基于激光刻蚀技术的孔隙介质渗透试验研究

渗透率在水资源管理、油气勘探与开采和地质灾害评估中具有重要的作用。而目前渗透率研究多通过间接的方式探究渗透率的影响因素,缺乏直观手段刻画多孔介质与渗透率的关系,渗透率与多孔介质内部孔隙结构的关系尚不清晰。自主研发了一个可控孔隙空间属性的试验系统,探究多孔介质渗透率与孔隙度、孔隙的水平或垂直分布、孔隙排列的规则性和椭圆孔隙长短轴比例的关系。结果表明,多孔介质渗透率与孔隙度呈正相关关系,且圆形颗粒多孔介质基本满足Kozeny-Carman方程;而不同颗粒圆度及排列方式会造成显著的渗透率各向异性,由于多孔介质颗粒横向排列导致流体经过更长的流动路径,与流动方向一致的横向排列渗透率明显高于纵向排列的渗透率;不规则排列的多孔介质渗透率要大于规则排列的多孔介质渗透率,这是因为颗粒的不规则排列会导致在多孔介质中出现一些大的孔隙,这些孔隙可以提供更大的通道,促进流体的渗透,另一种原因是不规则排列会增加多孔介质内的流动路径,使得流体能使用更多的路径通过多孔介质;长短轴长度之比为1的多孔介质渗透率最大。研究结果可为多孔介质渗透率演化及其孔隙空间属性关联性研究提供基础认识。

冬小麦田咸水灌溉与土壤盐分调控试验

利用浅层咸水灌溉 ,可使浅层咸水分布区无效降水转化为有效水资源 ,缓解北方水资源紧缺的矛盾 ;通过王瞳试验场进行的咸水灌溉与土壤盐分调控试验表明 ,利用 3g/L左右的微咸水连续灌溉 5 a,根层土壤溶液浓度未超过小麦的耐盐能力 ,且作物增产 ;多年盐分变化趋势为 :1994～ 1997年 1m深度内土壤总含盐量在一定范围内波动 ,总体变化不大 ,连续干旱的 1997～1998年略呈上升趋势 ;麦秸覆盖和施有机肥能减少根层土壤盐分 ,对土壤盐分具有有利的调控作用 ,具有增产效果。

基于室内土柱穿透实验的优先流定量评价

土壤优先流对包气带水流和污染物运移的影响已引起广泛关注,但大多数研究还停留在定性描述上,缺乏对优先流定量评价的标准。基于室内土柱实验获取的穿透曲线,分析了饱和条件下土壤溶质优先运移的一般规律,采用解析法模拟软件CX-TFIT拟合了溶质优先运移的参数,同时结合时间矩方法计算了定量评价优先流的指标PFSP。研究结果表明:时间矩方法中的一阶标准矩μ′1、二阶中间矩μ2以及偏态系数S可以定量刻画穿透曲线的特征,从而指示优先流的程度;PFSP能很好地刻画优先流作用的大小。该研究对优先流的定量评价具有重要指导意义。

二氧化碳注入地下咸水层析盐现象研究进展

把CO2注入深部咸水层进行埋存,是减缓温室效应的一个重要途径。CO2注入地下咸水层后咸水中析出的盐会堵塞地层孔隙而严重影响注入效率。理解析盐产生的条件、发生的过程以及盐在孔隙结构中的分布对含水层孔渗性的影响十分必要。在总结国内外CO2注入地下咸水层析盐研究现状的基础上,分析了析盐发生的条件及析盐效应,指出需要通过实验模拟和数值模拟等手段研究毛细压力、重力、黏滞力协同影响下不同的多相流动体制对析盐过程的控制,把握析盐现象的发生、分布及其对介质孔渗性的影响规律。

基于地中渗透仪的入渗补给方式分析

文章通过在某均衡试验场地中的渗透仪上开展土壤水流穿透试验,分析灌溉水对地下水补给方式。试验结果表明:淹灌条件下,粉细砂扰动土中的穿透曲线为典型的单峰对称型,表明粉细砂中的土壤水通过活塞式入渗补给地下水;而亚粘土中的穿透曲线显示多峰、优先穿透、拖尾等现象,表明亚粘土中的土壤水以优势流方式补给地下水。通过对均衡场降水入渗补给的长观资料分析发现:在自然降雨条件下亚粘土中优势流明显,粉细砂中主要以活塞流为主。

《水文地质学基础》课程多媒体教学改革与实践

水文地质学基础课程信息量大、图片素材丰富、实践性强、学科发展快,很有必要运用现代多媒体技术进行教学.几年的教学实践表明,多媒体教学效果显著.但是这种效果的取得,需要教师对多媒体教学方法进行深入研究和改革.

地下水科学与工程专业中外合作办学的实践与思考

探索合理的中外合作办学模式,是当前中外合作办学实践的核心问题。中国地质大学(武汉)与加拿大滑铁卢大学合作开展地下水科学与工程专业中外合作办学项目,在办学模式、管理机制、培养方案、教学模式等方面进行了探索和实践,需要从优化人才培养方案、加强核心课程建设、改进教学方法、优化语言教学内容、加强项目质量监控、健全教师管理机制等方面予以改进和完善。

三门峡库区上游黄河水与地下水转化量计算

通过数值模拟法定量研究了三门峡库区上游地下水和黄河水的转化关系。在分析水文地质条件的基础上建立了地下水流数值模拟模型,预测了沿黄河扩大开采条件下渗流场和水位的动态变化,并采用达西断面法和Modflow软件中的R iver模块计算了现状条件和扩大开采条件下黄河与傍河地下水的转化量。计算结果表明,扩大开采10年后,黄河补给增量占增加开采量的84.8%,黄河排泄减量占增加开采量的8.7%。

荥巩矿区岩溶地下水系统的水文地球化学特征及其指示意义

本文在分析荥巩矿区水文地质条件的基础上,重点对岩溶地下水系统的水化学特征进行分析。结果表明:岩溶水水化学类型自补给区到排泄区,从单一的HCO3型向复杂的HCO3.SO4型和SO4.HCO3型转变,TDS和Sr2+/Ca2+值均增加。地下水氢氧稳定同位素分析结果表明,本区岩溶地下水主要接受大气降水的入渗补给。根据同位素计算的补给高程推断岩溶水补给范围和划分的流动系统与地面调查结果及水化学研究成果一致:矿区处于区域流动系统排泄带,中寒武统张夏组—中奥陶统灰岩在矿区南部出露的范围接受降水补给,以侧向径流的方式进入矿区充水含水层。

“后疫情时代”线上线下混合式教学模式的系统设计——以“水文地质学基础”为例

本文从混合式教学改革的需求出发,结合"后疫情时代""水文地质学基础"课程的教学现状及存在的问题,开展了线上线下混合式教学模式的系统设计。该模式以"三全育人"理念为指导,以"学为主体、教为主导"为原则,以"创新型人才"为培养目标,以"能力培养"为核心,以实现不同层次学生"个性化培养"为需求,以课程教学的"多元"评价为支撑进行设计,实现了课程线上教学与线下教学的深度融合,显著提高了课程教学质量。

成果导向的水文与水资源工程专业教学模式研究

工程教育认证对于构建我国工程教育的质量监控体系,推进工程教育改革,增强工程人才培养具有重要作用。文章深入剖析工程教育认证标准和核心理念,明确了成果导向的教育模式,并以水文与水资源工程专业为例,介绍了在认证背景下以成果为导向培养方案的构建。根据培养目标和毕业要求,反向设计课程体系和教学方法。文章还总结了本专业在工程教育认证中存在的不足与持续改进措施,为其他高校相关水利专业的工程教育认证工作提供借鉴。

矿物封存二氧化碳实验研究进展

为减少大气中二氧化碳的排放量,人们提出了各种各样的处置方式,其中矿物封存是一种永久、安全且潜力巨大的处置方式。介绍了实验研究矿物封存二氧化碳的原理、流程、原料选择以及反应体系,对比分析3种矿物碳酸盐化反应体系的优缺点以及影响矿物封存二氧化碳的因素,总结出几种封存潜力较大的矿物原料,且进一步分析了压力、温度、PH值、矿物颗粒大小和原料等影响矿物封存的主要因素,并提出最具潜力的封存方式和实验下一步研究的方向和重点。

“水文地质学基础”课程思政的实施路径和策略探析

文章以中国地质大学(武汉)“水文地质学基础”课程为例,从科学思维、家国情怀、地下水文化、生态文明建设、水资源与环境安全、科学素养和工匠精神以及工程伦理等方面探讨了课程思政的实施路径,提出了实施课程思政的有效策略和方法,实现了课程教学知识传授、能力培养与价值引领的同频共振。

“水文地质学基础”慕课与课堂结合的教学实践与反馈

慕课与课堂教学相融合的教学模式正成为一种新颖的教学模式,其具体的融合方式也正待广大教育工作者去实践和探索。本文以"水文地质学基础"慕课设计为基础,对比了慕课与传统课堂学习的效果,对慕课教学效果进行了问卷调查,并提出了慕课与课堂教学相融合的优化课程设计建议,为后续教学实践及相关地学类课程的教学改革提供借鉴与参考。

区域地下水流对王河煤矿水害影响数值模拟

王河煤矿位于荥巩矿区中部,为荥巩矿区水害最为严重的矿井之一。为了分析区域地下水流对王河煤矿水害的影响,本文在分析荥巩矿区地质及水文地质条件的基础上,利用GMS建立了荥巩矿区地下水流三维数值模拟模型,确定了水文地质参数和渗流场分布情况。结果表明,荥巩矿区地下水补给量为1831.12×104m3/a,排泄量为4862.88×104m3/a,处于严重的负均衡状态;流入王河煤矿的水量2007年和2008年分别为1058.46和886.87×104m3,与王河煤矿矿井涌水量基本一致。该结果可为王河煤矿矿井水害防治提供依据,为王河煤矿矿井涌水量数值模拟奠定基础。

咸宁市城区岩溶地面塌陷预测

咸宁市是湖北省发生岩溶地面塌陷地质灾害的地区之一。本文论述了该城区发生的岩溶地面塌陷特征， 分析了形成的基本条件， 应用层次评判法对其可能发生塌陷的敏感程度进行预测分区， 为岩溶地面塌陷的防治提供科学依据。

瞬变电磁法在矿井水害防治中的应用-以河南省荥阳市王河煤矿为例

王河煤矿是荥巩矿区涌水量最大的煤矿，涌水量2100-2400m^3／h^[1]，建矿以来共发生突水20余次，突水量9-1200m^3／h，严重影响煤矿的安全生产。王河煤矿主采煤层为一。煤，充水来源主要受奥灰水的影响。通过瞬变电磁勘探查明了111070工作面煤层底板以下50m范围内奥灰赋水性情况、富水区范围及导高位置，根据瞬变电磁勘探成果，在111070工作面进行井下注浆堵水，突水量减少了80％以上，为矿井安全生产提供了保证，为王河煤矿及同类矿井水害防治提供了有益的借鉴。

以地学为基础的环境专业实习教学方法探讨——以北戴河地质实习为例

地质认识实习是地质院校相关专业教学中的一个重要的基础性实践环节。结合近几年野外教学实践的经验和以地质学为基础的环境工程专业学科特点,对北戴河野外地质认识实习中教学方法和教学内容等方面进行了探讨和分析,提出了几点建议和体会,以激发学生的的主动性和创造性,提高野外实习效果。

江汉平原地下水位动态变化特征分析

通过辨识江汉平原含水系统的水文地质结构,深入分析了地下水位动态变化特征及其影响因素,进而揭示了研究区地下水时空演变规律。结合地下水流系统分区分析了研究区的降雨-径流关系和地下水动态类型。同时,运用数理统计方法分析了累计水位升幅和累计降雨量之间的关系。结果表明:研究区内地表水除丰水期补给地下水外,其余时段地下水补给地表水;研究区不同含水层地下水位关系总体为深层孔隙承压水位>中层孔隙承压水位>浅层孔隙潜水位;研究区地下水对降雨入渗产生的滞后效应表现为低水位期滞后5~7 d,高水位期滞后1~2 d。研究结果对该地区地下水资源的评价管理具有现实意义。

广泛温度和盐度条件下二氧化碳在盐水中的扩散系数

把二氧化碳注入地下咸水含水层封存是减缓当前温室效应的有效措施,定量刻画二氧化碳在地下毛细孔隙介质中的溶解扩散过程,需要广泛温度和盐度下二氧化碳在盐水体系中的扩散系数等参数,然而目前还没有高于333K(60℃)的相关数据。采用激光拉曼原位观测技术,在高压毛细管中观测了20MPa、273.15~433.15K、不同盐度下CO_2在咸水中的扩散过程,获得了扩散系数。CO_2在盐水中的扩散系数随着温度的升高而增加,随着盐度的增加而降低。建立了适用于广泛温压和盐度条件下的CO_2在盐水中的扩散系数模型,并且通过实验数据拟合了模型参数。