MODFLOW-CFPv2 模型在岩溶隧道突涌水及对地下水环境影响中的应用: 以云南鹤庆锰矿沟岩溶水系统为例

滇中地区构造复杂、岩溶发育,隧洞突涌水及泉流量衰减是隧洞施工过程中最棘手的问题之一。锰矿沟岩溶水系统岩溶管道化程度高,岩溶裂隙与岩溶管道2种含水介质差异显著。采用MODFLOW-CFPv2双重介质数值模型对锰矿沟岩溶水系统展开数值模拟研究,精细刻画岩溶管道与引水隧洞,进而掌握隧洞施工对地下水流场影响以及泉流量变化的规律。结果表明:(1)MODFLOW-CFPv2模型能够刻画岩溶地区复杂的地质结构,较好地模拟研究区地下水位的动态特征和岩溶泉流量响应特征。(2)在强排工况下隧洞单位长度最大涌水量为164 m^(3)/(d·m),单位长度稳定涌水量为69 m^(3)/(d·m),锰矿沟岩溶泉流量也出现显著下降的趋势,在模拟期内平均泉流量从天然条件下1578 L/s下降至1098 L/s,总体减少了30.4%;峰值泉流量从2133 L/s下降至1375 L/s,减少了35.5%,强排工况施工会对隧洞工程施工和地下水环境造成显著影响;限排工况下隧洞单位长度最大涌水量为39 m^(3)/(d·m),单位长度稳定涌水量为24 m^(3)/(d·m),隧洞单位长度涌水量显著降低,锰矿沟岩溶泉流量的下降趋势也得到了一定程度的改善,模拟期内平均泉流量降低至1284 L/s,减少了18.6%,峰值泉流量降低至1617 L/s,减少了22.1%。采用的MODFLOW-CFPv2双重介质模型具有较精确刻画岩溶区管道、溶洞、裂隙共存的高度非均质岩溶水系统的能力,能够定量评价香炉山隧洞施工对锰矿沟岩溶水系统地下水流场及泉流量的影响,为香炉山隧洞工程的突涌水灾害防治提供参考依据,也为岩溶地区复杂地质条件下地下水研究提供借鉴经验。

英山地热田区深大断裂的控水控热作用及地热系统成因研究

目前对英山地区深部地温场的分布情况以及构造控热模式尚无系统研究,不利于地热资源科学的开发利用。基于野外裂隙测量、浅层连续测温、钻孔压水试验等成果,建立了英山裂隙岩体地下水渗流-传热三维模型,对深部储层在不同构造组合模式下的压力场、温度场和达西流速场进行分析。研究结果表明:研究区深部温度场和压力场受断裂系统影响较大,在致密基岩及隔水断层处,流体运动微弱,热量运移以热传导为主,导水断层处以热对流为主;在深部导水断层区域温度和水压偏低,与导水断层处相比,隔水断层处水压偏高;在2 000 m深度以深,高温区和水力交换强烈区与导水断层带处完全对应,表明断层是储层中最主要的流体和热量运移通道;区内断层组合模式为复合模式,北东向断层为英山地区主要导水导热构造,热水在沿北东向断层向上运移的过程中,受南北向断层的阻隔,最终在两组断层的交叉复合位置处形成温泉。该研究可为研究区内的地热资源科学勘查和合理开发利用提供参考。

柳家村隧洞水化学特征分析及涌水水源判别方法研究

柳家村隧洞作为滇中引水工程的重要组成部分,在开挖过程中需穿越高水位富水地层,因而容易发生突涌水事故。隧址区地处红层,地下水作为当地居民生产生活的重要水源,因此揭示研究区地下水水化学特征,构建涌水判别模型,对于当地地下水资源的开发利用具有重要意义。分别从3个不同含水层中采集了11组地下水水样以及2个施工支洞的2组涌水水样,运用Piper三线图、离子比例系数、水化学指标相关性分析等方法揭示了区域地下水水化学特征;以主成分分析法和Fisher判别法作为基础模型,构建了一种由R型聚类分析、主成分分析、Fisher判别分析三者耦合的涌水水源快速判别模型,该模型可以较好地适用于水样数据较少的地区;此外,利用柳家村隧洞的实际样本数据,对该模型进行了验证,并与主成分分析、Fisher判别分析两者结合的方法进行了对比。结果表明:地下水中离子成分主要来源于地层中的方解石、白云石、石膏、芒硝等矿物的溶解;利用本文提出的涌水水源快速判别模型判别涌水水源的精度相比于主成分分析、Fisher判别分析两者耦合的方法提高了9.1%。

基于滇中典型紧窄单斜岩溶水系统特征的隧洞涌水条件分析

中国西南地区分布着大面积的碳酸盐岩,地层和构造的空间组合结构差异形成了多种复杂而各具特色的岩溶水系统。当隧洞穿越岩溶水系统时,涌水问题表现各异,涌水条件难以识别,这一直是隧洞工程建设面临的重要挑战。滇中引水工程小扑隧洞隧址区发育线状延伸、紧密互层的可溶与非可溶岩地层,构成典型的紧窄单斜岩溶水系统。文章细致梳理研究区岩溶水系统特征的控制性因素,结合地下水监测信息和水化学特征识别小扑隧洞的涌水条件。结果表明:紧窄单斜构造影响了岩溶发育的空间格局和地下水的径流及转换方式,控制着含水层介质发育和地下水补径排分布的特征,进而可将研究区细分为4个特征各异的小尺度岩溶水系统。小扑隧洞不同段穿越的岩溶水系统特征差异较大,隧洞涌水经历的水文地球化学作用过程不尽相同,综合认为隧洞1#洞段涌水来源于暗河管道,2#洞段涌水为揭露岩溶裂隙所致,补给高程分别为2165.4 m和2234.69 m,并初步确定各自的充水水源补给范围。研究结果可为后续隧洞防排水工程方案设计以及突涌水灾害防治提供依据。

三角网格等值线自动生成方法及程序实现

总结各种等值线生成的方法及特点，详细阐述直接利用三角形网格生成等值线的原理、实现方法，独立开发出基于Ｗｉｎｄｏｗｓ的功能齐全的Ｃｏｎｔｏｕｒ绘图包，并嵌入地下水有限元模拟软件，为地下水模拟成果的表示提供了便利．

海水入侵模拟理论与方法研究进展

对海水入侵模拟研究涉及的海水入侵监测指标、数学模型及数值方法、临海边界处理和海水入侵防治对策研究等方面做了全面总结,并指出海水入侵数值模拟研究进一步发展的方向和研究中亟待解决的问题。认为变密度过渡带模型将是海水入侵研究的主流模型,而自适应欧拉拉格朗日方法是求解此类模型最有效的数值方法。另外,指出硼同位素特别适合于水文地质条件复杂的滨海含水层海水入侵的监测。

山东烟台夹河中、下游地区海水入侵三维水质数值模拟研究

建立了三维变密度对流弥散水质数学模型来研究山东省烟台夹河中、下游地区咸淡水界面的运移规律。以四面体为基本离散单元 ,推导出三维海水入侵变密度水质模型求解的数值方法 ,其中水流方程求解时运用了迦辽金有限单元法。溶质运移方程求解时运用了欧拉拉格朗日混合方法 ,将对流项与弥散项分离 ,用传统迦辽金有限元方法求解弥散项 ;采用自适应MOC MMOC法求解对流项 ,以消除人工过量和数值弥散。根据地下水的潮汐效应观测信息 ,确定了含水系统的海底延伸边界 ;利用该地区地下水水头及水质长观资料识别了模型的水文地质参数 ,探讨了夹河地区海水入侵的原因 :认为夹河下游地区滨海地带地下水过量开采是造成烟台地区海水入侵的主要原因。此外 ,海水随潮定期地倒灌进入夹河 ,通过局部岩性天窗侵入淡水含水层加剧了沿夹河河床两侧地下水的咸化。同时还预测了几种情况下地下水的水质演化趋势 ,为防止和减轻夹河地区海水入侵提供合理、科学的依据。

火山岩体围岩隧道断层带涌水量计算方法综合研究:以青云山隧道为例

以某火山岩体围岩隧道为研究对象,分析了隧道区蓄水构造类型与隧道涌水特征,运用多种解析方法和数值模拟方法对隧道区典型断层带涌水量进行了计算,并与实测数据进行了对比,总结出各种方法的适用性。研究结果表明:火山岩体围岩隧道涌水表现为断层带控水的分段涌水特征;传统的地下水动力学法较降雨入渗法和氚同位素法更适合于用于此类隧道的隧道涌水量计算,而数值模拟法在计算隧道涌水量上有一定的优越性。此外,隧道断层带水文地质调查的程度与参数刻画的准确度对计算结果精度影响很大。

广西北山岩溶管道-裂隙-孔隙地下水流数值模拟初探

本文从水动力学角度分析各种岩溶含水介质中的水流特征，将其归纳为储水介质、导水介质和控水介质，并根据折算渗透系数ＫＬ的概念和建立的耦合达西流和非达西流于一体的岩溶管道－裂隙－孔隙三重介质地下水模型，对广西环江北山矿区岩溶含水系统进行了初步探讨。北山实例的模拟结果表明，三重介质模型较全面地刻画了岩溶水动态的特征，反映了相对均匀裂隙流与控制性管道流并存、线性流与非线性流相互转变的运动特点，不仅理论上比较合理，在模拟技术上也是可行的。

深部咸含水层CO_2注入下压力抬升与流体迁移的大尺度模拟研究:以松辽盆地为例

地下深部封存CO2已经被公认是人类削减温室气体排放的一条有效而又科学的途径。深部咸含水层CO2地质封存因封存潜力巨大,技术可行,且已有实际的工程运行,因而备受关注。松辽盆地是中国潜在的CO2储存场地之一,选择松辽盆地为大尺度模拟研究对象,选取姚家组砂岩层为储层,选取嫩江组泥岩为盖层,运用TOUGH-MP并行计算代码建立了覆盖整个松辽盆地的三维地质模型,在中央凹陷区开展大尺度CO2注入模拟研究,包括CO2运移、储存、地层压力提升以及储存安全性等问题。模拟结果表明:持续注入100a后形成的CO2羽远小于产生的压力积聚区影响范围。注入产生的压力抬升将在注入停止后迅速消散,不会对区域地层压力和浅层地下水系统产生显著影响。在千年之内注入的CO2将随着时间持续,逐渐溶解于水中,而不会因盖层微弱的渗透性而逃逸。

饱和水流溶质运移问题数值解法综述

本文总结了饱和水流中溶质运移方程求解的各种数值方法,分析各种方法的本质特征以及各自的优缺点,并指出了求解对流 弥散方程的各种数值方法的研究进展和值得重视的问题。研究结果表明,自适应欧拉 拉格朗日法(ELM)是溶质运移问题中,求解对流 弥散方程是比较有发展潜力的方法之一。以MMOC法为基础在陡峰值高价插值和其它区域低价插值相结合的ELM法,将是未来发展的趋势。而寻求非规则网格上高精度的空间单元插值模式,已开始成为求解对流问题数值方法研究的重点和关键问题。

运用三维变密度潮汐效应模型确定滨海含水系统的海底等效边界——山东烟台夹河中下游地区为例

确定咸淡水界面的位置是滨海地区海水入侵研究的主要任务之一 .对于天然条件承压含水层而言 ,含水层顶板向海底延伸的距离直接影响了咸淡水界面的位置 ,它可以通过承压含水层中地下水的潮汐效应信息来确定 .考虑到咸淡水之间密度的差异 ,建立了山东省夹河中下游地区滨海含水系统地下水三维变密度潮汐效应模型 .通过反复对比潮汐效应观测中的地下水水头波动与模型计算出的水头波动 ,确定了滨海承压含水系统的海底边界 .同时 ,也初步估计出海区与近海陆区含水层的水文地质参数 .

考虑可信度的弥散度尺度效应分析

弥散度是表征含水层中介质弥散特征的重要参数 ,具有尺度效应性质 ,它反映了含水层介质空间结构的非均质性 .本文收集了大量国内外在不同试验尺度下和实验条件下分别运用解析方法和数值方法所得的纵向弥散度资料 ;考虑各种资料数据的可信度 ,将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级 ,并以可信度为权重 ,运用加权最小二乘法对纵向弥散度与试验尺度数据进行了回归分析 .通过给 3级可信度资料赋予不同的权重 ,计算出了 3种权值方案(2∶1 5∶1、 3∶2∶1、 1∶1∶1)条件下纵向弥散度尺度效应的分维值 ,得到不同空隙介质在不同计算方法条件下的纵向弥散度尺度效应分维值 。

具特征约束的有限元三角网格自动生成方法

鉴于地下水数值计算中有限元剖分的特殊需要,提出了一种满足一定约束条件下某一区域内的三角网格自动生成方法,并给出了该方法实现的过程。该网格生成方法综合考虑了两种类型的内部特征约束:固定结点和固定单元边,在此基础上产生满足约束的离散点序列以及已有结点联系表,从而进行三角形网格的自动生成,自动便捷提供数值计算所需的模拟区离散的各种数据信息。另外,还讨论了网格生成后的校验与校正以及向四边形单元的拓展。

我国失业统计的国际比较与改进

近年来,我国公布的失业率一直在3％左右,按目前市场经济国家通用的失业率等级标准属于充分就业的国家。然而我们在极低的失业率下感受到的却是失业的沉重和就业的压力。

潜水面变动的空间四面体单元网格自动生成方法

提出了一种由平面三角网格自动生成三维空间四面体单元网格的方法,其基本思路是将含水层平面分成三角形单元网格,将每个三角形沿垂直方向对应一个三棱柱,作为最初的三棱柱;依次将每个三棱柱按照潜水面位置和分层信息划分成不同数目的四面体,从而生成三维空间四面体单元网格。剖分结果表明,此方法综合考虑了潜水面的位置和各含水层顶底板的起伏情况,能够简洁地生成层面起伏的空间四面体网格,特别适用于刻画潜水面波动、含水层顶底板起伏和存在透镜体或岩性缺失等含水层结构复杂的情况下,自动地剖分并生成单元信息,为三维计算的实现奠定了基础。

上市公司资产重组绩效评价

国外对上市公司资产重组绩效的评价主要有股价变动法和财务分析法。我国应从上市公司盈利能力、偿债能力、资产管理能力、主营业务状况四个方面建立绩效评价的指标体系。绩效评价的程序包括:上市公司评价数据的预处理、综合评价权重的确定、评价方法的选取。

逐层子空间迭代法在地下水数值计算中的应用

介绍了逐层子空间迭代法的基本原理及实现步骤。通过实例计算，与普遍迭代法对比。

基于GIS的海水入侵危险性评价方法——以深圳市宝安区为例

在总结前人关于海水入侵危险性评价研究的基础上,提出了基于GIS的层次分析法和模糊综合评判法,并以深圳市宝安区为例建立了海水入侵危险性评价体系。首先研究了宝安区海水入侵现状;然后选取了含水层结构、地下水氯离子质量浓度、地下水水位、地形地貌、与海岸线距离、地下水开采、土地利用类型7个评估因子;再利用层次分析法确定了各评估因子的权重,根据模糊综合评判法的原理,经过模糊运算得到危险性级别;最后运用GIS空间分析功能实现了海水入侵灾害危险性区划。结果表明:评价结果与该地区的海水入侵现状吻合较好。高危险区和较高危险区面积达107.77 km2,占研究区总面积的46.7%。

CO_2地质处置研究进展

减少CO2向大气排放的一个主要的方法是将其隔离在地下深部,即CO2地质处置。CO2地质处置的方法主要包括:含水层处置,海洋处置,利用CO2开采油气以及煤层甲烷气体等。含水层处置有三种机制:(1)水力学方法;(2)溶解的方法;(3)矿物处置。CO2地质处置是可行的技术方法,在实际中已有了应用。在难以获得复杂的深部含水层环境的情况下,地球化学数值模拟方法在评价地质处置CO2可行性上具有重要的作用。