弱透水层瞬态水力参数的地质统计反演识别研究

弱透水层释水变形伴随着水力参数(渗透系数K和贮水率Ss)的瞬态变化,传统的“移动窗口”式反演方法假定每个反演窗口的初始状态是静态的,这与弱透水层释水变形存在明显滞后效应的实际情况不符。本文提出了在高维参数反演优化情境下,时间域上模型参数的动态变化可与空间域上模型参数的一维非均质性等价,因而可用地质统计反演方法可用于识别弱透水层瞬态K和Ss的新思路,实现了该方法在水文地质领域的创新性应用。以上海越流含水层系统为例,运用似线性地质统计反演算法,高精度地拟合了F16分层标处的长观变形数据,获取了原位透镜体状弱透水层K和Ss的瞬态特征。反演结果显示,观测时段内K的变幅为1.02×10^(-5)~5.89×10^(-4)m/a,平均值为1.38×10^(-4)m/a,Ss的变幅为4.34×10^(-4)~6.02×10^(-3)m^(-1),平均值为2.65×10^(-3)m^(-1)。基于反演所得参数瞬态特征,分析原位弱透水层在1994年前后分别以弹性和塑性变形为主,弱透水层K呈现与含水层水位相反的季节性变化特征,该现象可能与渗流力作用下细粒物质在含水层与弱透水层透镜体交界面附近的对孔隙的阻塞和疏通作用有关。该方法可获取完整观测时段内水文地质参数的动态变化轨迹,在计算评价地表水-地下水交互领域的河床渗透性、原位修复领域的渗透反应墙渗透性等的动态演化特征方面具有潜在的应用价值,并可作为构建水文地质领域、岩土工程等领域有关本构模型的有效辅助手段。

水利水电工程地下水环境影响评价关键问题及案例分析

针对HJ 610—2016《环境影响评价技术导则地下水环境》在水利水电工程地下水环境影响评价工作的环境影响识别、现状调查和预测评价等方面的指导性不够明确,且未包含工程对地下水水量和水位的影响预测工作等关键问题。结合滇中引水工程,在分析水利工程特点的基础上,梳理了水利水电工程不同工程区段地下水环境影响识别指标,提出了地下水环境保护目标类型和工作重点,认为现场调查、勘探、监测宜结合工程识别的影响范围开展;总结了地下水环境影响预测的重难点和主要技术方法,宜在地下水环境较为复杂的区域开展数值模拟研究;给出了水利水电工程地下水环境影响评价工作的具体落脚点。

温度耦合驱动下土壤–地下水有机污染物迁移规律与模拟研究进展

场地土壤–地下水有机污染空间分布受温度场、水动力场、化学场和生物场等多场控制。明晰有机污染物在土壤–地下水系统中的空间分布规律和驱动机制,定量模拟污染迁移过程,是有效开展污染控制与修复的前提。在众多的影响因素中,温度通过改变有机污染物的理化性质及多相流、化学/生物作用驱动参数,进而影响其在土水介质中的迁移及空间分布。本文综述了有机污染物理化性质(密度、黏度、溶解度)和有机污染化学/生物驱动(挥发、吸附和生物降解)关键参数与温度之间的解析关系,及考虑温度影响的土壤–地下水中有机污染传质过程模拟的研究进展,并针对目前模拟研究的不足提出了耦合温度场的土壤–地下水有机污染物迁移数学模型,为定量探究温度耦合驱动下的有机污染物迁移转化过程和规律提供参考。

基于目标函数法的基坑降水最优化模型求解与应用

为优化基坑降水总涌水量,求取各降水井的最优单井抽水量与最优降水井数,建立了基于目标函数法的基坑降水最优化模型。以河南省西霞院水利枢纽输水及灌区工程渠首倒虹吸段基坑降水工程为例,运用目标函数法建立了倒虹吸段基坑降水最优化模型,调用MATLAB优化工具箱对工程实例的倒虹吸段基坑降水模型进行优化求解,并采用GMS数值模拟软件对优化结果进行验证分析。优化与模拟结果表明:在满足基坑施工要求、保证周围环境安全的条件下,采用Fmincon函数和GA遗传算法优化结果分别比原抽排计划(3个月)减少总涌水量624300 m^(3)和546390 m^(3),对单井抽水量和井的数量方面也能进行合理优化。因此,采用目标函数法调用优化工具箱进行基坑降水优化设计是可行的,能取得很好的优化效果。

影响短距离速度滑冰起跑实效性的关键因素与提升策略

起跑实效性是决定短距离速度滑冰运动员竞赛制胜的重要“法宝”之一。采用文献资料法、访谈法与逻辑分析法等,系统梳理和分析影响起跑实效性的关键因素,探究针对性的提升策略,对“夯实基础、恶补短板”,提升教学与训练质量至关重要。研究认为,影响短距离速度滑冰起跑实效性的关键因素主要有:起跑姿势、起动能力、步幅与步频的最佳匹配、身体结构与功能性力量失衡、平衡控制能力、爆发力水平。提升起跑实效性的策略:塑造个性化起跑姿势,构建有效提升运动员起跑稳定性与起动反应能力的最优化模型;明确动作幅度与运动方向,提升瞬时反应能力,实现高频快速起动;优化起跑前7步速度节奏训练;以综合训练理念促进身体结构与功能性力量的均衡发展;“冰感”提升;基于速度的爆发力训练,提升高强度快速收缩复合训练效果。

基于低场核磁共振的二元结构含水层LNAPL迁移及分布规律研究

为进一步提高对不同地层中水油分布运移规律的认识,利用低场核磁共振技术,对“上粗下细”的常规二元结构含水层和“上细下粗”的倒转二元结构含水层中的污染物迁移及分布规律进行研究。分别对单层和双层多孔介质模型进行NMR测试和T2谱分析,并结合理论模型对比验证。研究结果表明:在二元结构地层中,轻非水相液体(LNAPL)的运移扩散方式为横向扩散和逆向渗吸,而决定扩散方式的主要因素为污染物的泄漏位置:当LNAPL泄漏在常规地层顶部或倒转地层内部时,污染物的运移主要以横向扩散为主;而当LNAPL泄漏在常规地层内部或倒转地层顶部时,二元结构内部发生逆向渗吸现象;在逆向渗吸过程中,毛细管力对水的牵引方向决定渗吸方向,LNAPL重力的存在影响渗吸速率:当渗吸方向与LNAPL重力方向一致时,渗吸速率明显提高,渗吸过程完成时间提前52.69%;反之,渗吸方向与重力方向相反时,渗吸速率降低25.80%。

强透水地层基坑降水对渗透变形和沉降安全的影响分析

为解决二元结构强透水地层基坑降水可能引发的渗透变形和地面沉降问题,以西霞院水利枢纽输水及灌区工程渠首倒虹吸段开挖基坑降水工程为研究对象,开展现场微水振荡试验和室内试验,根据勘察资料和试验结果获取研究区的水文地质参数。提出以明渠排水为主、明渠排水与防渗帷幕相结合的两种降水方案并进行基于GMS的Drain数据包数值模拟,验算不同方案下基坑渗透变形情况,同时对西北侧邻近的西霞院水利枢纽堤坝沉降安全进行分析。结果表明:两种降水方案均不会引发渗透变形和地面沉降破坏,其中明渠排水与防渗帷幕相结合的方案更适用于渗透性强、与河流水力联系密切的二元结构地层基坑降水。

澜沧江上游河谷卸荷松弛区地下水位分布成因

澜沧江上游两岸山体普遍存在强卸荷松弛和地下水位低缓现象,深入研究岸坡卸荷松弛区水文地质特性可为开展水电工程运行期渗流特征分析和渗控设计提供依据。澜沧江深切河谷区地下水位低缓成因复杂,选取上游某水电站坝址区为研究对象,从区域条件和局部条件综合分析地下水位低缓的原因,构建研究区考虑卸荷松弛分带的水文地质结构和地下水流模型,模拟与验证自然条件下地下水渗流规律。结果表明:研究区地下水位低缓既受控于区域地下水流与澜沧江的共同作用,又是河谷岸坡坡度、表层滑带、岩层结构、卸荷裂隙等局部水文地质条件阻碍降雨入渗补给地下水的内部表现;降雨径流受地形控制,主要经地表及强卸荷裂隙排泄至澜沧江,降雨入渗补给仅占地下水总补给量的5.50%。

岩溶包气带水流衰减过程与调蓄能力影响机制研究

我国岩溶水资源丰富,是岩溶地区重要的生产生活用水来源。岩溶包气带对地下水起着涵养调蓄作用,为定量评价岩溶包气带水流衰减过程和调蓄能力影响因素,通过搭建实验室尺度的岩溶包气带物理模型,分析衰减曲线与调蓄系数,探究降雨强度、传输带裂隙发育程度、传输带厚度对岩溶包气带水流过程与调蓄能力的影响。试验结果表明,降雨强度的增大将引起岩溶包气带水流衰减系数的增大与调蓄系数的减小,降雨强度对结构一定的岩溶包气带调蓄能力的影响有一定限度;随着传输带裂隙增加,快速流衰减系数呈增大趋势,慢速流衰减系数呈减小趋势,调蓄系数呈减小趋势;传输带厚度的增加引起衰减系数的减小与调蓄系数的增大,但对调蓄系数的影响不明显。

可拓评价方法在环境质量综合评价中的应用

详细介绍了可拓评价方法的步骤 .以太子河本溪区段 5个断面的水环境评价为例 ,探讨了可拓评价方法在环境质量综合评价中的应用 .经与其它方法比较 ,表明可拓评价方法应用于环境质量综合评价是合理可行的 .

地下水热量运移模拟的BEM-FAM耦合法

基于地下水热量运移的基本原理 ,本文提出了求解地下水热量运移问题的BEM -FAM耦合法 .该方法原理简单 ,操作方便 ;不仅可以直接计算出地下水流速度 ,而且避免了对流扩散方程数值解中的数值弥散和数值振荡 ,提高了计算精度 .应用本文提出的方法对溪洛渡水电站工程地下水热量运移问题进行了模拟 ,计算结果与地质分析的结论一致 ,表明该方法是可行的 .

基于压水试验资料的岩体透水性分形特征研究

采用R/S分析方法对钻孔常规压水试验资料进行了分析,给出了能反映岩体透水性特征的分维数。通过对不同水电工程中压水试验的分析,探讨了不同岩性、构造条件下裂隙岩体透水性的分形特征。

基于实码遗传算法的地下水污染物运移参数反演

介绍了采用实数编码遗传算法优化反演地下水污染物运移参数的基本步骤,不仅求解了弥散系数,而且反演得到了地下水运动速度。算例表明,采用遗传算法———特征有限元离散方法反演地下水污染物运移参数是可行的。

三峡库区猴子石滑坡地下水动力场分析

三峡库区的猴子石滑坡位于奉节县新城核心地段,滑坡体上有奉节县汽车客运中心、综合广场等近20个迁建单位与大量居民住宅楼,保证边坡稳定性有重要的意义。三峡水库蓄水后在猴子石滑坡部位将会形成较大的地下水压力,特别是在库水位骤降情况下,坡体内将产生较大的动水压力,这对边坡稳定非常不利。通过数值模拟不同工况边坡地下水渗流场可知,库水位从175m骤降至145m时,猴子石滑坡所受动水压力为正常蓄水位时的13倍,进行稳定计算时必须考虑动水压力的影响。最后对降低地下水位工程措施实施后的渗流场也进行模拟,为治理工程设计提供科学依据。

城市空气质量综合评价的可拓方法

可拓方法是从定性和定量两个角度去处理现实世界中矛盾问题的一种新方法 ,它能较完整地反映事物的综合质量水平。本文介绍了可拓评价方法的基本原理 ,并探讨了该方法在城市空气质量综合评价中的应用 。

奎河两岸污灌区浅层地下水氮污染特征及同位素示踪分析

地下水中氮污染主要包括铵态氮和硝态氮,特别是当铵(NH_4^+)作为地下水的主要污染物时,由于其在含水层中迁移规律复杂,且难以去除,成为研究该问题的难点。在奎河徐州段两岸通过钻孔对浅层地下水进行取样测试分析,研究区浅层地下水中氮的存在形式主要为NH_4^+,其次为NO_3^-。通过对δ^(15)N-NH_4^+同位素分析可知,地下水中约27.3%的NH_4^+来源于化肥,约72.7%NH_4^+来自于动物粪便、生活污水等高δ^(15)N值的污染源;对δ^(15)N-NO_3^-同位素分析可知,地下水中约有15.2%的NO_3^-来源于化肥和土壤有机氮,63.6%的NO_3^-来源于动物粪便和污水;约21.2%的地下水样本中δ^(15)N-NO_3^-值超出了污染源的同位素值,可能产生了反硝化作用。

裂隙岩体地下水溶质运移的尺度问题

核废料的安全贮存、地下污染的预测控制等目前面临的许多重大问题要求对大尺度裂隙岩体地下水溶质运移问题进行研究 ,然而裂隙岩体地下水溶质运移问题的尺度效应给这项研究带来了极大的挑战。本文介绍了裂隙岩体地下水溶质运移的多尺度概念模型及其物理和数学模拟方法 ,并探讨了模拟尺度与观测尺度、预测尺度。

裂隙岩体溶质运移模型研究

核废料的地下深部贮存、垃圾填埋造成的污水下渗、海水入侵、输油管道老化引起渗漏等诸多应用领域的发展,要求从机理、试验和模型等方面发展裂隙岩体溶质运移理论。基于裂隙岩体系统溶质运移的多尺度概念模型,分析了目前描述裂隙岩体系统中溶质运移各种数学模型的适用性和优缺点,为选取合理的数学模型求解具体的问题提供了参考依据。最后提出了需要进一步研究的问题。

基于分形理论的裂隙岩体地下水溶质运移模拟

岩体裂隙面是粗糙不平的,具有分形特征。裂隙本身可以看成由上下两裂隙面叠合而成的,可以应用分形几何理论来模拟粗糙裂隙面和裂隙张开度的分布情况。在用分形理论模拟裂隙面及裂隙张开度的基础上,用特征有限元方法对粗糙裂隙中的溶质运移进行了模拟。模拟结果显示,考虑裂隙面的粗糙度,模拟其中的溶质运移更符合实际情况。与平均张开度下光滑裂隙中的溶质运移相比,粗糙裂隙中的浓度锋面更落后,而且存在不均匀性和各向异性的特点。

裂隙介质溶质运移试验研究

介绍了自行研制的裂隙介质溶质运移试验测试系统,与国内外同类试验装置相比,该测试系统可以对不同尺寸的裂隙介质进行溶质运移试验,在裂隙介质中布设了测试流体压力、温度、浓度的传感器,可以对原样裂隙中各点的溶液浓度进行直接测量,以此来获得溶质在裂隙介质中的运移规律。应用该测试系统进行了NaCl示踪剂溶液在裂隙介质中运移的试验,并用解析–优化方法求解了裂隙介质中NaCl示踪剂溶液运移的水动力弥散参数。