从而为泥石流启动预测预报体系的建立提供理论支撑。     

室内模拟水岩作用对砒砂岩风化侵蚀的影响

针对取自内蒙古东胜至准格尔旗一带的砒砂岩,进行了室内水岩作用模拟试验,通过对初始水、溶滤水成分变化的分析,探讨了水对砒砂岩风化侵蚀的影响。结果表明:试验溶滤水的Ca2+、Mg2+及HCO3-的浓度普遍降低,Na+、K+的浓度普遍升高,SO24-、Cl-的浓度在模拟试验后未明显变化。对水样测试结果的逆向模拟表明:矿物转化量越大,其溶解的矿物量就越多,产生的次生矿物量就越大,导致岩体的抗侵蚀性降低;8组岩样的初始差异性,造成差异性水岩化学作用,加剧了砒砂岩风化侵蚀。     

地下水模拟计算机软件系统--FEFLOW

FEFLOW是一种对地下水水量及水质进行模拟的软件系统.利用它可以计算出既有水位、污染物浓度和温度等标量数据,模拟降水、地表水、地下水的平衡关系,计算出流速、流线及流径线等向量数据.     

杭锦后旗浅层地下水砷赋存形态研究

通过对内蒙古河套平原杭锦后旗西部地区的实际调查、现场取样、测试及数据分析,较系统地研究和分析了河套平原杭锦后旗地区高砷浅层地下水的分布及砷的赋存形态.结果表明,高砷水主要存在于扇前洼地,地下水化学类型主要为HCO3型水,As(Ⅴ)/ As(Ⅲ)=0.08,地下水砷的存在形态以H3AsO3和HAsO42-为主.研究区北面的阴山山前和接受黄河水补给的研究区南缘,地下水砷的形态以HAsO42-、H2AsO3-或 H3AsO3为主.     

地下水数值模拟中4条人为边界模型处理

运用Visual Modflow模拟地下水的运动特性时,模型边界条件概化与处理的好坏直接关系到模型是否合理和结果的精确度,而在各类边界中很难找到合适的自然边界或者第一类边界,这时如何处理边界条件成为数值模拟的关键问题。本文针对该问题引入了人为边界的概念,并具体研究了4条人为边界的处理和实现方式:就目标系统而言,将上、下游水位等值线概化为二类流量边界,两侧垂直于水位等值线的直线段概化为零流量边界。通过上、下游边界的流量以井点的形式给出,上游补给边界布设注水井,下游排泄边界布设抽水井,井流量通过迭代的方法得到。