潜水延迟给水理论模型探讨

基于对失饱和带毛管与潜水流间交互作用的分析，提出了以“失水带迟后反应”模式计算延迟给水下的定降深流动①的成因方法。它能自然地解释水位、水头的Ｗａｌｔｏｎ三阶段演变规律，且拟合实测资料，具较强实用性。现行的纽曼代表性模型未能考虑延迟给水作用，因而其水位计算结果与实测线型相反．博尔顿法是经验性的，未予揭示该现象成因。本法基本上解决了上述问题。文后图示了各参变量对水头时空分布的影响。验算表明，将本法用于潜水出流试验推求含水层参数，可获更佳结果。     

渗滤液水位以下垃圾体产气对孔隙压力影响研究

为了研究渗滤液水位以下产气对孔隙压力的影响,从孔隙气在渗滤液水位以下特定的流动状态出发,采用峰值产气模型,结合了达西定律、理想气体状态方程和多孔介质流体动力学理论,建立了渗滤液水位以下考虑产气作用的气液迁移模型。运用差分法对产气引起的气液迁移问题进行了数值求解。计算结果表明,渗滤液水位以下垃圾体的产气对孔隙压力的影响主要有渗滤液渗流引起的附加孔隙压力和水位升高引起的附加孔隙压力,按孔隙气所处阶段的不同可以分为孔隙气被封闭时孔压积聚阶段、孔隙气突破孔隙水封闭时的孔压急剧消散阶段以及由对流作用控制的气液运移阶段;高产气速率、高渗滤液水位和低渗透系数都会使得垃圾体内产生较高的孔隙压力;降低填埋场内渗滤液水位是减小产气对孔隙压力影响的有效措施。     

采后覆岩分带模型及工程意义探讨

采后覆岩力学状态与顶板事故、顶板水害等直接相关,有必要对采后覆岩结构进行深入研究。提出了覆岩结构“新四带”模型:垮落带、裂隙带、基岩离层带、松散冲积层带。结合前人的“三带”模型、“四带”模型进行了空间上对比分析,厘清了3种分带模型的空间关系。重点从覆岩内含水层水位受采动影响、光纤探测、顶板淋水现象等几个方面探讨了“新四带”模型的科学性,得出煤层上覆基岩内任何层段都可能产生离层裂隙(达到一定宏观尺度时称为离层空间)的结论。“三带”主要用来校核采煤支架的额定工作阻力以及指导防隔水煤(岩)柱的设计;“四带”可在一定程度上指导离层带注浆工程实践,但存在井下溃浆安全风险以及弱化“三带”原有工程价值的缺点;“新四带”传承了“三带”的工程意义,同时可有效指导顶板离层水害的防治。      

线性扩散波方程解析解及其在水位预报中的应用

提出一个可考虑回水顶托及旁侧入流影响的线性扩散波方程水位解析解模型,并对其响应函数特性进行了研究。该模型是一个集总参数的水位预报模型。模型只包括:谢才系数C和反映河道断面不规则影响的扩散系数DK,并可由试错或优化法求出。对于给定的上、下边界条件和旁侧入流,模型可快速给出各内插断面的水位过程。选用长江荆江河段1981年～1990年34次洪水资料进行参数率定,1991年～1993年7次洪水资料进行模型检验,结果令人满意。     

扩散波水位解析解模型的应用研究

扩散波方程被广泛地应用于河道洪水演算之中。考虑下边界的回水作用以及旁侧入流的影响，建立了扩散波水位解析解模型。由该模型可知，河道任一断面处的水位变化分别由上边界水位变化所造成的影响量、下边界回水控制的影响量以及由于旁侧流量加入的影响量三项叠加而成，这三项分别由它们所对应的响应函数来描述。将该模型应用于沂河水位演算之中，得到了较高的计算精度。     

地下水位升降与空气流耦合的砂柱实验及其模拟

地下水位的上升或下降会驱动包气带中的空气流动,并与水位升降运动发生相互作用.当潜水含水层被低渗透介质覆盖时,这种水位升降与空气流的耦合现象更加明显.利用细砂盖层作为低渗透介质与厚层粗砂组合成双层结构砂柱,进行了注水和排水实验研究.在排水实验中砂柱水位面下降,包气带会形成显著真空,吸取外界大气.在注水实验中砂柱水位面抬升,包气带气压增大,空气向外流动.包气带气压随时间的变化曲线呈单峰形式,且受到细砂盖层厚度的影响.考虑砂柱饱水带的Darcy流和包气带可压缩空气的线性渗流,提出了一个描述砂柱水-气运动的简化动力学模型,通过Runge-Kutta法进行实验过程的数值模拟,重现了观测到的包气带气压变化特征.模拟结果表明,包气带气压的极值随着低渗透盖层厚度的增加而呈非线性增大趋势.     

水位波动下包气带透镜体影响LNAPL迁移的数值模拟研究

轻质非水相液体（LNAPLs）在土壤包气带中具有多相态特征,非均质性、地下水位波动等因素将显著增加包气带内LNAPLs污染的复杂程度。已有研究多关注于揭示包气带内自由相LNAPLs的污染过程,少有更为深入地探究水位波动时非均质结构对LNAPLs迁移及各相态分布规律的影响。基于TOUGH2程序构建包气带多相流数值模型,以揭示透镜体结构与地下水位波动共同作用下LNAPLs迁移过程及相态分布。研究结果表明:（1）含水率变化是LNAPLs迁移分布的主要控制因素,包气带内受透镜体介质岩性、水位波动影响所呈现的含水率变化直接控制LNAPLs迁移规律及分布特征;（2）水位恒定时,细砂透镜体使LNAPL呈“蓄积穿透-横向扩展-绕流”迁移,粗砂透镜体则是LNAPL垂向迁移的“优势通道”,水位波动引起的细砂透镜体含水率变化使“绕流”显著增强,粗砂透镜体则进一步呈现“优势空间”作用;（3）水位恒定时,细砂透镜体模型中LNAPL滞留于透镜体内部,粗砂模型中LNAPL则集中于透镜体下方,水位波动下透镜体附近LNAPL分布范围扩展,两模型LNAPL分布面积较水位恒定时分别增大51%、63%;（4）两模型中LNAPL挥发通量均呈“先减小-后增大”规律,并受LNAPL-气体接触条件及LNAPL分布状况共同作用,水位波动打破三相平衡状态,主要表现为水位抬升阶段LNAPL挥发增强,此时两模型中平均挥发量较水位恒定时增大124%～126%。研究为非均质石油污染场地中的LNAPL污染过程认识提供了科学的理论依据。     

陷落柱的高斯射线束法模拟

以山西潞安矿区地层为参照,建立圆锥状陷落柱模型,模型区域为[0,1000]×[0,600]。分别在模型（0,0）、（250,0）和（500,0）三点激发,101道接收,道距10m。采用高斯射线束法对陷落柱模型进行地震射线追踪,模拟结果表明陷落柱柱面产生的反射波只有小部分能为地表所接收,难以形成能量可观的连续的反射波。另外根据射线路径,提出了延迟反射波（包括“反射—透射波”和“透射—反射波”）的概念,认为延迟反射波是在地表一定范围内可以接收到的陷落柱的特征波,它对CMP道集、水平叠加及偏移处理均会造成影响,从而影响陷落柱的地震解释精度。延迟反射波很可能就是实际揭露陷落柱规模小于地震资料解释结果的原因之一。     

基于DDA的裂隙岩体非饱和渗流应力耦合模型研究

岩体饱和–非饱和渗流、应力耦合作用对工程岩体的强度和稳定性有十分重要的影响。目前对于裂隙岩体饱和渗流应力耦合的研究取得了一些进展,但在很多工程领域不能简单地采用饱和渗流分析。根据DDA力学计算和非饱和渗流计算原理,提出了新的基于DDA方法的非饱和渗流应力耦合模型。并给出了在库水位骤降工况下的边坡水力耦合算例,其计算结果显示在库水位骤降情况下：考虑水力耦合且库水位下降较快时的安全系数要小于库水位下降慢时的安全系数;考虑水力耦合的边坡稳定安全系数要小于不考虑耦合时的安全系数。仿真实验和工程应用表明其计算成果是符合实践规律的。     

焦作煤矿区岩溶水水位统计模型研究

针对研究区地下水系统结构等资料不完备,本文基于质量守恒原理和微积分原理,建立了地下水水位统计预测模型和水位延迟模型,并在焦作矿区得到验证。焦作矿区岩溶地下水对于降水响应结果表明,当延迟时间为10个月时,岩溶地下水水位与降水的相关系数最大,为0.83,而延时2个月和5个月时,相关系数分别只有0.71和0.78;模型观测孔水位预测结果表明,相关系数超过0.9的观测孔达60 %,相关系数超过0.8的观测孔则高达95 %;模型水位影响因素分析结果显示,在降雨、矿坑排水、地下水蒸发3个影响因素中,煤矿区岩溶地下水水位动态对降雨量响应最敏感,说明降雨量,尤其是长期稳定的补给量是地下水水位最主要的影响因素。该类模型适用性强,简易方便,有广阔的应用前景。      

泥石流风险及沟谷泥石流风险度评价

风险一词虽然已经广泛被科学家和经济学家所使用 ,但涉及到自然灾害的风险研究则还是 2 0世纪 80年代中后期的事。国内有关泥石流风险的探讨 ,更是 2 0世纪 90年代才初见端倪。国际上 ,泥石流风险评价至今仍然是前沿探索性领域和新兴的研究课题。基于联合国对自然灾害风险的定义及其定量表达 ,本文给出了泥石流风险度 =危险度易损度这一数学命题的近似解。讨论了风险分级和不同风险等级的分布概率以及风险指南。以云南东川因民矿区黑山沟泥石流为例 ,对单沟泥石流风险度评价模型进行了示范应用     

论岩溶地下水系统中的快速流与慢速流

<正> 由于岩溶区多重含水介质(大型岩溶洞穴管道与网络状溶蚀裂隙)受到不同强度降水入渗补给,各类含水介质对岩溶地下水的调节具有明显差异,导致岩溶地下水出现快速流与慢速流这两种不同流态流速的水源成份。研究这两种水源的形成过程,与含水介质结构相互关系以及如何划分这两种水源,不仅有助于岩溶水基本理论的研究,而且在水资源评价与规划中也具有重要意义。通过水源划分,可了解评价区域有多少快速地下径流需经工程措施调节,有多少慢速地下径流可直接作为供水水源。      

岩溶地下水系统中快速流与慢速流的模拟

<正>一、前言 本文从岩溶地区地下水排泄量随降雨补给强度变化的特征入手,运用系统理论观点,对岩溶地下水系统的内部结构要素做了全面的分析,找出了快速流与慢速流的形成机制,选择了相应的模型,对岩溶地下水系统快速流与慢速流的模拟得到证实。 二、快速流与慢速流的形成机制 在岩溶地区,从峰丛山区到峰林平原区,岩溶地下水的性质一般从无压转为承压。地下水一般在承压区与无压区分界面附近出露。      

塔里木盆地的大地热流

根据１７个稳态顺序测湿数据和７个井温测井及静温数据计算的地温梯度，及２２０余块岩石导率的实测数据，分别计算了１７个实测热流值和７个估算值。它表明塔里木盆地的大地热流值多在４０－５０ｍＷ／ｍ＾２，其中以盆地中部为最高，可达６５－７２．３ｍＷ／ｍ＾２，北部多在４０－４５ｍＷ／ｍ＾２，西部边缘及西南部热流值偏低，分别为３５－４０ｍＷ／ｍ＾２和３０－３５ｍＷ／ｍ＾２。盆地的平均热流值为４４．０５ｍＷ／ｍ＾     

喀斯特隙流水与管流水的耦合及转化关系研究

本文是以普定喀斯特水研究试验场为基地,应用人工放水脉冲和天然暴雨脉冲的观测资料,研究了马官—陈家庄地下河的空间结构;分析了水文、水化学动态,揭示了隙流水与管流水之间的耦合与转化关系。喀斯特水运动的主要模式是:降雨（扑）→隙流水（储）→管流水（排）,地下河主要起着排泄功能。只有在暴雨期,局部地段（落水洞,伏流）才出现“反补给”关系,这应属整体与局部的关系。      

龙湖周边机井开采对地下水流影响的数值模拟

人工湖、库和河流等将改变区域水文循环过程,特别是地表水与地下水交换关系。本文对郑州市规划的龙湖入渗水利用和龙湖周边机井布设方案进行比较分析。龙湖水体形成后,湖区与周围地下水位的2.5m落差将使湖水大量入渗补给地下水,大范围抬升湖区周围地下水位,龙湖周围低洼处将有发生盐碱化的危险,威胁到紧靠龙湖的西部国家森林公园和规划中的东北部生态回廊绿地。本文利用美国地质调查局(USGS)颁布的三维地下水数值模型(MODFLOW),模拟不同湖底防渗措施和机井开采方案下龙湖周围地下水位变化以及龙湖入渗量,对龙湖周边布井方案可行性和降低地下水效果加以分析和比较。     

自然泥石流与矿渣泥石流复合效应与防治对策

石棉县后沟是一条典型的自然泥石流和矿渣泥石流并存的泥石流沟。本文以石棉后沟为例,结合早期自然泥石流、矿产开采以来矿渣泥石流、以及2013年7 4复合型泥石流,总结了自然泥石流和矿渣泥石流的复合效应,包括泥石流物源补给的多元效应、泥石流发展演化的逆转效应、泥石流起动发生的复杂效应、泥石流动力沿程的放大效应、泥石流致灾破坏的链式效应。对照泥石流对已建防治工程的破坏,提出了自然泥石流和矿渣泥石流复合型泥石流沟防治对策,建议充分利用起动位置和物源集中补给位置的差异,加强对中上游及支沟自然泥石流起动和运动的拦挡防治,最大限度减小自然泥石流对下游矿渣防护工程的基底侵蚀和冲击破坏,从而保障综合防治工程的有效性。     

热流和岩石生热率关系的研究

通过花岗岩体和中下地壳剖面岩石生热率的研究,显示出花岗岩体内生热率的分布至多样性;华北下地壳变质岩的生热率介于0.2-0.4μW/m³之间,其对热流的热贡献较小;地壳岩石生热率总体上是深度不连续的递减函数。中国东南地区出露着大面积的中生代花岗岩体,实测热流和岩石生热率没有得出可信的线性关系。结合对现有热流省资料的认识,提出了对热流和岩石生热率关系的新看法,解释了以往线性关系的不稳定性,估算出正常陆壳厚度的热流下限应为29.5mW/m²。