中国北方岩溶水系统管理模型中处理大泉的一种方法

探讨了具有岩溶大泉的岩溶地下水系统的数值模拟与优化管理问题。首先把泉流量转换成为受控于地下水头的排地强度，然后将它嵌入到地下水系统的数值模型之中。在优化管理模型中，将会人工开采影响而产生的泉流量的改变量作为决策变量处理，并把描述地下水头和泉流量之间数量关系的方程嵌入到管理模型中，作为等式约束。从而为具有岩溶大泉的地下水系统的数值模拟和优化管理问题的解决找到了一条有效可行的途径。     

泉流行为的数值模拟

本文根据有限元法,提出了一种模拟我国北方岩溶泉流行为的数值方法,用来处理在模拟泉流过程中所遇到的特殊问题。首先将泉流量以地下水位的线性形式表达出来,然后再把它表达成为自然排泄强度,加入到带有泉的地下水的数值模拟模型中去,通过求解带有泉的地下水系统的有限元模拟模型,就可以同时确定地下水位和泉流量。应用这种方法模拟济南岩溶泉水,结果令人满意。      

改进的遗传算法在地下水数值模拟中的应用

地下水流数值模拟中的模型识别问题，可以转化为函数的最优化问题。鉴于遗传算法的特点，将之引入到地下水流数值法中，用以解决地下水数学模型的识别问题。在建立地下水数值模拟中模型识别问题的是优化模型后，采取将最优化模型中的目标函数嵌入到遗传算法适应度函数中的方法，实现遗传算法与地下水流数值法的耦合。基于优化模型和遗传算法的运算过程，编写计算程序，实现地下水数学模型的自动识别。根据在珲春盆地地下水资源评价实例中应用得到的结果，信纸证了改进的遗传算法在地下水数值模拟中应用的可行性与有效性。     

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。     

济南明水泉域岩溶地下水数值模拟及泉水水位动态预测

应用地下水模拟软件GMS建立山东济南明水泉域的三维地下水流数值模拟模型,对泉域内岩溶地下水进行数值模拟和水平衡分析,评价了泉域岩溶地下水资源总量和在保持泉水常年喷涌条件下的岩溶地下水可采资源量。在此基础上,应用时间序列分析法对泉水水位动态进行了预测。结果表明:明水泉域多年（2003-2014年）地下水补给量为1.23×108 m3·a-1,排泄量为1.36×108 m3·a-1,均衡差为-1.30×108 m3·a-1;模型预测未来20年泉水最低水位为55.65 m,最高水位为68.72 m,平均泉流量为34.6×104 m3·d-1。      

辛安泉岩溶水系统研究分析

辛安泉是山西省第二岩溶大泉,该岩溶泉水是长治市除漳泽水库外的主要供水水源。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。通过对泉域岩溶地下水水文地质特征、岩溶水天然资源量、可开采资源量及开发利用现状的分析研究,为区域水资源的优化配置提供了科学依据。     

裂隙-管道介质泉水流量衰减过程中的有色噪声辨识与消减

文章在实验室模拟岩溶地下水系统泉流量衰减过程的基础上,针对建模过程中存在的有色噪声问题,提出利用Cochrane-Orcutt迭代法与自相关相容协方差识别和消减建模过程中有色噪声,确定裂隙-管道介质岩溶泉衰减流量具有三阶自相关特征,并成功建立裂隙-管道介质中岩溶泉流量的向量自回归(VAR)方程,提高了模型精度。     

泉域地下水数值模拟及泉流量动态变化预测

本文对位于岩溶地区的小南海泉泉域地下水进行了数值模拟和水平衡分析，全面分析了降雨、河、渠、库地表水系入渗对地下水动态变化的影响，模拟了泉流量动态变化与区域地下水关系。在此基础上，分析了不同气候条件和开采方案对泉流量的影响。模型计算结果表明，小南海泉流量多年平均相对变化率与降雨量多年平均变化率基本一致，减少泉域地下水开采量，特别是矿坑排水可有效地增加枯期泉流量。     

山西省地下水动态分析

根据山西省地下水开发利用的实际,对盆地区、岩溶泉域及重点开采区地下水动态进行了分析,并对岩溶大泉泉流量及地下水漏斗区的发展变化趋势及影响因素做了重点研究,提出了地下水保护的意见。     

济南岩溶泉域地下水流模拟

为深入研究济南岩溶泉域地下水资源变化的现状及未来发展趋势,探索地下水资源可持续管理途径,文章建立了济南泉域地下水稳定流和非稳定流模拟模型,分析了地下水流场及泉水流量变化趋势,并圈划了泉群地下水汇流带。在泉群汇流带内开采地下水直接影响泉流量,而水源地开采通过影响泉群汇流带间接影响泉流量。泉流量呈明显的季节性变化,且与降水量紧密相关:丰水期水位升高,泉流量增加;枯水期水位降低,泉流量减少。保护天然补给量与增加人工补给量是保证泉水长流的重要措施。     

优化技术在娘子关泉域岩溶地下水开采资源量评价与管理中的应用

我国北方岩溶地下水，多数是以泉域水资源系统为单元进行循环的，各岩溶地下水系统以规模大、系统结构复杂为典型特征。在岩溶地下水开发利用过程中，如何兼顾各开采水源地的开采量、井采与泉水流量问等关系，以避免出现水文地质环境问题，是多年来水文地质界一直关注的问题。本文将水资源系统与供水系统相结合，采用优化技术建立了娘子关泉域岩溶地下水评价管理模型，以此为基础提出了多种开发方案，为类似地区的地下水评价与开发管理提供范例。     

明水泉岩溶水系统分析

明水泉是山东重要岩溶大泉之一。本文运用系统理论方法研究明水泉岩溶水系统，圈定系统的范圈，讨论岩溶水系统的补给与排泄，从客观上建立水文地质模型，对长期争论的水文地质问题进行了论证，提出了开发，保护与管理水资源的建议。     

山西柳林泉域地下水流数值模拟

柳林泉为裂隙－岩溶泉，整个泉域面积约2727km2，且在柳林泉西部及西北部含水岩层组中赋存有大面积的咸水，微咸水，本文建立了平面二维区域地下水渗流模型，用于描述柳林泉域的地下水渗流，模拟效果良好，模型拟合阶段和检验阶段水头的计算值与观测值误差绝对值的平均值分别为0．46m,0.51m，所有结果显示两者基本一致，说明所建模型可以用于实际，据此模型预报了柳林电厂水源地投入使用后对区域地下水流场的影响，以及对柳林泉的影响。     

北方岩溶水资源评价方法—“系统方法”分析

本文运用系统理论给出模拟岩溶地下水系统的计算方法。将含水体连同本系统的降水量、泉流量一并看成一个线性时不变的单输入、单输出的集中参数系统,把不连续的大气降水作为输入信息,经过含水体的调节作用转化成由泉群连续排浅的输出信息,进行模拟和预报岩溶地下水的资源量。     

疏干开采条件下晋祠岩溶水系统的水箱模型

根据晋祠岩溶水系统的水均衡要素,建立晋祠岩溶水系统水箱模型及水均衡方程。使用晋祠岩溶水系统的补给量、排泄量和岩溶水位等数据建立晋祠岩溶水贮量的亏缺量与岩溶水位间的关系,采用非线性回归分析建立泉流量与岩溶水位的关系,并利用这两个关系替换水均衡方程中的未知量,从而求解所建水箱模型。通过1981至2006年的岩溶水位、亏缺量、泉流量数据检验所建模型,并以绝对误差的绝对值及线性相关系数评价模型的模拟效果。结果表明岩溶水位、亏缺量、泉流量模拟结果的误差均小于0.5,多数误差值小于0.01,线性相关系数均大于0.7,说明所建模型能够较准确地在以年为单位的时间尺度上模拟泉流量、岩溶水位和亏缺量的变化。该模型考虑了人工补给量、管井开采量及煤矿排水量等人为因素,可用于宏观的地下水资源保护及管理。      

大区域地下水流数值模拟研究现状及存在问题

在分析大区域地下水流数值模型构建缘起的前提下,系统论述了近年来地下水流数值模拟在大区域地下水资源评价、水文地质参数确定、地面沉降、溶质运移、海水入侵、盐渍化、风险评估、地下水管理及地表水与地下水的联合开发利用等方面的国内外研究应用现状;归纳、总结了目前大区域地下水流数值模型在灵敏度分析、裂隙和岩溶介质中模型建立、基于地下水流数值模拟的溶质运移模型建立、地下水流数值模型构建所需工作量等理论和方法研究及实际建模过程中存在的一些问题;展望了今后大区域地下水流数值拟在研究范围、模拟技术与方法以及与其它模型耦合等方面的发展趋势。      

基于地下水压力波传播过程的泉水流量灰色系统模型

根据岩溶地下水的运动特征,提出了岩溶地下水压力波形成与传播的概念模型,运用灰色系统理论建立了岩溶地下水的水文模型,包括泉水流量对降水量水力响应时间的求解方法及泉水流量对降水量的响应模型,并以山西柳林泉为研究对象,建立了泉水流量对泉域内不同区域降水量的水力响应时间求解模型。结果表明,泉域南部岩溶裸露区的水力响应时间为1年;泉域北部岩溶覆盖区的水力响应时间为7年,所得结论与泉域地质构造一致。基于南、北二区的水力响应时间,建立了带有时滞的描述泉水流量与降水量关系的GM(1,3)模型,模型回代检验的平均误差为6.05%;模型预测检验的平均误差为12.19%。研究证明,岩溶地下水的运动过程是压力波的形成与传播过程,泉水流量是地下水系统对大气降水的响应;水力响应时间是反映岩溶地下水压力波特性的主要参数,通过它可以实现对岩溶地下水过程的定量化描述和含水层的非均质性识别,基于岩溶地下水压力波传播原理建立的泉水流量对泉域内降水的响应模型可以比较准确地模拟泉水流量,为岩溶地下水资源的开发利用和保护提供了基础资料。     

玛纳斯河流域山前平原地下水系统分析及其模拟

首先论述了玛纳斯河流域山前平原地下水系统的结构特征和地下水的循环模式,由山前到沙漠边缘可分为三个带：水平径流带、溢出带和垂向交替带。运用有限单元法建立了双层含水层地下水流数值模拟模型,并阐明了模型中对混合开采井、泉和地下水蒸发等特殊问题的处理方法。给出了应用模型对研究区水文地质进行定量研究的结果：评价地下水补给资源量和可开采资源量,预测一定开采条件下的泉流量变化趋势。     

北方岩溶地区水资源科学调配——以娘子关泉域为例

长期以来,在水资源评价及开发中,将地表水和地下水分割开来、使资源量计算重复,开发相互干扰。我国北方岩溶泉域大多是地表水-岩溶地下水联合系统,各种水资源有其不同的性状,其间又有密切的联系。本文以娘子关泉域为例,将地表水-浅层地下水-深层岩溶水-泉水作为统一的水资源系统,在研究其间转化关系的基础上,建立联合调度及管理模型,根据多种水文年组合,提出了长系列优化调度方案。      

典型北方山前岩溶泉历史流量序列重建研究

泉水流量序列的缺失严重影响对水文地质条件变化的认识,故对缺失的泉水流量序列重建具有重要意义。以北方某典型山前岩溶大泉泉群实测流量、流入下游湖水流量和补给区降水量为研究对象,基于泉水动态的周期性和趋势性,采用多元线性回归模型、考虑泉流滞后降水的多元线性回归模型、SARIMA模型和SARIMA与多元线性回归相结合模型,开展了1961—1974年缺失的该典型大泉泉群流量序列的重建研究。结果表明采用SARIMA和多元线性回归相结合模型重建的流量结果较合理。