种植条件下降雨灌溉入渗试验研究

基于清水河平原头营和黑城试验场降雨(灌溉)入渗过程土壤水分运移观测试验数据的分析研究,笔者应用能量观点描述了包气带水分运移的分带性、降雨(灌溉)入渗补给地下水的水分条件和地下水入渗补给过程的基本特征。应用蒸散量模型、土壤水分通量模型,计算了作物生长期的蒸发蒸腾量、土壤贮水量的变化量、400cm深度处的土壤水分渗漏量及渗漏系数。从多年的角度分析了深层土壤水分渗漏量、渗漏系数与地下水入渗补给量和补给系数的关系。它对分析降雨(灌溉)入渗对地下水的补给过程和定量分析地下水入渗补给量、入渗补给系数具有重要价值。     

降雨型浅层滑坡危险性预测模型

通过分析SHALSTAB和TRIGRS等浅层滑坡物理确定性模型存在的问题,提出了基于降雨入渗动态守恒的瞬态降雨入渗模型,该模型考虑了初期降雨过程、降雨历程以及饱和非饱和入渗过程,证明了SHALSTAB模型是该模型的特殊形式,并克服了TRIGRS模型参数繁多及一维入渗路径的问题.将无限边坡模型、瞬态降雨入渗模型和GIS进行耦合,研发了可用于大范围降雨型浅层滑坡危险性预测的集成系统,根据边坡的地质条件、地形参数和降雨特征即可对降雨条件下浅层滑坡的危险性进行评估.     

坝基集中渗漏通道的温度场反分析与试验研究

渗漏是严重影响堤坝安全的主要形式,确定渗漏通道的位置是进行堤坝渗漏整治的前提和基础。温度场探测堤坝渗漏的研究是其中一种较便捷的方法,但是在理论上还需要进一步完善。在库水和地下水存在着温度差异的基础上,考虑堤坝发生集中渗漏后,渗漏通道中的地下水与周围土体进行热量交换,造成渗流通道附近地层温度发生改变,建立起温度场对渗漏通道的反演模型。在前人研究的基础上,考虑地温梯度的影响,可以建立有集中渗漏通道影响下的二维热传导方程,进而以现场测井的温度数据作为边界条件,对泛定方程进行求解,最终得到渗漏通道的位置。计算结果和实测结果的对比表明,通过温度场反推渗漏通道参数的方法是可行的。     

降雨形式对毛细阻滞覆盖层防渗性能的影响研究

毛细阻滞覆盖层的防渗性能对于控制渗滤液和减轻垃圾填埋场周边环境的污染具有重要意义,因此得到广泛研究。前人在研究中多采用恒定降雨强度来模拟降雨气象条件,而对降雨形式对毛细阻滞覆盖层防渗性能的影响关注较少。因此,采用自主研发的土柱降雨入渗试验系统,分别对短时强降雨和长时弱降雨两种降雨情况下,降雨形式对毛细阻滞覆盖层防渗性能的影响开展了研究,并揭示了最不利降雨形式。同时,采用SEEP/W软件对各试验工况进行数值模拟,以使模拟结果与试验结果能够相互印证。研究结果表明：试验结果与模拟结果基本一致,最大误差不大于3%;在短时强降雨情况下,降雨形式仅对覆盖层上部的体积含水率和孔隙水压力有较大影响;而在长时弱降雨条件下,降雨形式对整个覆盖层的体积含水率和孔隙水压力均有显著影响;降雨形式对覆盖层突破时间及渗漏量均有影响,前锋型降雨的突破时间最短,产生的渗漏量最大,后锋型降雨的突破时间最长,产生的渗漏量最小;前锋型降雨更易造成覆盖层突破失效而产生较大的渗漏量,为最不利降雨形式。该研究结果可为毛细阻滞覆盖层设计提供参考依据。     

二氧化碳地质存储过程中沿井筒渗漏定性分析

二氧化碳沿井筒渗漏是二氧化碳地质埋存过程中所面临的重要风险之一.尤其是对于已经封堵的废弃井,由于获取井下的信息比较困难,因此评价废弃井的完整性是一个比较大的挑战.本文为评估二氧化碳沿废弃井渗漏提出了风险分析的方法.该方法包括了三个主要步骤:渗漏方案的制定,定量模拟及结果分析.所制定的渗漏方案将通过数值模拟进行定量分析及评价.本文将阐述该评价方法的第一步骤:渗漏方案的制定.该步骤为渗漏的定量模拟提供了理论基础.该方法被广泛接受并现场应用于德国某大型二氧化碳存储及提高天然气采收率项目中.     

远程实时监控石油地下储油罐

本文提出了土壤和含水层中污染物的监控系统。这个系统特别适于对地下储油罐周围的土壤（UST）进行连续、远程和实时监控，例如石油加油站。由于该系统可以配置为土壤透气系统，所以它还具有修复作用。该系统的原型在意大利Genova加油站已经运行了3年多。每天使用的结果表明，常见的中-小等程度的渗漏可能会发生，这也许与个别的渗漏有关，这些渗漏发生频率最多的是储油罐石油向地下水渗漏。在这些实例中，该系统能够判断渗漏并且用专业的土壤通风方法进行修复。本文讨论了一些好的评估方法，有效使用这些方法，确保与石油储存和制造有关的土壤不受污染。     

城市排水管道现状评估与非开挖修复技术研究

城市发生道路塌陷、道路渍水、地下水污染等灾害,多因地下排水管道出现堵塞、渗漏、开裂引起,排水管道的检测评估现已成为城市管道管理运营的一项重要工作。目前常用的排水管道检测技术有管道闭路检测系统、声纳、潜望镜、红外线温度记录分析技术及透地雷达等,各种检测技术适用于不同的环境。为尽量减少干扰民生,原位固化法、螺旋缠绕法、折叠内衬法和短管内衬法等非开挖管道修复加固技术得到广泛应用。通过介绍局部树脂固化修复技术的工作原理、适用范围及工作程序,提出了该方法的检查项目及质量标准等,为城市排水管道现状评估及修复提供参考。     

基于TRMM卫星雷达降雨的流域陆面水文过程

利用热带降雨观测计划(TRMM)卫星雷达降雨数据驱动分布式陆面水文模型,研究流域尺度陆面水文过程,评估该数据在水文模拟与预报等研究领域的性能。通过与实测雨量资料比较,验证TRMM卫星雷达降雨数据的质量。分别将TRMM卫星雷达降雨与观测降雨作为耦合模型的气象输入,模拟和研究淮河流域1998~2003年的陆面水文过程时空变化。结果表明,TRMM卫星雷达降雨数据能够很好地描述降雨的时空分布,利用TRMM降雨模拟的结果与利用观测降雨模拟的结果精度相当;模拟流量与实测资料基本吻合。卫星雷达降雨数据在陆面水文过程研究中具有广泛的应用前景。     

古建筑基座渗漏监测及诱因分析

为研究某古建筑基座渗漏特征及其诱因,采用现场调研、水分场原位监测、室内试验和数值分析方法,针对基座水分场开展了系统研究,深入分析了基座渗漏病害根源、降雨期间基座内部水分场的时空分布特征和水分迁移规律。结果表明,古建筑基座渗漏的根源是降雨影响,与基座外侧的花坛浇灌用水无关,基座顶部以下2.0 m范围内易于受到降雨的影响,且水分有由基座顶部向基座底部迁移趋势,揭示出：基座顶部的海墁以下防渗层可能失效,基座内部夯土可能形成渗流通道;在2个水文年内,基座外墙以内的3.0 m范围内夯土基本达到饱和,易受到降雨影响而出现泛碱、掉皮、渗漏等现象,10个水文年后水分向基座劵门拱圈部位夯土迁移,并形成稳定水分场,在渗透压力下劵门拱圈部位形成流痕和墙皮脱落现象;通过多手段综合分析,能够深入了解基座病害的演化规律和形成机制,为类似古建筑基座的防渗漏修复措施的确定能够提供科学的参考。     

降雨数据时空精度对城市暴雨变异性及频率分析的影响

提升城市暴雨内涝防治精细化水平是解决城市洪涝问题的关键。采用16种不同时空分辨率的降雨产品,利用暴雨时空异质性评估指标和随机暴雨移置法,在上海地区定量评估降雨数据精度对暴雨事件时空变异性诊断和频率分析的影响。研究发现利用低精度降雨数据得到的年最大暴雨序列发生时间延迟、降水量低估,暴雨过程不均匀性提升、空间不均匀性降低;在不同重现期下,降雨数据精度对频率分析结果影响有显著差异,重现期越大,低精度数据带来的低估程度越大;时间精度的影响占主导地位,可达空间精度的5倍。在城市暴雨洪涝研究中有必要采用更高精度的降雨数据,建议与研究区域类似的小型城市地区在防洪设计中使用精度达(12 h、0.05°)或以上的降雨数据。     

内部侵蚀对地下结构影响的数值分析：在隧道渗漏问题上的应用

当地下水从衬砌接缝或裂缝进入隧道时,土体中的细颗粒会在渗流作用下从土体骨架上脱落流入隧道内,这种现象被称作内部侵蚀。然而,当前对隧道渗漏问题的研究中,并没有考虑土体细颗粒流失对隧道结构及周围土体的影响。因此,在连续介质力学框架下开发了一个两相四组分模型,以描述内部侵蚀过程及其引起的土体孔隙度、细颗粒含量及渗透系数等变化;结合一个与颗粒级配相关的非关联临界状态弹塑性本构模型,将细颗粒含量的变化与土体孔隙率、密实度及临界状态线的空间位置相关联以考虑内部侵蚀对土体力学性质的影响。研究结果表明,本模型可以描述隧道渗漏引起的侵蚀区域的时空演化全过程,而基于孔压降低的分析方法会低估渗漏引起的衬砌内力和地层变化。此外,研究还发现三维条件是准确模拟土体内部侵蚀过程的一个重要因素。     

水井套管渗漏的查找与修复

通过套管渗漏水井找漏、修复的典型实例，介绍了查找水井套管渗漏的方法以及防止套管渗漏的措施，简要分析了套管渗漏的原因，比较了几种常用的修复套管渗漏水井的方法。并说明利用吊车在套管渗漏部位安装一段两端带有膨胀橡胶止水器的衬管，是既简便又可靠的修复水井套管渗漏的方法。     

雄安新区白洋淀湿地地表水和地下水转化关系及其对芦苇分布的影响

查明地表水和地下水作用关系对湿地生态保护与修复具有重要意义。采用地表水和地下水位监测、氢氧稳定同位素分析、湖床沉积物温度示踪等方法,研究了白洋淀渗漏对周边浅层地下水的影响范围和深度,评价了地表水垂向渗漏速率,并探讨了芦苇分布面积和地表水位以及地下水位埋深的关系。结果表明：白洋淀渗漏受地质结构和水力梯度等因素影响,对浅层地下水垂向上影响深度为20 m,水平向上影响范围存在较大空间变异。周边浅层地下水的补给来源为大气降雨和地表水,其中地表水渗漏的补给比例为0~90.5%。淀区渗漏速率0.01~0.59 mm/d,和含水层埋深关系密切,埋深越小,越有利于地表水渗漏。1976-2020年,白洋淀芦苇分布面积和地表水位关系密切。当地表水位为6.3~6.8 m时,芦苇分布面积最大,在水位小于6.3 m条件下芦苇面积随着水位增高而增加,大于6.8 m条件下随着水位增高而减少。芦苇台地下水位埋深和地表水位显著相关,在2020年4-9月芦苇生长期,除雨季前期外多数时段台地地下水埋深均适宜芦苇发育,建议在雨季前期实施生态补水,通过降低台地地下水位埋深促进芦苇生长发育。研究结果可为白洋淀生态补水、渗漏防治和生态保护提供参考。     

地下非均匀非饱和带中地下洞室的渗流问题数值模拟--介质参数的灵敏度分析

影响任何一个地下废物处置场所长期行为的一个重要因素是进入地下废物贮置洞室内的渗流量的大小，预测地下洞室中的渗流量是困难的，特别是当地下废物贮置洞室位于非均质非饱和带中，三维数值模型用于研究地下非均质中非饱和流动及流入地下洞室中的渗流量，讨论了非均质模型与均质模型的比较以及数值剖分尺度对计算结果的影响，进入洞室中的渗漏率随着引入系统中入渗量的增加而增大，选用4个参数来衡量渗流场的非均质程度：(1)介质的平均渗透率K0；(2)Van Genuchten参数α；(3)渗透率空间分布相关尺度；(4)渗透率空间分布变化的标准差σ，根据一个随机实现的渗透率分布，通过改变平均渗透率来研究其对流入洞室中渗透量的影响，对一个固定的入渗率而言，流入洞室中的渗漏率将随着Van Genuchten参数α的减小而减小，模拟结果表明流入洞室的渗漏率与介质的平均渗透率相关，即随平均渗透率的增大，流入洞室的渗漏率亦增大，流入洞室的渗漏率还高度依赖于非均质渗透率场的空间分布相关长度与标准差，一个大的相关长度或高的标准差均能导致流入洞室的渗漏率增大。     

浅切型岩溶纵向河谷坝基的渗漏问题及其灌浆处理——以湖南省几座病漏水库为例

浅切型岩溶纵向河谷坝基的岩溶渗漏类型主要可分为管道式渗漏、溶带式渗漏、洞隙式渗漏、沟槽式渗漏和缝隙式渗漏五种。从灌浆角度出发,以上五种类型基本可归纳为空洞型和充填型两种渗漏通道型式。正确区分不同渗漏通道类型,对于岩溶防渗处理,特别是制定合理的堵漏和灌浆处理方案十分重要。 对空洞型渗漏通道,控制灌浆堵漏成败的关键是:降低管道内渗漏流速、灌堵骨料形成堵体、控制浆液快速凝结时间和扩散范围等。到目前为止,已经采用的方法对规模较小,不十分通畅的管道溶洞和裂隙状溶洞是完全可行的,堵漏效果达到100～70％,但对规模很大、渗漏流速较大的管道溶洞,尚无十分成功的实例。 对充填型渗漏通道,采用灌浆效果一般都比较好,渗漏量可减少90～100％。影响灌浆效果和成本的主要因素是:适宜的灌浆压力选择和建筑物接触孔段的反复复灌以及对大量漏浆孔段的适时处置等。      

基于等价分析法评估溢油事故的自然资源损害

尽管国际公约和许多国家立法已将海上溢油事故导致的自然资源损失列入索赔范围,然而,在量化和货币化损害以及确定索赔和修复范围等方面尚未建立被广泛接受的计算方法。生境等价分析(Habitat Equivalency Analysis,HEA)和资源等价分析(Resource Equivalency Analysis,REA)是美国和欧盟应用于评估自然资源损害的理论方法,二者的关键假设是受损的生态服务损失和修复计划的服务收益应当相等。HEA结果依赖于生态服务价值标尺选择、服务价值水平、恢复曲线形状、修复计划时长以及贴现率等;REA结果受死亡生物数量和年龄组成的影响。HEA和REA的非货币形式结果补偿的并非生态环境,而是人类社会福祉。目前,一些货币化损失的方法已被提出,然而传统经济学家和生态经济学家之间存在争议。美国部分法庭承认HEA和REA方法,其结果为法庭索赔提供数据支持。如果将生态学和经济学原理结合考虑,将能够促进等价分析法的深入发展,推动索赔工作更加有理有据。     

覆盖型岩溶塌陷的塌陷机制分析

以覆盖型岩溶塌陷为研究对象,首先分析了覆盖型岩溶塌陷的演化机制,然后考虑土体自重、真空负压、降雨和爆破等因素的共同作用,并基于极限平衡理论建立了覆盖型岩溶塌陷土体稳定系数及塌陷范围的计算方法,以重庆市南岸区涂山湖二外桥梁左侧塌陷为例,发现计算出的塌陷范围与现场塌陷范围基本一致,并分析出该处土体在爆破、真空负压、自重和渗透等因素作用下的稳定系数和塌陷范围变化规律为:稳定系数在土层厚度增加时可增大46%,而当水深从0.1 m增加到1 m和真空负压由0 kPa增大到50 kPa时,可降低30%～35%。最后考虑爆破的时效性,探讨了土柱稳定系数随着爆破振动的变化规律,在考虑爆破荷载作用后,土柱稳定系数将降低4%,爆破对土柱的作用时间约为6 s。      

The Assessment of Natural Spill Incidents based on Resource Damages Caused by Oil Equivalency Analysis Methods

尽管国际公约和许多国家立法已将海上溢油事故导致的自然资源损失列入索赔范围,然而,在量化和货币化损害以及确定索赔和修复范围等方面尚未建立被广泛接受的计算方法。生境等价分析（Habitat Equivalency Analysis,HEA）和资源等价分析（Resource Equivalency Analysis,REA）是美国和欧盟应用于评估自然资源损害的理论方法,二者的关键假设是受损的生态服务损失和修复计划的服务收益应当相等。HEA结果依赖于生态服务价值标尺选择、服务价值水平、恢复曲线形状、修复计划时长以及贴现率等;REA结果受死亡生物数量和年龄组成的影响。HEA和REA的非货币形式结果补偿的并非生态环境,而是人类社会福祉。目前,一些货币化损失的方法已被提出,然而传统经济学家和生态经济学家之间存在争议。美国部分法庭承认HEA和REA方法,其结果为法庭索赔提供数据支持。如果将生态学和经济学原理结合考虑,将能够促进等价分析法的深入发展,推动索赔工作更加有理有据。     

山地森林系统小流域降雨过程水循环与地下水补给

分析了贡嘎山森林系统水循环过程,并通过水量平衡方法,计算了考虑植被及枯落物降雨截留条件下的降雨入渗系数。结果表明:考虑植被及枯落物降雨截留条件下的水量平衡方法与地下水动态分析法、基流分割法计算成果较为接近,计算方法较为正确;而不考虑植被与枯落物截留计算出降雨入渗系数偏大。森林覆盖区,林冠、树干及枯落物是降雨再分配的重要因素,降雨入渗系数受植被、植被类型、枯落物、枯落物状态的影响。研究不同植被类型及枯落物对降雨的截留及再分配特征,具有重要的生态水文意义。     

山地森林系统小流域降雨过程水循环与地下水补给

分析了贡嘎山森林系统水循环过程,并通过水量平衡方法,计算了考虑植被及枯落物降雨截留条件下的降雨入渗系数。结果表明:考虑植被及枯落物降雨截留条件下的水量平衡方法与地下水动态分析法、基流分割法计算成果较为接近,计算方法较为正确;而不考虑植被与枯落物截留计算出降雨入渗系数偏大。森林覆盖区,林冠、树干及枯落物是降雨再分配的重要因素,降雨入渗系数受植被、植被类型、枯落物、枯落物状态的影响。研究不同植被类型及枯落物对降雨的截留及再分配特征,具有重要的生态水文意义。