基岩岛屿地下水流场数值模拟研究

岛屿是我国领土的重要组成部分,对国家安全和国防军事意义非凡.岛屿的地下水资源尤为珍贵,地下水流场模拟是研究地下水分布规律的重要手段.水文地质条件复杂、可利用的观测井较少等原因,造成了基岩岛屿水文地质模型概化精度不高、初始条件难以获取等问题.为克服基岩岛屿地下水流场模拟的诸多困难,将珠海外伶仃岛作为研究区,利用数字高程模型数据开展地质地貌建模;利用探地雷达法、直流电法与地质分析对岛屿进行探测,获取了地层数据;采用地下水遥感评估法,利用实测井位数据,确定了地下水的初始水位,进而对基岩岛屿地下水流场进行建模;最终,通过对外伶仃岛地下水流场的数值模拟得出地下水模拟流场图.岛上多个测点的探测水位值与模拟水位相关性较好,其拟合优度R2为0.8722.由此可见,综合遥感、物探、水文地质手段等技术方法获取的数据,采用地下水模拟软件或程序实现基岩岛屿地下水流场的数值模拟,是基岩岛屿地下水资源研究的一个有效方法.     

广州江村水源地岩溶地下水流场数值模拟

采用GMS软件建立江村水源地岩溶地下水水文地质概念模型,利用MODFLOW模块模拟了岩溶地下水分布。模型识别、验证结果表明,所建立模型达到精度要求,真实地反映了该区域地下水水力特征,为该地区地下水污染调查评价奠定了基础。     

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。     

山西太原地下水流系统数值模拟

本文介绍太原市及其周围地区地下水流系统数值模拟研究成果。计算结果显示；太原盆地及西山地下水处于严重超采状态，东山地区有部分地下径流未被截取面排出区外。     

FEFLOW在区域地下水流场演化数值模拟中的应用

首先建立了洛阳龙门地区水文地质模型,然后运用FEFLOW软件对研究区寒武系地下水进行了数值模拟计算,得出了影响景区泉群正常出流的可能原因,主要有降雨量小,煤矿的开采,居民,企业,农业用水的增加等。     

石嘴山市地下水流模型及其数值模拟

本文在对宁夏石嘴山市的水文地质和地下水资源进行系统分析的基础上,建立了石嘴山市地下水水流模型.并采用有限差分法,利用Processing Modflow软件对该市浅层地下水进行了数值模拟.在模型的拟合阶段和检验阶段,水头计算值与观测值的误差绝对值的平均值分别为0.28和0.18米,所有结果显示两者基本一致,说明所建模型符合实际,可以用于研究区地下水位与水量的近期及远景预测.     

岩溶断块区地下水流数值模拟

本文以山东省淄博市博山区南神头—窑广岩溶断块中的地下水为例,根据研究区的构造应力场,讨论了区内构成断块的断裂构造对本区地下水运动的影响。运用非均质、各向异性地下水非稳定流的理论和Ritz有限单元法,成功模拟了该区裂隙岩溶水的动态。在此基础上建立地下水动态预测模型,为本区地下水资源开采和管理提供依据。     

渭干河流域三维地下水流数值模拟

在新疆首次采用六层含水系统的三维地下水流数值模拟，对渭干河流域地下水资源进行评价．同时．在处理混合井流和混合观测孔时，采用“渗流一管流耦合模型”；在处理河流入渗和降雨入渗方面采用了“入渗滞后补给法”；处理潜水蒸发方面，采用了非线性关系来刻画潜水蒸发强度和潜水位埋深的关系．用“参数迭代法”来确定水头未知的含水层的初始水头，提高了模型的仿真性及对地下水资源评价的精度．     

安塬水源地地下水流三维数值模拟

安塬水源地为干河冲洪积扇型水源地,含水层由第四系冲洪积层构成,厚15～30m,非均质,各向同性.受含水层底板坡降的影响,潜水面坡降较大,为5％～8％.三维流特征明显,尤其是抽水试验时在抽水井周边区域不同深度的水头差别更为显著.为了观测不同深度的水位,在群孔抽水试验时在同一观测孔中按上、中、下不同深度设置了3组观测管分别进行水位观测,从而为三维数值模拟提供了水位数据,并以该资料为依据建立了三维有限差分模型,对6种开采方案进行了数值模拟计算和预报.通过11a的开采,证明建立的三维有限差分模型可靠,为水源地的地下水开采建立了较为可靠的数学预报模型.     

大同盆地地下水流场、水化学场变化特征

通过对大同盆地开展水文地质环境调查和采取测试盆地浅层和中深层地下水样,进一步分析研究了大同盆地地下水流场现状和水化学场现状,在研究前人资料结果的基础上,对比分析了盆地地下水流场的变化,不同地区地下水位下降情况及水化学场的变化特征.认为盆地西部水位下降较东部多,南北较中部水位下降速率快:盆地补给、径流区的地下水位下降幅度较大,排泄区较小,地下水位下降幅度与本区地下水开采量基本成正比:浅层孔隙水化学类型较中深层孔隙水多,TDS相应较高.水化学场的分带性与水动力条件相吻合,浅层孔隙水化学类型较中深层孔隙水复杂.和1989年对比,大同盆地浅层地下水水化学类型及其水平分带性总体改变不大,局部略有变化,中深层孔隙水局部由于过度开采和人为污染,水质变差.     

基于地下水流场数值模型的矿井突水量预算

矿井发生特大突水后,第一时间掌握突水水源,并预测突水量的大小,可以为制定水害治理方案提供有力支持。利用前期通过放水试验获取的水文地质参数及建立的井田奥陶系灰岩含水层数值模型,对峰峰矿区九龙煤矿的突水水源及突水量进行了分析计算。结果发现：突水初期与突水点相距2 350m的奥灰观测孔的水位下降趋势与前期奥灰放水试验的基本一致,因此,判断突水水源为煤系地层基底奥陶系灰岩含水层水。实测瞬时突水量为2 778m3/h;利用比拟法得到的Q-S方程预算突水量为2 879m3/h;通过数值模型预算的突水稳定涌水量为2 280m3/h,三者相差不大,以此说明数值模拟在矿井突水量预算中具有一定的实用价值。     

地下水流数值模拟的发展与展望

本文根据已经发表的国内外大量文献，扼要总结了地下水流常用数值方法的的本质及它们的各自优缺点，并提出了今后地下水数值模拟中值得重视的问题。     

利用趋势化随机参数场的地下水流数值模拟优化方法

水文地质参数场的刻画是建立地下水流数值模拟模型的关键问题和难点问题。通常来讲,参数场合理性程度越高,模型拟合精度越高。本次研究将随机方法和参数空间分布表达进行结合,提出了趋势化随机参数场的构建方法。以渗透系数为研究对象,首先利用MCMC采样和样本数据特征确定水文地质参数的基本数据结构,进而根据样本空间分布特征对其进行趋势化处理,最终形成趋势化的渗透系数场。通过算例分析,利用趋势化处理后的渗透系数场能够大幅提高模拟精度,相比传统赋均值方法其误差可降至原来的1/3。在北京大兴跌隆起地区进行的实例应用说明,趋势化渗透系数场对提升岩性粒径较大(中砂以上)地区模拟精度效果显著,案例中粗砂区域渗透系数经趋势化处理后平均拟合误差由2.76 m下降至0.64 m;而对岩性以细砂及以下粒径为主的区域模拟精度提升并不明显。总体来说,该方法可为地下水流数值模型的优化提供借鉴,提升模型拟合精度,从而更加合理地刻画地下水流系统。     

基于子域解析元素法的煤矿地下水流场模拟

为了分析将子域解析元素法应用于煤矿地下水流场模拟的可行性,并探究如何提高此方法的模拟精度,首先推导出了强度非线性变化的高阶线汇的复势表达式,分析了其流量势与流函数的空间分布特征,在此基础上应用python语言构建了基于子域解析元素法的煤矿地下水流场模型并应用于求解某煤矿放水试验后水位分布问题.模拟结果显示,模拟水位与观...     

甘肃北山区域地下水流数值模拟研究

掌握区域地下水流场是高放废物地质处置场选址及适宜性评价的重要先置条件。甘肃北山高放废物处置预选区面积广、数据资料少,准确划分该区域地下水流场和高放废物预选区选址的安全性评价都存在难度。本研究采用地表流域划分方法、多相流数值模拟软件TOUGH2-MP/EOS3和GRACE重力卫星等方法,建立了区域地下水饱和-非饱和流模型,并完成了模型识别和参数率定,论证了模型的合理性和可靠性。研究结果表明:约1%的降水量入渗至地面以下;地形条件是影响地下水流场的主要因素,而气候条件对地下水流场形态影响相对较小;区域地下水流动系统由北向南可分为三个子系统（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）,其中高放废物地质处置场预选区位于研究区南部独立的地下水子系统Ⅲ中,且该子系统面积最小。本研究为面积广、实测数据资料较少的干旱地区提供了一套有效的数值模拟方法,研究结果可为预选区选址的安全性评价提供重要依据。     

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。     

淄博市大武水源地地下水流场数值模型研究

以Visual一Modflow为工具，建立了淄博市大武水源地地下水流场三维模型。模型综合考虑了水源地复杂的水文地质条件，计算结果与观测资料拟合检验效果良好。在模型基础上对未来水位变化趋势进行了预报，并提出了水源地的合理开采量。     

地下水流场三维流线可视化模拟与实现

流线对流场的描述是场描述的一种基本形式,在生成流线算法中质点追踪算法是简单而快速的。但是,质点追踪算法在流线行进过程中会产生歧义点。为了解决地下水流场三维流线可视化中质点追踪算法产生歧义点的问题,本文从流线的定义出发,以流线方向为K·J取最大值的方向为原则,提出了降维行进算法,并对一个理论模型定义的流场进行了流线可视化研究,实现了流场的三维流线模拟与可视化表述,其结果与理论研究相吻合。     

区域地下水流模拟

人类活动对地下水流系统及其周围环境已经产生区域性影响,对区域性影响的预测需求促进了区域地下水流模型的重大发展。功能强大的计算机的普及、用户界面友好的模拟系统及GIS软件的广泛应用使得区域地下水流模拟呈指数增长。大尺度的地下水非稳定流模型已经用于分析区域水流系统、模拟水均衡各要素随时间的变化及优化地下水管理方案。本文简述了区域地下水流模拟的发展历史,介绍了美国死谷和澳大利亚大自流盆地两个大区域地下水流模型实例。此外,文中亦介绍了区域地下水流模拟的方法,讨论了区域地下水流模拟中遇到的特殊议题。 更多还原     

黑龙洞泉域地下水流数值模拟与预测

为了对黑龙洞泉域水资源进行评价, 通过对地质条件、水位观测资料的深入研究, 以水均衡原理、地下水渗流理论为基础, 建立了黑龙洞泉域地下水渗流数值模型.以灰色序列预测模型为辅助手段, 结合历年的降水规律, 对未来现状开采条件下的年均降水量、地下水流场、水位及泉流量进行了不同保证率条件下的预测, 若2010年为丰水年(保证率20%)、平水年(保证率50%)、枯水年(保证率75%), 黑龙洞泉汛期地下水位标高分别为超过130m、达到130m、低于130m, 汛期泉流量分别为超过10m3/s、7m3/s、5m3/s.计算结果有利于指导黑龙洞泉域地下水资源的管理和开发利用.