南水北调中线受水区保定平原地下水质量演变预测研究

由于多年大规模过度开采地下水,南水北调受水区保定平原地下水严重超采,部分含水层疏干,进而引发地下水降落漏斗、地面沉降及地裂缝等环境地质问题。随着南水北调工程通水,地下水压采工作持续推进,河湖生态补水工作的全面展开,华北平原局部地区地下水位已呈现回升趋势。本文针对华北平原典型区域——南水北调受水区保定平原开展地下水位回升条件下的水质演化预测研究,采用电位分布-多点位络合模型(CD-MUSIC)预测2030年浅层地下水位上升后,水岩相互作用过程中的表面络合作用、铁锰氧化物及氢氧化物的吸附作用、离子的竞争与协同吸附效应,以及不同矿物的溶解平衡反应。结果表明:至2030年保定平原浅层地下水位整体上升后,水质逐渐向盐化方向发展,HCO3-SO4型水代替HCO3型水成为保定平原主要的阴离子水化学类型,平原东部高阳-蠡县地区出现了Cl型水,Na-Ca型水成为保定平原中东部地区主要的阳离子水化学类型;地层中岩盐及石膏的矿物溶解造成平原西部的山前冲洪积扇地区TDS含量显著上升,平原东部浅层地下水漏斗区域受到强烈的阳离子交替吸附作用影响,Ca、Mg含量显著下降,TDS及硬度下降明显,水位恢复对地下水漏斗区...     

天津市七里海洼应急供水水源地地下水水化学特征分析

在充分收集天津市七里海洼应急供水水源地地下水化学资料的基础上,综合运用Piper图、散点图、Gibbs半对数图等方法对水化学特征及氟离子的形成机制进行研究。结果表明:研究区内水化学类型以HCO_3—Na为主,局部为HCO_3·Cl—Na,其形成主要受到岩石风化和蒸发沉淀两种因素的综合控制;而Ca~(2+)的富集会抑制水中氟的释放。同时,对水源地第Ⅴ含水组地下水进行水文地球化学反向模拟。模拟结果显示:在模拟路径上,该含水组地下水主要发生白云石、方解石、石膏、岩盐、萤石等矿物的溶解反应,同时伴随有阳离子交换作用,矿化度明显升高,水化学类型由HCO_3—Na转变为HCO_3·Cl—Na。     

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。     

新疆哈密地区三塘湖北地下水水—岩作用模拟

新疆哈密地区三塘湖北承压水从上游到下游水化学类型演化特点是SO4·HCO3-Na→SO4-Na·Ca→SO4·Cl-Na·Ca→SO4·Cl-Na或SO4-Na·Ca,具有水文地球化学分带性。用PHREEQC软件中反向模拟的方法对此演化机理做了水-岩作用模拟。模拟结果表明:研究区上游→中游→下游的演化过程中基本以石膏、岩盐等矿物的溶解;钙蒙脱石和硝石等的沉淀为主。从研究区上游往下,水中矿物相迁入、迁出的数量逐渐增大,水-岩作用逐渐增强。得到的结论有:矿物相的溶解析出和阳离子交换作用共同控制着演化,从研究区上游往下水-岩作用增强是由于含水介质颗粒逐渐变细所致。     

坝基岩-水化学作用的水文-地球化学模拟

坝基岩体(包括防渗帷幕)与其中地下水水溶液之间发生的化学作用是坝基晚期出现一系列病态问题最重要的原因之一.本文针对上述问题,以不同化学组分在坝基岩-水系统中空间和时间上相互转化量的定量化作为目标,建立了坝基岩-水化学作用的水文-地球化学模型,并把模型成功应用于实际问题的计算分析.     

白鹤滩水电站坝址区玄武岩水——岩作用模拟及应用研究

采用水-岩作用线型规划的模拟方法,以白鹤滩水电工程为实例,从水化学方面对坝区复杂水文地质条件作定量分析评价。建立由目标函数和约束条件方程组构成的数学模型,利用Excel规划求解的功能对其进行求解。为评价坝区水文地质条件提供了依据。     

地下水内排对南水北调中线干渠水质的影响

基于MIKE 11模型的水动力模块、对流扩散模块建立南水北调中线输水干渠水质模型,充分考虑了干渠两侧地下水内排段的影响,以京石段为干渠水质模拟示范段,针对内排段水质对干渠水质的风险特征,选取氨氮作为典型污染组分,结合实际工程设计,计算在最不利工况下的内排量,并依此设定情景模拟内排段水质对干渠水质的影响。模拟结果表明,在假定的内排段污染风险达到极大的情况下(水质处于劣Ⅴ类),排入干渠的地下水对干渠水质基本不构成影响。     

基于流固耦合的富水软岩地层隧道排水方案研究

为研究富水软岩隧道最优排水方案,以甘肃省道S304线关山隧道为研究对象,基于流固耦合分析理论,建立了应力场和渗流场作用下的隧道开挖模型。借助SoilWorks有限元软件对隧道全排水、全封堵及堵水限排三种施工方案进行了模拟,并对孔隙水压力及水位线、位移场及应力场、围岩塑性区的分布规律进行了研究。结果表明:富水软岩隧道开挖时,采用堵水限排方案可以有效减小对地下水位的影响,经济效益显著;三种施工方案中,堵水限排方案隧道的拱顶沉降、隧底隆起以及地表下沉量最小,但围岩的应力最大,仰拱最大拉应力为全排水方案的2.2倍;全排水方案与全封堵方案围岩塑性区主要产生在仰拱,堵水限排方案围岩塑性区主要产生在边墙两侧,塑性区的范围较小。研究结果可为富水软岩地层同类工程排水方案的确定提供借鉴。     

南水北调中线渠系蓄量补偿运行控制方式

南水北调中线渠系采用闸前常水位的运行方式,即渠道下游常水位运行方式的水位控制点位于下游渠道的节制闸闸前。采用下游常水位运行方式,有利于按照最大过水流量进行渠道设计,使得渠道的超高最小,从而施工成本最少。在分析闸前常水位运行方式的响应与恢复特性、蓄量补偿时间的基础上,提出了闸前常水位运行控制方式,并设计了蓄量补偿的前馈控制策略和水位流量串级的水位反馈控制器。以南水北调中线总干渠的部分渠道为研究对象,在典型工况下进行运行控制仿真,并把计算结果与流量主动补偿和常规下游常水位运行控制进行对比,从而验证了本文闸前常水位运行控制算法的合理性。     

浅谈南水北调工程招标投标监管

分析南水北调工程特点和招标投标体制、程序,对南水北调工程招标投标监管经验进行了提炼总结,提出了建议,可为大型工程项目招标的监管工作提供借鉴和启发。     

南水北调京石段应急供水输水损失规律分析

影响渠道输水损失率的因素很多,但主要因素是渠道施工质量、天气条件、输水流量等。利用南水北调中线京石段应急输水运行的实测数据,采用水量平衡原理,对不同时段输水损失率进行分析计算,得出输水渠道在正常运行期、汛期、冰期不同输水阶段的损失率规律,为即将开始的中线南水北调工程全线输水调度运行提供技术支撑。     

南水北调中线水源区水文特征分析及其 水资源适应性利用的思考

南水北调中线调水工程是为了解决华北地区缺水问题而采取的特大型调水工程,水源区地理特征是调水水量和水质的重要基础。然而,从目前的研究现状看,对水源区边界、面积、河流长度等主要特征参数和水资源特征系统梳理不足,水资源利用仍存在一些问题。基于此,从地理学的角度,借助地理信息技术和统计学方法,结合实地调研,对南水北调中线水源区主要特征参数进行系统梳理;分析和总结水资源特征、水资源开发利用演变过程以及存在的问题;基于水资源适应性利用理论,结合南水北调中线水源区实际,提出其水资源适应性利用的研究思路和战略措施建议。研究成果对保障南水北调中线可持续调水、支撑水源区水资源开发利用和协同管理提供技术支撑。     

水动力条件对水体自净作用的影响

通过水槽实验和理论分析,研究了水动力条件对水体自净作用的影响,发现水流流速是影响水体自净作用的主要因素之一,不同断面及水深条件下水体自净作用的差别不是特别明显。分别采用生化需氧量-溶解氧耦合模型和化学一级反应拟合并预测了水质随时间的变化关系。水流流速的增加在一定程度上提高了水体复氧能力,增强了水体的自净作用。当流速超过一个临界值使得底泥再悬浮发生时,水体自净作用在短时间内急剧降低。在引水工程中,合理控制和设计水力参数(流速流量、取水周期及间隔、增加消能水工建筑物)是控制水体水质的有效措施。     

汾渭平原干旱事件分析与丰枯异步性研究

近年来我国旱涝事件呈现出广发和频发趋势,严重破坏了水资源供需平衡,极大地制约着国民经济的快速发展。依据汾渭平原水文、气象和历史旱灾资料,划分了干旱事件等级,绘制了干旱事件图谱,分析发现汾渭平原近年来发生干旱事件的频次越来越密集。利用汾河平原和渭河平原长序列年降水资料(1951年-2012年),基于SPI法计算结果,分析了两平原降水的丰枯异步性和旱涝事件的重现期,印证了汾渭平原可以进行旱涝"空间集合应对"的条件,为进一步优化晋陕两省水资源配置提供了有力的技术支撑。