北京地面沉降与地下水开采时空演变对比

区域地面沉降是世界上很多城市都要面对的一种"城市病"。地下水过量开采是这一问题最普遍的原因,北京也因此出现了严重的地面沉降问题。为了全面认识地下水开采格局变化下的地面沉降发育分布的新特点,推动实现《北京地面沉降防治规划(2013-2020年)》中的"控沉目标",对北京市从解放初期至今60多年间的地下水开采和地面沉降演变进行了时间和空间上的定性定量对比分析。结果表明:地面沉降的形成发展阶段与地下水开发利用阶段高度吻合;地面沉降中心区与地下水位降落漏斗区的时空变化高度相关;随着地下水开采深度整体上向地表以下更深层发展,主沉降层逐渐向深部(100m以下)地层转移,为地面沉降防控决策制定提供了依据。     

我国结构抗浮水位研究现状与展望

目前我国结构抗浮水位方面研究成果虽然很丰富, 但分歧很大, 不仅直接影响了实际工程中的应用, 同时也造成了研究工作自身缺乏系统性和延续性。为解决这一问题, 利用水文学、水力学和土力学等科学理论, 分别从抗浮水位基本概念、抗浮水位分析中两个基本问题(孔隙水压力和远期最高水位)的方法论和抗浮水位分析的技术体系等3个角度对既有研究成果进行了系统综述与客观分析。在抗浮水位基本概念方面, 根据地下水赋存和渗流理论, 将目前研究成果划分为二维、准三维和三维等3种类型, 提出了各自的数学表达式, 分析了三者之间逻辑关系, 讨论了各自的科学性和适用性。在孔隙水压力分析方法方面, 尤其是孔隙水压力折减问题, 对基于渗流理论和有效应力原理的经典分析方法进行系统评述的同时, 还对当前讨论热烈的基于结合水理论的分析方法进行了梳理评价。在地下水远期最高水位预测方面, 着重讨论了历史最高水位法、基于宏观数据反演法和数值分析法等3种方法的优缺点及需要完善之处。在抗浮水位分析技术体系方面, 以北京地区为例对该类问题作了简要总结与评述。最后, 对抗浮水位研究与应用现状进行了概要性评述, 并结合我国国情, 对未来工作提出了展望与建议。     

Chemical and Isotopic Tracer Evaluation of Water Mixing and Evaporation in a Dammed Texas River During Drought

The interaction between drought and river regulation is monitored to better understand river flow mixing, evaporation and surface‐groundwater exchange in changing regional climates and in increasingly regulated waterways. This study compared Brazos River stable isotope (δ¹⁸O and δD) and electrical conductivity values with reservoir, creek and aquifer samples in the Brazos watershed, the largest watershed in Texas. The combination of tributaries, rainfall and the Brazos River Alluvium Aquifer, on the one hand, and the Lake Whitney reservoir, on the other hand, represent endmembers of dilute run‐off water and evaporated saline water, respectively. A simple isotope mixing model that uses monthly river discharge, Lake Whitney discharge, historical monthly precipitation δ¹⁸O and pan evaporation accurately reconstructs river δ¹⁸O (±0.5‰ on average). Data and isotope balance modelling support continued evaporation of ¹⁸O‐enriched Lake Whitney water as it flows downstream, although the most evaporation took place in Lake Whitney. The difference between river and precipitation δ¹⁸O, or Δ¹⁸O_RIV‐_PPT, here a measurement of degree of evaporation, ranged from ?0.1‰ for a small creek, to 1.7‰ for the Brazos River, to at least 2.7‰ in Lake Whitney. This study indicates that drought in regulated rivers may enhance reservoir discharge dominance in river flows during peak drought conditions when combined run‐off and baseflow dominance would be expected in a similar undammed river. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

地下水多孔介质中胶体与污染物协同运移规律研究进展

在总结国内外地下水中污染物运移规律研究的基础上,阐述了地下水多孔介质中胶体与污染物协同运移的研究进展。讨论了胶体运移的基本过程、相关机理,探究污染物-胶体-微生物(生物胶体)协同运移的作用方式、影响因素、实验分析、模型构造,并指出该领域目前研究存在的主要问题,以及对该领域研究趋势的展望。     

基于GPGPU的实体表面实时提取

为实时提取三维实体表面,提出一种基于GPGPU并行计算的实体表面实时提取方法。在分析深度剥离算法原理和GPU图形绘制管线的基础上,给出在GPU上利用深度剥离算法实现实时提取三维实体表面的算法;通过OpenGL的高级着色语言GLSL控制GPU的图形绘制管线实现了该算法,给出其伪代码。以龙、叶轮和刀具扫描体的模型为应用实例验证了该算法效果良好,特别是对于刀具扫描体表面的提取,可满足实时性要求。     

考虑土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡滑动深度和体积分析

基于随机有限元方法（RFEM）和Monte-Carlo模拟,建立了能够模拟具有深度依赖性的土体强度参数边坡或具有软弱夹层边坡的非平稳随机场模型。通过辐射扫描方法获取最危险滑动面,得到非平稳随机场边坡滑动深度和滑动体积。将该方法与均质边坡和平稳随机场边坡获得的滑动深度和滑动体积进行对比,研究土体强度参数深度依赖性的非平稳随机场边坡的不同坡度和各向异性对滑动深度和滑动体积的影响。结果表明：基于RFEM的非平稳随机场滑动深度和滑动体积结果为地质灾害风险及后果评估提供了一个参考分析的新角度;参数的深度依赖性程度越高(变化率b越大),则边坡平均滑动深度和滑动体积越小;在大坡度滑坡风险后果评估中,可以基于均质边坡分析结果进行初步预估;在非平稳随机场中,随着各向异性的增大,所有坡度边坡的滑动体积变异系数增大;不同坡度下,水平方向的相关程度越大,则土坡内软弱夹层的不确定性越强,滑动体积的变异系数也不断增大。     

过度开采对地下水水化学特征的影响研究

为探究过度开采对地下水水化学特征的影响,通过对比分析研究区1997年和2010年的地下水水位与水质资料,研究了过度开采条件下地下水水位与水化学特征的动态规律及两者之间的联系。研究结果表明:1997年和2010年研究区地下水水位与水化学特征的空间变化规律具有很高的一致性,表现为地下水水位降幅较大的区域对应的镁离子、硫酸盐含量增幅也相对较大,地下水水化学特征受地下水水位变化的影响较大。空间叠加分析结果表明:镁离子、硫酸盐与地下水水位变化较大的区域空间重合率分别为72.2%,53.1%。过度开采通过改变地下水补径排条件及饱和带、非饱和带的水环境变化对地下水水化学特征产生影响,因此对于地下水不可盲目、过度开采。     

水源热泵影响下地下水温度主控因素关联度分析

为研究地下水源热泵长期影响下,地下水温度主控因素的变化特征,选择安阳市第五人民医院为研究区,将地下水温度作为典型的灰色系统进行研究,采用灰色关联度的计算方法进行地下水温度、地下水位埋深、气温、降水量以及回水井水温之间的关联度分析,获取地下水温变化的主控因素。研究结果表明:在不受水源热泵影响时,地下水位埋深是地下水温度的主控因素。在水源热泵影响下,地下水温受气温、降水量、地下水位埋深和回水井水温的共同影响:在垂向上,回水井水温对监测井水温的影响程度随着深度的增大而逐渐降低,地下水温度的主控因素由回水井水温转变为地下水位埋深,在水平方向上,回水井水温对监测井水温的影响程度随着距离的增大而逐渐减小,地下水温度的主控因素由回水井水温转变为气温和地下水位埋深。     

基于适宜性的西安市水源热泵开发潜力评估

依据适宜性评价,综合考虑水质、回灌率、已运行情况以及环境条件对水源热泵开发的影响,对西安市水源热泵开发利用潜力进行评估。结果表明:西安市适宜性面积占研究区总面积31.52%;将西安市水源热泵开发潜力划分为5类潜力类型区:Ⅰ、Ⅱ类潜力区主要分布于西安市北部,以平原为主,为开发潜力优、良区;Ⅲ类潜力区主要分布于临潼中部、阎良东部、长安南部、户县和周至南部等地,为适度开发潜力区;Ⅳ类潜力区主要分布于蓝田西南、临潼南部以及长安丘陵区,为不宜开发潜力区;Ⅴ类地区为秦岭山地和禁采区,应限制水源热泵的开发利用。研究可确定西安市不同地域的水源热泵开发利用潜力,研究结果可为编制西安市水源热泵开发规划提供参考。     

地下水化学成分的时空变化规律分析

分析了地下水化学成分的时空变化规律,指出气候、地貌和岩性等因素对地下水化学成分分带性有影响,说明了地下水化学成分分带异常的原因;同时也阐明了影响地下水化学的因素在一定的时期内不会有显著改变,地下水化学的演化具有趋势性,否则,地下水演化方向就会变化。