基于现代软件工具计算水位变动带给水度的方法探讨

水位变动带综合给水度在水资源评价中是一个十分重要的参数。对于大区域含水层组来讲,手工计算是相当困难的。水文地质数据库和现代软件工具为我们解决这一问题提供了方便。本文探讨了应用MapGIS软件和VB语言编程从地下水数据库中提取钻孔的水文地质试验数据、岩性、厚度、地下水位等资料,综合分析和计算水位变动带综合给水度的方法;并将该方法应用于“华北平原地下水资源可持续利用调查评价”项目的水资源计算。在该项目中,针对地下水超采引起的巨厚水位变动带,以地下水数据库为基础,用MapGIS的空间分析功能和VB语言编程来处理和分析提取的数据资料,从而求得水位变动带综合给水度和区域综合给水度,并编制了“华北平原地下水位变动带给水度分布图”。     

大型输水渠道闸前常水位的研究

南水北调中线输水渠道中,针对同时操作闸门是否仍能维持闸前水位为常值,模拟计算了同时改变渠首流量、闸门开度和分水口流量时渠道中的非恒定过渡过程。结果显示,中线主干渠中所有闸门开度不论是同时增加还是减小,渠道中的水流均需要很长时间才能达到新的恒定状态,且闸门开度减小比闸门开度增大所需的过渡时间要长很多。非恒定过渡过程中,闸前水位的变化幅度都较大,各闸前水位最终都能回复到初始时刻的水位。由于非恒定过渡过程时间很长,实际运行条件下,要实现闸前常水位运行方式还需要对闸门的调度方式做更多的研究。     

考虑水位变动影响的粘土质缓坡稳定性分析

介绍了镇江市黄山粘土质滑坡的工程地质特征及滑动过程;分析了该滑坡的变形破坏机制;运用基于强度折减技术的有限差分方法对该滑坡进行数值仿真模拟,较好地模拟出现场实际的滑坡特征,并分析了水位变动影响下的粘土质缓坡稳定性。研究表明,采用降水措施可以显著地提高粘土质缓坡的整体稳定性。     

库水位变动条件下柱状危岩体变形破坏机理

三峡水库周期性水位变动造成了部分消落带岩体劣化,其具体表现为强度下降和宏观裂隙增多,这使得一些柱状危岩体被发现或需要重新认识,包括箭穿洞、曲子滩和棺木岭等危岩体。这些柱状危岩体三维边界清晰,由"硬-相对软"的岩性组成,主要受控于相对软的硬岩基座岩体。采用伪时间增量的方式模拟岩石强度的时间相关劣化效应,数值分析了多水位变动周期下棺木岭危岩体裂缝和破坏区的扩展情况。危岩体初始破坏区主要集中在基座趾部岩体。随着水位变动周期增多,裂缝和破坏区由危岩体踵部和趾部相对扩展,破坏区主要集中在危岩体踵部。10次水位周期计算所得破坏区比相同时步、没有劣化效应时增加了近4倍,且以拉张破坏为主。周期性水位变动造成的岩体劣化强烈加快了柱状危岩体演化进程,同时影响了其破坏机理。从数值分析来看,棺木岭危岩体的变形破坏模式从原来的倾倒为主将转为以压溃崩塌为主。水位变动条件下岩石强度的时间相关劣化效应及其对柱状危岩体的影响研究将为三峡水库危岩体防治提供重要技术支撑。     

三峡水库水位变动下的库岸滑坡稳定性评价

水库岸坡滑坡稳定性主要受库水位涨落的影响。由于库区水位变化可概化为二维非稳定流,地下水位变化可采用有限元模拟。三峡水库正常运行时的水位涨落速度在0.6～4.0m/d、高程145～175m之间变化,通过有限元法对库区的马家沟滑坡模拟表明:库水位和滑坡体内的地下水位同步升降,水力梯度很小,因此水位涨落对滑坡的影响主要是浮托力作用。在此条件下,采用Morgenstern-Price法对滑坡稳定性进行计算表明,随着水位上升,滑坡稳定性降低,水位上升到165m时,稳定性达到最小,水位再上升则稳定性增大,当滑坡完全淹没在水下时的稳定性高于未被淹没的情况,滑坡最终的稳定性按最小稳定系数评价。     

某引水工程中长输水隧洞断面初选设计分析

断面比选设计是为了研究输水隧洞在复杂的地质条件中能够更好的施工,在运行期具有更好的过流能力,并且在建设中节省工程投资而进行的不同断面设计分析。以在建某长输水隧洞为例,选择城门洞型和马蹄形两种不同设计断面,从水力参数设计、施工方法、工程量及工程投资等各个方面进行对比分析计算,选择出易于施工,水利条件好并节省投资的设计断面,再进行输水隧洞正常水深、临界水深、临界底坡的水力计算,并分析了设计断面的水力特性。最后,提出了在输水隧洞断面设计上的几点建议,供水利设计和施工人员参考。     

变动回水影响下的水位流量过程对应关系分析

闸坝变动回水影响的河道,其水位流量过程对应关系非常复杂,与来水量大小、闸门启闭、蓄泄量有关,因而存在着反峰、错峰、多峰对应等关系。以水量平衡原理为基础,分析推导了定量关系式,讨论了不同条件下的水位流量变化过程。结果表明,受闸坝变动回水影响的河段,不仅要增加测流次数,还要了解来水情况及闸门启闭条件。该分析结果可作为闸坝变动回水影响河段的流量测验、整编、分析及合理性检查等参考借鉴。     

水力自动恒定水位溢流堰的研究

介绍了一种水力自动溢流堰及其恒定水位的工作原理,并通过实验验证了其工作性能的可靠性。该装置恒定水位精度高,完全可以替代目前实验室等应用的稳定水位设施,不仅可以节省占地面积和流量调节时间,而且大大提高了实验模拟精度,具有较大的实用价值。     

受洪水涨落影响下稳定水位流量关系直接计算

根据洪水涨落影响下的同水位涨落水面流量公式,推导出计算稳定流量Ｑ０的数字表达式,并论述了表达式中未知量Ｓ１／Ｓ２（同水位涨落水时附加比降的比值）计算的方法原理。从而可根据实测洪水绳套和水位过程直接计算稳定的水位流量关系曲线。     

变截面水利大坝在峰值水位条件下的蓄水性能研究

用于水利工程的大坝常设计成一边直角边,另一边为斜边的形式,该种设计形式有利于节省占地和有效蓄水,因此在大坝工程设计中,被广泛采用。本文通过Geostudio数值模拟软件研究了大坝在峰值的蓄水水位条件下的稳定性。主要得出以下结论：(1)混凝土坝基内的水压从上至下逐渐增大;(2)混凝土坝基内的水压与体积含水量之间近似成指数函数关系形式;(3)该混凝土坝基整体达到了防止渗水的要求,工程设计和施工中应加强坝基右下端位置的防水。     

基于时间序列分析法的岩溶泉水位预测

济南城区岩溶泉是当地主要的供水水源,查明泉水动态规律并科学合理的预测泉水位对于泉域岩溶水资源的开发利用和保护具有重要意义。本文首先应用时间序列分析法将趵突泉和黑虎泉自2012年5月2日至2018年10月31日的逐日水位数据分解为趋势项、周期项和随机项,分析其水位动态变化规律并建立水位预测模型,结果显示泉水位动态在该阶段无显著趋势性;但受降水的影响,泉水位动态变化呈现两个主要的周期,多年性变化（3.2年）和季节性变化;同时由于受到各种无规律干扰因素的影响,泉水位动态呈现随机波动的随机项。其次,利用2018年11月1日至2020年8月24日的逐日泉水位数据验证上述水位预测模型的预测精度,结果表明该模型运行合理,预测效果较好,具有一定的实用价值。最后利用该模型预测了2020年8月25日至2022年10月31日泉水位动态变化,为当地岩溶水资源开发和管理提供了依据。     

库水位波动条件下万州瓦窑坪滑坡稳定性分析

库水位波动对滑坡的稳定性变化有重要影响,传统的定值分析方法未能考虑土体强度参数取值的不定性,而概率分析法能考虑土体强度参数分布的随机性,对库区滑坡的稳定性分析提供了更有力的依据。文章以万州瓦窑坪滑坡为例,在基于库水位实际波动进行拟合的条件下对滑坡的渗流场进行了模拟,同时对不同水位下滑坡的稳定性和破坏概率进行了分析。结果表明,滑坡在库水位波动条件下整体稳定性系数均大于1,处于基本稳定状态,滑坡具有低危险性。库水位下降到160.47 m水位时,边坡破坏概率超过30%,具有中等危险性。采用R/S分析法对监测数据进行分析,结果表明滑坡具有持续性的小变形,滑坡处于基本稳定状态,与稳定性分析结果一致。     

基于供水风险分析的汛限水位控制范围研究

以大连市碧流河水库为例,根据大连市供用水系统的风险及其变化过程,分析超蓄洪水资源的利用情况及其效益,并在对抬高水库汛限水位造成的淹没损失分析的基础上,利用边际成本分析方法确定控制的范围。计算结果表明,随着大连市用水量的增加,碧流河水库汛限水位可适当抬高。     

珠江三角洲网河区低水位时空变化规律

珠江三角洲近30年的大规模无序采挖沙改变了网河区水多沙少、河势稳定的演变趋势,促使河床由缓慢淤积转变为大幅下切,低水位出现明显下降。这种人为作用已涵盖并远超同期河流自然演变的程度,对取水供水、生态保护、航运保障等产生了较大影响。在总结河口三角洲地区水位变化研究的基础上,以珠江三角洲网河区为例,按低水位变化划分为常年潮流段、季节性潮流段和常年径流段。其中,常年潮流段基本不受采砂影响;季节性潮流段依据径流、潮流比例,越靠近枯水潮流界,低水位变化越大;常年径流段还存在溯源冲刷引起的低水位下降。结合水沙变异过程,试图探讨水动力对河床急剧演变的响应机制,以期为通航低水位设计提供依据。     

水库对河流水温影响的评价指标

水库对其下游河道水温影响是目前水电工程环境影响评价的重要内容之一。在分析水库干扰后的河流水温波动特征的基础上,构建了水库对其下游河道水温影响的评价指标:基线偏离指标、相位偏移指标和极值变幅指标。对各指标含义进行界定并建立其函数表达式,提出水库对河流水温影响的指标评价方法。选取黄河上游已开发梯级水库为例,应用提出的指标评价了该梯级水库对河流水温的时空影响。研究表明:对于不同调节类型的水库,指标能够敏感地辨析水库对河流水温季节性波动、水温滞迟和均化作用等影响;也可判别其对水温影响的主要特征。此外,针对受影响河段的不同位置分析各指标的波动趋势,可揭示梯级水库对其下游河道水温累积影响的变化程度。提出的指标具有通用性,可为其它流域开展水库水温影响研究提供科学参考。     

水位波动下非饱和心墙土坝体的渗流和稳定性

基于Richards方程,对坝体的饱和-非饱和渗流场进行了模拟,再根据饱和-非饱和渗流场和非饱和土抗剪强度公式,对坝体的稳定性进行了分析。结果表明,水位骤降过程中坝体的安全系数通常呈现先缓慢增加后迅速减小的变化过程,分析坝体失稳时塑性区和位移场发现,水位下降的初期,坝体左侧坡体的安全系数要低于坝体右侧坡体,但水位下降到一定程度,右侧坡体的安全系数迅速减小,并先于左侧坡体失稳;采用有限元强度折减法用于多坡面边坡稳定分析时,只能获得最小安全系数的包络线;心墙具有隔水防渗的作用,对水位变化渗流具有阻尼作用。     

水位涨落对库岸滑坡孔隙水压力影响的非饱和渗流分析

以某水库库岸滑坡为工程背景,根据饱和-非饱和渗流控制方程,针对不同滑坡体渗透性和库水位升降速率,研究库水位变化条件下滑坡体内孔隙水压力的动态响应,得到：(1) 水位升降时,在相同的入渗条件下,饱和渗透系数对初始地下水位有明显的影响;增大饱和渗透系数能降低地下水位,使地下水位线变得平缓,滑坡体的动、静水压力减小,有利于稳定;(2) 增加库水位升降速率,地下水位响应滞后变得显著,地下水位线形态整体变陡,滑坡体的动水压力增大,不利于边坡稳定性。     

井周流场,水跃值与井内水位降深的关系

本文以单井稳定流抽水为例，从井固流场与地下水向集水井幅射流的涌水量方程入手，阐明井结构，井周泥浆堵塞和井内水位降深的关系。证明了水跃值是井周泥浆堵塞降深与井周三维流域或紊流引起的二次项降深（简称“井损“）之代数和，并得出了水跃值不同组成部分随井内降深变化而变化的规律。从而提出了消除水跃值，利用裘布依涌水量方程进行水文地质参数计算。     

福州温泉区地下热水开采与水位动态响应研究

地下热水是一种极其宝贵的资源，然而长时间的过量开采，使资源濒临枯竭，同时还会产生一系列的环境负效应。福州温泉区蕴藏着丰富的地下热水，多年开采，水位不断下降，已使部分泉消失。针对这一状况，笔者对福州温泉区地下双层热储层——第四系孔隙热储层及下伏基岩裂隙热储层中热水的赋存条件，补给与排泄条件，开采的历史与现状，热储层历年地下水位动态变化特征及漏斗展布状况进行了详细的对比分析与研究。研究结果显示第四系孔隙热储层北部抽水漏斗较深，南部补给相对充分而漏斗不明显，经过10a的变化漏斗中心最大变化幅度为7．6m；基岩裂隙热储层出现南北2个漏斗，10a间漏斗中心水位最大变化幅度为12．61m。表明随着开采的进行，地下热水水位在持续性下降，热资源在逐渐流失。指出加强地热资源开采量监控及建立比较完善的地热资源管理系统的迫切性，以实现资源的合理利用和可持续发展。