基于数值模拟的区域性地下水补给过程实例研究

研究主要目的是以数值模拟的方法,再现选定的研究区域20世纪70~90年代地下水位处于较低水平的过程并推求地下水的补给过程。研究区为某流域入海口前10×12km2的矩形区域,基于研究区土层纵断面的物理条件,在平面二维的基础上,考虑含水层垂向水收支成分,利用地下水计算的基本方程式开发地下水准三维数值计算模型,以数值模拟的方法验证模型效率。对地下水位数值模拟的结果表明,模型效率可以达到80%以上。基于1966~2005年的数值计算结果,推求了研究区各含水层的补给过程。研究结果可为区域性地下水数值模拟技术及地下水资源量的评估等研究提供方法上的借鉴。     

地表水与地下水相互作用的温度示踪与模拟研究进展

刻画地表水与地下水的相互作用过程及精确计算二者的交换量始终是个挑战,而新兴的温度示踪方法对于这方面的研究具有独特优势。重点介绍了地表水与地下水相互作用的温度示踪方法原理、应用及相关模拟的研究进展。温度示踪方法的数据获取成本低且温度适宜密集与连续监测,可对地表水与地下水相互作用过程进行精细刻画;在进行地表水与地下水相互作用的水-热耦合模拟时,温度数据可用于进一步校正模型,降低模型的不确定性,以提高交换量的计算精度。监测河水温度和河床沉积物内的水温,运用温度示踪方法研究河水与地下水的相互作用过程,并将水流及热运移数值模型相耦合,利用多源数据进行模型校正,可精细刻画地表水与地下水的交换量、相互作用带内的水流途径、流速及其变化趋势和控制因素,为地表水与地下水相互作用研究提供新的模型与方法。     

解决潜水蒸发问题的阿维里扬诺夫经验公式在地下水数值模型中的应用——以格尔木河流域为例

数值模型对地下水流和溶质运移等问题进行模拟的方法以其有效性、灵活性和相对廉价性逐渐成为地下水研究领域的一种不可缺少的重要方法。在地下水浅埋区,蒸发是地下水的主要排泄方式之一,而地下水埋深是影响蒸发度的敏感因子,因此,数值模型中对地下水埋深的拟合精度,将直接影响地下水数值模拟模型的精度。本文以格尔木河流域为例,通过阿维里扬诺夫经验公式的线性与非线性模型的计算结果对比,来说明如何利用蒸发的数学模型提高模拟精度。     

地下水数值模型三维可视化研究

探讨了利用OpenGL技术实现含水层三维可视化的原理和方法,基于地下水数值模型的有限元三角网格和含水层顶底板信息,构建含水层三维实体模型,并将地下水数值模型计算结果通过三维表面动画的形式进行动态显示。本项研究为全方位、多视角地展示地下水系统进行了有益的尝试,将三维可视化技术成功地应用到地下水模拟研究。      

地下水数值模拟不确定性分析研究进展

地下水数值模拟不确定性分析旨在提高研究区域地下水流的模拟精度。学者们将地下水数值模拟不确定性分析分为:模型的不确定性、参数的不确定性以及资料的不确定性三类,其中参数的不确定性分析在研究中是最为重要的。同时,对模型、参数、资料不确定性分析的研究进展和成果进行归纳总结,补充关于参数不确定性分析过程中的替代模型的一些研究成果以及模型不确定性分析的多模型分析;强调在地下水数值模拟的过程中,重视模型、资料的不确定性分析;展望未来,随着地下水数值模拟不确定性分析研究的深入,方法和应用会更加多样化。     

地下水及溶质运移数值模拟系统

介绍了地下水及溶质运移数值模拟的研究进展、数值模型的分类和数值模拟的步骤。根据数值模拟中涉及到的地质信息资源的特点，提出了基于地理信息系统(GIS)技术的地下水及溶质运移数值模拟系统的设计思路。该系统能够对模拟区域的基础地质资料、水文地质勘探资料以及数值模型的输入、输出资料进行动态管理，而且随着勘探、科研和生产的不断进行，通过对数据库的及时更新以及对数值模型的不断校正，可为不同的科研和生产方案的预测与评价提供信息资源。     

大区域地下水流数值模拟研究现状及存在问题

在分析大区域地下水流数值模型构建缘起的前提下,系统论述了近年来地下水流数值模拟在大区域地下水资源评价、水文地质参数确定、地面沉降、溶质运移、海水入侵、盐渍化、风险评估、地下水管理及地表水与地下水的联合开发利用等方面的国内外研究应用现状;归纳、总结了目前大区域地下水流数值模型在灵敏度分析、裂隙和岩溶介质中模型建立、基于地下水流数值模拟的溶质运移模型建立、地下水流数值模型构建所需工作量等理论和方法研究及实际建模过程中存在的一些问题;展望了今后大区域地下水流数值拟在研究范围、模拟技术与方法以及与其它模型耦合等方面的发展趋势。      

地下水动态模拟中的 ADM 方法研究

基于Boussinesq方程,采用ADM法建立地下水解析模型,分析ADM法的模拟精度,并改进该方法边界条件表述方式,以减少ADM法计算误差。将改进ADM法应用于沧县地区,通过对比模拟值与实测值,改进ADM法能较好地模拟研究区的地下水位分布及变化、降落漏斗分布情况等,计算过程方便快捷。利用地下水解析模型率定的参数对研究区进行地下水数值计算,将两者结果进行对比分析,基于改进ADM法的地下水解析模型方法简单,计算效率高,总体来说模拟效果理想。     

铀矿区地下水及其生态安全研究进展

随着核电的发展和铀矿冶业的复兴,铀矿区地下水及其生态安全问题的研究越来越得到人们的重视。文中简要分析了铀矿采冶对环境造成的危害和国际上饮用水中铀的限值标准,简要评述了地下水放射性污染及其生态影响、铀在地下水中的迁移规律、铀污染地下水的数值模拟、地下水铀污染修复技术,以及中国、美国、加拿大和澳大利亚等国与铀矿冶相关的环保政策和辐射防护法规等方面的研究进展。最后,对中国铀矿区地下水及其生态安全研究进行了展望。     

地下水水质实时预报系统开发及应用——以下辽河平原为例

地下水数值模拟需要大量的监测数据作为支撑,数据的录入耗时耗力,存在出错的可能,且不能第一时间进行实时快速预报。采用VB语言编程技术,以识别和验证后的下辽河平原地下水流数值模型和地下水溶质运移数值模型为基础,重新编译后的MF2K和MT3DMS为内核计算程序,Microsoft SQL Server 2000为数据库,开发了模型与地下水实时监测系统的接口,集成建立了下辽河平原地下水水质实时预报模型,并开发了操作界面下的操作系统,实现了下辽河平原地下水水质的实时预报功能。该系统将地下水实时监控技术与地下水数值模拟技术结合,操作简便、时效性强、出错概率小,能够实时获取地下水水位、水质监测数据,对地下水流场和地下水溶质浓度场的演化进行快速预报。同时,本系统预留了更新接口,可根据逐步积累的地下水监测数据和系统计算数据进行进一步验证,不断提高系统预报的精度。     

基于新疆准东基地水源地地下水开采方案的数值模拟

为探究新疆准东基地水源地地下水开采量可实行方案与地下水水位下降状况,采用Processing MODFLOW软件,对项目区进行地下水数值模拟研究。经过模拟流场形态与观测值以及对地下水动态进行拟合,提取地下水梯度场、降速场与实测资料进行对比分析。总结得出符合该地区地下水变化的地下水开采量方案。研究表明该水源地地下水开采实施方案符合该地区水资源长期发展。     

GMS在寿西水源地开采优化方案中的应用

利用地下水模拟软件GMS,对寿光市自来水公司第三水厂水源地—寿西水源地地下水流进行数值模拟。寿西水源地地下水动态很大程度上受制于区域地下水动态和晨鸣集团等工业水源地开采影响。模拟考虑寿西水源地所在淄博—潍坊大型漏斗区的背景,结合南水北调东线工程实施对晨鸣集团等工业开采井的逐步替代,按四个方案进行地下水动态预测,提出保障寿西水源地出水量及漏斗间干扰较轻的优化方案。     

地下水流线的数值算法研究

地下水流线的生成是数值模拟结果显示中的一个重点。根据地下水流线可方便分析地下水的运动态,而常见的工具不能满足要求。论文探讨并提出了流线的“质点追踪”生成算法,这为流线数据可视化显示及其地下水年龄计算提供了一定的依据。最后,进行了实例研究,结果显示了设计算法的正确性。      

MODFLOW和FEFLOW在国内地下水数值模拟中的应用

数值模拟是研究地下水资源问题的主要手段。介绍MODFLOW和FEFLOW这两款地下水数值模型在国内地下水模拟中的应用,比较分析二者在基本原理、模型特点、以及应用领域等方面的差异,提出地下水数值模型的发展趋势。     

城市垃圾及排污沟渠对拟建水源地地下水水质的影响研究

在对地下水水源地附近的垃圾场及排污沟渠进行预测分析的基础上,通过建立地下水水质模拟模型分析污染源对地下水水质的影响,得出影响结论。     

基于地下水数值模拟的地球物理反演解释优化方法研究

地球物理的多解性无处不在,面对这种情况我们往往结合地质资料来对反演结果进行合理的地质解释。然而在偏远地区地质、深部钻探资料非常缺乏,野外已有的井孔也往往难以获取岩性编录资料。当这些资料比较少时,反演结果依然存在难以解释或者不确定等问题。是否可以借助于地下水位与水质信息包含的地质体水力特性,来辅助地球物理反演过程？基于此思路探索了基于地下水模型的地球物理反演解释优化方法:以大地电磁法为实现手段,通过研究已知理想地质模型和多个基于反演结果解释得到的地质模型,建立地下水数值模型,对比地下水水流和溶质运移数值模拟结果,最终确定相对最佳地质模型。并通过敏感性分析验证了运用地下水数值模拟搜索相对最佳地质模型的可行性。     

复杂岩溶含水介质概化初探

介质概化是水文地质概念模型建立和进行地下水流三维数值模拟的基础。目前国内、外已建立的岩溶介质地下水流模型,都有一个共同的特点:在进行岩溶介质概化的时候,大都采用等效裂隙介质模型方法。由于岩溶介质的空间不连续性和各向异性,决定了采用该方法概化岩溶介质必然造成与实际情况不符。为了更加准确地概化岩溶含水介质,同时也为了使概化后的介质模型,能比较真实地刻画出实际岩溶介质的含水层,这里以广西合山煤田为例,针对岩溶含水介质的特征,以及岩溶发育规律,提出了对模拟区域采用多种方法进行介质概化,对不同类型的岩溶介质采用不同的方法进行概化处理,从而实现了对复杂岩溶介质的概化。     

肥城盆地煤田区第四系地下水数值模拟

肥城盆地是山东省的重工业区之一.多年来,由于超量开采深层地下水,已经引起了严重的地质灾害.本文通过对肥城盆地煤田区水文地质条件等基础资料的综合分析,采用AQUA3D软件建立了相应的地下水数值模拟模型,经过对模型的识别和校正后,对该地区的第四系地下水可开采量进行了预报.并对该地区地下水的开发利用提出了建议.     

浅谈地下水流模拟中河流的处理方法

本文分析了河水与地下水不同作用形式下的补排关系,给出了河流在地下水流模拟中的两种处理方法.根据河流与地下水的相互作用规律将其概化为四种边界条件,并给出了在不同边界条件中河水与地下水交换量的计算公式,初步建立了河水与地下水的解析耦合模型.     

岩溶区地下水数值模拟研究进展

岩溶含水介质的不均一性导致岩溶地下水流动、溶质运移和热量迁移的数学模拟研究成为地下水模拟的难点。本文综述了岩溶区地下水流模拟的几种方法,重点阐述了等效多孔介质法、双重连续介质法和三重介质法的定义、发展过程和适用范围,并回顾了这几种方法的研究成果。从等效多孔介质法到三重介质法,模拟精度不断提高,适用范围也逐渐由大区域实际问题向小区域理论研究过渡。介绍了溶质运移模拟和热迁移模拟的研究方法及实例。溶质运移模拟以对流弥散方程为基础,其中尺度效应是溶质运移模拟的重点研究问题;热量迁移模拟应考虑地下热水密度变化对地下热水运动的影响。溶质运移模拟和热量迁移模拟往往是将迁移模型和已经调试成功的地下水流动模型相耦合,从而达到模拟溶质及热量迁移的目的。由于溶质运移和热量迁移的复杂性,现阶段水流模型多数处于等效多孔介质模型阶段。综合理论及实际应用,指出精确刻画裂隙及管道和注重基础数学算法是岩溶水数值模拟进步的关键。