含水层中海水入侵的数学模型

提出了考虑过渡带的适合潜水含水层和承压含水层的海水入侵数学模型,导出了相应的方程和定解条件.经实例验证,模型是合理和可靠的.     

临沂市城区岩溶地下水流模拟

地下水动力条件变化是导致临沂市城区岩溶塌陷的诱因和动因,通过分析岩溶区地质及水文地质条件,建立了临沂市城区岩溶地下水流数值模型,预测了2007年6月至2019年6月地下水水位时空变化过程。从流场拟合情况看,所建模型拟合效果良好,客观反映了地下水系统演化规律,可以用于岩溶塌陷预警预报,为岩溶塌陷地质灾害防治提供技术依据。     

基于管道流模型的岩溶含水系统降雨泉流量响应规律——以贵州后寨典型小流域为例

为深入研究高度非均质岩溶含水系统的补给、运动机理,以贵州后寨岩溶典型小流域为例,运用管道流程序(conduit flow process),基于后寨岩溶典型小流域实际的降雨流量资料,建立降雨泉流量响应理想模型,对不同落水洞补给位置、不同渗透系数和给水度组合情况下的降雨泉流量互相关系数曲线陡缓程度和峰值特征进行研究.研究结果表明:含水介质参数的改变远没有补给位置不同对互相关系数曲线的改变程度高;在不同渗透系数和给水度组合情况下,短距离排水互相关系数峰值可接近1,而远距离排水互相关系数峰值最高仅为0.4.野外实际研究区分析也表明,短径流路径下降雨流量互相关系数峰值高达0.7,而长径流路径下降雨流量互相关系数最大为0.4.辅以必要的水文地质调查,降雨泉流量互相关曲线可用来分析管道径流路径等岩溶含水系统水动力特征.     

A Leaky Aquifer Model For Hard Rock Aquifers

A comparison is made between the unsteady parallel fracture model using the double porosity approach and the anisotropic aquifer-water table aquitard system. The presence of a moving water table in the weathered zone (unconfined block), influenced by recharge from rainfall or other sources and leakage to the fracture zone, is discussed. The effect of fracture skin on the block-fracture interface is studied for both double-porosity and aquifer-water table aquitard systems. Typical type curves are presented. It is found that the effect of both fracture skin and water table is to lead to a flat drawdown behaviour for a large time. The applicability of the present model for parameters estimation is illustrated on a field pumping test of 7 days duration.

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Résumé: Une comparaison a étéétablie entre le modèle de fractures non constamment parallèles utilisant l'approche de la double porosité et une système composé d'un aquifère anisotrope et un bloc de faible perméabilité avec une surface libre. La présence d'une surface libre variable dans la zone d'altération (bloc non captif), inflluencée par la recharge (pluie ou autre) et par l'écoulement vers la zone fracturée, est discutée. L'effet d'une conche superficielle à l'interface bloc-fracture est étudié pour les deux systèmes, celui à double porosité et celui composé d'un aquifère et d'un bloc de faible perméabilité. Des combes typiques sont montrées. Les résultats montrent que les effets d'une conche superficielle et de la surface de la nappe conduisent à une evolution constante en rabattement pour un temps long. L'application du modèle pour l'estimation des paramètres est justifiée par les résultats d'un pompage d'essai de 7 jours.

     

A Simple Approach to Account for Radial Flow and Boundary Conditions When Kriging Hydraulic Head Fields for Confined Aquifers

The estimation and mapping of realistic hydraulic head fields, hence of flow paths, is a major goal of many hydrogeological studies. The most widely used method to obtain reliable head fields is the inverse approach. This approach relies on the numerical approximation of the flow equation and requires specifying boundary conditions and the transmissivity of each grid element. Boundary conditions are often unknown or poorly known, yet they impose a strong signature on the head fields obtained by inverse analysis. A simpler alternative to the inverse approach is the direct kriging of the head field using the measurements obtained at observation wells. The kriging must be modified to incorporate the available information. Use of the dual kriging formalism enables simultaneously estimating the head field, the aquifer mean transmissivity, and the regional hydraulic gradient from head data in steady or transient state conditions. In transient state conditions, an estimate of the storage coefficient can be obtained. We test the approach on simple analytical cases, on synthetic cases with solutions obtained numerically using a finite element flow simulator, and on a real aquifer. For homogeneous aquifers, infinite or bounded, the kriging estimate retrieves the exact solution of the head field, the exact hydrogeological parameters and the flow net. With heterogeneous aquifers, kriging accurately estimates the head field with prediction errors of the same magnitude as typical head measurement errors. The transmissivities are also accurately estimated by kriging. Moreover, if inversion is required, the kriged head along boundaries can be used as realistic boundary conditions for flow simulation.     

A Probability-Based Renewal Rainfall Model for Flow Forecasting

In real-time flood warning systems, sufficient lead-time is important for people to take suitable actions. Rainfall forecasting is one of the ways commonly used to extend the lead-time for catchments with short response time. However, an accurate forecast of rainfall is still difficult for hydrologists using the present deterministic model. Therefore, a probability-based rainfall forecasting model, based on Markov chain, was proposed in this study. The rainfall can be forecast one to three hours in advance for a specified nonexceeding probability using the transition probability matrix of rainfall state. In this study, the nonexceeding probability, which was hourly updated on the basis of development or decay of rainfall processes, was taken as a dominant variable parameter. The accuracy of rainfall forecasting one to three hours in advance is concluded from the application of this model to four recording rain gauges. A lumped rainfall-runoff forecasting model derived from a transfer function was further applied in unison with this rainfall forecasting model to forecast flows one to four hours in advance. The results of combination of these two models show good performance with agreement between the observed and forecast hydrographs.     

Stochastic Modeling of Variably Saturated Transient Flow in Fractal Porous Media

This work presents the application of a Monte Carlo simulation method to perform an statistical analysis of transient variably saturated flow in an hypothetical random porous media. For each realization of the stochastic soil parameters entering as coefficients in Richards' flow equation, the pressure head and the flow field are computed using a mixed finite element procedure for the spatial discretization combined with a backward Euler and a modified Picard iteration in time. The hybridization of the mixed method provides a novel way for evaluating hydraulic conductivity on interelement boundaries. The proposed methodology can handle both large variability and fractal structure in the hydraulic parameters. The saturated conductivity K _s and the shape parameter _vg in the van Genuchten model are treated as stochastic fractal functions known as fractional Brownian motion (fBm) or fractional Gaussian noise (fGn). The statistical moments of the pressure head, water content, and flow components are obtained by averaging realizations of the fractal parameters in Monte Carlo fashion. A numerical example showing the application of the proposed methodology to characterize groundwater flow in highly heterogeneous soils is presented.     

马坪岭煤矿地面岩溶塌陷分析

与马坪岭煤矿毗邻的某军工企业厂区附近发生地面塌陷,严重影响了企业的正常生产。为此需对马坪岭煤矿地面岩溶塌陷进行分析。通过收集资料与实地调查,认为地面塌陷是由于附近煤矿、老窑开采引发突水,长期疏干排水以及大量的抽取地下水造成的。为了以后能安全顺利开采,以-50m标高为界,根据老窑分布、地层岩性、未来采空区的涌水量,将开采区划分为水文地质条件复杂区和中等区。其中预测复杂区最大涌水量为1 792m3/h,易引发地面塌陷,目前不宜开采;中等区最大涌水量253m3/h,不易引发地面塌陷。并根据矿区构造特点,提出了在断层附近采取帷幕注浆方式,以减少断层导水性的预防措施。     

蜀山背斜岩溶水系统特征研究

为了岩溶水的合理利用,根据物探及水源井资料,对蜀山背斜岩溶水水文地质特征进行了研究。结果表明：蜀山背斜寒武-奥陶系碳酸盐岩岩溶发育程度主要受岩性、构造及埋藏条件等因素的控制,可溶成份含量高的地层、构造发育强烈的地段及碳酸盐岩埋藏浅的地区岩溶发育程度相对较高,相反,岩溶发育程度较低;岩溶水主要接受上覆孔隙水的垂向越流补给,其次为裸露区大气降水入渗,主要排泄途径为人工开采及侧向排泄;岩溶水水位总体上随气候与气象呈周期性变化,基本处于动态平衡状态;岩溶水水质良好,水化学类型主要为SO4·HCO3-Ca·Mg型,水质在枯水期与丰水期的变化不明显。     

河南荥巩矿区岩溶水发育规律研究

通过对矿区地层、构造以及水文地质条件的分析,认为寒武-奥陶系岩溶裂隙含水层是矿区的主要含水层。岩溶水受地层岩性、构造的作用明显,岩溶发育程度在矿区呈现出西弱东强,浅部强、深部弱的发育规律。岩溶水动态受大气降水和矿井排水的双重控制,大气降水是岩溶水的主要补给来源,矿井排水是主要排泄方式,水位动态属于降水-矿排型。在天然状态下,岩溶水主要接受南部露头区大气降水的补给,然后自南向北、自西向东径流,经过新中-三李一带的岩溶水强径流带,在三李一带以岩溶大泉的方式向外排泄。     

邯郸市西部岩溶地下水的利用与开发

根据区域内岩溶地下水供需水现状，特别是通过对岩溶地下水最新开采动态资料分析，认为邯郸市西部岩溶水区尚具有一定的开发潜力，并提出了解决岩溶山区(革命老区)人畜用水的可行性和拦蓄滞洪、人工补给的有效途径，为地方经济持续发展提供决策依据，也可为北方类似岩溶地区所借鉴。     

开滦煤矿岩溶陷落柱的发育特征及规律研究

根 据 煤 矿 井下 生 产 揭 露陷 落 柱 的 实践 经 验 ,对 矿 区 内 岩 溶 陷 落 柱 的 发 育 特 征 、形 成 条 件 和 发 育 规 律 ,充 水 类型 和透 水 性,陷落 柱出 现 的前 预兆 等 几方 面谈 了 自己 的认 识 。     

郭庄泉岩溶水系统研究

郭庄泉泉域内有多处泉点出漏，泉域为一完整的岩溶地下水系统，具有独立的补给、径流、排泄关系，为全排型岩溶大泉。本文通过计算分析，确定了泉域岩溶地下水的天然资源量和可开采资源量，为区域水资源的优化配置提供了科学依据。     

鄂尔多斯盆地煤炭基地含水层及其保护研究

鄂尔多斯盆地周边分布着神东、陕北、黄陇和宁东四个大型煤炭基地,煤炭资源丰富,但开采利用程度低,是我国＂十二五＂期间重点开发的矿区。在系统分析盆地内侏罗系煤层顶板白垩系裂隙含水层和第四系萨拉乌苏组孔隙含水层富水性的基础上,揭示了含水层与煤层的叠置关系;以煤炭开采破坏含水层、煤层与含水层距离、煤层与地表距离、含水层富水性为依据,将含水层破坏模式划分为：破坏顶板萨拉乌苏组含水层亚区、煤层埋藏浅破坏顶板含水层及生态环境亚区、破坏顶板含水层富水性较好亚区、破坏顶板含水层富水性较弱亚区,并对含水层破坏程度进行了分区评价;最后提出了含水层保护措施,为煤炭开采后的防治水工作提供了依据。     

铜川新区奥灰岩溶水赋存规律研究

根据铜川新区的地层、构造及水文地质特征,对其奥灰岩溶水的含水岩性,补给、径流、排泄条件,水质特征,富水性及开发利用现状作了深入分析,总结了该区奥灰岩溶水的垂向变化规律,为合理开发利用奥灰岩溶水提出建议。     

含水层的一种普遍规律:渗透系数随深度衰减

国内外多个含水层的研究都发现渗透系数具有随深度衰减的规律。给出了多孔介质和裂隙介质中渗透系数随深度衰减的一般模型及简化模型,并用该简化模型分析了多个含水层的渗透系数随深度衰减的规律。研究发现,随着渗透系数测试深度的增大,衰减系数明显变小;渗透系数测试深度相近的含水层,岩性对衰减系数有一定程度影响。渗透系数随深度衰减的规律应该在地下水科学的相关研究中引起重视。     

地下水混合井流解析模型

建立了地下水定流量抽水的稳定混合井流模型和不稳定混合井流模型,后者包括未抽水条件的混合水位（初始混合水位）模型和定流量混合抽水模型。得出若干基本规律。并与前人的相关问题做了对比,证明了Sokol D.,Hantush M.S.,Бочевер Ф.М. 和 Веригин Н.Н.及 Neuman关于混合观测孔水位建议方程所需要的条件以及MODFLOW软件关于混合抽水井各层流量的分配与各层的导水系数成正比建议所需要的条件。     

地下水混合井流解析模型

建立了地下水定流量抽水的稳定混合井流模型和不稳定混合井流模型,后者包括未抽水条件的混合水位（初始混合水位）模型和定流量混合抽水模型。得出若干基本规律。并与前人的相关问题做了对比,证明了Sokol D.,Hantush M.S.,Бочевер Ф.М. 和 Веригин Н.Н.及 Neuman关于混合观测孔水位建议方程所需要的条件以及MODFLOW软件关于混合抽水井各层流量的分配与各层的导水系数成正比建议所需要的条件。