模糊聚类方法研究堤坝渗漏

稳定同位素、水化学的方法是研究堤防渗漏是一种十分有效的方法,以往人们大多只是定性的分析判断。结合北江大堤工程实例,尝试应用模糊聚类方法,选取22个水样稳定同位素和水化学值作为指标特征值,并赋与不同的权重,进行模糊聚类分析,聚类结果表明,T12孔和T9孔北5 m处涌水、江水和T9孔北排水沟出水在稳定同位素和水化学成分的Cl-及TDS上表现出了较大的相关性,可能为同一补给来源,为堤坝渗漏通道的判断提供了佐证。     

坝基集中渗漏通道的温度场反分析与试验研究

渗漏是严重影响堤坝安全的主要形式,确定渗漏通道的位置是进行堤坝渗漏整治的前提和基础。温度场探测堤坝渗漏的研究是其中一种较便捷的方法,但是在理论上还需要进一步完善。在库水和地下水存在着温度差异的基础上,考虑堤坝发生集中渗漏后,渗漏通道中的地下水与周围土体进行热量交换,造成渗流通道附近地层温度发生改变,建立起温度场对渗漏通道的反演模型。在前人研究的基础上,考虑地温梯度的影响,可以建立有集中渗漏通道影响下的二维热传导方程,进而以现场测井的温度数据作为边界条件,对泛定方程进行求解,最终得到渗漏通道的位置。计算结果和实测结果的对比表明,通过温度场反推渗漏通道参数的方法是可行的。     

温度探测土坝圆柱状集中渗漏模型研究

渗漏是堤坝破坏主要形式之一，只有确定渗漏发生的确切位置和集中渗漏通道的大小和强度，才能对其有效治理。本文基于渗流和渗漏情况下堤坝温度场特征及温度示踪基本原理，对复杂的实际问题进行科学简化合理假设，把集中渗漏通道简化为圆柱状并作为边界条件，结合钻孔探测温度实际，运用稳定热传导理论，建立了圆柱状堤坝渗漏温度示踪模型。利用测井温度曲线的最大异常温度，该模型可以计算渗漏通道的位置，渗漏通道大小，流速等参数。工程实践表明，对于垂向流速较小的地下水渗漏进行温度场示踪是有效的方法。     

利用孔中温度场分布确定堤坝渗透流速的热源法模型研究

地下水温度场是研究地下水运动的一种良好的天然示踪剂。库水或河水发生集中的强渗漏时,由于库水、河水与地下水之间的温度差异,渗漏水必将对周围地层温度产生影响。本文对这种由于热源运动而产生的影响进行研究,将渗漏通道看作是一个线热源,利用虚拟热源法推导出了地层中过余温度公式,提出了一个利用孔中温度分布研究堤坝渗漏的简化模型。利用该模型可以计算出堤坝渗透流速,为工程加固提供科学依据。     

示踪技术在水库绕坝渗漏研究中的应用

文章以黑洞湾水库左坝绕坝为例,介绍了利用天然渗流中的湿度,电导以及同位素示踪;定性,定量的测量和分析大坝的渗漏路径的技术和方法,并为水库渗漏的正确处理和治理途径提供了科学的数据。     

地下水硝酸盐污染源解析及氮同位素分馏效应研究进展

地下水硝酸盐污染已成为世界范围内最严重的环境地质问题之一。全面并准确识别硝酸盐污染源,对地下水的有效管理及污染防治具有重要的指导意义。从地下水硝酸盐来源、同位素检测方法、污染源同位素特征、定量解析模型构建、硝酸盐主要转化过程及同位素分馏效应等方面进行总结,比较不同解析方法在硝酸盐溯源中的应用与发展,建议采用多学科、多方法相结合的方式,提高对硝酸盐污染源的全面理解。同位素富集系数是定量解析硝酸盐污染源的重要参数,在源解析过程中探讨硝酸盐转化及同位素分馏机制,能够更好地诠释地下水硝酸盐来源和迁移转化过程,提高源解析的准确性,为地下水硝酸盐污染的准确溯源与有效防治提供参考。     

黑河下游额济纳三角洲河道渗漏对地下水补给研究综述

干旱区河道渗漏是河道径流转化为地下水的一种主要方式. 河道渗漏系数是确定河流与地下水之间转化量的重要参数, 也是建立地下水模型的关键. 从河道渗漏运动的研究方法、 河道渗漏时空动态变化、 河道渗漏特征规律与机理以及河道渗漏模拟研究等方面入手, 综述了国内外有关河道渗漏研究方面的进展情况以及发展趋势. 同时对黑河下游额济纳三角洲地区的河道渗漏研究现状及存在的问题进行了阐述, 分析当前研究的不足. 针对黑河流域下游额济纳三角洲水系与河道特点, 提出如下建议: 从河道渗漏的时空动态变化分析入手, 开展典型渗漏观测试验、 进行河水位、 流量、 河床含水量、 地下水位的连续观测和同位素示踪试验, 测定河道渗漏与地下水运动参数; 建立河道渗漏模拟模型, 模拟和预测不同情景下河道渗漏过程. 为该地区的河道渗漏补给地下水的定量化研究提供新的思路, 为制定科学合理的水资源利用规划和维护绿洲稳定及可持续发展提供科学依据.     

堤坝隐患探测中ρ_a资料的解释

利用反射系数K法并结合常规的电测深ρa资料解释方法解释堤坝隐患探测中的视电阻率ρa资料,用于区分堤坝中不同性质的隐患,确定引起堤坝渗漏的地质原因以及堤坝内隐患的部位,能进一步提高堤坝隐患探测的分辨能力,为根治堤坝隐患提供可靠的地质依据。     

万家寨水库右岸岩溶渗漏试验研究

水库岩溶渗漏是水资源持续利用与安全运行的不利因素。由于岩溶发育的空间不均匀性,渗漏调查难度大。通过微量元素多元示踪试验、地下水环境同位素及水化学分析和数值模拟相结合,对万家寨水利枢纽右岸岩溶渗漏进行综合研究,查明渗漏途径和渗漏强度,为水库渗漏治理提供依据,探索北方水库岩溶渗漏调查的有效途径。     

磁共振方法在堤坝渗漏探测中的实验

为精确定位堤坝渗漏点位置,介绍了一种能直接定量探测水的地球物理方法--磁共振法。通过阐述磁共振方法的基本原理和反演算法,确定适用于堤坝渗漏探测的线圈类型和测量方式。采用吉林大学自主研制的JLMRS型磁共振探水仪,在辽宁桓仁崔家街堤坝坝顶铺设4匝边长为12.5 m的正方形线圈,连续测量15个点,测量深度达35 m。经过数据处理和反演解释,得到坝体二维含水量剖面图,为消除上游水体对实验结果的影响提出了修正方法,进而得到坝体二维相对含水量剖面。实验结果表明:崔家街大坝存在3个渗漏点（距溢洪道140、180和240 m处）和2个渗透区（距溢洪道100～150 m和170～250 m处）;深度为-20~-10 m,为砾卵石层渗漏,与工程地质资料和下游渗水情况相符。     

堤坝隐患探测中ρa资料的解释

利用反射系数Ｋ法并结合常夫的电测深ρａ资料解释方法解释堤坝隐患探测中的视电阻率ρａ资料,用于区分堤坝中不同性质的隐患,确定引起堤坝渗漏的地质原因以及堤坝内隐患的部位,能进一步提高堤坝隐患探测的分辨能力,为根治堤坝隐患提供可靠的地质依据。     

镁同位素在“白云岩问题”研究中的应用及进展

困扰几代地质学家的"白云岩问题"不仅是重要的基础地质问题,而且与油气勘探开发实践密切相关。传统岩石学、地球化学研究手段在白云岩成因研究中起了重要作用,但均不能对其形成过程及Mg离子来源提供很好的约束。作为一种新兴的非传统稳定同位素,镁(Mg)同位素已经在白云岩问题研究领域受到了广泛关注。随着Mg同位素地球化学体系研究的不断深入,目前已经积累了大量不同时代、不同类型白云岩的Mg同位素数据。此外,通过理论计算、模拟实验与实际观测等方法,对白云岩(石)形成过程中的Mg同位素分馏研究已取得较大进展,为Mg同位素在白云岩问题研究中的应用奠定了坚实的理论基础。理论计算、实验模拟和实际观测的Mg同位素分馏存在较大差异,造成这种差异的原因一方面可能是模拟或实际观测的Mg同位素分馏未达到平衡,另一方面可能是实际白云岩的形成过程与理论过程不同。由于直接根据Mg同位素值判断白云岩成因存在较大难度,基于典型的白云石化地质模式,最新的研究建立了两个Mg同位素地球化学数值模型(DAR模型、AF模型),用于模拟不同白云石化过程中的Mg同位素变化,可对白云石化过程及Mg离子来源进行定量-半定量研究。其中DAR模型用于模拟海水白云石化过程的Mg同位素地球化学特征,而AF模型用于模拟流动水体白云石化过程的Mg同位素地球化学特征。通过这两个模型可以示踪白云岩的Mg离子来源并区分不同白云石化过程。尽管目前已建立的Mg同位素地球化学模型总体框架正确,但在适用范围和参数设置等方面存在一定不足,仍需要在后期研究中不断完善。     

地表过程与盐湖学中锂同位素地球化学应用

由于具有较大的相对质量差异,锂同位素在地球化学过程中分馏程度较高。尤其是在地表环境中,锂同位素分馏现象最为明显。本文介绍了锂元素的基本性质,讨论了锂同位素分馏行为以及存在的争议。其次,地表环境中河水或海水锂同位素特征作为构造事件和气候变化的地球化学响应,可反映区域构造、气候条件以及风化程度,并且有可能作为定量计算大陆硅酸盐风化CO_2消耗量的指标。另外,在现阶段盐湖学研究中,锂同位素主要用来示踪盐湖锂的物质来源,同时也应结合其它示踪元素,共同研究锂资源来源以及找矿问题。但能否利用盐湖沉积物或者卤水的锂同位素组成来定量计算硅酸盐化学风化过程CO_2消耗量,为全球碳汇及相关古气候、古环境研究提供依据,还有待做更深入的细致调查与验证。     

基于烃类垂向微渗漏的地球化学场数值模拟

基于烃类微渗漏基本理论和连续介质假设,总结了近年来地球化学勘探领域主流的关于烃类微渗漏机制的假说;根据其中最为普遍接受的烃类气体以胶体大小的微气泡做布朗运动向上运移为主的微渗漏机制,利用多孔介质流体动力学以及能量守恒定律建立了定量描述烃类微渗漏的数学模型;采用构建单层和多层积木块理想地层介质模型叠加的方法对典型地质条件进行了划分和组合;建立了描述地层介质模型内部烃类垂向微渗漏过程的定量方程,即一类反应-对流-扩散偏微分方程,进行了“油气藏中烃类组分垂向微渗漏和异常形成动态过程”的数学描述和模拟,并将上述过程付诸于典型实践区--鄂尔多斯盆地花豹沟油气藏进行模型的数值验证与实例分析,得到与实际勘探数据相一致的结果。研究成果为复杂条件下油气运移定量地球化学场数学模型的建立提供了一种新的思想和具体数学方法。     

矿床地球化学应用

稳定同位素方法已成为现代地球科学研究的重要手段之一，稳定同位素体系的理论模式及其地球化学应用是国际上地球化学研究的前沿方向之一。本文概括了热液体系内成矿地球化学过程引起稳定同位素组成变化的定量理论模式，包括热液矿物之间的同位素平衡的判断、热液去气和矿物沉淀的储库效应、二元混合与矿床成因等。这些模型对于确定成矿温度、鉴定成矿流体源区和推测成矿地球化学机理提供了更为合理的同位素数据定量解释基础。     

环境同位素和模糊聚类法研究堤坝渗漏

利用环境同位素方法对高水河堤防几个典型段进行了渗漏分析,查明了其地下水的渗漏来源,结果表明,江都船厂段T1#孔、小菜谭段T23#孔中的地下水为河水补给来源,T5#孔附近的黑鱼塘水为当地降雨补给,万寿宫段T7#孔中的地下水为河水和当地降雨的混合。由于环境同位素的分析方法只能定性的说明问题,笔者尝试应用模糊聚类方法,选取环境同位素和水化学值作为指标特征值,并赋与不同的权重,进行模糊聚类分析,分析结果与环境同位素、水化学分析结论一致。     

调查地下水流的1m深地温测量反演问题研究

为河流堤坝渗漏、山体滑坡等各种地质灾害的防治提供一个有效、经济、简单的新方法为研究目的,基于浅层地温测量研究地下水流,开发了1m深地温测量调查地下水流的反演解释系统,进一步研究1m深地温图推断地下水流的定量解释方法,该方法能够推断地下水流的规模及埋深,具有理论简单、解释容易等特点,从理论及应用效果上验证了该方法的有效性,若与地温曲线拟合法联合应用,将提高拟合反演速度及精度。     

中小型堤坝的病险状况及维修加固措施分析

堤坝在修建完毕之后总会由于各种原因导致出现病险情况,如果放置不管很容易在汛情出现时导致灾难的降临,因此对中小型堤坝的病险状况及维修加固措施进行研究分析。以喀拉喀什河堤坝工程为实例,分析该堤坝的病险主要分为河流堤坝裂缝和河流堤坝渗漏两大原因,然后提出完善防渗加固施工体系、灵活修复堤坝裂缝以及建设河流堤坝防渗墙等堤坝维修加固措施。     

利用δ53Cr定量评价Cr(VI)还原程度的实验研究

地下水污染的原位修复是当今国际上净化地下水最具发展前景的新技术,但对铬污染地下水原位修复尚未有科学有效的评价方法。定量评价地下水中Cr(Ⅵ)的被还原程度成为保护与修复铬污染地下水的关键问题。通过室内Cr(Ⅵ)的还原实验,分析Cr(Ⅵ)在还原过程中铬稳定同位素变化规律,研究其分馏机理,探索利用铬同位素定量评价地下水中Cr(Ⅵ)还原程度的可行性。研究结果表明:Cr(Ⅵ)在被还原成Cr(Ⅲ)过程中,发生明显的同位素分馏,即反应物中53Cr逐渐富集,同时生成物中52Cr逐渐富集;分馏过程可用瑞利分馏模型描述,分馏系数α为常数0.99842。表明δ53Cr能够定量评价水体中Cr(Ⅵ)的还原程度,为评价地下水铬污染修复提供了新途径。     

地下水温度示踪理论与方法研究进展

对地下水温度示踪理论与方法的相关研究做了评述,介绍了当前地质体中温度场与渗流场耦合作用模型、数值模拟技术和渗流参数反演方法,并从温度示踪方法的两个主要应用领域:地表水与地下水交换和工程地下水渗漏探测(以堤坝为例),说明地下水温度示踪的应用研究.在地质体中温度场与渗流场耦合模型方面,裂隙介质、非饱和带、复杂边界条件和非D...