基岩裂隙水数值模拟探讨——以七台河市特大型应急水源地为例

桃山水库是七台河市三区一县城区的唯一供水水源,近年来降水量普遍偏小,桃山水库蓄水水位、蓄水量持续下降。为保证城市居民生活生产用水安全,在桃山水库上游倭肯河河谷发现一处地下水类型为白垩系砂岩裂隙水的大型水源地。为确保该水源地满足可持续开发利用和极端干旱年份的应急供水需求,本文建立了地下水流数值模拟模型,进行地下水系统的整体模拟。根据模拟结果,从该地区地下水的长期可持续利用要求出发,该区日开采量以不超过5.2×104m3为宜。在该开采条件下,地下水位的下降深度较小,对水库周边环境不会造成不良影响;从应急开采的角度考虑,由于桃山水库的存在,地下水与地表水水力联系密切,具有较强的应急能力,在极端干旱年份应急开采维持1年的合理开采量为18.2×104m3/d。根据建立的地下水流数值模拟模型:不仅提供合理的地下水可开采资源量,而且对地下水位的变化情况进行预测预报,实现地下水资源合理开发利用与生态环境的可持续发展。建立七台河市特大应急水源地地下水流数值模型,对进行地下水资源及其环境问题综合评价,十分必要和迫切,具有重要的理论意义和实用价值。     

基岩裂隙水渗流数值模拟研究综述

裂隙岩体中的渗流规律与传统多孔介质渗流规律存在本质的区别,裂隙岩体渗流具有不均匀性、各向异性和非连续性等特点,如何更好地刻画裂隙水渗流的这种特点是当前裂隙水数值模拟的热点与难点。介绍了裂隙岩体地下水渗流特性,对目前裂隙水渗流模型及其优缺点进行比较、分析,同时对主流数值计算方法和数值模拟软件进行概括介绍。     

裂隙含水层水文地质参数反演——以黑龙江七台河市应急水源地为例

为了获取裂隙含水层水文地质参数,以黑龙江省七台河市应急水源地为例,在抽水试验和示踪试验基础上,利用数值模拟软件GMS(Groundwater Modeling System)建立地下水流数值模型和溶质运移模型。通过研究溶质运移单域模型和两区模型,发现在裂隙含水层中两区模型能更好的描述穿透曲线的拖尾现象。实例研究表明利用数值模拟方法反演的含水层参数与解析法结果很接近,数值模拟的水均衡误差为0.024%,参数可靠性较高。研究发现该地区裂隙连通性较好,可作为应急水源地。     

基岩裂隙水中90Sr迁移的数值模拟

针对我国西北某放射性废物处置场的水文地质情况,通过渗透张量系数计算和溶质迁移参数测试,建立了基岩裂隙水渗透模型和90Sr在基岩裂隙水中的迁移模型.根据以上两个模型的耦合,采用有限差分法,利用MODFLOW软件对90Sr进入处置场地下水后的迁移情况进行了数值模拟预测.计算结果表明,由于机械弥散、对流作用、地质介质的吸附阻滞作用以及核素本身的衰变作用,处置库运行100a后因破坏而导致核素90Sr进入地下水后的有害污染面积比较小,不会对水井及下游造成不利的影响.     

数值模拟在地下水开采方案制定中的应用——以某市一应急备用水源地为例

根据应急备用水源地的水文地质概念模型,建立数学模型,采用有限差分法,并运用商业模拟软件GMS中的modflow模块建立数值模型,通过模拟不同开采方案,探讨在允许降深内,满足设计日开采量的情况下,比对择优选取合理的开采方案。     

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。      

地下水应急水源地综合研究——以唐山市平原区为例

为规范地下水应急水源地勘查、评价和研究内容及程序,以唐山市平原区地下水应急水源地为例,运用综合分析和数值模拟法,针对应急水源地的供水特征和生态环境约束,总结了地下水应急水源地的选址原则,探讨了地下水应急水源地研究内容和研究步骤,提出了地下水应急开采量概念。通过研究查明了水文地质条件,确定应急水源地位置; 建立了地下水流模型; 以地质环境为约束,以可持续开发利用为前提条件,评价了应急开采量和地下水资源恢复能力。对唐山市平原区地下水应急水源地的研究表明,该水源地距离现有水源地较远,水文地质条件、补给条件和水质较好,地下水应急水源地的应急开采量约9×104 m3/d,停采后地下水资源恢复能力较好。研究成果对地下水应急水源地的勘查和评价具有指导意义。     

贵州寒武系白云岩山间盆地型水源地混合模拟问题探讨——以海龙坝水源地为例

山间盆地中勘探程度较高,而周围补给山区勘探程度则较低,将山区作为“黑箱”,而盆地作为“白箱”,建立“黑、白箱”混合模拟数学模型对水源地进行模拟。经海龙坝水源地中使用效果良好。     

地下水应急水源地的选取--以合肥市为例

地下水应急水源地在保障饮用水安全、维持社会稳定上具有重要意义,本文从水文地质条件、社会经济条件等几个方面对应急水源地的选取原则进行研究,并在合肥市对地下水应急水源地的选取进行示例,为地下水应急水源地选取工作提供参考依据。     

基岩冲刷的数值模拟

为了探索采用数值模拟的方法来研究基岩冲刷的可行性,对二维散粒体河床的冲刷进行了试验研究,并采用二维k-ε模型,在贴体非正交曲线坐标系中用控制体积法对散粒体河床的冲刷进行了数值模拟,计算的冲坑深度与试验结果符合很好,结果令人满意.选用相同的控制基岩冲刷的参数,对不同下游水垫深度、不同入射流速时基岩冲刷深度的正确模拟说明,在对基岩特性有了充分的了解后,用数值方法来模拟基岩的冲刷过程及估算冲刷深度是合理、可行的.     

GMS在地下水数值模拟及断层处理中的应用——以盖孜河水源地为例

GMS（Groundwater Modeling System）是国际上流行的地下水模拟软件,且与ARCGIS属性数据有很好的兼容性,GMS3DGrids中的MODFLOW模块下的barrier边界条件可用于模拟地下含水层系统中薄层、垂向和低透水性、对地下水水平流具有阻碍作用的物体。在盖孜河研究区,近南北向分布的断层对地下水流具有控制阻碍作用,应用障碍边界处理断层,对研究区进行地下水流数值模拟,计算结果表明,地下水流受断层的影响很明显,应用barrier障碍边界对断层进行处理,模型中能够较好地反映出断层的这种影响作用。     

Visual ModFlow在第四系松散层地下水数值模拟中的应用——以渭南市北郊水源地为例

本文首先建立了渭南市城区水文地质概念模型,其后运用目前国际通用的可视标准软件Visual ModFlow对勘探区地下水进行了数值模拟计算,得出了该区天然补给量为17.21×104m3/d,在保证农业现有开采量20862.26 m3/d的条件下,开采资源为216898.30 m3/d,其中渭南城区开采95536.04 m3/d(潜水开采64857.54 m3/d,中层承压水开采25595.00 m3/d,深层承压水开采5083.50 m3/d)。北郊水源地开采100500.00 m3/d(潜水开采94500.00 m3/d,浅层承压水开采1500.00 m3/d,中层承压水开采3500.00 m3/d,深层承压水开采1000.00 m3/d)。在上述各量开采下,不论渭南城区及北郊水源地各层水水位均达到稳定。但渭南城区目前潜水超采5025.00 m3/d;中层承压水超采4900.00 m3/d;深层承压水超采485.00 m3/d。通过计算得知渭南城区必须对超采的量进行压缩。才能保证地下水长期有效的开采,为地下水合理开发利用及管理提供科学依据。     

北京房山应急水源地地下水数值模拟及河流渗漏量预测

以北京房山岩溶水应急水源地为例,采用等效连续介质体概化地下水流系统,建立地下水流数值模型,评价地下水源汇项,分析地下水系统特征。运用MODFLOW中的河流（渠）子程序包,刻画地表河流和泉水与地下水的交换关系。经参数识别和验证,计算结果与实测数据拟合较好,能够比较准确的模拟水源地岩溶水系统。模拟和预测结果表明,水源地地区地下水与地表水联系密切,应急开采后,地下水系统由向河流排泄转变为河流渗漏补给地下水,可为应急水源地合理开发利用提供科学依据。     

南昌市突发性应急供水水源地模拟研究

根据研究区水文地质条件,在地下水极丰富区选定尤口、谢埠、桃花三个地段作为突发性应急供水水源地.在现状开采情况下,以满足2020年研究区生活用水量(69.3×104m3/d)3个月为目标,应用GMS软件模拟三个水源地在最不利降水条件下应急供水情况.应急供水3个月之后,桃花有7口井疏干含水层厚度超过原厚度的2/3,最大为78.67％,最小为35.22％,平均为56.48％,基本能满足应急供水要求;谢埠与尤口最大疏干含水层厚度均未超出2/3,平均分别为41.06％和26.30％,均能满足应急供水要求.应急开采时,含水层疏干提供水量所占比重均在90％以上.当3个月应急供水结束后,维持现状开采,在年末桃花、谢埠、尤口含水层厚度分别可恢复至原厚度的89.82％ 、82.57％、85.45％,具有良好的恢复性能.可见,桃花、谢埠、尤口适合作为应急水源地.     

数值模拟法划分地下饮用水源保护区——以内蒙古呼和浩特市城市水源地为例

科学合理地划分地下饮用水源保护区,有助于以最低的经济代价防范地下水源被污染。以内蒙古呼和浩特市为例,在对其水文地质条件进行详细分析的基础上,利用MODFLOW建立地下水渗流场,利用MODPATH进行粒子反向示踪模拟,然后以井口粒子运移100 d和1 000 d的范围为标准确定一级和二级保护区的范围。根据水源地的特点,从社会经济和工程技术等方面提出了合理的地下水保护建议及保护区管理措施,为地下饮用水源保护区划分的发展趋势和研究方向提供借鉴,并更好地实现地下水资源的可持续发展。     

洼地开采地下水的地质环境效应研究——以天津市黄港洼应急水源地为例

天津市是我国水资源缺乏、人均占有淡水资源最少的城市之一,也是我国地面沉降最为严重的地区之一。地面沉降现已成为天津市的主要地质灾害,并在一定程度上制约着天津城镇的可持续发展。天津市平原区洼地众多,这些洼地大部分是天津市的湿地分布区。在洼地内建设应急地下水水源地,既可以起到为城区供水,缓解城区的地面沉降,又可以改善洼地生态环境的作用。     

煤层顶板砂岩裂隙水渗流场数值模拟研究

以顾桥矿南二采区11-2煤层开采为例,通过分析其顶板砂岩赋存条件,利用FLAC3D软件中应力—渗流耦合模拟分析研究顶板砂岩裂隙水渗流场规律,从而判断该煤层开采对上覆煤层开采的影响,以及顶板突水的可能性。模拟结果表明:煤层开采过程中,如果在工作面开采初始阶段没有发生顶板突水,那么在之后的开采过程中,在开切眼一侧发生顶板突水的可能性很小,而在迎头位置危险性较大;且开采11-2煤层对上覆煤层的安全开采影响不大。     

矩形狭缝裂隙水流运动特征数值模拟研究

裂隙水流运动规律的研究对岩溶地区水资源合理开发利用以及裂隙岩体渗流理论发展具有重要意义。为探讨立方定律在矩形狭缝平行裂隙中的有效性以及裂隙水流运动特性,对不同尺寸的矩形狭缝平行裂隙水流运动进行数值模拟,基于模拟结果,利用极限流速和极限雷诺数的概念对立方定律在矩形狭缝裂隙中的有效性进行了验证,提出适用于矩形狭缝裂隙的修正立方定律。分析了矩形狭缝裂隙渗透系数随裂隙开度、宽度以及宽度与开度比值的变化,结果表明：裂隙开度越大,宽度越大,渗透系数越大,渗透系数随裂隙宽度与裂隙开度比值的增大而增大,二者之间呈指数关系。对裂隙水流流速分布剖面进行分析,结果表明：裂隙开度越大,流速分布越偏离泊肃叶分布,且离裂隙中心线越近,绝对偏差越大,相对偏差沿质点位置呈波动变化,变幅较小;流速越大,流速分布越偏离泊肃叶分布,在裂隙中心线处最大,离裂隙壁越近,偏差越小,而相对偏差随流速的变化幅度相对较小,表现为集中型;裂隙宽度越大,对流速分布影响越小。     

安塬水源地地下水流三维数值模拟

安塬水源地为干河冲洪积扇型水源地,含水层由第四系冲洪积层构成,厚15～30m,非均质,各向同性.受含水层底板坡降的影响,潜水面坡降较大,为5％～8％.三维流特征明显,尤其是抽水试验时在抽水井周边区域不同深度的水头差别更为显著.为了观测不同深度的水位,在群孔抽水试验时在同一观测孔中按上、中、下不同深度设置了3组观测管分别进行水位观测,从而为三维数值模拟提供了水位数据,并以该资料为依据建立了三维有限差分模型,对6种开采方案进行了数值模拟计算和预报.通过11a的开采,证明建立的三维有限差分模型可靠,为水源地的地下水开采建立了较为可靠的数学预报模型.