高放废物处置库北山预选区区域水文地质概念模型

地下水流数值模拟是高放废物处置库选址中水文地质评价的重要内容.水文地质概念模型是地下水流数值模拟的基础和前提.在北山预选区水文地质分析基础上,利用DEM数据生成了研究区地表水系,据此确定了模拟范围;借助GMS软件,建立了研究区三维水文地质结构模型;再通过边界条件、流场特征、地下水均衡项和水文地质参数的分析和描述,建立了北山地区水文地质概念模型.     

基于数值模拟技术的地下水流场变化特征分析

矿山的开采大多需要进行疏干排水,而在疏干排水时持续的地下抽水势必导致区内含水层中地下水流场的变化,对周边地下水的开发利用造成影响。为了分析矿山开采中地下水流场的变化特征,本文通过对兴隆县某金、铁矿水文地质条件分析建立研究区地下水系统的数值模拟模型,并通过对已知地下水动态水位的拟合与检验,确定模型的可靠性,然后利用识别后的模型预测兴隆县某金、铁矿运行投产含水层水位的变化特征,探讨矿山开采对地下水系统的影响。     

天津市地下水流-地面沉降耦合模型

天津市平原区地面沉降主要由地下水大量开采引起,影响范围广、危害大,已成为天津市主要的环境地质问题。分析了研究区的水文地质条件,结合地下水开发利用状况,将研究区概化为6个含水层组,地下水流考虑三维非稳定流,地面沉降选用一维固结压缩模型,运用地下水流模型Modflow 2005和地面沉降模拟模块 Sub,建立了天津市平原区地下水流-地面沉降数值耦合模型,模型面积为1.1×10⁴ km²,利用1998-2008年地下水位等值线、过程线、地面沉降过程线等资料对模型进行了识别。模拟期的地下水均衡分析表明,在多年开采条件下,越流补给、压缩释水、侧向边界流入分别占深层含水层补给量的41.84％、32.15％和24.17％。将调试后的模型应用于南水北调实施后地下水控采条件下的地面沉降趋势预测,显示出停采或减少地下水的开采,有利于减缓地面沉降下降速度,且表现出开采层位越往下,地面沉降恢复难度越大的变化趋势。     

基于地下水调控的沧州市地面沉降防治模拟研究

地下水的不合理开采是引发地面沉降的关键因素。文章根据研究区水文地质及工程地质条件,对含水层和弱透水层进行概化,运用Modflow软件建立了研究区的地下水流模型和地面沉降土水耦合模型。针对可采用的地下水调控模拟方案对沧州市的地面沉降发展趋势做出预测,为今后合理开采地下水,控制地面沉降发展提供技术依据。     

新郑市浅层地下水流数值模拟及评价

通过分析新郑市水文地质条件,建立了概念模型,运用GMS软件建立三维地下水流的数值模拟模型,对研究区浅层地下水资源进行现状评价,并对2015年和2020年地下水位进行了预测.结果表明,研究区地下水水位持续下降,到2020年水位将会下降5～10 m,部分地区可能会出现开采漏斗,为了降低地下水位的下降幅度,应该调整产业结构,加强水资源的管理,提高水资源的利用率,从而减少地下水资源的开采.     

宁夏甜水河煤田地下水模拟及涌水量预测

地下水模拟技术是进行煤田地下水环境影响评价和矿区疏干排水设计的主要工具。该文以宁夏甜水河煤田为研究对象,根据矿区地质条件和水文地质条件的分析,确定模型边界条件并建立了水文地质概念模型,应用基于有限差分法的MODFLOW程序,建立地下水流三维模型,进而对煤田各开采阶段的地下水流场和涌水量进行预测,从而为煤田地下水有效防治和安全生产提供依据。     

地下水模拟与预测一体化平台构建

本文介绍了基于MIS和GIS的国内外地下水数值模拟模型的发展.以北京市为研究区,在分析研究区自然地理、水文地质和应用需求基础上,提出采用浏览器/服务器(B/S)与客户机/服务器(C/S)体系结构相结合的方式,建设地下水基础信息库,将研究区概化为非均质各向同性三维非稳定地下水流系统;提出采用"稳定+相对静态+动态"的思路,找到信息系统与地下水流模型输入文件之间的数据接口,通过建立MODFLOW程序的输入文件建立水流数值模型,实现将地下水流模型与信息系统集成,探索地下水数值模拟一体化平台建设和应用.     

南梁煤矿多煤层开采地下水系统演化规律

煤层开采对所在矿区地下水系统有着重要影响.以往研究单煤层开采对地下水系统的影响较多,而对多煤层的影响研究甚少,特别对于我国西部缺水矿区.以南梁煤矿为例,运用地下水系统演化理论和岩石力学模拟等,对该矿井水文地质结构、矿井涌水变化规律、矿井地下水流场演变、矿井地下水化学成分变化等方面进行了综合分析研究,重构了多煤层开采条件...     

郑州市航空港区应急水源地数值模拟研究

在分析郑州市航空港区地质、水文地质条件的基础上,采用Visual Modflow软件对郑州市航空港区应急水源地进行了地下水数值模拟研究,通过对研究区的地下水流场与实测资料的识别与校正,建立地下水模型,并对不同的开采方案进行预测评价,为拟建水源地的科学运行提供了重要依据。     

埋藏型岩溶地下水源地的三维数值模拟——以天津市宁河北岩溶地下水源地为例

根据宁河北岩溶地下水源地已有的水文地质勘查成果和大型抽水试验资料,对研究区水文地质条件进行概化,建立地下水流三维非稳定流数学模型并进行数值计算,对开采性抽水试验的地下水位变化过程进行模拟。结果表明,该模型可以刻画埋藏型水源地地下水流场的变化过程,用它对规划的水源地三种开采方案的开采动态进行预测计算也取得了良好的效果。模拟计算中将开采条件下浅层第四系含水层对深层奥陶系灰岩含水层的越流补给处理为边界条件,可以刻画埋藏型水源地在开采条件下获得的补给增量。      

Deuterium composition and flow path analysis as additional calibration targets to calibrate groundwater flow simulation in a coastal wetlands system

A conceptual model of the Lake Warden coastal wetlands system, Western Australia, was developed using hydraulic, chemical and stable isotopic data, and formed the basis for a groundwater flow model using the finite element numerical code (FEFLOW). The system to be modeled is complex. The surface water and groundwater within the wetlands system show varying salinity and isotopic composition over short distances and time frames. As a first step, the flow model was calibrated to observed groundwater levels measured since 2001 for both steady state and transient stresses. Particle tracking analysis was conducted to test the source areas of water discharging to the lakes within the wetlands system. The analysis was able to delineate the connectivity between the lakes in the wetland and the flow path. Enrichment of isotopic concentration is evident along a NE–SW transect and the data set provides a means for calibrating a detailed transport model. The study incorporates the varying deuterium composition of the water bodies directly into a transport model and a good match between observed and simulated temporal variations along the transect indicates that the model closely simulated the dynamics of water exchange between the lakes and groundwater within the system.     

Simulation of groundwater level recovery in abandoned mines,Fengfeng coalfield,China

Abandoned mines are of high potential risk as they could be a large underground storage of pollutants(heavy metals and organic wastes, etc.). Various physical, chemical and biological reactions would take place when groundwater flows into underground spaces, which makes abandoned mine a huge potential hazard to groundwater environment. The recovery of groundwater level is one of the key elements controlling the reactions and causing such hazards. This paper simulated groundwater level recovery processes in the abandoned mines, Fengfeng coalfield by using the computer program FEFLOW. The paper integrated the pipe flow model, "three zones" model and groundwater inrush(discharge) model in the simulation of groundwater in the complex laneway-aquifer system. Groundwater flow in the laneway systems was considered pipe flow and described in Bernoulli equation. The water-bearing medium(coal seam roof) overlying the laneway systems was divided into "three zones" composed of the caving zone, fissure zone and bending zone based on the disruption degrees of previous mining. Groundwater in the Ordovician limestone aquifer(bottom of coal seam) flowing into laneway systems was considered a major inrush/recharge source, and its flow rate was calculated by an inrush(discharge) model which was newly developed in this study and incorporated into FEFLOW. The results showed that it would take approximately 95 days for groundwater in abandoned mines to recover to regional groundwater level elevation, and the total amount of water filling up would be about 1.41195×10~7 m~3, which is consistent with the actual data. The study could be of theoretical and practical significance to mitigate abandoned mines' hazards and improve mine groundwater utilization.     

基于FEFLOW的三维土壤-地下水耦合铬污染数值模拟研究

`土壤-地下水耦合数值模拟是定量刻画水流和溶质运移的主要手段。现有大范围场地尺度的研究受到数据采集难度及模拟计算量的限制,多是将土壤和地下水分成两个系统,这种方式不利于模型之间的计算反馈,易出现计算误差,因此将土壤和地下水作为整体系统研究具有重要意义。为精确刻画实际场地土壤-地下水系统中污染物迁移规律,揭示变饱和反应溶质迁移模型的参数敏感性,以某铬污染场地为研究对象,基于现场试验及前人研究所获数据,采用Galerkin有限元法建立三维土壤-地下水模型,定量描述六价铬在土壤-地下水中的迁移规律。在此基础上,通过改变补给条件,研究潜水面在土壤-地下水系统中的波动。并讨论阻滞系数和反应常数对溶质运移的影响。结果表明:在土壤中,污染物最大水平迁移距离为场地东南侧300 m;地下水中污染晕最大分布面积约为1.632 km2;垂向上土壤中的六价铬仅需15.6 h即可下渗至潜水面,第6天贯穿含水层。当潜水面随着补给量变化而波动时,地下水中六价铬会随水流进入土壤,影响土壤中污染分布。对溶质运移参数的讨论显示,当反应常数由0增大至10?6 s-1时,迁移出场区边界时地下水中污染物浓度约减少2000 mg/L,较难迁移至涟水河。基于FEFLOW的数值模型,能够解决各系统之间交互性差的问题,提供较为精确的模拟结果。     

基于FEFLOW在地下水数值模拟中的应用综述

数值模拟法是地下水水量和水质评价的主要技术方法,通过简述地下水数值模拟的发展历程、FEFLOW软件的输入特点和功能,并结合FEFLOW在地下水模拟方面的应用现状,论述了对河流和断层处理的方法,最后提出了FEFLOW软件存在的问题及应用前景。研究结果可知:(1) FEFLOW是迄今为止功能最为齐全的地下水数值模拟软件,适用于各种尺度的地下水、多孔介质和热能传输项目,但这些领域基本都是水流和溶质运移耦合、水流和热量运移耦合等两场进行耦合,少见三场耦合研究实例;(2)存在无法实现源汇项单独处理等缺陷,仅能实现in/outflow on top/bottom菜单功能,降雨入渗和蒸发同时作用必须用净补给量来表达,增加了前处理的困难,在应用模型模拟时,由于FEFLOW网格划分时的数量受到限制,超大区域建模也容易出现不精确问题;(3)在对地下水污染物运移模型模拟时,通常考虑的是对流、弥散、吸附作用,而未有一阶化学非平衡反应,随着人类对地下水环境和质量的高度重视,对于两相有机和无机污染物迁移耦合研究将会是未来的研究重点。     

基于FEFLOW的岩溶管道模型构建方法探讨

岩溶管道流模型的刻画一直是岩溶区开展地下水数值模拟研究中的难点所在,基于此,文章以贵州六枝特区某项目为例进行地下水数值模拟研究,探索了在FEFLOW离散特性功能模块下岩溶管道流模型的刻画方式与方法。在详细分析研究区地质及水文地质条件的基础上,对研究区范围、边界、含水层结构等概化,建立了研究区的水文地质概念模型;以ArcGIS软件为辅助,基于有限元法的FEFLOW软件为操作平台,利用区内钻孔资料及野外测算结果,通过软件公式编辑、插值等功能分别获得各层顶底板高程属性,将数据输入FEFLOW后,对模拟区平面三角剖分进而空间离散构建了研究区的三维地质模型;并利用FEFLOW软件的离散特性功能模块,将研究区灰场南部岩溶洼地与岩脚泉间划定为特定区域,建立缓冲区并给予其高特异性,耦合哈根-泊肃叶流体流动公式,在模型中刻画了岩溶管道流模型;最后探讨了特殊地质构造与岩溶管道模型的刻画方式与方法刻画出了符合案例区的三维向斜褶皱地质模型和岩溶管道流模型。      

第二松花江干流傍河开采潜力评价

在第二松花江傍河开采适宜性评价的基础上,根据研究区的地质和水文地质条件,建立了水文地质概念模型及相应的数学模型,建立了基于Visual MODFlow的地下水流数值模型;以地下水水位降深不大于含水砂层厚度的1/3为准则,通过使预测流场与允许降深条件下的流场尽量接近,给出了第二松花江干流傍河开采条件下的地下水允许开采量。结果表明:现状年条件下区域地下水资源开采强度较小,而傍河开采条件下各适宜区地下水开采潜力巨大,在多年平均降水保证率条件下,地下水允许开采量可达140×104 m3/d;适度规模傍河开采可引起地表水与地下水转化关系的变化,但不会对河流生态功能产生不利影响。     

民勤绿洲现状土地利用模式影响下地下水位时空变化的预测

用GIS与专业计算地下水运动的FEFLOW软件结合模拟研究了民勤绿洲现状土地利用模式影响下地下水位的时空变化。结果表明,如民勤绿洲现状土地利用模式发展下去,受其影响,绿洲地区的地下水位将持续地以较快的速度下降,到2010年10月,绿洲内将出现以绿洲腹地为中心、范围波及整个绿洲的两个地下水漏斗,漏斗中心地下水埋深将达47～52m,绿洲边缘地下水埋深将增加到17～22m,与1997年10月相比绿洲地下水位将下降9～34m。分析表明,在上游来水不变或减少的情形下,保持现状土地利用模式,将会逐步耗竭地下水资源,加速民勤绿洲的荒漠化过程的发生;如果调整作物种植结构、采用节水灌溉技术,将会减少地下水抽取量,减缓地下水位下降的趋势。     

废弃矿井地下水淹没过程的水流与水位数值模拟

定量分析和研究废弃矿井淹没过程的水流特征对于预测和防止废弃矿井地下水淹没过程中诱发的次生灾害具有重要意义。建立了废弃矿井淹没的多种介质水流数学模型,得出了淹没补给水量随时间、矿井内淹没水位和补给水源含水层水位之间的相关关系,建立了淹没补给水量与相关影响因素之间的函数关系式,完成了矿井淹没过程中涌水量实时计算的FEFLOW模块设计和开发。进行了近水平煤层开采后废弃矿井充水淹没水位回弹过程的数值模拟计算,得到了不同充水介质在充水淹没过程中的水流和水位回弹特征。结果显示,FEFLOW二次开发模块运算效果良好,具有实用价值。      

中国北方山丘区城镇地下水资源可持续利用——以吉林省磐石市为例

如何使有限的地下水资源发挥其最大的综合效益,保障城镇社会经济的可持续发展是山丘区中小城镇当前面临的重要问题。以实现磐石市城市地下水资源可持续利用为目的,建立地下水流数值模型,以地下水位降深、埋深为约束条件,优化市政供水开采布局,进行地下水资源开发潜力评价,进而提出了城市地下水资源可持续开发利用对策。