浅谈地下水水质数值模型

与地下水水量模型相比,地下水水质模型发展较晚,其机理更为复杂,需要从微观角度来考虑。本文简单阐述了建立地下水水质模型应用的一般过程、其中应该注意的问题及方程的表达,以及水质模型中用数值法解对流-弥散方程中遇到的问题以及常见的解法。     

地下水系统数值模拟的研究现状和发展趋势

综述近几年国内外地下水系统数值模拟领域在思维方法、数学工具和计算机软件技术等方面的研究现状,分析了国内外在确定地下水系统数值模拟模型的不确定因素、应用3S技术和数值模拟软件的情况,提出了存在的问题,强调多学科模型的耦合及对水文地质参数研究和基础资料获取的重要性,指出计算机技术的深入应用、三维数值模型的建立和多种模型的耦合是未来发展方向。     

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。     

大清河淀西平原地下水数值模型研究

分析了大清河淀西平原水文地质条件、含水组划分以及地下水开发利用状况,结合地下水数值模型技术,利用优化的MODFLOW对研究区地下水建立地下水概念模型、数学模型以及长序列数值模型,通过模型的拟合验证确定了模型的准确性。在此基础上,建立了大清河淀西平原地下水预测模型,分析了地下水流场变化趋势。从总体的预测结果来看,在南水北调压采方案实施后地下水环境得到了较好改善,有效地控制了现有降落漏斗的扩大和加深,对于缓解受水区的地下水亏损状况和平原区的地下水紧张局面、涵养和保护地下水资源起到了很好的积极作用。     

盐城市地下水资源规划评价三维数值模型

根据盐城市地下水系统的水文地质机制,在概化出盐城市地下水系统水文地质概念模型的基础上,建立了盐城市地下水资源规划评价的三维数值模型,并针对盐城市对各含水层地下水水位的控制要求,给出了各含水层的最优开采量,为合理开发利用盐城市地下水资源提供了科学依据。     

地下水典型连通示踪模型的数值模拟

地下水连通示踪试验总是直接体现地层中强导水带（区）的介质和水动力特征,包括强导水带（区）的结构特征、地下水渗流速度和弥散度等。通过建立地下水连通示踪试验4类20个代表性的地质模型,并用Visual MODFLOW模拟它们的示踪剂运移过程及对模拟结果进行分析,总结出了地下水连通示踪试验的适用条件,给出了示踪剂使用量、观测周期的建议值,获得了地下水连通示踪曲线的一般规律,这对地下水连通示踪试验的实施及示踪成果的解译具有一定的指导意义。     

基于裂隙网络模型的地下水数值模拟误差分析

以二维裂隙网格中地下水流动数值模拟问题为例,分析了其模型误差、观测误差和计算误差。首先给出了该二维地下水问题的解析解,然后详细讨论了数值模型的解法及其误差。计算结果表明,线素法较有限元法误差更小,同时求解大型线性方程组时,应采用置大数法。最后以裂隙宽测量为例,讨论了观测误差对水头计算结果的影响。分析认为,前期准确可靠的地质勘察,是后期提高数值模型模拟精度的前提条件和重要保证。     

数值模拟模型在商丘地下水动态预报中的应用

针对商丘实验区水文地质特点，概述了地下水位预报模型的建立过程，并结合典型井点地下水位预报结果，经与实际资料对比，其结果满足地下水管理的有关要求。     

环保型水处理药剂应用现状及发展趋势

分析我国水处理药剂发展面临的机遇,阐述环保型水处理药剂的应用现状,认为水处理药剂在混凝理论不断创新的坚实基础上,将向绿色水处理药剂、多元复合水处理药剂和纳米材料、微生物絮凝剂等新型高效水处理药剂的方向高速发展。     

Brackish groundwater resources in Bahrain: Current exploitation,numerical evaluation and prospect for utilization

In Bahrain, where water resources available for direct use are finite and the best of its quality has a salinity of over 2.5 g L^–1, utilization of brackish groundwater is an essential part in the management of the country's water resources. Bahrain's brackish water occurs in the Rus-Umm Er Radhuma formations in the form of a lens of a finite lateral extent, with a salinity ranges between 8 and 15 g L^–1. Planning for utilization of brackish groundwater for desalination purposes in Bahrain was based on simulation modeling of the aquifer system using a mixing cell model developed originally in 1983. The model was used to predict the aquifer response to pumping from the proposed wellfield in terms of changes of TDS over a period of 20 years. Construction and operation of the wellfield in 1984 was based on the predicted salinity changes. Over the past 9 uears of wellfield operation (1984–1993), and through continuous monitoring of the aquifer response to pumping, the collected data is used to post-audit the original model by history matching. The calibration process adopted has resulted in a statisfactory agreement between the model output and the observed data. The model is then used to predict the wellfield salinity changes and the aquifer potentiometric levels. The expected life span for the brackish groundwater utilization by the wellfield is redefined through constrained utilization that takes into account salinity deterioration coupled with the effect of head decline on hydraulic interaction between the brackish water and the upper fresh water aquifer. The results suggest that the operation of the wellfield should cease by the year 2007. Construction of a new model that enables testing and evaluating different development scenarios is recommended to aid future management decisions regarding the utilization of brackish groundwater.     

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。     

地下水数值模拟不确定性的贝叶斯分析

本文在常用的确定性地下水流数值模型的基础上,提出了基于贝叶斯原理的不确定性分析方法,并通过算例,针对几种常见的不确定性因素,定量地描述了其对模型参数和模拟结果的影响。相较于传统的蒙特卡罗法等不确定性分析方法,该方法不仅考虑了先验的参数不确定性,而且考虑了模拟结果与观测资料的相似度,因此其结果更加符合实际情况。此外,该方法能够被用于风险分析,可为地下水资源评价及开发利用提供科学的依据。     

西北地区地下水干旱时空演变趋势及对气象干旱的动态响应

为分析西北地区地下水干旱时空演变趋势及对气象干旱的动态响应,利用GRACE和GLDAS数据定量评估地下水储量变化,构建地下水干旱指数GRACE-GDI分析地下水干旱的时空演变特征,并利用Pearson相关系数分析了地下水干旱对气象干旱的动态响应关系.结果表明:西北地区地下水储量总体上以0.25 cm/a的速率枯竭;河西...     

地下水运动数值模拟过程中边界条件问题探讨

本文对地下水运动数值模拟过程中边界条件的涵义 和处理方法进行了分析和讨论。阐述了边界条件所包含的双重意义。指出随着人类活动影响 强度的日益增大，边界条件的处理要面临一些新的更为复杂的问题。在模型预报之前必须首 先对边界条件做出预报。边界条件的预报既要考虑自然因素的作用，同时也要考虑人类活动 (人工开采和人工补给)的影响及由于邻区水流条件变化而产生的耦合效应。之后，给出了两 个应用实例。     

我国城市水务市场发展趋势浅析

在城市化水平迅速提高以及水质标准提高而水源污染日趋严重、供排水设备老化的行业背景下，水务市场出现巨大的资金需求。资金成为拉动水务市场发展的核心动力和产业纽带。水务市场项目的部分公益性特征，使水务市场发展受到来自法律和政策体系的多重制约。水务市场作为一种稳定的低回报的长期投资，高效稳定的运营成为赢利的关键。国家职能部门和各级地方政府是水务市场化进程的积极推动者，国有资本也是这一过程的重要参与者。     

岩石孔隙内地下水流动的微观数值模拟研究

地下水流动的动力学行为对于污染物在地层中的迁移具有重要影响。通过对地下水在岩石孔隙中微观流动行为的研究,探索不同出入口位置及注入速度对地下水流动行为的影响。结果表明:岩石孔隙内地下水流动呈现出非均匀性及复杂性,孔隙的结构特征决定了局部流体的流动特征,盲端附近的孔隙通道流速较小,纵向分布的孔隙通道内流动行为受横向孔隙通道内流速的影响较大;入口流速的增大未对流体流动方向产生较大影响,但会引起岩石孔隙内地下水流动速度增加;出入口位置的变化会对岩石孔隙内地下水流动方向及速度大小产生较大影响。本研究从微观尺度入手,探究了入口速度和出入口位置对地下水在岩石孔隙通道内的流动行为,定量刻画了岩石孔隙中流体流动的时空分布特征。     

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.