新型地下水流速流向测量技术及其在岩溶区调查中的应用

我国南方岩溶区往往水文地质条件复杂,含水层的渗透性具有较强的非均一性。为探究岩溶含水层矢量渗透系数的分布规律,识别多级次岩溶水流系统的特征,利用新型地下水流速流向测量技术,在鄂西香溪河流域的典型水文地质钻孔进行了试验研究。结合地面调查、抽水试验和压水试验等方法,对流速流向测试与分析结果进行了水文地质解释及探讨。结果表明:所选典型钻孔岩溶含水层的垂向渗透系数不均一性较强,新型流速流向测量方法计算得出的渗透系数与抽水试验的计算结果相差5%;与压水试验相比,在钻孔2个不同深度的含水段,2种方法计算的渗透系数分别相差44%和2%;不同深度的地下水流向测量结果表明,钻孔在垂向上揭示了2个不同层次的岩溶水流系统。新型地下水流速流向测量与分析方法能够较准确地识别岩溶水的优势径流方向和径流层位,对于岩溶含水层渗透性非均一性的定量刻画具有良好的应用前景。     

同位素示踪单井试验研究

一、前言要查清地下水的流向、流速等参数,一般采用多口井测水位和抽水试验,连通试验等,对于埋藏较深的承压水,还须进行分层止水测水位,难度很大,钻群孔花钱多,且费工、费时。我们应用放射性同位素示踪方法,多次成功地在单井中测定了各含水层的地下水流向、流速。应用这种方法只需一口井,配合“核萤地下水流向流速仪”, 1—2人短期内就可完成诸如区域调查和划分均衡场边界     

均匀连续渗透流场中的“达西悖论”

渗透系数是由达西试验所得的渗透流量与过水断面面积和水力坡度(水头差与渗透距离的比值)的乘积之间的比例常数,由此得出的达西定律确定:渗透流速与水力坡度成线性正比关系,其比值即渗透系数。人们普遍认为,在均质各向同性介质中,地下水的渗透系数应该是处处相等的。沙槽中充满同样的沙,其渗透系数应该是处处相等的。但是利用同样的沙构成的沙槽模拟水流的试验结果却并非如此,而是出现了处处不等的局面。即在均匀渗透流场(均值各向同性)中,渗透速度与水头差及渗透距离之间的关系,并非像达西定律描述的那样是固定不变的。本文即对此展开讨论,认为地下水流系统理论与达西定律之间应该存在某种尚不确定的关系,值得探讨。     

具有不同转折角度的复杂单裂隙水头损失试验研究

裂隙是岩溶含水系统的重要组成部分,裂隙水流运动对岩溶含水系统水流运动起到重要的控制作用。利用自行设计研制的具有不同转折角度、不同裂隙开度的复杂单裂隙物理模型,通过室内物理试验得到有、无裂隙条件下,水头差变化曲线,并基于能量方程推导得出水流流经裂隙时产生的总水头损失计算式,计算得到不同裂隙开度(1～2.6 mm)、不同流速(0～40 cm/s)条件下,裂隙总水头损失对不同转折角度(0°～165°)的变化曲线,利用修正立方定律和达西-魏斯巴赫公式计算裂隙平行部分的沿程水头损失,总水头损失与之相减得到转折角处的局部水头损失。结果表明:随裂隙开度增大,流速增大,裂隙总水头损失、转折处局部水头损失均呈增大趋势,且流速越大,趋势越明显;对水头损失与平均流速之间的关系曲线进行拟合分析,发现裂隙总水头损失、转折处局部水头损失与平均流速之间均呈二次函数关系,可用Forchheimer方程描述,且总水头损失、局部水头损失与平均流速之间函数关系的二次项系数随裂隙开度增大基本呈增大趋势,最终得到二次项系数分布的上包线与下包线,而一次项系数分布比较集中,总水头损失的一次项系数分布于-0.1～0.5之间,转折处局部水头损失的一次项系数分布于-0.1～0.25之间。     

同位素示踪模拟地下水溶质运移速度的研究

本文通过青海某地一废物库的选址，进行了单井同位素地下水流速流向的测定，研究放射性同位素作为地下水的运动介质，模拟污染物质的溶质运移速度，从而预报建库后可能对周围环境产生的不利影响，提供切合实际的新的测试手段与数据。     

水流对渗流的影响实验研究

岸坡渗流是江河崩岸的主要诱因和重要研究内容之一.土力学中的渗流分析均建立在土体内部为低流速的层流、土体之外为静态水体的基础之上,而岸坡渗流之明显区别就在于土体之外的水体并非静态.利用新研制的实验设备,进行了不同切向水流流速、不同渗流水头差组合情况的水流渗流耦合试验,结果分析表明,水流对渗流有明显影响,并呈规律性变化:渗出面渗透比降越小,水流对透水性能的降低程度就越大,而比降超过一定数值后,水流将会增强透水性能.研究结果对江河两岸堤防等建筑物的安全评价将有着重要的理论价值和实用性.     

河床地形影响潜流交换作用的数值分析

选取对潜流交换具有重要影响的河床地形作为主要研究内容,采用数值模拟(MODFLOW程序)的方法研究在河床横剖面地形不均匀的条件下,潜流交换量的空间分布以及地下水流场的演变机制。结果表明:在河床地形起伏不均的情况下,潜流交换量更易发生在河道的深水区域;地下水流向受河床地形影响较小;近河床界面处的地下水流速受地形起伏影响剧烈,深水区域的地下水流速远大于浅水区地下水流速;通过与现场试验结果对比分析,得出河床地形起伏是引起潜流带渗透系数非均质现象的重要原因之一。     

广西平南赤泥堆场地下水渗流特性试验研究

渗漏污染是建干岩溶地区赤泥堆场的主要环境工程地质问题。解决这一问题的关键是通过查明地下水的渗流特性，从而确定其渗漏通道。试验研究表明，堆场内各水点之间、堆场与外部各水点存在一定的水力联系，其流速受季节影响，在枯水期较为缓慢；地下水流向主要取决于地下暗河的走向；堆场区地下水流向总体是自堆场向北流向右江，局部地下水的流向受构造和岩溶裂隙控制；岩溶管道是渗流的主要通道。因此，存在因赤泥渗流污染居民生产与生活水源地的可能，污染物的扩散途径主要是岩溶通道。     

用电位計测地下水的流向和流速

开發地下水源时,为了找到好的井址,以便多出水量,必須事先測定当地地下水的流向和流速。一般推断地下水流向需要測量許多鑽孔或井眼的地下水位,繪成地下水位等高线,然后按流向与等高线成直角的規律進行推断。对于局部地区也有用三点法來定流向的。至于测定流速不論使用哪种指示剂,都要有已經知道地下水流向的兩个鑽孔或井眼。在上坡井投入指示剂,从下坡井采水化驗,根据时間、距离來求流速。     

长江与嘉陵江交汇区水流结构的数值模拟

针对天然河流交汇区域复杂的地形条件及水流运动特性,采用水气两相流三维数值模型,对长江与嘉陵江交汇区水流运动进行深入研究,分析了交汇区域分离区、剪切层、流速场及螺旋度的变化特性。研究结果表明:长江与嘉陵江交汇的水流分离区形状受地形影响明显,随着水位的增加向右岸移动,剪切层整体呈一个扭曲的曲面;干支流原有的环流在交汇之后重新汇合,左岸未出现明显的环流,右岸逆时针的环流有减弱趋势,交汇区域纵向流速呈现高速与低速带分布特征。此外,长江和嘉陵江在交汇口下游螺旋度呈现左侧为负、右侧为正的对称分布,水流结构表现出逐渐形成双螺旋流的趋势,其中左侧的螺旋流逆时针运动,右侧的螺旋流顺时针运动。     

线性工程建设对地下水流场的影响分析

出于降低高速公路坡度的目的, 团结桥连接线高速公路路基开挖在Ⅱ级阶地前缘处排水盲沟最大开挖段基本将原来连续的天然含水层切穿, 导致地下水排泄基准面下降, 使得地下水流场发生改变, 部分民井出现水位下降或干涸现象. 得出路基开挖排水是导致工程区附近地下水含水层结构及流场改变、 水位下降或局部疏干的主要原因.     

傍河水源地地下水资源评价方法述评

当前傍河水源地地下水资源评价的方法主要是水动力学方法和地下水管理模型,包括平面二维流模式、饱和三维流模式、饱和-非饱和流模式以及以这些水流模式为基础的地下水管理模型,其中以完整河流假设的平面二维流模式和非完整河流(实际河流)的三维流模式应用较为广泛。但平面二维流模式计算的开采量偏大,容易引起不良的环境影响,应推行使用饱和三维流甚或饱和-非饱和流模式预测傍河水源地地下水开采量。     

Evaluation of groundwater reserves within the Samur-Gyul’gerychai alluvial-piedmont plain (South Dagestan)

The Samur-Gul’gerychay alluvial-piedmont plain (APP) in South Dagestan served a case area for an integrated approach to evaluating groundwater flow reserves, which allowed determining more precisely the quantitative indices and reconstructing the groundwater reserve characteristics in the border area of another state. This allows one to solve problems of rational and ecologically acceptable across-the-border utilization of groundwater reserves in the territory.     

中国北方岩溶区优势面控水机理及优势参数的确定与应用

在地下水数值模拟过程中，由于介质的空间变异性大，水文地质参数的优分工至今仍是一个重要而又难以解决的问题，本文将非饱和带土壤中的优势流概念推广到岩溶裂隙介质中，系统地分析了形成优势流的优势结构面控水机理，结合中国北方岩溶特征提出了实际工作中优势参数分方法，并依据有限元方法进一步求解，实例计算表明：利用优势面分析方法可以确定参数最优分区，所计算结果与实际情况基本一致，该结论对地下水流数值模拟参数的识别提供一种新的途径，同时对中国北方岩溶区地下水优势流的研究地以及地下水资源的科学评价等具有重要的参考价值。     

湛江市地下水流场演变特征

文章研究了湛江市50年来的地下水流场变化特征，得出以下结论：市区中、深层承压水经过近50年的集中开采．已形成了以人工开采区为中心的区域水位降落漏斗；浅层水一直未作为集中供水水源，未形成区域水位降落漏斗。影响地下水流场变化的因素主要为开采量，其次为地下水的开采方式及水文地质条件。     

地源热泵系统地下水热量运移阶段特性模拟研究

含水介质中地下水热量运移过程模拟是地源热泵系统这类新型浅层地温能利用工程科学论证的重要内容。通过建立饱和含水介质中热量运移对流-弥散数学模型,模拟了拟建地源热泵系统理想的对井抽-灌运行特定水流及热源条件下地下水热量运移过程。结果表明热泵系统完整运行周期(一年)内地下水热量运移过程具有显著的"阶段性"特征,"夏、冬抽-灌输运"和"春、秋停运蓄存"两阶段取决于不同的作用因素。从数学和概念模型两方面讨论了地下水流作用对热量输运过程的决定性影响,说明不同时期抽、灌井互换运行是解决拟定工作模式下热(冷)能浪费问题的理想途径。     

平面裂隙参数计算及其对浆液流动的影响分析

利用从层流到紊流的多阶段稳定压水试验的压力－流量曲线反算裂隙张开度、粗糙度及地下水影响半径等裂隙参数。建立了平面裂隙中浆液流动的力学模型,并分析了对浆液流动的影响因素。     

黄河下游断流对傍河水源地影响的研究

保持黄河不断流是傍河水源地存在的必要条件,黄河频繁的断流威胁傍河开采水源地的稳定性。本文建立了黄河下游影响带地下水系统模拟模型,模拟预测黄河下游在断流和恢复过流条件下,傍河开采时黄河侧渗量的变化趋势及傍河开采水源地地下水的演变趋势。研究表明:断流条件下,因傍河水源地开采而激发的黄河侧渗补给量增加幅度达28．4％-126．4％;小浪底水库运行对于傍河水源地实现稳定开采具有重要意义。     

嫩江流域径流时空演化规律分析

以流域时空分布理论框架为基础,分析嫩江流域径流时空演化规律,并着重从地形地貌影响因素方面进行归因分析。采用1955-2003年49 a的降水资料和1955-1973年19 a的径流资料,通过对代表性水文站自上游至下游（空间上）径流、地表径流和地下径流的年内与年际（时间上）演变规律进行分析。结果表明：1）嫩江流域降水年内变化及年际变化过程基本一致,可以忽略降水时空分布对径流时空演化规律的影响。2）从径流年内演化规律上可以判定上下游水源组合的差异性：上游以地表径流为主,在春季来源于融雪,汛期来源于大气降水,枯水季节来源于地下水补给;下游全年以地下径流为主。3）由于坡度和水文地质条件作用,上游更容易产流,下游受下垫面调蓄作用更强,不易产流;因此,从径流年际演化规律上可以判定径流产量自上游至下游逐渐减小。     

江苏平原地区(淮河流域)潜水碘含量控制因素探讨

本文通过工作区潜水碘含量的分布特点,与所处土壤、水文地质条件、地形地貌等一起进行综合分析,对地下水中碘的控制因素有了一个全新的认识:与前人认为地下水中碘的含量与有机质成正比的观点不同的是,本文认为地下水中碘的含量与有机质含量无固定关系,但有机质有助于促进水溶性碘的增加,相似水文地质条件下成正比;地下水径流条件对潜水碘含量影响重大,径流条件较好的丘陵、岗地往往较低,地势低平、径流条件较差的洼地和泛滥沉积区往往为高碘地区;相同水文地质条件下,地下水中的碘含量与土壤中的含量成正比;碘的另一重要特征是在地下水中的浓度较为稳定,随时间、开采而变化不大。