一种层状岩体压水试验成果计算分析渗透性的新方法

通过对西南某坝区压水试验数据的计算分析,提出了基于中值理论和几何均值的埋深域渗透系数取值区间法。首先将压水试验资料采用巴布什金经验公式和达西公式把吕荣值转换成渗透系数,并分析各分类项的数据分布类型。在分析研究区层状裂隙岩体岩性特征及其组合关系的基础上,运用均值和中值理论从宏观上分析研究区垂向和平面渗透特征,得出均值和中值分析的侧重点;再用渗透系数与埋深散点图绘制小值和大值取值趋势线,继而进行曲线拟合,并完成数理可靠性和物理含义的检验;运用通过检验的方程计算每米埋深的渗透系数,而后在划分的各埋深域内,依据小值和大值取值数量的差别,分别求取其几何平均值,最终得到各埋深域渗透系数取值区间。     

裂隙岩体局域离散模型构建及参数敏感性分析:以锦屏一级水电站坝区为例

基于对锦屏一级水电站坝区平硐1555条实测裂隙几何数据的整理分析,获得了左右岸裂隙岩体的几何特征参数及其
数据分布类型,利用GeneralBlock裂隙网络生成器实现局域离散模型,在与勘探平硐信息综合分析的基础上,采用“由单一到组
合,逐级深入,逼近实体”的模型构建方案和参数敏感性分析方法,并对模型进行了拟合检验。分析模拟表明:裂隙参数半径的波
动只改变单一裂隙延伸,裂隙产状的波动既影响整个模拟区,也改变单一裂隙几何特征,对裂隙模型的影响相当于增加了裂隙组
数。因此,裂隙产状是构建网络模型的关键因子。基于野外勘探平硐信息建模时,不同成因的裂隙,应该采用不同的控制方法,即
对于倾角较陡的构造与卸荷裂隙,实测时产状误差小,迹长误差大,应该控制产状,半径适当波动;而顺层裂隙组,则应该相反。      

水化学揭示的弱透水层孔隙水演化特征及其古气候指示意义

地下水开采、弱透水层释水, 以及污染物迁移转化、高危废物深埋选址等水文地质和工程地质活动中, 弱透水层的作用越来越受到重视.了解弱透水层孔隙水的演化特征是认识弱透水层作用的首要问题.采用机械压榨法提取了曹妃甸地区某钻孔0~100 m粘性土孔隙水, 对孔隙水化学特征进行了分析.结果显示钻孔粘性土孔隙水呈碱性, 总溶解固体为7.26~26.89 g/L, 从浅到深逐渐减小; 陆相沉积层Cl/Br比趋向无穷大, 而海相沉积层仅为279~289.分析得出弱透水层孔隙水基本为岩层沉积水, 陆相和海相沉积层孔隙水分别显示出淡水和海水起源特征, 没有后期海水入侵影响迹象; Cl-、Na+变化趋势主要受蒸发浓缩作用影响, SO₄2-受硫酸盐的还原作用和石膏的溶解作用共同控制, Ca2+、Na+、K+还受到沉积过程中阳离子交换与吸附作用影响; 由δ18O重建晚更新世古气温为5.21~5.81 ℃, 浅部40 m以内计算的气温偏高是由于全新世气候变暖、孔隙水向下扩散迁移混合的影响.      

再生水地表回灌补给地下水的水质安全保障体系

把城市污水净化处理为符合回灌标准的再生水并安全回灌补给地下水, 对于实现污水资源化、含水层恢复、缓解我国水资源供需矛盾和环境污染态势具有重要意义.针对再生水回灌地下水存在的水质安全问题, 通过理论分析、系列实验和技术集成形成了再生水地表回灌补给地下水的水质安全保障体系及关键技术.该安全保障体系包括场地选择与勘查、高效低成本的再生水处理技术、土壤—含水层系统数学模型和回灌方案设计技术、水质监控系统、安全评价技术以及回灌管理法规等.这些要素相互依赖、相互作用, 构成一个完整的体系.郑州郊区示范工程证实了该水质安全保障体系的可行性.2年示范工程表明, 处理的再生水水质达到《城市污水再生利用地下水回灌水质》(GB/T 19772-2005)标准, 优于场地背景地下水水质, 补给含水层后的地下水基本达到《地下水质量标准》(GB/T 14818-1993)Ⅲ类水标准.建议有关政府部门把再生水利用及回灌补给地下水, 纳入水资源开发利用及环境保护规划的整体框架中, 尽快制定或完善再生水回灌补给地下水的相关法律、法规和标准体系, 建立再生水回灌许可证制度, 有序推进再生水回灌工程.      

地下水流系统理论与研究方法的发展

地下水流系统理论的提出,推动了现代水文地质学的发展。以Tóth经典地下水流系统理论建立方法为基础,综述了基
于Tóth方法的地下水流系统的模拟成果,分析了Tóth方法得出的水流模式与控制因素的关系,以及地下水流系统理论从概念到
实际应用的发展。同时,对中国地质大学(武汉)提出的地下水流系统通量上边界模拟方法也进行了系统论述,在物理模拟实验与
数值模拟基础上,认为通量上边界分析方法是对Tóth方法的改进与完善,有利于对地下水流系统发育的物理机制理解;该方法能
够更全面认识地下水流系统模式及其转化,定量出各影响因素对地下水流模式的控制关系。最后指出地下水流系统理论是当代
水文地质学的核心概念框架,应该重视地下水流系统理论物理机制和数学模拟方法的研究,加强新技术方法的引入,拓宽其应用
领域的研究等。      

通量上边界渗透系数随埋深增加指数衰减的地下水流系统

地下水流系统理论是当代水文地质学的核心概念框架,研究不同控制因素对盆地地下水流系统发育模式的影响具有重要意义。近年来的研究表明利用通量上边界能够更好地揭示盆地不同要素对地下水流系统模式转化的影响。基于通量上边界,采用数值模拟方法,研究稳定流条件下,渗透系数随埋深呈指数衰减的非均质含水层对盆地地下水流系统模式转化的影响。结果表明:随着渗透系数随埋深指数衰减程度的加大,盆地潜水面整体抬升,盆地上部地下水流速增大,水力梯度增大;同时,盆地地下水流系统由复杂的多级次水流系统到单一的局部水流系统,顺向局部水流系统占据的空间消减,而逆向局部水流系统占据的空间增大,流速近似为零的局部滞留区域向左下方移动。      

江汉平原典型含水层水文地质参数反演

含水层参数对于定性分析区域地下水资源评价、数值模拟及预报、开发利用与保护及科学管理具有重要意义,而江汉平原水文地质参数求解的研究却相对较少.2015年江汉平原1:50 000水文地质调查项目完成杨林尾图幅与陆溪口图幅,选择杨林尾图幅和陆溪口图幅中的4个代表性钻孔,分别做了3组抽水试验和一组压水试验.对抽水数据使用Dupuit公式法结合抽水稳定阶段数据求解含水层参数,同时利用Aquifer Test软件中Theis标准曲线法、直线图解法对抽水试验中非稳定条件下抽水数据对含水层参数求解,得到孔隙水含水层渗透系数及弹性给水度;利用压水试验工程规范求解基岩裂隙含水层的渗透系数.探讨了利用非稳定抽水试验条件下求解含水层参数方法的可行性及该方法的优势.计算结果表明:杨林尾镇浅层(20.2~64.55 m)含水层渗透系数为0.075 m/d,弹性给水度为5.8×10-2;深层(138~160 m)含水层渗透系数为9.89 m/d,弹性给水度为2.3×10-5;陆溪口镇浅层(19.4~36.4 m)含水层渗透系数1.26 m/d,弹性给水度为1.1×10-1;基岩渗透系数为0.012 m/d.通过结果对比分析发现对于单孔非稳定抽水试验,对前期水位降深数据筛选分析,同样可以利用非稳定井流理论反演含水层参数,结果比较可靠.      

不同饱和黏性土渗透系数预测方法的应用与对比:以苏北沿海平原黏土为例

渗透系数(K)是水文地质、岩土工程领域的重要参数,而低渗透介质的结构较为复杂,在实际应用中,场地的尺度、介质的扰动程度等均会对K的确定产生影响.利用δ18O化学示踪法、室内试验及经验公式法估算饱和黏性土的垂向渗透系数,并对比分析不同预测方法的适用性.以苏北沿海平原第四纪厚层黏土为例,δ18O化学示踪法预测厚层黏性土的渗透系数低于10-11 m/s,室内法测得渗透系数为2.61×10-8~9×10-12 m/s,经验法预测值较大,是室内法的几倍到几十倍.δ18O化学示踪法是表征天然条件下长时间的实验结果,除了反映数十米厚层黏性土的等效渗透性能,还可预测黏土孔隙水的渗流时间;结合测定黏土样品液塑限等室内实验参数,室内实验和经验公式法可以提供系列剖面黏土的渗透系数,更清晰地说明厚层黏土剖面不同渗透系数预测方法的差异性.      

低渗透岩土有效扩散系数的室内测定与分析

低渗透岩土是水文地质及环境地质研究的重点关注对象,有效扩散系数是研究低渗透岩土的关键参数之一。文章以原状黏土和粉砂质黏土为例,以Cl-为示踪剂,利用自主研发的室内径向扩散实验装置,建立Cl-径向运移模型,模拟其扩散运移过程。以实验模型为初始条件和边界条件,利用COMSOL软件模拟溶质理论浓度随时间变化的曲线,与实验数据进行拟合,利用绝对残差平均值进行理论浓度与实测值拟合优度统计,提取试样的有效扩散系数。结果表明:试样塘沽G1孔101.2~101.5 m、苏北SY1孔147.1~147.3 m、170.48~170.68 m的有效扩散系数分别为6.0×10-10 m2/s、4.5×10-10 m2/s、3.9×10-10 m2/s 时,理论浓度的绝对残差平均值最小,且孔隙度和有效扩散系数高度相关,进一步证明了该实验方法的可行性。同时,利用Archie定律有效孔隙度与有效扩散系数的关系,取常量n=1.9,预测了试验样品的有效孔隙度,分别为0.26,0.19,0.16。     

洞庭盆地第四纪沉积环境演变的初步分析

利用水流能量指数，分析了洞庭盆地第四纪沉积环境的演变特征。得出洞庭盆地主要为河流－过流型湖泊相互消长的沉积环境。沉积环境的演变及主要水流方向，受差异性构造沉降的控制。历史时期，人为作用对盆地沉积环境影响很大，并且是近代洞庭湖区洪灾加剧的主要原因。