基于MODFLOW-SUB建立变渗透系数的地下水流-地面沉降模型

在基于MODFLOW-SUB建立的地下水流-地面沉降模型中,设定黏性土夹层内垂向渗透系数为常数,但黏性土夹层在压缩过程中,其垂向渗透系数会随之变化,因而运用该模型预测长期地面沉降可能与实际情况有较大差距。本次研究通过结合沉降过程中黏性土夹层内垂向渗透系数与水头的变化规律对SUB源代码进行改进,建立变渗透系数模型,并以美国地质调查局建立的加州羚羊谷典型结构为基础设计算例,分别对常渗透系数模型和变渗透系数模型进行模拟。结果显示：在开采初期的前20 a,两模型具有较好的一致性;随着开采的持续进行,变渗透系模型计算的累计沉降量逐渐小于常渗透系数模型,80 a内沉降量减少了约15.6%;随着开采量的增大,两模型产生差异的时间逐步提前且最终沉降差值增大;随着夹层厚度的增大,两模型产生差异的时间逐步滞后但最终沉降差值增大。由此表明,常渗透系数模型和变渗透系数模型在开采初期都具有很好的适用性,可以满足模型精度,但随着开采时间的延续,变渗透系数模型可以更好地反映实际压缩沉降过程。     

地下水开采与地面沉降控制三维全耦合模型研究

针对第四纪松散沉积层中地下水开采所引起的地面沉降问题,以比奥固结理论为基础,考虑到土体的非线性特征及土体的渗透性随应力状态的动态变化,引入邓肯-张非线性模型和渗透率动态模型,将地下水渗流场和土体应力场耦合起来,并以吴江市浅层地下水开采为例,建立了浅层地下水开采与地面沉降三维全耦合数值模型。在对模型进行校正、识别的基础上,以微承压含水层未来10 a内地下水位埋深不低于含水层顶板、地面沉降量不超过50 mm为约束条件,预测了吴江市各镇的地下水可采资源量合计为1 203.59×10⁴m³/a。     

地下水开采—地面沉降模型研究

本文建立三维流支－－一维非线性固结地面沉降模型,在混合井流,降雨滞后补给,初始水头形成,人为边界刻画,水流－固结耦合及软土层固结滞后于地下水开采层水头变化等方面有所改进,所建模型用于苏州市,模拟出若干地面沉降重要特征,地面沉降中心偏离地下水漏斗中心,地面沉降动态滞后于地下水的水头动态,软土层渗透系数随固结过程的变化及头在软土层中的传递特征。     

三维区域地面沉降数值模拟

由于地裂缝研究及地表变形监测技术（例如GPS,InSAR等）的快速发展,抽取地下水引起的地层水平位移受到关注。传统区域地面沉降模型虽然求解快速但不能模拟水平位移;比奥模型虽然能够模拟土体的三维变形,但模型求解的计算量较大,较少应用于大尺度的区域地面沉降数值模拟。为解决以上问题,推导了解耦三维地面沉降数学模型,模型推导过程显示：比奥模型假设法向总应力和不变,则可简化为解耦三维地面沉降模型;解耦三维地面沉降模型假设土体仅有垂向一维变形,则可简化为传统区域地面沉降模型。同时通过数值试验验证了解耦三维地面沉降模型可以作为比奥模型的替代模型和传统区域地面沉降模型的改进模型,用来模拟抽取地下水引起的三维区域地面沉降。     

关于地下水开采引发地面沉降灾害的思考

对地面沉降对策的目标是“多开采,少沉降”,提出目标函数Ｓ＝ｒｗ∫ｚｌ＾ａｇｓｏｄｚ。用抽水试验获得的单位涌水量一般不反映含水层的富水性,不宜依它来选择地下水的开采层位。被误解了的“裘布依稳定井流模型”（“影响半径模型”）是不合理选择地下水开采层位的主要“理论”依据。地面沉降的一个积极措施是将开采层位上移至浅层,使其接近地下水的补给区和排泄区。为增大井孔的进水能力,建议采用水平井、辐射工提出可能啬出     

苏锡常地区GIS与地下水开采及地面沉降模拟模型系统集成分析

以ＧＩＳ为主控模块,选择美国国防部开发的地下水运动模拟模型系统（ＧｒｏｕｎｄｗａｔｅｒＭｏｄｅｌｉｎｇＳｙｓｔｅｍ简称ＧＭＳ）和美国Ｄ．Ｃ．Ｈｅｌｍ等人开发的地面沉降模拟模型系统（Ｃｏｍｐａｃ）,进行苏锡常地区ＧＩＳ与地下水运动模拟和地面沉降模拟模型系统集成分析和设计。从ＧＩＳ、ＧＭＳ和Ｃｏｍｐａｃ概念模型供需要求,分析说明集成系统的特点和设计思路,且对集成系统的多种数据兼容性、数据分析处理及集成计算、结果可视化和构件化修改功能进行阐述。     

天津西青区地下水开采与地面沉降的关系

近年严重的地面沉降已为西青区的发展埋下严重隐患。通过建立模型,分析该区郑庄子分层标监测数据和地下水开采量以及水位动态数据,将观测孔水位动态曲线与模型计算曲线拟合对比,实际流场与模型水流相比较,总结沉降量与地下水开采关系,为今后该区控制地面沉降和调整布局地下水开采提供支撑。     

开采地下水地面沉降三维数值模拟分析

根据汉口新业大厦水文地质与工程地质条件,建立开采地下水非稳定流定解问题三维数学模型,利用现有承压含水层非稳定流定解问题数值方案求解,重点讨论了源汇项的具体数学表达式。又简介根据达西定律和水均衡原理,建立了三维有限差分数值方程及其解法。根据土的有效应力原理和压密原理推导出了抽水沉降非线性压密方程,并研制了相应的三维有限元和有限差分计算程序。最后,对该环境岩土工程问题进行了分析和评价,计算结果与实测结果符合较好。     

济宁市地下水与地面沉降三维有限元模拟

在分析济宁市水文地质条件的基础上 ,对引起地面沉降诸因素进行了分析 ,并建立了地面沉降量与地下水位变幅之间的相关关系。集中过量开采地下水是引起济宁市地面沉降的主要原因。在此基础上 ,建立了准三维地下水流模型和一维地面沉降模型。通过水力联系建立地下水与地面沉降耦合数值模型 ,运用有限元法对地下水渗流场和地面沉降量进行模拟 ,并对 2 0 0 0年和 2 0 10年地面沉降进行了预测     

北京新航城地区基于地面沉降防治目标的地下水开采方案

以大兴新航城地区为主要研究对象,利用建立的地下水—地面沉降模型,得出了以《北京市地面沉降防治规划(2013-2020年)》为目标,新航城地区2020年实现规划目标的地下水开采方案。计算表明,将礼贤、榆垡、庞各庄的第一、第二含水层开采量减少30%,其余地区均减少开采量的10%,第三含水层停止开采条件下,将满足《北京市地面沉降防治规划(2013-2020年)》中2020年的规划目标。     

天津市地下水开采对地面沉降影响的多元回归分析

地下水的过量开采是天津市引起地面沉降的主要原因。因此天津市提出了“压缩地下水开采量”、“地下水人工回灌”、“调整地下水开采层次”等控制地面沉降的3大技术措施。经过多年的努力,控制地面沉降效果明显。如何解决地下水开发与控制地面沉降的关系,更好的贯彻这3大技术措施,是该文编写的初衷。即在开采同样地下水量的情况下,如何使地面沉降量最小;或在地面沉降量容许的情况下,如何开采最大量的地下水。压缩地下水开采量是治理地面沉降的根本措施,亦即如何压缩采水量或调整开采层次会达到最好效果。论文对天津市某区各个地下水开采层的多年累计开采量、累计沉降量进行数据统计分析,建立了该地区累计沉降量及各个地下水开采层的多元相关方程。在此基础上,分析了各个地下水开采层对地面沉降影响的相关程度。以此为该区控制地面沉降的提供依据。     

拉斯维加斯谷地下水开采引起的地面沉降和地裂缝

美国西南干旱半干旱地区人口增长非常快。水不仅要满足基本的需求（饮用水、污水系统等），而且还要维持乡村潮湿地区生活方式的改变（郊区的草地、高尔夫球场、庭院的游泳池等）。这些水的使用，既能满足供水系统所在区域地表水供水的需求，又可以满足最基本的地下水开采。然而，地下水的开采对沉积含水层有不利的影响，这些含水层是特有的沙漠区地下水流域的承载。这些影响包括含水层不同程度的压实、旧断层的重新复活、地表的裂缝，还能对人为的基础设施有相当大的影响。     

基于变渗透系数的深基坑单井抽水沉降研究

地下水抽采是造成地表沉降的重要原因。基于弹性多孔隙介质Konzeny-Carman渗透模型,考虑地层在抽水过程中变形导致土层内部物理力学性质的改变,建立了基于土体应变的变渗透系数模型,并引入了渗透影响系数概念。运用有限元多物理场耦合软件COMSOL建立模型,采用Darcy渗流模式与弹性多孔隙介质完全耦合方法,研究了抽水过程中地层沉降量与渗透影响系数以及渗透系数的变化规律,并与实测沉降值进行对比。研究表明,采用考虑土体变形的变渗透系数模型所计算的沉降量与实测沉降变形较好地吻合,该模型能更好地反映抽水过程中沉降动态过程。     

大同市地面沉降特征及地下水开采的环境地质效应

大同市是一个以地下水为主要供水水源的城市。地面沉降始于８０年代初,大约在此后的１０年中,随着地下水开采逐年增加,地面沉降不断加剧。１９８８￣１９９３年通过建立控制面积４００ｋｍ＾２、网点８０个的Ｉ等形变水准网,监测到平均沉降速率为１７￣２３ｍｍ／ａ,５年累计最大沉降量达１２４ｍｍ,地面沉降面积达１６０ｋｍ＾２。从其成因看,它包括了人工抽水土层压密、区域地壳构造下降和相邻区新层活动的牵引作用三者叠加     

变渗透系数软土一维非线性固结沉降数值模拟

固结沉降计算是工程建筑中的重要内容之一。传统的固结沉降计算多是基于渗透数为常数的Terzaghi模型,这与实际的固结过程有较大的差别。采用Carman—Koze模型与一维非线性固结沉降模型进行耦合来模拟固结沉降过程。结果表明,固结导致的渗透系数的变化对固结有较大的影响,特别是在后期这种影响会越来越大。     

地下水开采引发的地面沉降易发性区划及控制措施

北京市地下水严重过量开采,造成了地下水位大幅下降,引发了大面积的地面沉降.为避免更大范围的地面沉降,本文通过选取粘土层厚度、地下水水位下降速率、地下水开采量三个影响因素,根据各自影响程度确定影响因子权重,利用GIS叠加方法开展地面沉降易发性分区.结合南水北调水资源配置提出地面沉降防控对策,为地下水开采布局优化及地面沉降防治提供科学依据.     

江阴南部地区建筑荷载和地下水开采与 地面沉降耦合研究

针对江阴南部地面沉降问题,结合地下水开发利用现状和城市建设规划,根据比奥固结理论,引入黏性土流变理论,将土体本构关系拓展至黏弹塑性,并考虑土体的土力学参数和水力学参数随应力场的动态变化,建立江阴南部地区建筑荷载、地下水开采与地面沉降三维全耦合数值模型,分别模拟预测了江阴南部地区2015年12月31日至2030年12月31日建筑荷载、地下水开采单独作用及二者叠加作用三种情况下地面沉降发展趋势。模拟结果显示,建筑荷载为引起江阴南部地区地面沉降的主因,其次是地下水开采,二者的主压缩层分别为第Ⅰ黏性土弱含水层和第Ⅱ黏性土弱含水层,分别占总压缩量的42.94%和62.60%;建筑荷载和地下水开采叠加作用下引发的地面沉降具有耦合效应,二者叠加量小于单独作用引发量的线性叠加。     

基于地下水调控的沧州市地面沉降防治模拟研究

地下水的不合理开采是引发地面沉降的关键因素。文章根据研究区水文地质及工程地质条件,对含水层和弱透水层进行概化,运用Modflow软件建立了研究区的地下水流模型和地面沉降土水耦合模型。针对可采用的地下水调控模拟方案对沧州市的地面沉降发展趋势做出预测,为今后合理开采地下水,控制地面沉降发展提供技术依据。     

抽汲地下水引起地面沉降的水-土耦合三维有限元数值模拟

建立了抽汲地下水非稳定流定解问题的三维数学模型,利用现有承压含水层非稳定流定解问题数值方程求解,重点讨论了源汇项的具体数学表达式.根据土的有效应办原理和压密原理推导出抽水沉降非线性弹性压密方程,结合武汉新业大厦水文地质与工程地质条件,利用已研制的三维有限元计算程序LCYXY3D.F90对该环境岩土工程问题进行了分析和评价,计算结果与实测结果符合较好.     

带权GM(0,h)模型在地下水开采-地面沉降研究中的应用

从灰色理论建模特点出发,用加权均值生成数方法生成新数列,然后用生成的新数列建立改进的灰色加权GM(0,h)模型,根据该模型进行地下水开采量与地面沉降量的关最分析、沉降量预测,结果证明该方法具有很好的效果.