地下水数值模拟中的参数随机模拟

从水文地质参数的随机性出发,以滦河某拟建水源地为例,采用地下水数值模拟软件GMS建立了参数随机模拟的数值模型,并求得模型的随机解,计算出模型的水位均值流场和水位标准差分布.结果表明:在模拟非均质含水层二维流动问题中,充分考虑渗透系数和给水度的随机特性的蒙特卡罗法预测结果可靠,比确定性方法更加科学、有效.     

地下水数值模拟研究与应用进展

工农业的快速发展,使得大量污染物随着降雨径流入渗进入地下水,对地下水资源产生了严重威胁。由于对地下水污染物的实时监测具有一定难度和较高的经济成本,地下水模拟软件应运而生。系统分析了GMS、FEFLOW、Visual MODFLOW、Visual groundwater、MT3DMS、TOUGH2等地下水模拟软件的结构、模型求解方法、功能及优缺点等,总结了软件在水流、地下水水位和污染物运移数值模拟的应用进展。最后,进行了展望,提出地下水数值模拟软件与3S技术集成、与人工神经网络等系统预测方法结合、气候变化模型与多相模型及地表水-地下水模型等耦合开发以及结构优化等发展趋势。以期为地下水动力学和污染物运移模拟及海绵城市建设提供参考。     

应急水源地运行期间地下水位变化及环境影响评价

基于江苏省南通市通州区水文地质条件,构建了该地区的水文地质概念模型,采用地下水模拟软件FEFLOW建立了地下水三维数值模型并对其进行验证。应急水源地运行期设为7 d,在承压含水层中抽水,对应急供水期间的水位下降以及停止抽水后水位恢复情况进行了模拟预测。结果表明,抽水期间所形成的水位降落漏斗的影响范围不超过1 km,最大降深约49 m;应急水源地运行期间形成的水位降落漏斗在停止抽水后能快速恢复,应急水源地的运行对周边地下水环境没有影响。     

沉井施工降水时地下水的动态分析

以泰州长江大桥北锚碇(沉井)周边为研究区,根据地质资料、边界条件和各源汇项,采用网格法与概念模型联合建模的思想,用地下水模拟软件GMS对研究区地下水水流进行数值模拟,预测了北锚碇施工期的涌水量和地下水位的动态变化,计算结果与工程实际相吻合。     

浩勒报吉水源地地下水流数值模拟及开采引起的环境问题评价

利用GMS(Groundwater modeling system)软件建立了鄂尔多斯市浩勒报吉水源地的地下水流数值模拟模型,评价了多年平均条件下的地下水补给资源量,对水源地规划开采方案下的地下水位动态变化进行了预测,并分析了水源地开采条件下可能引起的环境问题.结果表明,在规划开采方案下,预测期内水源地的地下水位降深在允许范围内,预测末水位达到稳定.水源地的大规模开采,会对生态造成一定破坏,但同时也会使低洼地带盐渍化现象得到改善.     

基于GMS的三维水文地质模型在济西湿地中的应用

通过对工作区地质条件及水文地质条件的分析,利用GMS软件建立了三维水文地质模型,对济西湿地区进行了地下水数值模拟。通过地下水动态拟合和地下水浓度拟合,对模型进行了校核验证。预测了氯离子和硝酸根离子在2019年、2025年和2035年的浓度分布,通过粒子示踪模拟确定了地下水溶质运移的方向及范围,提出了湿地保护措施及建议。     

南水北调供水前后京杭运河梁济段沿岸地下水埋深变化预测研究

运用地下水模型软件Visual Modflow建立了地下水数值模拟模型,并利用模型对梁济运河沿岸南水北调受水区进行了地下水数值模拟和趋势的预测。预测结果表明,在预测过程中降水及蒸发量未做改变,河流水位相应提高。在数值模型模拟期末,地下水埋深在京杭运河济宁段的西岸附近在7 m~8m左右,而在预测末期,地下水埋深变为1 m~2 m左右,变化幅度超过5 m,地下水埋深等值线相对密集,说明河流水位的抬升,对地下水位的影响不容忽视。     

奎河周边浅层地下水流及溶质运移数值模拟

根据典型地区地下水动态和溶质运移情况,结合水文地质条件和其他资料,建立了相应的水文地质概念模型。利用有限元数值模拟软件FEFLOW实现了对研究区地下水流系统和溶质运移的模拟。在水位过程线拟合、水位误差分析和溶质相关性分析的基础上,对地下水流系统和溶质运移模型进行了识别、校验,并利用所建立的数值模型预测了研究区地下水溶质运移演化情况。     

地下水数值模拟的建模方法及应用

地下水数值模拟作为预测、评价地下水资源的工具在解决具体的水文地质问题过程中起着日益重要的作用。本文通过地下水模拟软件中具有代表性的GMS,阐述了它的一些基本特点,以及它在地下水模拟过程中的建模方法,并给出了一个计算实例。     

基于GMS的北京市朝阳区地下水环境数值模拟与预测分析

为研究北京市朝阳区地下水压采过程中硝酸盐污染发展趋势,基于近年来地下水观测资料及钻孔资料,利用地下水数值模拟软件GMS,建立地下水水流和溶质运移耦合模型,对研究区地下水硝酸盐的迁移扩散进行了数值模拟,并分别预测了5 a后在丰水年、平水年和枯水年三种情景下硝酸盐的分布状况和浓度变化趋势.研究表明:地下水压采过程中,研究区...     

三维水流数值模型在地下水允许开采量评价中的应用

为查明赵口引黄灌区中牟境内深层地下水允许可开采量,采用地下水流数值模拟软件GMS建立三维水流数值模型,对地下水资源进行评价计算。将开采井的开采层位根据其具体坐标和开采量加载在模型相应的网格上,在规划开采条件下按运行20年预测模型,得出该水源地2030年末深层地下水预测流场,分析深层采井附近的降落漏斗。     

某地下水源热泵运行对水质因子影响研究

地下水源热泵的"抽采-能量交换-回灌"系统运行过程中,不可避免地会对含水层中地下水水质造成一定的影响。选取安徽省内具有代表性的一处水源热泵项目工程(泾县人民医院热泵工程)为研究对象,在已知地质条件基础上建立相应的水文地质概念模型。结合相应的水位监测资料,利用GMS软件建立地下水水流数值模型。选取TDS,HCO_3~(-1)作为模拟因子,分析热泵系统运行条件下的模拟因子浓度变化趋势。由模拟结果可知,运行条件下的热泵系统对地下水水质的周期循环有一定影响,但影响范围不大。     

基于GMS的滨海油田输油管线地下水污染物预测

运用地下水数值模拟技术,采用GMS中的MODFLOW模块建立地下水流场模型,MT3D模块建立地下水溶质运移模型,利用地下水实测流场与计算流场进行比较,率定含水层参数,并对建立的模型进行校正与识别。最后,预测滨海油田油井和输油管线在正常、输油管道破裂与老化腐蚀造成的原油泄漏等3种工况下,原油地下水污染物第10年内与20年内的时空分布特征及对周边村庄的影响。     

基于大坳灌区扩建地下水环境影响评价

依据大坳灌区水文地质、气象、灌溉、开采、地下水动态监测等方面的资料,在掌握灌区地下水水位动态变化机理及动态特征的基础上,建立了区域的水文地质概念模型。运用地下水数值模拟软件Groundwater Model System建立灌区地下水水流模型,对灌区地下水水位进行模拟。模拟结果表明:地下水位的计算值和实测值吻合较好,该模型可以用来对该灌区新渠系建设后的地下水位进行预测。模型预测结果为:灌区新渠投入运行多年后地下水水位大部分上升值小于0.2 m,最大上升值0.49 m,对区域地下水位总体影响不大,不会引起相应的生态环境问题。     

Visual MODFLOW在水源地地下水数值模拟中的应用

为了确保双阳河谷水源地的安全,本文应用Visual MODFLOW软件对本区地下水流进行数值模拟。对模型的识别与检验表明,所建模型能够较好地反映当地的实际水文地质条件。在对二类边界的预测中,本文采用了迭代逼近法,保证了预测的精度。通过预测按设计开采量进行开采后地下水水位的变化趋势,判断水源地设计开采量是可行的。     

基于GMS的邯郸市受水区地下水数值模拟

南水北调工程是缓解我国北方部分地区水资源短缺的特大型水资源配置战略工程。其实施将显著改善我国北方地区的水资源条件及其配置格局,并为受水区生态环境的保护与修复创造有利条件。以邯郸市受水区为研究对象,利用GMS软件对研究区地下水进行数值模拟,并对模型参数进行识别与验证,进而开展整个研究区的水均衡分析工作。结果表明:所建模型较好地模拟了该区的含水层结构、边界条件,所模拟的地下水位与实测水位较为接近,可用于预测不同水源配置方案下未来该区的地下水位变化情况,以此为该区的地下水压采工作提供决策依据。     

华北典型灌区气候变化条件下地下水响应研究

基于MODFLOW模型,以华北平原人民胜利渠灌区为例,结合研究区水文地质条件,建立地下水运动数值模拟模型,通过参数校准和模型验证,表明建立的地下水运动模型能够合理地反映研究区2012-2013年的地下水运动状况,模拟结果表明该灌区地下水处于负均衡状态。基于模拟结果,进一步预测了气候情景(选取RCP4.5情景NorESM1-M模式)下灌区2030年地下水水位情况。结果表明与1997-2013年相比,2030年灌区地下水位持续下降,漏斗面积逐渐扩大。以此为基础,开展地下水开采量情景分析,将开采量分别增加和减少20%,预测2030年在不同开采量情景下地下水水位变化情况。最后根据预测结果初步提出地下水开采量减少20%的调控方案,以保证地下水水位有所上升,漏斗面积减少。     

基于river边界条件的平原型水库数值模拟

为了掌握石佛寺水库蓄水后对库区周边地下水的浸没影响,应用数值模拟方法进行了设计蓄水高度下库区周边地下水位变化趋势的预测,采用Visual MODFLOW软件特有的river边界模拟了水库蓄水后地表水体对地下水位的影响。通过水库建成后蓄水试验实测的地下水位与利用建立的数值模型所预测的地下水位值进行对比分析,可以看出利用Visual MODFLOW软件的river边界处理平原型水库地表水对地下水的影响是可行的。     

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。     

基于人工神经网络模型的地下水水位动态变化模拟

地下水水位的预测在流域地表水和地下水资源的综合规划管理中起着非常重要的作用。在该研究中,人工神经网络模型被应用于希尼尔水库周边地下水水位的预测中。采用研究区6口地下水观测井资料,用人工神经网络模型进行模拟预测1周后的地下水水位。模型输入因子包括此前1周蒸发量、水库水位、排渠水位、抽水量和观测井地下水位,因此模型有15个输入节点和6个输出节点。将3种不同的神经网络训练算法,即自适应学习速率动量梯度下降反向传播算法(GDX)、LM算法和贝叶斯正则化算法(BR)用于地下水水位预测,并对模拟结果进行了评估。结果表明:3种神经网络训练算法在研究区地下水水位预测中表现均较好。然而,BR算法的性能总体略优于GDX和LM算法。将BR算法训练的人工神经网络模型用于预测研究区未来2、3和4周的地下水水位,虽然地下水位预测的准确性随着时间的增加有所降低,但模拟效果仍然较好。