湖区地层垂向渗透系数概率分布特征分析

为了确定某湖区湖水与地下水的交换水量,根据湖底地层渗透系数的野外现场测定值,用适线法和蒙特卡罗法对研究区地层垂向渗透系数的概率分布进行拟合,在此基础上,分析了渗透系数试验测定值的可靠性.结果表明:与正态分布和均匀分布相比较,湖底地层垂向渗透系数概率分布较接近对数正态分布;渗透系数超过测定均值的概率在30%以上.     

河床垂向渗透系数空间变异性的三维分析

河床垂向渗透系数的空间变异性对流域内河水与地下水转化机理研究具有重要意义。采用渗水仪法和竖管法共测定了玉龙喀什河河床垂向渗透系数25组,研究了河床深度方向、垂直于河流方向和河流沿程方向的河床垂向渗透系数空间变化特征,并分析了产生变异的影响因素,总结了河床垂向渗透系数变异性的维度效应,结果表明:玉龙喀什河河床垂向渗透系数的变异性受泥沙淤积作用、风积作用、河流沉积作用等诸多因素的影响,在不同维度下,河床沉积物变异性的主导因素不同,不能以单一因素判别河床沉积物渗透系数的变异性。     

基于渗透系数序贯高斯模拟的水库渗漏量不确定性分析

水库库底地层渗透系数是影响水库渗漏量的主要因素之一,研究渗透系数的空间变异特征可为水库渗漏量计算结果的可靠性分析提供科学依据。以天津市北塘水库库底地层渗透系数为研究对象,先利用克里金插值对该参数系列进行了插补,再对插补后的渗透系数系列进行了500次序贯高斯模拟,最后分析了其空间变异性对库区渗漏量计算值不确定性的影响。结果表明:库底地层垂向渗透系数空间结构可用球状模型描述,在变程1210 m范围内具有高度空间相关性。以2005年7月16日渗漏量计算值总体为例,最小值与最大值分别为1 389.49 m3/d、1 897.30 m3/d,且落在区间1 600~1 850 m3/d的频率高达77.6%。     

包气带垂向渗透系数的原位试验研究

野外试验测定包气带渗透系数对于研究非饱和带水分运移过程、植物根系吸水特征及产汇流规律具有重要意义。本文采用Inverse Auger法在毛乌素沙地开展了原位包气带垂向渗透系数测定实验。通过实验数据分析表明:①为获得较可靠的垂向渗透系数,野外实验时,需要重复注水过程,使包气带应尽可能湿润,消除水平吸渗对垂向入渗的影响;②采用Porchet推导的计算公式计算包气带垂向渗透系数时,应对获取的数据进行统计分析,放弃不符合实验物理背景的数据。在上述分析基础上,计算得到实验介质平均垂向渗透系数为2.23 cm/h。上述原位实验数据的分析方法和实验结果对相关实验研究具有一定的借鉴意义。     

基于RVM-CS的工程区地层渗透系数反演分析

为了准确确定工程区各地层渗透系数,基于相关向量机(RVM)与布谷鸟算法(CS)建立反演分析模型,对研究区域内各地层的渗透系数进行反演分析。首先,基于均匀设计法构造渗透系数组合,利用有限元计算测点水位值并生成RVM学习样本;随后,通过训练RVM构建渗透系数与水头之间的映射关系,使其能够代替有限元方法快速地完成渗流计算;最后,根据工程区钻孔的实测水位值,利用CS算法搜索确定区域内各地层的渗透系数。将建立的渗流反演模型应用于某大型抽水蓄能电站工程区的初始渗流场中,结果表明:所建立的渗流反演模型能够考虑多地层渗透系数和钻孔水头间的非线性,RVM能代替有限元模型,可快速、精确地确定渗透系数;此渗流反演模型在大型抽水蓄能电站工程区反演结果合理,精度满足工程要求。     

巴音河下游河床渗透系数空间变异性研究

河床垂向渗透系数是研究河流与地下水转化关系和转化强度的重要水文地质参数。选取柴达木盆地巴音河为研究对象,采用水头下降竖管试验法测定了巴音河下游细土平原带38组河床垂向渗透系数,利用传统统计学方法检验分析了其分布规律和空间变异性。结果表明,河床沉积物垂向渗透系数(Kv)在1. 77～15. 56 m/d之间变化,总体呈现正态分布,且沿流程逐渐变小。河中心沉积物的Kv值明显大于河两岸,但其变异系数小于两岸。沉积物的颗粒大小与分布是导致河床沉积物垂向渗透系数变异的关键因素,河流形态与交互带水文过程对河床沉积物Kv的影响也不容忽视。     

考虑应力状态的裂隙岩体渗透系数张量计算

渗透系数张量的正确确定是进行大范围裂隙岩体渗流计算的基础.以实测岩体不连续面的几何特征和统计参数为基础,利用立方定律计算渗透系数张量时,还必须进行裂隙粗糙度、裂隙网络连通程度的修正,并考虑应力变化对渗透系数的影响.对取自丹江口水库库区的辉绿岩剪切裂隙进行了不同围压和裂隙水压力下的渗透试验,结果表明:裂隙的渗透系数与净围压的关系符合指数函数特征,而随着裂隙水压力的增大,裂隙面两侧基岩发生附加变形,导致渗透系数增大.在此渗流试验的基础上对渗透系数进行考虑三向应力和裂隙水压力变化的修正后,得到新的渗透系数张量计算公式.对丹江口水库库区某段裂隙岩体渗透系数张量的计算实例表明,修正后的渗透系数张量更符合实际.     

湖西大型河道滨湖区抽水试验数值模拟研究

本文以洙赵新河滨湖区为研究段,在分布最广的地质单元中,布设水文地质探采结合孔,获取典型地层断面的地质条件,进行单井抽水试验,采用非稳定流抽水试验公式计算典型研究区地层的渗透系数,采用地下水数值模拟软件GMS构建地质模型和水文地质模型,使用MODFLOW模块对野外抽水试验进行模拟研究,研究成果可用于群井抽水试验数值模拟,优化湖西滨湖区河道施工降排水方案。     

河床沉积物竖管试验求参方法应用与评价

利用和田河干流下游河段河床沉积物竖管试验数据,开展不同竖管试验求参方法的应用与评价工作,选取HTST01试验点进行垂向渗透试验,选取HTST02试验点分别进行水平方向渗透试验和垂向渗透试验,分析传统计算法的渗透系数取值合理性以及其与直线图解法计算结果之间的差异。结果表明：传统计算法获取的各试验工况渗透系数近似服从具有一定偏度和峰度的非标准正态分布,均具有中等变异性;采用算术平均值进行参数取值具有一定的合理性和适用性,而采用随机计算值时参数取值的误差大小具有偶然性和不确定性。直线图解法能够有效避免随机误差的产生,但其获取的计算结果与传统计算法的算术平均值存在一定差异,其相对误差平均值为10.59%,最大相对误差值超过27.00%。在竖管试验应用过程中,不应忽视计算方法求参取值合理性的影响。     

稳态渗流条件下复合地层水头损失模型试验研究

为了研究复合地层渗流过程中水头损失的变化规律,采用卵石土、粗砂、细砂、粉质黏土四种不 同渗透系数的材料组合成六种类型的复合地层,利用自主研发的多功能粗粒料渗流试验装置对这六种 类型的复合地层进行稳态渗流条件下的水头损失模型试验研究。结果表明:复合地层渗流过程水头损 失受地层交替分布影响明显;按照渗透系数较大的土层向渗透系数较小的土层方向渗流,该渗流过程完 全连续;渗透系数小的土层若是位于复合地层的上层或是中层,会导致复合地层中渗流的不连续,甚至 是水头的消失,渗流的过程是由其中渗透系数最小的地层来决定的;模型试验结果与实际工程地层、水 位勘察结果相一致。     

中国水土资源开发利用特征及匹配性分析

水资源和土地资源的开发利用程度及匹配关系决定了一个地区的经济发展规模和生态安全形势。为了客观地评价我国水土资源的空间匹配情况,以我国346个地市级行政区为研究对象,分析了2005年、2010年、2015年各地市级行政区的水资源开发利用率和土地资源开发利用率,并通过基尼系数法探讨了不同省级行政区的水土匹配特征。计算结果表明:华北平原、河西走廊和塔里木盆地西侧地区是我国水资源开发里程度最高的地区;东北平原、华北平原、关中平原、四川盆地以及广东沿海地区是我国土地资源开发利用程度最高的地区;甘肃、陕西、内蒙古和西藏是我国水土空间匹配状况差距最悬殊的省份,其中甘肃、陕西和内蒙古水土匹配差异悬殊是由于当地水资源无法支撑如此多的土地资源,西藏则是由于大量的水资源无法被当地短缺的土地资源充分利用。     

华北山前平原不同含水组垂向水循环规律

地下水是华北山前平原的主要供水水源,其资源属性一直存在争议。以正定试验基地为研究区,通过分析地下水化学、氘氧同位素、14 C测年等在垂向上的变化特点,对比不同含水组地下水与大气降水的氘氧同位素含量关系,研究华北山前平原典型研究区504m深度内不同含水组地下水在垂向上的循环规律,确定360m为该区地下水含水系统的内部界限,其上构成浅层含水系统,其下构成深层含水系统。     

渗透系数空间相关性对渗流场统计特征影响分析

渗透系数的空间变异性是影响渗流场不确定性的重要因素。将渗透系数作为各向同性对数正态平稳随机场,通过数值模拟研究渗透系数空间相关性对渗流场统计特征的影响。选取了3种具有代表性的相关函数模型,即指数模型、高斯模型和球状模型,分别以渗透系数的相关距离和变异系数为变化因子对水头方差作敏感性分析。结果表明,渗透系数相关函数模型的选取、相关距离和变异系数的取值对水头方差具有较大影响。     

滑坡碎石土原位渗透试验及渗透系数预测研究

滑坡碎石土渗透系数是滑坡稳定性评价和治理工程设计的重要参数之一,由于影响渗透系数的因素较多,渗透系数与各影响因素之间的相关程度和相关关系是建立渗透系数经验公式的关键。对三峡库区秭归县15个滑坡30个试验点开展了原位渗透试验和颗粒级配试验,基于Person线性相关分析法和支持向量机回归(SVR)分析法,分析了碎石含量、孔隙比、特征粒径、曲率系数、不均匀系数与渗透系数之间的相关程度及滑坡不同位置各样本之间关联关系,建立了支持向量机回归模型。结果表明:渗透系数与滑坡碎石土的影响因素指标之间线性相关性不强,基于单因素指标建立的渗透系数线性经验公式可能存在较大误差;支持向量机回归方法能够较好地反映渗透系数与因素指标之间复杂的非线性关系,渗透系数的预测结果精度较高,可以作为滑坡碎石土渗透系数的预测模型。     

淤泥质饱和土渗透系数的室内实验研究

本文讨论了淤泥质饱和土渗透系数的实验方法,通过对比实验确定了误差范围,总结了实验的主要误差来源。依据浙江乐清北港区吹填土样、上海闵行河道土样的渗透实验结果以及国内外学者的渗透实验资料,提出了一个涵盖高含水率情况的淤泥质饱和土的渗透系数经验公式。通过与其他经验公式对比,本文提出的渗透系数经验公式有着合理的准确度和较广的使用范围,具有工程实用价值。     

无纺土工织物垂直渗透特性试验研究

采用单位面积质量为 200,300,400 g/m2 的无纺土工织物开展了一系列垂直渗透试验,分析了各组试验结果的差异,并探讨了试样单位面积质量和层数对试验结果的影响。结果表明：流速与水头差成线性关系,并随着试样层数的增加而减小;透水率随着单位面积质量和试样层数的增加逐渐下降;各组试样的垂直渗透系数值在同一数量级,相同单位面积质量的试样垂直渗透系数随层数的变化无明显规律;相同层数试样的垂直渗透系数随着单位面积质量的增加而减小。     

全、强风化砂岩填料粗细比对渗透系数影响研究

在我国西南地区广泛分布有厚度较大的全、强风化砂岩,可将其部分应用于填方工程中;影响该类填料渗透性的因素有很多,研究填料粗细比对渗透系数的影响,通过加强对水的控制,来提高填料的强度。针对不同粗细比的全、强风化砂岩击实试样进行变水头渗透试验,结果显示：当粗细比为4∶6时,不均匀系数 Cu 为45．5,曲率系数 Cc 为12．85时,渗透系数最小为1．8×10－6 cm／s 。此外,将渗透系数 k 分别与 Cu 、Cc 和 Cu Cc 进行拟合分析,结果显示：渗透系数 k 与 Cu Cc 的相关度最大,并通过拟合得到渗透系数关于不均匀系数与曲率系数的经验公式。该公式对于降低填料含水率并提高强度有重大意义,可进一步用于对填料粗细比的评价。     

华北平原中部重碳酸钠型水的成因探讨

通过采集的大量地下水样品测试结果发现,华北平原中部的衡水——德州一带,深层地下淡水多为重碳酸钠型水。本文利用地下水循环理论及地球化学理论,探讨华北平原中部地下水重碳酸钠型水的成因。研究结果表明：华北平原中部地下水来源于大气降水的淋滤补给,后期水岩相互作用,离子产生迁移,特别是阳离子交换作用,致使地下水中钙离子缺失,钠离子富集,形成重碳酸钠型水。同时,在碱性环境中,地下水中氟离子富集,含量升高。     

华北平原超采区浅层地下水埋深变化及控制因素分析

为了准确识别华北平原浅层地下水超采变化和控制因素,通过收集分析华北平原浅层地下水埋深分布及动态资料,基于典型潜水监测站2005-2015年的监测数据,结合全国水资源公报选取代表年分析华北平原地下水埋深分布并通过BP神经网络方法确定了超采区浅层地下水变化的控制因素。研究表明:2005-2015年华北平原地下水除北京少部分地区埋深减少外,其余大部分均表现出埋深持续增加的特征;人工开采地下水是影响华北平原浅层地下水的控制因素。     

华北平原不同种植模式作物耗水监测与特点分析

为探究华北平原不同种植模式的作物耗水与生产能力以评价其缓解地下水超采的潜力,于2021—2022年在中国农业科学院北京市顺义试验站进行了冬小麦-夏玉米、冬小麦-夏大豆和冬小麦-夏休闲3种种植模式的对比试验。利用大型称重式蒸渗仪监测各种植模式的蒸散、土壤储水和渗漏,使用FAO-56推荐的双作物系数法估算不同种植模式的蒸散量,同时分析了估算效果和蒸散与环境的响应特征,并比较不同种植模式的水分利用效率和产量、效益的相对关系。结果表明：3种种植模式的实测蒸散量与净辐射呈指数函数关系、与气温呈二次函数关系、与水汽压差呈线性函数关系,可以使用双作物系数法或非线性拟合公式较好地估算不同种植模式的蒸散量;冬小麦-夏玉米种植模式的产量、水分利用效率和经济效益最高,耗水量也最高,地下水净消耗量为197.52 mm,而冬小麦-夏休闲模式净地下水消耗量最小,比冬小麦-夏玉米模式低72.28%。未来需要结合华北平原不同区域可利用和开采的地表水、地下水资源量和土壤储水能力以及作物耗水量优化作物种植模式,以达到地下水的采补平衡。