拟建水库对干旱区巴音河傍河地下水水源地的影响分析

傍河开采地下水是内陆干旱区重要的水资源利用方式之一。由于河流与傍河水源地具有密切的水力联系,因此河流流量的变化将影响傍河水源地的安全开采。以青海省德令哈市拟建蓄集峡水库为例,采用Visual MODFLOW软件建立并验证了研究区的地下水流数值模型,分析了建库前后水库蓄水对下游傍河水源地地下水位的影响及不同开采情况下的傍河水源地地下水水位变化。结果表明,平水年,水库蓄水使工业水源地和生活水源地地下水位降低,且主要集中在7~10月;枯水年,水库蓄水对下游工业水源地和生活水源地地下水位的影响较小。随着水源地开采量的增加,工业水源地和生活水源地地下水位均出现了不同程度的降低。     

潍坊北部超采区地下水位预测与恢复

鉴于潍坊北部地下水超采严重的现状,在分析其水文地质条件的基础上,利用Visual MODFLOW软件建立地下水数值模拟模型,通过水位拟合、水均衡等分析模型合理性,并预测不同开采条件下未来五年(2016~2020年)的地下水流场,揭示其在自然、人为影响条件下的变化趋势。结果表明,研究区在地下水压采、回灌补源的条件下,相比初始流场,水位最大回升幅度为11m,地下水位回升明显,可作为水位最佳恢复方案。研究成果可为地下水超采治理和水位恢复提供依据。     

基于Visual MODFLOW的挠力河流域地下水数值模拟与预测分析

为研究不同开采条件对三江平原地下水位的影响,构建了地下水数值模拟模型,并设置4种开采和降雨情景,对该区域不同降雨年型、农业节水情景下的地下水流场进行预测。结果表明,降雨和农业开采在不同程度上对流域地下水位产生影响,相同的降雨条件下,采取农业节水有利于减缓地下水位下降的问题,对地下水保护具有重要意义。     

平罗县西大滩区潜水降落漏斗分析研究

潜水降落漏斗区主要为地下水过度开采,地下水位持续下降形成漏斗状。根据平罗县历年水位监测资料分析,西大滩区地下水位持续下降。区域地下水流场与历年水位监测资料显示,西大滩区潜水降落漏斗区主要位于太沙工业园区,分布面积44.88 km~2,水位埋深达22 m,漏斗区潜水持续下降将成为区域地下水排泄区,引起邻近湖水水位下降和漏斗区地下水环境变差。     

地下水动态时空变化特征及其驱动因素

鉴于分析地下水位动态时空变化特征和影响因素是地下水资源管理和保护的基础工作,以中牟县为例,根据地下水位埋深、降雨、蒸发、地下水开采、水文等资料,采用Mann-Kendall检验法、ArcGIS空间分析模块、主成分分析等方法,定量分析了地下水位埋深数据的趋势性、地下水动态时空变化特征以及不同影响因素对地下水动态变化的影响力。结果表明,研究区地下水位埋深整体上呈增大趋势;研究区各地下水位埋深区间面积变化较大,地下水位埋深0~3、9~12 m所占面积有减少趋势,3~6、6~9 m所占面积有增加趋势;以开采、蒸发为主的排泄因子对地下水位埋深的增大起了主导作用,占影响力的60.5%,导致地下水位呈下降趋势;运用主成分回归分析法对研究区地下水位埋深的拟合效果较为理想。     

临汾盆地地下水位动态变化数值模拟研究

采用GMS软件构建临汾盆地地下水数值模型，预测了不同驱动因素情景下地下水位的变化规律，并量化不同驱动因素对地下水位变化的影响程度，发现仅降水情景(枯、平、丰)时，浅层地下水位变幅大于承压地下水水位，降水量由458.8 mm至568.0 mm时，浅层地下水年平均水位变化速率差绝对值为0.11 m;仅压采情景(以2018年开采量为基准)下，浅层地下水位与承压地下水位有较大变化，压采由0%升至50%时，浅层地下水和中深层承压水年平均水位变化速率差绝对值分别为0.16、0.25 m;在汾河水位抬升情境下，仅对河流两侧的浅层地下水产生一定影响。研究结果可为临汾盆地地下水的合理利用提供参考依据。     

基于MIKE SHE模型的土地利用与降水变化对宁夏中宁段黄河周边地区地下水位的影响

为研究土地利用与降水变化对地下水位的影响,以黄河宁夏中宁段周边地区为研究区,建立地表水—地下水耦合的MIKE SHE分布式水文模型,并用观测井实测数据对模型参数进行率定和验证。结果表明,研究区地下水位随着降雨量的增加明显升高,并在9月份到达峰值1 201.46 m;与基准组相比,对比组A年平均地下水位升高0.27 m,土地利用变化对水位升高影响作用占33.3%,降水则占66.7%;对比组B年平均地下水位升高0.51 m,土地利用变化对水位升高影响作用占35%,降水则占65%。     

基于大尺度模型约束的那陵格勒河重点区域地下水流数值模拟

以柴达木盆地那陵格勒河流域为例,探讨了通过大尺度地下水流数值模拟以提高重点区域模型可靠性的方法。首先建立流域典型剖面二维地下水数值模拟模型,将地下水流动系统分为浅部、中深部和深部三个级别的地下水交替循环带,然后结合重点研究区的范围,将其边界延伸扩展至水文地质条件较为清晰的边界上,建立较大区域尺度三维地下水数值模拟模型,再以此为基础,进一步建立重点研究区三维地下水数值模拟模型,可有效提高重点研究区地下水数值模型的可靠性。     

晋祠泉域岩溶地下水三维水流模型及复流方案

针对晋祠泉断流提出了解决方案。基于Visual MODFLOW建立晋祠泉域岩溶地下水位与各种源汇项间的定量数值模型,分析了晋祠泉域岩溶地下水位的现状及趋势,从控制人为开采量(包含采煤排水)和加大补给量两个方面提出使得晋祠泉复流的方案,并预测了复流时间。结果表明,所建立的三维地下水水流模型具有较高的拟合精度,运行模型所得的预测结果与实际情况相符,对晋祠泉域的岩溶地下水研究具有指导意义。     

基于Visual MODFLOW的多情境下地下水位动态特点

地下水作为邯郸东部平原主要供水水源,现已严重超采,为此采用Visual MODFLOW数值模拟模型,结合当地用水规划和地下水压采方案,建立了维持现状开采与规划开采等多种开采情境下的地下水位动态预测模型,分析了浅层地下水和深层地下水开采量与地下水位的各自对应关系,利用多元回归方法建立地下水开采量与地下水水位的相关方程。通过对比可知,规划开采情景下的平均水位普遍高于维持现状开采情景下的平均水位,肥乡、馆陶、临漳和魏县的浅层地下水位均高出3.0m以上,魏县的深层地下水位高出4.1m。     

多井同期抽灌储能模式咸水层热运移特性研究

基于含水层储能水、热运移的基本理论与控制方程,针对地下咸水层储能过程中渗流溶液密度及粘滞性系数变化显著的特点,对现有的地下含水层储能数学模型进行修正、完善,建立地下咸水层耦合储能模型,探索不同储能模式下含水层温度场变化规律及阶段性热量运移特征。研究结果得到,采用地下原水与去离子水回灌时,在储热运行期与间歇停运期粗粉砂层中热作用半径变化率分别为0.272m/d、0.008m/d,0.348 m/d、-0.04 m/d。在储能阶段,伴随回灌溶液温度上升、盐度降低,地下水渗流速度上升,导致对流换热与热弥散效应增强；间歇阶段,则由于地下咸水与回灌溶液间盐度梯度增大,在分子扩散作用下回灌溶液温度场影响范围减弱。     

基于人工调蓄的石川河河谷疏干含水层恢复效果分析

石川河河谷阶地区地下水资源长期大量超采,致使一定区域的含水层被疏干,利用疏干的含水层储水空间进行水资源的人工调蓄对恢复区域地下水位意义重大。对此,设计并模拟了在维持开采、压缩开采和增加开采的基础上进行人工回灌等调蓄方案,对石川河河谷区阶地区进行水资源人工调蓄,并分析了各方案下的地下水位恢复情况。结果表明,地下水调蓄可显著改善该区域地下水的失衡状况,增加回灌量与减少开采量相结合的调蓄方案,使地下水环境的恢复效果明显。在压缩开采量的基础上,可采取分季节人工回灌4.6×107 m3/a的方案;在增加开采量的基础上,可采取分季节人工回灌5.4×107 m3/a的方案。研究成果可为区域地下水资源恢复工作提供决策依据。     

地下咸水层水-热-盐耦合模型及其储能利用研究

基于地下水水热运移的基本原理,针对地下咸水层储能系统中地下水密度及粘滞性系数变化显著的特点,建立地下咸水层水-热-盐耦合储能模型。应用校正后的数学模型,对天津滨海某地下咸水层储能系统未来5 a的地下水动力场和温度场的变化进行了预测。结果表明:在地下咸水层水文地质条件不变的情况下,渗透系数随地下咸水层温度和浓度的增减而增减;在夏季储热期,地下水渗透流速随地下温度的上升呈逐渐上升趋势;在冬季储冷期,地下水渗透流速随地下水温度的下降呈逐渐下降趋势,从而影响地下咸水层温度场的变化,在第5年供冷期末,3#抽水井水温上升0.5℃,发生热突破现象。     

岩溶含水层地下水源热泵运行对地下水温度场的影响

为探究岩溶含水层水源热泵运行期间地下水温度场变化规律,以武汉市某场地地下水源热泵系统为例,基于有限元数值模拟软件FEFLOW,分别模拟了水源热泵空调制冷和制热期间抽水-回灌目的含水层中的渗流场和温度场,并对表征岩溶发育的重要参数储水系数和孔隙度进行敏感性分析。模拟结果表明,地下水源热泵运行仅影响回灌井附近地下水温度,不会对区域含水层温度产生影响;而表征岩溶发育的典型参数储水率和孔隙度,对模拟结果的影响不大。     

那陵格勒河冲洪积扇地下水允许开采量评价

鉴于那陵格勒河流域冲洪积扇前缘绿洲带生态环境系统对地下水的依赖性,建立了那陵格勒河冲洪积扇水文地质概念模型及地下水流运动的数值模拟模型,采用地下水位拟合、泉流量拟合、溢出带位置拟合及地下水均衡等分析了所建模型的合理性与可靠性,并依据含水层厚度分布、渗透系数、导水系数和单井单位降深涌水量圈定那陵格勒河重点开采区,推导出了生态环境退化程度和地下水开采量之间的关系公式,以生态指标和技术经济指标作为地下水开采的限制条件,通过数值法计算得到重点开采区地下水允许开采量。     

释水引起的含水层系统沉降试验研究

针对含水层释水引起地面沉降问题,研制了地面沉降试验装置,进行了释水条件下含水层系统沉降试验及禁采或回灌水条件下回弹试验,并分析了各分层沉降对水位变化的响应特征.结果表明,砂层、粘性土层的沉降与水位的变化具有较好的对应关系,粘性土层沉降明显滞后于承压水位的变化,砂层具有较好的弹性,粘性土层塑性变形明显.     

Estimation of Groundwater Aquifer Formation-strength Parameters from Geophysical Well Logs: The Southwestern Coastal Area of Yun-Lin,Taiwan

Abstract

The purpose of this study is to estimate groundwater aquifer formation-strength parameters including shear modulus, bulk modulus, Poisson's ratio, and Young's modulus by using geophysical well logs. A new dispersed-shale index equation was developed by using the natural gamma-ray log and the compensated formation density log to solve a confusing problem of the compaction factor setting in the calculation of sonic porosity for an unconsolidated groundwater aquifer. A useful Poisson's ratio estimation method was employed to estimate groundwater aquifer formation-strength parameters when shear-wave transit time data is lacking in groundwater wells. Hydrogeologic parameters are characterized in estimating formation-strength parameters. Five wells in the southwestern coastal area of Yun-Lin, Taiwan, were logged, and four shallow aquifers were identified from log-derived hydrogeologic characteristics less than 200 m in depth. The formation-strength parameters for aquifers between 310 and 500 m in depth were calculated in two wells because complete formation density and compressional-wave transit time data were available. The results of the aquifer's formation-strength parameters demonstrate that both shear modulus, ranging from 0.15 to 0.42 * 10⁶ psi, and Young's modulus, ranging from 0.40 to 1.07 * 10⁶ psi, increase with depth, whereas bulk compressibility, ranging from 1.2 to 2.6 * 10^?6 psi^?1, decreases with increasing depth.     

Open-loop groundwater heat pumps development for large buildings: A case study

A study of the feasibility of providing the heating and cooling needs of the new, large commercial building near Turin, Italy, by means of an open-loop indirect groundwater heat pump (GWHP) system is described. A finite element subsurface flow and transport simulator (FEFLOW) was used to investigate possible configurations of extraction and injection wells for five different scenarios. Modelling results confirmed the hydrogeological capacity of the site to provide the necessary amount of groundwater and associated energy with limited environmental impact. Injection of warmer (or cooler) water in the aquifer creates a thermal plume whose dimensions and geometry depend on the properties of the subsurface formations, particularly their thermal dispersivity values. The study suggests that there are several possible well configurations that could support the GWHP system without adversely affecting the aquifer.     

地源热泵系统工作井优化布设地下水热量运移模拟

以某拟建地下水源热泵系统为例,针对地缘热泵空调系统工作井优化布设问题,通过建立理想的对井抽-灌概念及数学模型,模拟了特定水流及热源条件下抽水、回灌井不同间距夏季运行期间地下水热量运移过程.数值模拟结果表明,抽、灌井不同井间距对热泵系统夏季运行期间地下水热量运移过程影响显著,该方法为优化布设抽、灌井的合理间距提供了实现热泵系统良好运行的理论依据.