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。     

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。     

太原盆地地下水数值模拟

在分析太原盆地松散沉积层水文地质条件及钻孔资料(343个)的基础上,确立盆地地下水三维流动特征,建立太原盆地松散沉积层的地质结构模型、地下水的三维流动数学模型,应用数值模拟方法再现了太原盆地地下水流动的时空变化规律。结果表明,太原盆地地下水多年平均补给量在8亿m3左右,近10年每年平均超采量在0.8亿m3左右。     

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。     

地下水数值模拟中的参数敏感性分析

对国内外地下水数值模拟中的参数敏感性分析工作进行了系统总结,指出了敏感性分析作为地下水数值模拟工作的一个基本步骤的重要性和必要性。目前的地下水数值模拟工作中存在对敏感性分析重视不够、分析方法单一、结论缺乏验证及对参数的浮动范围未达成共识等问题;应发展新的敏感性分析方法,以便对目前的方法进行验证。     

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.     

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。     

地下水资源综合评价的一种数值模拟模型

本文以柴达木盆地中察尔汗盐湖的卤水资源评价为例介绍了一种用于地下水资源综合评价的以水流模型与溶质运移模型相耦合的数值模拟模型。     

龙坪地下河水资源开发利用研究

广东岩溶地下河主要分布于粤北岩溶石山地区,已调查发现的地下河有110多条,地下河枯季流量8.92~760.5 L/s,岩溶水天然资源量为56.5亿m3/a,可采资源量为43.8亿m3/a。约有75%的地下河已得到不同程度的开发利用,在一定程度上解决了当地人、畜用水及农田灌溉用水问题。但是受地质环     

民勤绿洲水资源利用分析

石羊河流域下游的民勤绿洲面临严重的生态危机,如何抢救和保护民勤绿洲,引起了社会各界的广泛关注.通过对民勤绿洲的历史演变和开发过程研究,分析了民勤绿洲水资源利用现状,并对未来水资源量进行了预测,得到初步结论:石羊河水资源开发利用过度,目前已经基本丧失其河流的生态功能,民勤绿洲的水资源已无法维持绿洲的生存和发展,必须采取综合治理措施,提高水的利用效率和效益,建立高效节水型社会.     

基于正切模型的额济纳绿洲生态需水研究

基于RS解译和实测径流资料,分析了额济纳绿洲生态状况与水资源的关系,结果表明,无论从时间尺度上还是从空间尺度上,额济纳绿洲生态演变和水资源之间均具有明显的正相关关系,水资源减少是生态退化的决定性因素。在此基础上,结合西北内陆河产水和用水特点,提出了产流较弱的绿洲区生态需水量是为维持一定规模绿洲所需区外补给水量这一观点,并建立了额济纳绿洲生态需水计算的“正切”模型,通过与其他方法的比较,验证了模型的合理性,该方法可为北方缺水地区绿洲生态需水分析计算和水资源管理方案的合理制定提供决策依据。     

珠江三角洲网河水质模拟研究

建立了珠江三角洲网河区包括西江、北江、东江及珠江三角洲主要水道的一维网河水质模型,并完成模型的调试、率定和验证工作,在此基础上采用模型对珠江三角洲区域内各条主要河流污染物浓度的分布及其变化规律（包括COD、 NH3-N等）进行了模拟研究,研究表明：枯水期的污染物浓度及分布范围要明显大于平水期。     

南水北调东线工程水量调度仿真研究

应用仿真技术对南水北调东线工程水量调度进行了模拟,建立了南水北调东线调水仿真模型.南水北调东线工程调水仿真模型对东线工程所经过的黄河以南5个湖泊、13级提水泵站,黄河以北的4个水库的水量调度联合运行进行了模拟计算,模型既模拟了东线工程范围内各湖泊、洼淀间的水力关系,也模拟了供水区的水资源供需关系,取得了较好的成果,可以为有关部门的决策提供背景材料和决策依据.     

Mathematical Modelling for the Integrated Management of Water Resources in Hydrological Basins

Mathematical models are tools that can facilitate the instrumentation of the Integrated Water Resources Management (IWRM). The first basin models to be developed were completely hydrological; today, due to the urgent need to plan the sustainable use of water resources, new models are needed that in addition to hydrology also incorporate social, economic, legal, environmental and other aspects. The objective of this work was to identify the characteristics that mathematical basin models must have in order to satisfy the requirements of IWRM. To achieve this, the conclusions of the main international conferences on water and the environment were analyzed; these were conferences in which IWRM was promoted as a strategy to face the challenges of both sectors. IWRM considers social participation as a key element in the decision-making process; consequently, the models must be accepted and applied, and their results interpreted, by those who participate in the process even if they are not modelling experts. This requires a change of perspective in the scientific community for the development of new IWRM models, in government institutions regarding their role as water administrators, and in water stakeholders regarding their role as decision-makers. The results of the analysis indicate that models for IWRM must be accessible to non-expert users, integrate different viewpoints, representing adequately the problem to be solved, in addition be flexible and have a structure focused on practical solutions.     

抽水蓄能电站地下厂房振因仿真分析

利用三维有限元分析方法,对某抽水蓄能电站主厂房两台机组进行了动力特性及动力响应仿真分析研究。根据地下厂房整体自振频率、局部构件自振频率与厂房振动主频的错开度分析结果,厂房的剧烈振动是由局部支撑构件在振源激励频率下发生共振引起的。通过对比现场试验振动加速度分布规律和有限元模型时间历程响应数值计算得到的振动加速度分布规律的对比分析,发现引起厂房振动的主要水力振源为导叶后与转轮之间的压力脉动,频率为2倍叶片过流频率(100Hz)。对该抽水蓄能电站的振因分析的研究结果为今后抽水蓄能电站设计阶段的抗振校核和运行阶段振动原因分析提供了参考。     

资料缺乏山区小型取水水源开发利用分析

以梅州市某旅游开发项目小型取水工程为例,探讨了资料缺乏山区小型取水水源开发利用的思路,为农村饮水工程等小型取水工程设计提供借鉴参考。     

锦州某地下水封洞库工程渗流场数值分析

以锦州某地下水封洞库工程为例,对研究区的水文地质条件、洞库结构和人工水幕系统进行了概化,建立了地下水封洞库在无水幕、有水平水幕、有水平水幕和垂直水幕3种条件下的三维地下水渗流数值模拟模型,模拟了地下洞库周围的地下水渗流场;利用建立的地下水渗流数值模型预测了3种条件下洞库周围地下水等水位线扩展情况及洞库上方地下水位变化情况等,并对结果进行了对比分析。由分析结果可知,有水平水幕和垂直水幕条件下的地下水等水位线扩展范围和速度比其他2种条件小,因此人工水幕系统在保证地下水封洞库工程有效性和储油安全性以及保护洞库周围地下水环境等方面起到了重要作用。     

卡拉贝利水利工程区水土流失分析及防治措施

根据对卡拉贝利工程区水土流失状况进行分析,以及对新增水土流失量的预测,推算出该项目扰动原地表面积458.09hm2,造成水土流失量约10.63万t,新增水土流失量为6.61万t。新增水土流失量主要集中在主体工程区和料场区,水土流失的成因以风蚀为主、水蚀为辅。结合工程区水土流失的特点,制定以工程措施、植物措施为主,临时措施为辅的防治策略,以期为项目区的水土流失治理提供参考意见。