排水沟附近农田潜水蒸发计算的渗流力学方法

潜水蒸发计算方法通常依据潜水水位消退规律建立经验和半经验公式,或是依据土壤—植物—大气连续体建立的SPAC模型。但在设置排水沟控制潜水水位的地段,潜水水位的消退受沟渠排水与潜水蒸发的共同影响,需建立特定水文地质条件下的渗流力学算法。结合实际观测统计制度,将潜水蒸发及灌溉回归等变量离散成阶梯函数;将设置滚水坝的排水沟,概化为水位稳定不变的第一类边界,建立沟渠边界控制下含阶梯函数型源汇项的潜水非稳定渗流模型;利用Laplace变换给出模型解析解,并通过数值法验证解析解的可靠性。依据模型的解,建立利用潜水水位动态实测数据逐日计算潜水蒸发强度的递推公式,讨论沟渠边界的影响;以安徽淮北平原的一个实例,演示方法应用过程与步骤。计算农田潜水蒸发的渗流力学方法,原理上有别于基于潜水位消退规律或SPAC模型的现行算法,且新方法可清晰反映边界条件的影响,计算所需参量较少,易于实际应用。     

消除气压效应估算黄土潜水的蒸发蒸腾强度

潜水蒸发蒸腾（ET_g）是干旱半干旱地区浅埋深地下水最主要的排泄方式,也是地下水系统中重要的均衡项。如果存在气压效应,用于估算地下水蒸发蒸腾强度的传统水位波动法则不适用。以黄土潜水为例,提出了一种基于水位变化和大气压变化规律的水位图方法,用于消除气压效应以获取潜水蒸发蒸腾强度。研究表明,大气压变化通常在午夜前,一般为22:00—24:00,会出现一个峰值,该时间段气压效应可以忽略,而且潜水蒸发蒸腾强度最小,此时潜水位的变化速率相当于净补给速率;在获取潜水净补给强度后,选择第二个时间段,0:00—4:00,此时潜水蒸发蒸腾强度最小,且气压一般处于连续下降阶段,可以用来估算气压效应系数。在此基础上,可利用水位均衡和水位波动法方便地估算潜水蒸发蒸腾强度。该方法数据获取容易,估算结果也较为准确。     

人工溴示踪法评价潜水蒸发可行性数值模拟

潜水蒸发是四水转换的重要环节。人工溴示踪法是指示非饱和带水流运动的有效手段,详细分析蒸发条件下包气带中溴离子运移规律以及示踪剂投放条件对潜水蒸发评价效果的影响,对于论证利用人工溴示踪法评价潜水蒸发的可行性,丰富潜水蒸发评价方法体系具有重要意义。利用HYDRUS软件构建多组一维非饱和水流—溶质运移模型,分析不同水位埋深、不同岩性条件下的溴离子运移规律,进而探究示踪剂投放深度、投放浓度对潜水蒸发评价的影响。结果表明:水位埋深越浅、包气带土壤颗粒越细,潜水蒸发强度越大,溴离子向上运移越快,其对不同包气带特征条件下的潜水蒸发过程响应显著,能够有效指示潜水蒸发规律及变化。示踪剂投放深度和投放浓度是影响评价结果的重要人为因素,投放深度越小,潜水蒸发计算值与实际值更为接近;示踪剂投放浓度决定其峰值浓度,弥散作用使示踪剂分布范围逐渐扩大,浓度分布趋于均一而难以确定浓度峰值位置,增大投放浓度有助于延长评价周期。     

用排水资料确定潜水蒸发参数

本文通过对水平排水地段的地下水在蒸发及排水双重作用下的回降过程所进行的水动力学分析,建立了以排水地段实测地下水回降过程资料为依据的求解潜水蒸发参数的数学模型,该模型在计算机上采用多维全范围搜索法。不仅可以计算得出潜水蒸发指数 n 及停止蒸发深度△.并且还可以计算求得含水层的渗透系数 K 值。     

Theis不稳定潜水井流模型的改进——具入渗补给

地下水的补排主要包括垂向的地面入渗补给、蒸发排泄（蒸发可视为入渗的负值）及侧向的地表水补给、排泄。水文地质学最基本的问题之一——地下水可持续开釆量的评价准则,涉及补给的增量与排泄的减量,因此地下水开采的预测模型必须包含上述两类的补给、排泄因素,否则不能满足要求。然而,经典的Theis不稳定井流模型,即使在傍河抽水,也只有侧边界的补给、排泄作用,而不涉及上边界的地面入渗补给。这样一来,这个解析模型基本上不能够用于预测,而只能在旱季用于井流试验求取含水系统的参数。为此,文章的目标是发展具地面入渗补给的Theis不稳定潜水井流模型。对于潜水流问题,不能再用承压水流的以水头为应变量的方程来建立,应采用第二类线性化方法的势函数来建立潜水流问题。对于既有降雨入渗补给,又有抽水井作用的复杂的水文地质问题所概化数学模型的求解,采取的方法是把它分解成若干个简单的子模型问题求解,然后将其合成为原来复杂数学模型的解。基于质量守恒原理,假定渗流服从Darcy定律并满足Dupuit徦定建立了水流基本微分方程。然后对于两平行河流及一河流平行一隔水边界形成的两类条形区域,具地面均匀稳定入渗补给的井流问题,获得通用水位方程和几类常见的特定条件水位方程及其流量方程。此外,提出并采用“边界对边界的反映法”用以求解一河流平行一隔水边界条形区域的同一问题,减少了许多推导过程。最后,作为上述理论成果的初步应用,也是一个重要的应用,即在河水水质不能满足要求的河流附近,设有一口抽水井,计算该抽水井在不汲取河水的前提下的临界流量方程,获得具重要意义的结构简洁的关系式。该方程也可以用于滨海区的抽水井,在不发生海水入侵前提下的临界抽水流量计算。给出了上述条件不稳定井流过程某时刻的地下水流网图,其流网与文献中常见的傍河井流的流网相比,具显明的特征。     

数值法计算中边界条件处理方法的探讨

研究了在地下水流数值值模拟中,不同边界类型边界值的扰动对区内计算结点水位的影响,以及为减少因边界值的误差而带来区内预报的误差,文中提出了变边界类型的预报方法.     

基于目标函数法的地铁隧道井群降水优化

基于优化设计的目标函数法,以控制点水位为首要约束条件,总排水量最小为目标函数,采用Excel软件"规划求解"模块对地铁隧道管井井群降水设计进行优化分析,获得降水影响范围、降水井合理布置方案及单井排水量等指标,实现了满足施工要求的总排水量最小的目标。采用该优化方法分析沈阳地铁张沈区间的工程降水实例,优化方案总排水量为18552.6m3/d,比采用潜水完整井公式计算结果减少约5%,经现场水位监测获得降水水位曲线,证明优化方案能满足施工要求,经济合理。     

河流附近非水平初始面潜水渗流分析

考虑初始面非水平条件,建立河流边界控制下的半无限含水层渗流模型,提出非水平初始面及其相关参数（a、t_N）的简易计算方法,并探讨模型的适用条件。分析表明,该法适用于观测数据较少、地下水水位变幅相对于潜水含水层厚度较小、且观测孔距河岸较近条件下河流附近潜水含水层渗流计算。结合实例,采用查表法和配线法求解模型。计算结果表明:参数a和t_N的计算值不同,水位计算误差在0.02 m以内,较原公式精度有明显提高。新模型为初始面非水平条件下的潜水渗流计算提供一种简易方法。     

一种推求水位变动带给水度值的近似方法——均衡图解法

潜水含水层给水度(μ)是表征含水层给水能力和贮水能力的基本参数。目前对潜水以垂直交替为主的平原地区,多依据水位动态资料,采用不同潜水蒸发经验公式推求μ值。但对潜水位埋藏较深,水平交替为主的已开采地区,如何计算μ值,尚缺乏成熟的方法。下面根据我们几年来对山西省几个洪积扇区地下水动态多年观测研究的结果,介绍一种适于山前地带     

桩前预留土体对抗滑桩影响的分析与计算研究

本文在前人研究的基础上对桩前土体需要开挖的抗滑桩提出了一种新的计算方法,即似m法。文中将单排抗滑桩分为三类:第一类为桩前土体不开挖,但与抗滑桩分离形成桩后缝隙;第二类为桩前土体不开挖,但与抗滑桩相贴且有抵挡抗滑桩的作用;第三类为桩前土体需要开挖,并对各类抗滑桩给出了相应的设计计算方法。对于第一类抗滑桩可用本文改进的m法和有限线单元法计算;对于第二类抗滑桩考虑桩前抗力值大小后也可用本文改进的m法和有限单元法计算;对于第三类抗滑桩可用本文提出的似m法和改进的有限线单元法计算。通过与实际工程测量值对比分析,得出结论:在抗滑桩工程中对桩的钢筋受力进行实测以推断桩的受力性能,弥补滑坡推力及桩前抗力勘测、分析、计算值可靠性差的弱点。该方法与二维、三维有限元法相比,具有计算方法简单、可靠的特点,值得广泛应用和发展。     

盐扩散法水文测井在焦家金矿床深部详查中的应用

盐扩散法水文测井属地球物理勘探方法,在焦家金矿床深部详查中取得了很好的效果。该文简要说明了盐扩散法水文测井的基本原理,详细介绍了盐扩散法水文测井的工作步骤,系统总结了盐扩散法水文测井的异常规律,根据加盐水前后流体电阻率的变化,判断出水位置、水的补给方向及淡水或咸水。     

弹性波技术在探测塔里木河下游地下水位中的应用

保护塔里木河下游生态环境是塔里木河综合治理工程的重要目标。由于塔里木河下游地区人烟稀少、气候干燥、自然环境差, 因而试验研究一种方便快捷的的方法探测本地区地下水水位就显得尤其重要。介绍了使用SWS-3型工程勘探与工程检测仪在塔里木河下游地区探测地下水水位的应用效果, 并阐明了塔里木河下游地区潜水位面的变化规律。     

太行山山前平原地下水补给规律分析:以河北栾城为例

采用水均衡法与通量法对太行山山前平原(河北栾城)进行了地下水补给评价,结果表明:近20 a地下水入渗补给量为8～172mm/a(水均衡法),平均值49.3 mm/a,变化幅度大.其中2004年入渗补给量(63mm/a)比采用通量法计算结果(28.2mm/a)大一倍,表明土壤优先流对入渗补给作用显著.年入渗补给量总体上随有效降雨量增加、地下水位下降速率减少、作物实际蒸发蒸腾量减少而增加,但与有效灌溉量和灌溉量之和的相关性不显著.通过长序列地下水位与灌溉量等数据估算得到研究区侧向净补给量为125.2 mm/a,约占地下水总补给量的71.7％(175.4 mm/a),说明地下水主要以侧向补给为主.同时计算了入渗补给与侧向补给地下水的延迟时间,分别为60 a和1个月.     

深埋隧道外水压力计算的解析-数值法

在高水头富水区，抗水压衬砌设计的关键在于外水压力的计算。深埋隧道排水时，沿轴线方向上流入隧道的水量来自于隧道掌子面的前方，当隧道施工足够长度后，可以认为已施工断面的地下水只从隧道两侧向断面内运动，此时可将三维问题处理为二维。对于深埋隧道，当其断面远小于水头时，可处理为一个点井；隧道全断面排水时，隧道断面线可处理为定流量边界。首先建立隧道排水的水文地质概念模型，采和经验解析法预测隧道的涌水量，然后将涌水量代入隧道围岩渗流的剖面二维模型，模拟隧道排水时围岩渗流场的分布，再采用作用系数的方法计算出隧道衬砌的外水压力。     

哈尔滨市地下水的易污性评价及计算机编图

介绍了目前在国际上采用的地下水的易污性评价方法－DRASTIC评价方法，用与地下水有关的多因子－地下水的埋深，含水层的净补给，岩性，土壤类型，地形，渗流区介质，水力传导系数等7个相关因子对地下水进行评价，并结合GIS地理信息系统对哈尔滨市地下水的易污性进行评价，编制了哈尔滨市地下水的易污图，为今后地下水资源管理，土地利用，城市环境管理者等进一步制定管理方针政策提供了重要的依据。     

Establishing a monitoring network for an impoundment-induced landslide in Three Gorges Reservoir Area, China

A methodology for monitoring system of an impoundment-induced landslide in Three Gorges Reservoir Area, China is introduced. Currently, based on landslide geological classification, the monitoring regions and methods which include types of monitoring instruments, placement and calibration precision of instruments, and appropriate periods for instrumental placement is confirmed. To optimize the monitoring system, sensitivity analysis of displacements and the water table in landslides affected by reservoir surface fluctuation is completed to determine the layout of the monitoring cross sections and the monitoring points. As a case study, the behavior of displacements and the potential fluctuation of the water table in the Shiliushubao landslide, produced by the gradual water impoundment at Three Gorges Reservoir, has been simulated using 3D finite element method analysis. The sensitivity analysis of Shiliushubao landslide is investigated by the fuzzy set evaluation method. As a result, the monitoring network of Shiliushubao landslide is established.     

地下水位随机性影响下的边坡可靠性分析

在边坡稳定性评价模型中可将地下水的水压力总分为静水压力和动水压力。建立考虑水压力的剩余推力法边坡稳定性力学分析模型。推导了利用已知两点地下水位求解其间任一点地下水位和含水层厚度的求解公式。将地下水位和滑面的抗剪强度指标作为随机变量,利用已有数据求其分布特征,提出基于Monte-Carlo法与剩余推力法的边坡可靠性分析方法,并对某公路边坡进行可靠性分析。计算结果表明地下水位的变化与边坡失效概率的变化成正相关关系。在地下水位变化较大的7、8、9月,将地下水位作为随机变量计算得到的边坡失效概率为60%左右,而将地下水位作为确定量计算的边坡失效概率为10%~30%;在地下水位变化不大的其它月份,二者差别不大,但前者总大于后者。     

盆地地下水流系统形成与影响因素分析

目前区域（盆地）地下水流系统模拟研究中,常用的定水头与通量两种上边界条件刻画方法与实际条件存在差距。通过对比两种方法的差异和各自适用条件,采用解析法讨论地下水位的形成控制机制,提出了改进后的变通量上边界数值模型,并以鄂尔多斯盆地北部白垩系地下水流系统为例分析了盆地地下水流系统的形成与影响因素。研究表明,鄂尔多斯盆地北部白垩系水流系统地下水位受地形、补给条件和渗透系数三者共同控制,同时特有的气候、地形和岩性组合通过控制地下水位影响地下水流系统的发育演化。采用变通量上边界法探讨上边界条件改变对盆地水流系统的影响,对深刻认识区域地下水流系统形成演化机制,揭示地下水系统与上边界气候变化、植被生态变化之间的相互作用关系具有一定优势。     

张掖市产业部门用水关联分析

在用水系数基础上分析经济部门用水关联的方法存在局限。应用改进的假设抽取法(HEM)关联分析方法,以2002年张掖市地区水利用投入产出表数据为例,定量测算了张掖市产业部门间用水的关联作用。结果证实,①经济系统虚拟水转移与实体水利用存在总量平衡的关系,在一定的经济结构下,最终需求总量不变时,其结构调整不会对用水总量产生影响;②改进的HEM法将系数比较转化为实际用水数量组成因素分解,更直观、明确地量化了部门间以及部门内部用水关联。