隧道排水作用下地下水流场的数值模拟分析

基于地下水流系统理论,采用数值模拟方法分析了山区地下水流场以及隧道工程排水作用对其影响。首先建立理想模型,对比分析了隧道布置在不同位置的涌水量大小,隧道排水对地下水流场的改变及泉点流量的影响。隧道排水使区域地下水分水岭发生偏移,流动系统被进一步细化,形成多个分水岭,部分区域系统和驻点消失;隧道布置在局部系统中涌水量较小,区域流动系统中涌水量较大;在同一个流动系统内,隧道布置在补给区涌水量最小,径流区、排泄区的涌水量相对较大;隧道排水对区域分水岭附近的泉点影响较大,远离分水岭的泉点影响较小。针对重庆境内某隧道工程,开展实例分析。     

鹤岗煤田煤层气开发水文地质条件分析

鹤岗煤田煤层发育层数多、厚度大,煤层气开发具有一定潜力。通过对鹤岗煤田区域水文地质特征以及地下水动态的研究,认为鹤岗煤田水文地质条件复杂,煤系含水层补给、径流条件较好,会影响煤层气开发气井产能,而地下水的存在又可使排水作业更加有效。      

酸性矿坑废水对流域酸化的影响——以贵州兴仁县典型废弃煤矿区小流域为例

人们在开采使用矿产资源的同时,堆弃大量含有硫化物的废弃矿石和废渣于周围环境中。矿山环境中因硫化矿物氧化,导致采矿产生大量的酸性矿坑排水。这种水体具有低pH值,高电导率,高硫酸根和高重金属含量的特征。酸性矿坑排水对下游水生生物及植物等具有很强的毒性,大量排放引起的环境问题受到广泛关注。为了了解酸性矿山排水对流域水体和土壤的影响,本文选择位于贵州省西南部兴仁的一个典型废弃煤矿区进行研究,通过测定矿坑排水、水库水、河水的pH值和EC,以及土壤的pH值,分析矿坑排水、地表水以及土壤pH值的空间变化情况,在此基础上对矿坑排水对流域酸化的影响进行了综合评价。调查结果表明,酸性矿坑排水和受其影响的水库水体的电导率很高,且pH值均小于3。研究区域地表水（水库水、河水）本底水化学类型为Ca2+-HCO3-型,其pH值在7左右,反映了流域内有碳酸盐岩广泛分布的自然环境特征。当受到酸性矿坑排水影响后,水化学类型转变为Ca2+-SO42-型,pH值则低于4.0。通常,酸性矿坑排水在流动过程中与河床的碳酸盐岩发生中和反应,促使水体的pH升高。野外考察发现,研究区河道中碳酸盐岩中空易碎,其CaCO3成分因长期与酸性矿山排水发生反应而被耗尽。同时,在氧化条件下,酸性矿坑排水中的铁在流动过程中生成大量的氢氧化物覆盖了沿程的河床。这种覆盖作用抑制了酸性矿山排水进一步与碳酸盐岩发生中和反应。因此,在研究区分布有广泛的碳酸盐岩情况下,受酸性矿坑排水影响的河水到下游5 km处仍保持较低的pH值。研究区的主要农作物是水稻,其灌溉水源主要是水库水。为了了解酸性矿坑排水对土壤的影响,对水库下游流域土壤pH值的空间分布进行普查,统计其出现的频率。结果表明,以受酸性矿坑排水影响的水库水作为灌溉水源的土壤,其表土的pH值较低,平均值在5.0左右。反之,土壤表土的pH值平均值在6.5左右。此外,通过对受到酸性矿坑排水影响显著的土壤进行剖面调查,发现从地表到深度90 cm的土壤的pH值均小于4.0。结合受酸性矿坑排水影响的河水pH值普遍偏低的情况可以推测流域酸化与酸性矿坑排水有密切关系。      

湖北省宜昌磷矿杨柳矿区麻坪矿段矿坑涌水量预测

在对区域和矿区水文地质条件综合研究分析的基础上,采用水文地质比拟法、解析法、数值法对矿坑涌水量进行了预测对比分析,并给出了较合理的涌水量推荐值,为矿山排水设计提供了理论依据。论文提出了矿井初步防排水措施,对今后整个宜昌东部磷矿的安全开采具有指导意义。     

河北矾山磷矿地下水防治与环境保护

矾山磷矿是我国北方唯一的大型磷矿。西区矿坑疏干排水困难,影响矿产资源开发利用,同时。矿坑若大量疏干排水必将破坏整个矾山盆地地下水环境,当地旅游风景皇帝泉和蚩尤泉面临枯竭的威胁。在分析矾山盆地地下水系统特征的基础上,根据区域水文地质条件,提出矿山预先疏干排水不可行、帷幕堵水难度大,预留顶板并注浆加固方案基本可行,但需要进一步深入研究。     

开孔管桩复合地基排水固结解析解

现有复合地基的竖向增强体往往无法兼具排水能力与竖向刚度。基于该工程现状,提出一种桩身开孔、能够达到排水效果的新型预制管桩,并针对其开展地基固结分析。假设孔洞流体满足管流条件以及管桩内往孔压连续,并考虑褥垫层的协调作用,推导出排水桩等应变固结解析解。基于该解析解,首先对砂井、碎石桩、不排水桩以及排水桩在相同外径尺寸情况下的排水固结能力进行了对比,结果显示开孔排水桩具有最好的排水固结能力。接着分析了桩身模量、褥垫层模量以及井径比的影响。最后分析了桩身性质（桩身开孔和桩体弹性模量）的影响,计算结果表明,排水能力和模量是影响固结性能的两个主要因素,且排水能力最为重要。但在排水能力相同的情况下,桩身模量越大,则固结越快。     

阜新市主城区煤矿矿坑排水可利用水量分析调查

对阜新市主城区矿坑排水的利用一直是有关部门思考的问题,尤其是对该区域矿坑排水的数量、规模争议较大,本文通过翔实的调查资料分析计算矿坑排水可利用水量,共有关部门参考.     

煤矿矿坑排水对水环境影响信息系统——以山东淄博煤矿为例

在简要介绍煤矿矿坑排水对水环境影响信息系统基础上, 着重阐述了系统中各模块的功能。该系统具有 Windows风格, 功能较强, 操作灵活, 方便实用。并以山东淄博煤矿矿坑排水为例, 显示了淄博煤矿矿坑排水及受其影响的地表水和地下水的特征。      

大型地下水封石油洞库施工过程力学特性研究

施工过程对地下工程岩土力学性质具有重要影响。以国内首个在建的大型地下水封石油储库为背景,运用流-固耦合理论,研究了不同排水条件下大型地下水封石油洞库的施工过程力学特征。研究表明排水条件和开挖顺序对洞库渗流场和稳定性具有重要影响。排水条件下洞库围岩孔隙水压力小于不排水条件下,而同在排水条件下不同开挖顺序洞库孔隙水压力时空分布和涌水量也不相同。排水条件下洞壁围岩松动区范围远小于不排水条件下范围,但两种条件下应力场时空分布规律均与开挖顺序密切相关。排水条件下洞库围岩水平收敛小于拱顶沉降,而不排水条件下洞库围岩水平收敛大于拱顶沉降。在相同排水条件下围岩变形与开挖顺序有关。研究成果不但可以为大型地下水封石油洞库建设提供依据,还可丰富施工过程力学理论内涵。     

饱和黄土的静态液化特性试验研究

利用GDS三轴测试系统,对原状黄土进行了等压/偏压固结不排水剪（ICU/ACU）、常剪应力排水剪（CQD）试验。ICU和ACU试验表明：土体的应力-应变模式为强烈应变软化型,得到了其稳态线和潜在不稳定区,提出液化发生的必要条件就是土体状态位于或被带到潜在不稳定区域内。CQD试验表明,土体破坏的启动摩擦角远小于稳态摩擦角。当其应力路径试图穿越不稳定区时发生不完全排水剪缩破坏,具有突发性,检验了提出的不稳定区域的有效性。基于潜在不稳定区域的位置和斜坡土体的应力状态,提出了饱和黄土静态液化分析方法。     

伊通河水环境容量与污染防治对策的研究

长春市唯一过境河流－伊通河是市区内工业废水和生活污水的主要受纳水体。依据各河段的区位、水力、污染、使用特征对伊通河环境进行功能区划分,然后按各功能区不同的控制标准计算了环境容量、污水允许排放量和污染物允许排放浓度,并与整体控制时的相应指标进行比较,最后提出分区控制的优越性和必要性及恢复伊通河水环境质量的减压增容措施,以确保地区的经济建设与环境保护协调发展。     

感潮河网水环境容量影响因素研究

研究了感潮河网的水环境容量。研究表明影响感潮河网水环境容量的主要因素为:潮汐作用、调蓄库容、水利工程的调控运行、污染物的降解系数和边界引水水质。基于感潮河网水质模型,完善了其水环境容量的计算方法。以上海市浦南东片河网为例,分析了感潮河网水环境容量在上述因素影响下的时空变化规律,并提出了相应条件下的污染物日允许排放量     

黄河内蒙古河段河道冲淤演变与凌情响应机制

黄河上游内蒙古冲积性河道凌汛问题突出,研究河道冲淤演变与凌情响应机制可为该河段防凌减灾提供技术支持。根据内蒙古河段凌情、河道冲淤演变资料,分析凌情变化表征指标及与之密切相关的河道冲淤演变特征指标,研究河道冲淤演变特征指标与凌情变化表征指标的响应关系。结果表明:河道冲淤演变的特征指标平滩流量与凌情表征指标冰下过流能力、槽蓄水增量关系密切,冰下过流能力为平滩流量的1/5左右,随着平滩流量减小而减小,而槽蓄水增量随着平滩流量的减小而增大,有利内蒙古河段防凌的平滩流量宜不小于2 000 m3/s,槽蓄水增量宜不超过14亿m3。本研究成果可为内蒙古河段冰凌灾害防治提供参考。     

Snowmelt runoff assessment and prediction under variable climate and glacier cover scenarios in Astore River Basin,Western Himalayas

Climate change is expected to have a significant impact on the Himalayan region, which may ultimately affect the water security and agriculture productivity in the region. Investigations of hydrologic regimes and their linkage to climatic trends are therefore gaining importance to reduce vulnerability of growing implications in the region. In the present study, the eWater source software implementation of GR4JSG snow melt model was used for snow melt runoff modeling of the Astore river basin, western Himalayas. The model calibration and validation indicated a close agreement between the simulated and observed discharge data. The scenario of 0.9 °C increase in temperature indicated 33% rise in the river discharge, while an increase of 10% in precipitation may exaggerate the river flows by 15%. The scenario of 100% increase in glaciated area showed 41% increase in the Astore river discharge. On the other hand, reduction of 50% glacier cover may result in 34% decline in the river discharge, while 0% glacier coverage may reduce the river discharges by 49% from that of the base year 2014. It is essential to develop a long-term water resource monitoring process and adapt water management systems taking into account the socio-economic and ecological complexities of the region.     

珠江三角洲近年地形不均匀变化对洪季水动力特征的影响

为探明在新水沙条件和人类活动的影响下珠江三角洲河网地形变化与洪季水动力特征变化之间的关系,以1999-2008年为研究时段,基于1999年地形建立一维河网数学模型,复演珠江三角洲地区"08·6"洪水,并与"08·6"实测资料进行对比,分析河网地形变化对洪季水动力特征的影响。结果表明:①珠江三角洲河网地形整体下切加强了河道行洪能力,在遭遇洪峰30年一遇的"08·6"洪水时洪水位整体下降,三角洲顶部马口站洪水位最大降幅达到0.9 m;②河网内潮差和潮汐传播速度增大,潮区界上移至马口、三水以上;③西江河网地形下切幅度大于北江河网,地形不均匀下切导致河网节点分流比改变,西江河网洪水期分流增加2%,马口站和天河站洪峰流量增幅分别接近1 500 m^3/s和1 000 m^3/s;④西江马口站分流比随上游洪水流量增大而减小的趋势没有改变,但地形不均匀下切导致其变化梯度增大。珠江三角洲近年地形的不均匀下切,是近年珠江三角洲河网地区,特别是河网腹地洪水灾害有所减轻的主要原因之一。     

淮河入江水道归江控制河段行洪能力分析

淮河入江水道是淮河流域的主要行洪通道,承泄上中游70%以上的洪水入江。以淮河入江水道归江控制主要口门万福闸、太平闸、金湾闸近60年期间的实测资料,通过水位、流量、流速等要素分析淮河入江水道归江控制河段行洪能力的变化,以丰水年年最大流量和相应最高水位的关系曲线推求设计水位下的流量,并与设计流量进行比较。结果表明:(1)淮河入江水道归江控制河段行洪能力多年来无显著变化;(2)万福闸的实际行洪能力达到设计标准以上,太平闸、金湾闸基本达到设计要求。     

Consequences of dike breaches and dike overflow in a bifurcating river system

Currently, the effect of dike breaches on downstream discharge partitioning and flood risk is not addressed in flood safety assessments. In a bifurcating river system, a dike breach may cause overland flows which can change downstream flood risk and discharge partitioning. This study examines how dike breaches and overflow affect overland flow patterns and discharges of the rivers of the Rhine delta. For extreme discharges, an increase in flood risk along the river branch with the smallest discharge capacity was found, while flood risk along the other river branches was reduced. Therefore, dike breaches and resulting overland flow patterns must be included in flood safety assessments.

     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少，河道面临长距离、长历时的冲淤调整，河道蓄泄关系发生变化，对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上，对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下，遇1954年洪水，长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明，未来随着长江中下游河道进一步冲刷，河道槽蓄容积增加，相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大，三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大，总拦蓄洪量减小，长江中下游地区总超额洪量减小，但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。     

河流对矿山及矿山开发的水环境地球化学响应——以广西刁江水系为例

矿产资源以其不可再生性和开发利用过程中环境问题的严重性而备受世人关注。广西刁江流域的源头地带是著名的大厂矿区,较典型地反映了矿山资源开发与环境保护之间的对立关系。重点解剖刁江流域矿山及矿山开发的环境响应,探讨水环境响应。结果表明,刁江流域对上游的矿山开发存在着显著的环境响应现象,在距矿区200km以外的下游地带仍然可以观察到这种响应;刁江河水被严重污染,河床上沉积了大量尾砂。严重的水环境污染破坏了河流水生生态系统,曾造成刁江中上游河段鱼虾绝迹。河床上的尾砂沉积范围广、厚度大,重金属As、Pb、Zn、Cd含量非常高,除直接危害了水环境质量外,还造成河道泄洪能力下降和洪水淹没范围的扩大,构成对沿江土壤环境和生态环境的严重威胁。     

长江中下游河道冲淤演变的防洪效应

近年来长江中下游来沙量持续减少,河道面临长距离、长历时的冲淤调整,河道蓄泄关系发生变化,对防洪造成影响。在长江中下游河道冲淤及其蓄泄能力变化预测成果的基础上,对比计算了现状和未来河道蓄泄能力条件下,遇1954年洪水,长江上游水库防洪调度和中下游地区超额洪量的变化情况。结果表明,未来随着长江中下游河道进一步冲刷,河道槽蓄容积增加,相同防洪控制水位下的河道安全泄量增大,三峡水库在进行防洪调度时可下泄流量增大,总拦蓄洪量减小,长江中下游地区总超额洪量减小,但超额洪量在地区分布上存在从上游向下游转移的情况。