基于未确知信息的河流水质模拟预测研究

基于河水流速、污染物综合衰减系数等参量信息不确定性的特点,提出了运用未确知数学理论进行河流水质模拟预测的未确知数学模型。该模型不仅能得到以区间形式表示的河流污染物预测浓度,也能获得各浓度可能值区间对应的主观可信度,这为水污染控制系统规划和水环境管理决策提供了更为丰富、科学的浓度信息。实例研究表明,运用未确知数学理论进行河流水质模拟预测,理论上是可行的,预测结果是可靠的。     

岩石热导率校正对大地热流计算值的影响——以渤海湾盆地冀中坳陷为例

岩石热导率是计算大地热流的基础热物性参数,热导率的选取和校正是正确评估热流的基础。当前在冀中坳陷乃至渤海湾盆地的大地热流计算中,多以受季节性气温变化和地下水活动等因素影响较小的古近系和新近系砂泥质岩层作为大地热流的计算层位,岩石热导率也多参考区域内已有定值,而忽略了热导率对水饱和度、温度和压力的依赖性。本文从岩石热导率的温压校正和饱水校正角度出发,计算并比较了不同校正方法对热流值的影响。主要认识如下：① 岩石热导率作为1个受多因素综合影响的热物性参数,其大小与岩性和矿物组分密切相关,同时通常与孔隙率呈负相关,而与密度呈正相关;② 热导率高温试验结果显示,冀中坳陷砂岩样品热导率总体上随温度的升高而降低,在30~130 ℃的温度区间热导率降低了6. 8%~11. 3%,热导率下降率具有随热导率的降低而减小的趋势;由于砂岩和泥岩具有相对较浅的埋深和较低的原位温压条件,温压对热导率的正负效应可以在一定程度上相互抵消,对于热导率小于2 W/(m·K)的样品,温压对其的影响较小。③ 饱水校正后的冀中坳陷JZ03井和JZ04井古近系—新近系砂泥岩热导率的平均偏差分别高达43. 0%、47. 5%;④ JZ03井和JZ04井古近系—新近系岩层热导率在未经任何校正、经含水率校正及经孔隙率校正情况下的大地热流值分别为43. 05 mW/m2、45. 39 mW/m2、61. 64 mW/m2和52. 81 mW/m2、59. 81 mW/m2、78. 14 mW/m2;最终选取经几何平均模型饱水校正后的热导率计算得到的61. 64 mW/m2和78. 14 mW/m2两个热流值分别作为冀中坳陷牛北斜坡和高阳低凸起中部的大地热流值。     

宿州矿区浅层地下水污染评价及源解析

宿州矿区由于长期煤炭开采,不仅形成了浅层地下水降落漏斗,而且造成了不同程度的地下水污染,其污染现状及主要形成原因尚不清楚。为此,本文利用研究区水土污染调查获取的21个地下水样品的 {\mathrm{NO}}_3^{-}等13项污染指标开展地下水污染源解析工作。在采用改进内梅罗综合污染指数法对研究区浅层地下水环境质量进行评价的基础上,利用因子分析和反距离权重插值方法对研究区浅层地下水进行污染源及空间分布特征解析。研究结果表明:(1)研究区浅层地下水受到了重度污染,以Ⅳ类水为主,污染较严重的指标为 {\mathrm{NO}}_3^{-}、Mn、Fe和F^-。(2)研究区浅层地下水主要包括4个污染源:原生地质环境(F1),其高值区分布在桃园煤矿及其周边;矿坑排水和矸石山淋溶作用下形成的矿业废水(F2),其在桃园和钱营孜煤矿及其周边地区污染较为严重,其余矿区也存在一定程度的矿业废水污染;由生活垃圾、人畜排泄物造成的农村污水(F3),其污染地区主要为朱仙庄和芦岭煤矿一带; 由化肥施用引起的农业污染(F4), 其高值区集中在朱仙庄煤矿及其周边区域。地下水水质的主要影响因素是浅层地下水原生地质环境和矿业废水,其中约有51.040%的污染来源于原生地质环境及煤矿矿业污染的混合污染,约有11.841%的污染来自煤矿矿业废水,其余污染主要来源于农村生活和生产污水以及农业面源污染。(3)研究区浅层地下水主要污染区域为桃园和钱营孜煤矿一带,祁南和祁东煤矿污染相对较轻,朱仙庄和芦岭煤矿水质较好。(4)建议对矿区地下水主要污染源及污染途径进行综合防治:加强矿坑排水口的污水达标排放监管力度;煤矿企业采用生产建筑材料等方法提高矸石的综合利用率;进一步加强与矿区污水、垃圾填埋处理等相关的基础设施建设。     

基于盲数理论的地下水允许开采量计算初探

基于地下水系统所具有的多种不确定性特征,运用盲数理论,定义了水文地质参量盲数等基本概念,在此基础上,尝试性地提出了盲信息下地下水资源允许开采量计算模型。由此模型不仅可以求得地下水补给量(或允许开采量)的各种可能取值区间,也能得到各灰区间对应的主观可信度,从而为地下水资源管理决策提供了更为科学、丰富的信息,也为地下水开采的风险分析提供了依据。实例研究表明,运用盲数理论进行地下水允许开采量计算,所得结果较传统水文地质学方法计算结果更加符合实际情况。     

基岩裂隙流水位与流程关系的统计研究

基于室内模拟试验及有关资料,研究了不同条件下基岩裂隙水一维流水位与流程的统计关系,并将结果与前人研究进行了比较分析,得出以下结论:a.基岩裂隙水无压流水位三次方与流程呈线性关系,承压流水头与流程呈线性关系;b.承压流条件下统计结果与前人研究结果无实质性差别,而对无压流,统计结果与孙峰根等人的研究结果一致,与传统的结果,即水位平方和流程呈线性关系不一致;c.统计结果对基岩裂隙水运动理论的研究与应用具有重要的参考价值      

河流水质未确知风险评价理论模式研究

基于河流水文、水力和水质资料信息未确知性的特点,运用未确知数学理论,建立了河流水质模拟预测的未确知数学模型;并提出了河流水质未确知风险、未确知测度概念及其计算模式。由河流水质模拟预测结果,得到下游控制断面污染物浓度分布区间及其相应可信度值,再由未确知测度计算模型确定水质超标风险。实例研究表明,运用未确知数学进行不确定性信息下河流水质模拟与风险评估,理论上是可行的,计算结果是可靠的。这为水质运移扩散规律和风险分析问题的研究提供了一种新方法。     

基于多尺度DTM的坡式梯田三维可视化研究

针对黄土高原梯田可视化问题,以往的相关研究基本解决了水平梯田的三维可视化,但关于坡式梯田的研究尚为空白。坡式梯田因其具备更加突出的人工微地形特性,难以通过传统的DEM可视化方法实现其三维可视化。该文提出了多尺度DTM叠加法,利用偏移线法、高程增量法等方法提取田埂坡度特征,将研究区的低分辨率格网DEM(G-DEM)、坡式梯田分布区的高分辨率坡度DTM及G-DEM融合为一体,对坡式梯田进行三维叠加可视化。与传统G-DEM可视化方法相比,多尺度DTM叠加可视化法不仅所需数据存储量更小,而且具备更加逼真的坡式梯田三维可视化效果,能够有效显示坡式梯田的平坦田面和陡直田埂,是对基于DEM的梯田地形三维可视化的有益探索。     

基于电阻率法的充填裂隙-基质中盐热运移试验研究

为探究盐、热示踪剂在裂隙-基质中示踪的有效性,设计了充填裂隙-基质试验模型,开展了不同示踪剂下的试验,结合不同测点的实时动态电阻率监测数据,研究充填裂隙-基质中示踪剂运移过程,并讨论基于电阻率法的盐、热示踪的有效性结果表明：（1）电阻率法可以揭示3种不同示踪剂注入充填裂隙-基质系统的过程以及裂隙-基质系统中裂隙的存在;（2）盐热示踪剂下裂隙与基质内的体积电导率变化率差异最为显著;（3）质量浓度与体积电导率拟合效果要优于温度与体积电导率拟合效果。这说明了基于电阻率法的示踪剂对刻画裂隙-基质中裂隙与基质位置的有效性,且盐热联合示踪剂效果最好。数据成果对野外电法勘探裂隙位置及其他非均质地层构造研究具有一定的参考价值。     

裂隙宽度空间变异性和泄漏条件对网络裂隙中DNAPLs运移影响研究

DNAPLs本身的化学性质、裂隙的几何性质以及泄漏条件等影响重非水相流体（DNAPLs）在裂隙介质中的运移和分布。针对DNAPLs的运移规律研究多集中在孔隙介质和单裂隙中,在随机网络裂隙中的研究较少。本研究生成随机网络裂隙是基于蒙特卡罗方法,运用像素扫描识别并输出裂隙的坐标和宽度,然后采用PetraSim模拟四氯乙烯(PCE)在随机网络裂隙中的运移,探讨裂隙宽度空间变异性和泄漏条件（包括泄漏速率和泄漏位置）对DNAPLs运移的影响。数值模拟结果表明:DNAPLs的空间展布和运移路径受裂隙宽度空间变异性影响,随着网络裂隙中裂隙宽度空间变异性增大,出现优势通道,DNAPLs运移的速率加快,DNAPLs的质心位置和饱和度空间分布发生明显变化;DNAPLs的运移速率和空间展布受泄漏速率影响,泄漏速率越大,DNAPLs运移速率越快,模型底部蓄积的DNAPLs的饱和度越大,DNAPLs的空间展布也越大;同一网络裂隙中,泄漏位置不同,导致DNAPLs的运移路径及分布范围不同,不同的泄漏位置重力方向裂隙空间变异性不同,导致DNAPLs运移路径和空间展布各不相同。研究结果可以丰富裂隙介质中DNAPLs运移机理研究,为裂隙介质中DNAPLs污染修复提供模型参考。     

安徽淮北平原浅层地下水硝酸盐分布特征及污染来源分析

地下水中硝酸盐污染是当今世界许多国家或地区普遍关注的问题,研究其分布特征意义重大。文章在水文地质调查基础上,通过取样分析,研究了安徽省淮北平原浅层地下水硝酸盐分布状况和污染来源,结果表明:硝酸盐含量在东北地区较高,在一定范围超过饮用水限制标准(88mg/L),最高达432.56mg/L,研究区南部较低;NO3-与Cl-的同步增长关系表明其主要来源为生活污物和人畜排泄物,且该地区的农田肥料和污水灌溉很可能是另一主要来源;根据R型因子分析发现研究区内浅层地下水水质主要受到三方面的影响,即自然作用、自然与人为的混合作用和人为作用,且贡献率分别为39%、28%、15%。而人为作用中硝酸盐的相关度最高,因此建议加强研究区内人类活动中硝酸盐氮污染控制。