响应矩阵技术在唐马试验场地下水管理中的应用

响应矩阵技术是解决地下水管理问题的方法之一,它是通过表征系统结构特征的单位脉冲响应函数来求得由抽水产生的水位分布,并以此作为线性规划的约束条件建立地下水系统的水动力管理模型。本文造过对唐马试验场水文地质条件的分析,建立数学模型并将其分解和离散,对渗流区内各井点作用一单位脉冲来形成响应矩阵,建立水动力管理模型和水位预报方程,对本区未来地下水开采进行优化决策。     

地下水系统最优开采数值模型

本文以河南汝河中段河谷浅层地下水系统为例,重点介绍了一种地下水系统最优开采数值模型。该模型是一种地下水流系统水均衡模型和线性规划模型的耦合。水均衡模型采用强隐式有限差分法(SIP)求解,以解决技术函数及地下水流系统势能分布问题;线性规划模型以总开采量最大作为目标函数,以流量及技术函数组成的响应矩阵作为约束条件,用单纯形法求解。该模型能比较快地解决多节点、薄层潜水含水层中地下水最优开采的规划问题,能提供最优开采方案及最优开采量等信息。     

GIS与地下水数值模型集成中面向对象法的应用

GIS与专业领域模型的集成面临着许多挑战,其中之一是GIS要适合专业模型的要求。地下水模拟模型需要一个专业的GIS数据结构,同时GIS应用的快速发展,为地下水资源管理提供了辅助决策功能。本文使用面向对象的方法(Object Oriented approach),建立地下水模拟概念模型和适合于地下水可视化模拟的GIS数据结构,并研究GIS与地下水模拟模型紧密集成技术。采用面向对象的思想,将数据、模型和用户接口统一集成到同一个GIS系统中,为模型管理和分析创造了充分的灵活性。     

3D GIS下地下水流有限元数值模拟方法与应用

目前缺乏针对较强空间特性水文地质计算参数的高效采集方法与管理机制,而且现有孔隙地下水流有限元数值模拟在三维可视化与空间分析等方面仍存在很多不足。因此,本文以有限元数值计算方法和三维地理信息平台为基础,结合GIS空间分析算法和计算机图形学理论,针对孔隙承压地下水有限元分析过程的关键步骤（概念模型构建、空间离散、水文地质参数提取与赋值等）,提出了孔隙地下水有限元数值模拟过程在3D GIS下的实现方法和技术框架。基于水文地质钻孔数据和GTP（Generalized Tri-Prism）空间数据模型,以盐城市滨海平原水文地质区为研究区域,实现了地下水系统空间结构特征的三维表达,同时与地下水流有限元数值模型相耦合,提出了3D GIS模型与地下水非稳定流有限元数值模型耦合的核心处理算法,并在此基础上开发了3D GIS地下水流数值模拟系统。应用实例表明,该技术框架可有效简化有限元分析流程、优化模型计算效率、实现地下水有限元数值模拟过程及计算结果的三维可视化。     

突发河流污染事件应急资源调度动态规划模型研究

突发事件的突然性和发展过程的不确定性,要求在限定的时间内,将足够的应急资源配送到合适的应急处置空间位置。本文构建了一个多源点多目标应急资源调度模型,该模型以最短应急处置时间为规划目标,以应急资源运输和应急工程构建时间之和必须小于污染物扩散到应急处置空间位置的时间、多个应急资源仓库综合调度资源数量必须满足处置需求为约束条件;在应急资源出库和装卸时间一定的情况下,根据污染物沿河流扩散的动态过程,运用Dijkstra算法实时选择应急资源配送的最优路径,计算各个仓库所需调度各类资源数量以及资源到达应急处置空间位置所需的时间;最终导出一个策略方案,并根据应急资源到达处置位置所用的时间与污染物扩散到该点的时间之比,评估该方案的决策风险。以突发六价铬污染为研究案例的实验结果表明：该模型能够验证各个应急处置空间位置能否作为应急处置点,获得应急处置空间位置最合理的应急资源调度方案、应急车辆动态的最优路线以及各应急处置点资源调度方案的决策风险评估结果,从而提高应急管理的决策效率,降低决策风险,该模型在救灾、溃坝等其他类似领域也具有一定适用性。     

求解地下水非稳定流方程的混合拉氏变换局部坐标有限分析法

本文给出了一种在不规则四边形网格上求解地下水非稳定流方程的混合拉氏变换局部坐标有限分析格式。由于将时间ｔ直接包含在有限分析数值计算格式中，克服了传统数值法求解非稳定过程按时段迭代的缺陷，实现了非稳定过程计算的一步完成，提高了计算效率，这对多时段地下水资源管理和长期预报非常有用。经实例验证，本方法有很高的精度，与解析解吻合甚好。     

泰安市地下水管理模型初探

十余年来,由于超量开采岩溶水资源,致使泰安市区出现了地面塌陷、地裂缝、岩溶水污染等一系列环境地质问题。本文介绍了以抑制该类问题发生、发展为约束条件的地下水管理模型的建立方法,通过运转管理模型,作出泰安市区岩溶水的最优开采量,并通过与开采现状的对比,说明目前岩溶水开采的极不合理性。     

地下水随机规划模型的Taylor展开解法

讨论了将线性随机约束地下水规划模型转化为与之等价的确定性约束地下水规划模型的方法,并以地下水优化疏干规划模型为例,推导了转化后的非线性约束地下水管理模型的Ｔａｙｌｏｒ展开解法,并通过对一假设模型的计算分析,证实了该求解方法的有效性。     

济南地区岩溶地下水污染评价及保护措施

地下水是一个城市水循环的重要组成部分,地下水的质量关系到城市居民的生命健康安全.为确定济南地区地下水的污染状况,本文以历年的水文资料作为背景值,采用了单因子和多因子2种评价方法对济南地区岩溶水进行了污染程度评价,根据评价结果将研究区岩溶水污染程度进行了分级;在地下水系统防污性方面,采用DRASTIC模型对济南地区的防污...     

地下水非稳定流的LTFAM算法

渗流域内应用拉普拉斯变换(LT)建立相应的有限分析(FAM)方程,顾及渗流域内地下水流的初始条件和边界条件,可在LT空间构成一个封闭的以水头像函数为变量的线性方程组。将此方程组所得的解,通过Stehfest数值反演公式,可归化为时间域的解(水头)。由于时间t被隐含在数值方程内,从而克服了传统数值法按时段(△t)逐步迭代的缺陷,提高了计算效率,也为用嵌入法建立地下水流管理模型提供了一条捷径。     

庄里水库建设对地下水水位的影响

庄里水库位于羊庄盆地水文地质单元内,水库建设将使地下水补径排条件和流场发生改变,根据羊庄盆地水文地质条件、地下水开发利用状况,采用Visual Madflow4.1软件,建立地下水水流模型,模拟庄里水库建成后对地下水水位和流场的影响,提出地下水水源保护措施。     

矿井涌水量数值法预测井筒处理方法探讨

矿井涌水量预测对于矿山开采具有重要意义。本文采用解析法和数值法计算了尕马庄矿区主、副井的井筒涌水量。重点讨论了数值法模型中井筒处理方法，通过对三种处理措施比较发现将井点作为节点，以含水层底板标高为其固定水头计算最大井筒涌水量，具有剖分简单、计算工作量小、结果较精确等优点。     

边界元法在地下水补给量计算中的应用

本文是边界元法在地下水补给量计算中应用的一次尝试,它成功地把边界元法应用到考虑有垂向补给或排泄的实际水文地质问题中。文中详细地推导了考虑有垂向补给或排泄均质各向同性承压含水层非稳定流边界元法的计算公式,结合长春市八里堡群井开采试验的水位观测资料计算了河流边界的补给量;分析了目前边界元法在水文地质计算中出现的时间积分和面积积分问题,在这两个问题的解决上做了些改进;结合简单水文地质模型给出了边界元法的精确度。     

地下水循环结构的动力学研究进展

由地下水补给、径流和排泄过程构成的地下水循环运动,是水文循环的重要组成部分,也是水文地质学的基本研究对象。地下水循环在空间上表现为不同结构单元的组合,存在以含水层特性为依据的介质结构和以渗流场为依据的动力结构2种划分方法。地下水流系统是动力结构意义上的地下水循环单元。近10年来,区域地下水流系统理论取得了显著进展,更加全面深入地揭示了地下水循环结构的动力学特性。通过对河间地块地下水流系统的研究,发现潜水面最高点并非地下水分水岭的准确位置。在盆地尺度上,系统研究了沟谷地貌、降水入渗强度、渗透性随埋深变化和盆地厚度等因素对潜水面波形与地下水循环动力结构的影响,初步发现了动力结构的周期性或趋势性演化特征。通过大规模流线路径的精细识别或驻留时间的统计分析,提出了三维地下水循环单元的划分方法。在水文地质效应方面,发现地下水循环的动力结构对地下水年龄的分布有重要影响。地下水循环的动力结构反映了不同补给区和排泄区之间的水力联系,在盆地尺度地球化学过程、流域尺度生态水文过程中发挥着关键作用,未来的研究重点是三维地下水循环的动力特性和演变规律。     

盆地多级次地下水流系统盐分运移实验模拟

地下水年龄和滞留时间包含了地下水循环和演化的重要信息,被广泛用于盆地地下水循环模式的研究。使用多级次地下水流系统演示仪,实验模拟了三级水流系统模式中地下水年龄及滞留时间分布。研究发现,盆地底部、区域流线的下游、盆地滞留区最晚响应;浅部的局部水流系统稳定后的浓度值相对较低;中间水流系统相对深部的区域水流系统也较低,滞留区盐分积累,浓度值相对较大。盆地内部所有监测点的地下水年龄分布曲线都为单峰,区域水流系统的循环时间大于中间水流系统以及局部水流系统。在排泄区监测的滞留时间分布显示不同级次补给会产生早、中、晚峰,并且峰值与地下水流系统的级次性完全对应,可以通过排泄区的峰值判断地下水是从局部、中间或区域水流系统补给而来,以此判断污染物的来源。本研究成果对于地下水的循环演化和地下水流系统理论的完善具有一定的意义。     

西北内陆盆地浅层地下水温度场及动态类型:以酒泉东盆地为例

温度是地下水的固有属性,地下水温度场和动态特征是地下水流系统的外在表现。为揭示地下水开采等人类活动影响下西北内陆盆地浅层地下水温度场特征与地下水流系统的关系,基于多点位、长序列、高精度的地下水温度监测数据,在酒泉东盆地开展了地下水温度场及动态特征研究。结果表明：酒泉东盆地浅层地下水温度9.33～20.77℃不等,平均水温为13.54℃,自地下水补给区至排泄区,沿地下水径流方向,浅层地下水温度逐渐升高;循环深度相近的不同地下水流系统对比表明,浅层地下水温度与地下水动力条件呈负相关,地表水入渗补给大、水动力条件强的水流系统地下水平均温度低,入渗补给小、水动力条件弱的地下水平均温度高;浅层地下水温度动态受自然地下水循环和地下水开采等人类活动共同影响,从山前地下水补给区到中游绿洲区再到下游排泄区,浅部地下水温度动态可划分为4种基本类型,依次分别为河流补给型、水温稳定型、开采相关型、正弦波动型。     

济南市华山湖开挖建设渗漏分析研究

该文在查明区域水文地质条件、湖区地下水的类型、分布、埋藏条件、含水层及隔水层特征、岩性结构以及地下水的补给、径流、排泄条件的基础上,通过现场试验,确定了天然状态下湖区各含水层之间的水力联系、黄河侧渗补给量及湖区向小清河的排泄量,结合数值模拟,预测了湖区维持设计蓄水位21.5m时黄河的侧渗补给量、湖区向小清河的排泄量及湖区对周边地下水位的影响。结果表明,天然状态下,黄河侧渗补给量为748.23m~3/d,湖区向小清河排泄量大约为52.03m~3/d,黄河侧渗补给量远大于湖区向小清河的排泄量。数值模拟结果表明,湖区维持设计蓄水位21.5m时,不同水文年湖区接受的侧渗补给量均大于湖区的渗漏量,且对周围地下水位的影响不超过1.5m,因此,湖区维持设计蓄水位21.5m时可不考虑防渗措施。     

基于DRASTIC指标体系法的泰安市地下水脆弱性研究

地下水脆弱性评价是地下水保护工作的核心内容之一,针对泰安市的特点和区域特色,利用DRASTIC方法,选取地下水位埋深、净补给量、含水层介质类型、土壤介质类型、地形坡度、包气带介质类型以及含水层渗透系数7个参数为评价指标,对该地区的地下水脆弱性进行了定量评价,将泰安市地下水的脆弱性分为脆弱性高、较高、中等和低4个等级,并绘制了地下水脆弱性分区图,对该地区今后制订地下水资源管理、土地利用、环境保护及城市规划等政策措施具有较重要的参考指导作用。     

地下水人工回灌淤积的室内试验研究

在进行地下水人工回灌过程中常常产生淤积问题,而淤积与回灌水源的浊度、回灌水层厚度、回灌地点的颗粒级配有关。为了研究淤积的影响因素,本文利用室内试验对其影响因素进行的分析表明,影响淤积的主要因素是浊度,其次是水层厚度。在此基础上,建立了淤积高度与影响因素的多元统计方程。