利用不对称的地下水位潮汐波动确定滨海含水层参数

在滨海地区,地下水水位受潮汐波动影响较大,使得传统的抽水试验、水位回复试验等方法确定含水层参数存在困难且花费较大。通过对广西北海市滨海含水层地下水位动态资料进行分析,发现其上升段和下降段是不对称的。基于海岸带承压含水层正弦潮汐波的传播理论,提出了确定含水层参数的分段法,并与振幅衰减法和滞后时间法进行对比,各种方法求出的储水系数与导水系数之比(S/T)很接近,说明分段法是有效的。对于北海市滨海含水层,上升段求出的S/T值比下降段要大,其成因机理还有待进一步分析。     

天津地区深层地下热水井水动力特征

天津地区部分深层地下热水钻井在开采过程中井口水温明显高于开采前的井口水温,井内水的密度随之降低,可导致动水位高于开采前的静水位。采取井底压力的折算公式和室内实验的方式分别对实测数据和该现象进行分析、模拟。结果表明,开采条件下的井底压力明显小于停采条件下的井底压力,水位拟合主要受地热井的密度、井底压力的计算公式和计算方法、地质结构以及地热井回灌等因素的影响;在实验第一阶段观测到井底温度与井口水位呈正线性相关,井底压力与水柱的平均密度呈线性负相关;在第三阶段平均密度和井底压力也呈线性负相关;而在第二阶段井底压力几乎保持不变时,可以根据该压力对不同井口温度时动水位升高值进行预测。     

高放废物深地质处置地下水流数值模拟方法研究进展

地下水流数值模型不仅是认识深部水动力场形成演化机制的有效工具,也是建立核素迁移数值模型的基础,因而是高放废物处置场选址和安全评价中重要的技术手段。高放废物深地质处置地下水流数值模拟方法较多,如何选择适当的方法也是值得关注的问题。针对高放废物深地质处置地下水流数值模拟技术展开研究,通过阅读大量国内外文献,文章系统阐述了目前常用的4 类地下水流数值模拟方法的研究进展、适用条件和实例应用;综述了深地质处置中常用的模型不确定性分析方法及研究成果,列表给出了适用于放射性废物地质处置的地下水流数值模拟软件及其在废物处置选择和安全评价中的应用。研究结果表明:等效连续介质模型适用于大区域、长序列、裂隙发育程度较高或较均匀的地区,该类模型方法成熟、所需的数据和参数易于获得,但是不能精确刻画裂隙介质中地下水的流动特征。离散裂隙网络模型适合解决处置场地、储罐尺度等需要精细刻画的地下水流问题,但由于需要大量裂隙及其连通性数据、相关参数等,该方法存在着工作量大、耗时多的缺点。双重介质模型主要用于解决区域尺度裂隙水流问题,但并不能表现出裂隙介质的各向异性、不连续性等特征,因而适用范围存在一定的限制。等效-离散耦合模型可以通过区域分解法对裂隙密度大的区域采用等效连续介质模型,对于裂隙密度较小的地区采用离散裂隙网络模型,从而更符合一般地质条件下裂隙渗流的特征,但也存在交换量难以确定、模型耦合技术问题。通过灵敏度分析,将不同敏感因子对模型敏感指标的影响程度进行排序,提高模型精度、减少参数不确定性分析的工作量。蒙特卡罗法是目前常用的一种模型不确定性方法,原理简单、易于实现。文章展望了数值模型在仿真性、不确定性分析、预测和多介质耦合等方面的研究前景。     

海潮引起初始水位倾斜的滨海承压含水层地下水位 变化的数值模拟

海潮波动可以引起海岸带地下水位发生波动。建立了基于有限差分法的滨海地区一维承压含水层地下水运动数值模型。将潮汐波动概化为正弦波,模拟了滨海地区地下水位随潮汐波动的变化。通过与初始水位水平的承压含水层水位变化的比较表明,受海潮影响的滨海承压含水层地下水位与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加,地下水位的变幅及潮汐效率呈负指数函数衰减,但比前者变化程度稍缓,地下水位对海潮的滞后时间随距离呈线性增加。     

某地下核设施场址地下水化学特征及其对水循环的指示意义

在核设施场址筛选和长期性能安全评价中,地下水化学特征是最重要的因素之一.本文采用数理统计、离子比例法、同位素分析法以及水文地球化学模拟等方法,对沿海某核设施场址水化学特征及主要控制因素、地下水补给来源与年龄等进行了分析,并构建了该场址地下水循环演化模式.研究表明：场址地下水中TDS较低,pH值多呈弱酸性;地下水化学类型主要为HCO₃-Na·Ca型和HCO₃-Ca·Na型;水化学组分主要受硅酸盐岩风化作用的控制;地下水主径流路径上以钠长石、钙长石的风化溶解为主;地下水来源于当地大气降水入渗补给,硐室深度范围内地下水¹⁴C表观年龄为2.08～3.60 ka.该场址地下水化学特征及水循环交替条件对于保障该核设施的安全性是有利的.     

基于NSMC方法的某核工程场地裂隙地下水数值模拟不确定分析

裂隙介质渗透结构表现为高度的非均质性与各项异性。为了科学有效地预测某核工程场地裂隙地下水的流动规律,揭示裂隙岩体地下水的渗流特性,笔者等采用Pilot Point调参方法与null space Monte Carlo方法（NSMC）,开展了裂隙岩体渗透结构的不确定性分析研究,构建了符合实际水文地质条件的多个渗流数值模型集合。结果表明：该方法获得的各个实现地下水位模拟结果能够与实际观测数据较好吻合,可反映工程场地裂隙地下水动力特征与流动趋势;各个实现的参数化渗透结构在空间上存在一定的差异性,但整体变化趋势是保持一致的,渗透参数的不确定性表现为在实测数据分布区域相对较低,钻孔空白区域相对较高;该方法可以弥补单一、确定性模拟结果在表征裂隙介质渗透结构方面的局限性,有效地降低模型参数的不确定性与随机性。此方法对进一步提升裂隙岩体渗流模拟精度与预测能力,深化裂隙地下水迁移规律的认识具有重要的意义。     

模拟温泉形成的一种管道渗流实验

自然界中温泉形成的循环机制比较复杂,前人的实验模型研究很少有报导。根据断裂-深循环型温泉的特点可以设计一个简易实验装置,对温泉的形成进行模拟实验。实验采用充满砂的半圆弧形圆管实验装置,开展不同水温下热水循环的模拟实验,以便了解地下热水循环过程温泉流量的影响因素。利用室温实验计算出实验用砂的渗透系数K的范围在50.59～57.94 m/d。实验结果表明,温泉流量除与水头差、介质渗透系数和截面积呈正比例关系外,还随温度增大而增大。温泉形成过程是伴随能量转换的地下水循环过程,地下水从深部热源获得的热量使其温度升高,粘滞性降低,导致其流量增大。利用河北北部和广西东南部温泉的流量、温度数据进行验证,进一步分析了实验结果的合理性。     

基于NSMC方法的某核工程场地裂隙地下水数值模拟不确定分析

裂隙介质渗透结构表现为高度的非均质性与各项异性。为了科学有效地预测某核工程场地裂隙地下水的流动规律,揭示裂隙岩体地下水的渗流特性,笔者等采用Pilot Point调参方法与null space Monte Carlo方法(NSMC),开展了裂隙岩体渗透结构的不确定性分析研究,构建了符合实际水文地质条件的多个渗流数值模型集合。结果表明：该方法获得的各个实现地下水位模拟结果能够与实际观测数据较好吻合,可反映工程场地裂隙地下水动力特征与流动趋势;各个实现的参数化渗透结构在空间上存在一定的差异性,但整体变化趋势是保持一致的,渗透参数的不确定性表现为在实测数据分布区域相对较低,钻孔空白区域相对较高;该方法可以弥补单一、确定性模拟结果在表征裂隙介质渗透结构方面的局限性,有效地降低模型参数的不确定性与随机性。此方法对进一步提升裂隙岩体渗流模拟精度与预测能力,深化裂隙地下水迁移规律的认识具有重要的意义。