三江平原地下水位变化及地面沉降分析

通过对三江平原地下水开采情况进行调研,并结合该地区的水文地质工程地质条件,对由于过量开采地下水所引起的地面沉降进行分析,最后提出相应的对策建议。

基于Modflow的虎林灌区地下水开采三维数值模拟

针对地下水开采引起的地面沉降问题,以鸡西市虎林灌区为例,采用国际通用的地下水三维渗流与地面沉降耦合计算软件——Processing Modflow,建立虎林灌区地下水-地面沉降耦合模型。以2014年年均开采量为依据,对2015年的地下水位及沉降进行数值模拟计算,并通过钻孔及室内土工实验分析其沉降机理。结果表明:2015年水位呈现北部及东南部水位高、西部较低,沉降量由中心区向四周逐渐增大的趋势;沉降严重区域土样的天然含水率、密度随深度增加呈现减小的趋势,相对密度随深度变化不明显;土样的塑性指数与其相对密度呈现正相关,变形量与其压力呈正相关,土体的压缩系数和渗透系数与压力呈负相关。

单桩竖向承载力沉降压缩形变分析

针对巴基斯坦PKM高速公路桥梁桩基沉降问题,以QK667长桥1号桩基工点处的土工试验数据和现场单桩堆载试验测试成果为基础,分析了加载-卸载作用下桩侧土物理性参数与桩身形变规律,总结了承载力作用下桩-土沉降机理。结果表明:在瞬时荷载作用下,桩侧土密度、比重、压缩变形量与塑性指数呈正相关,呈现线弹性变化,桩顶最大沉降值为8.14mm;卸载完成后的桩侧土的孔隙比、天然含水率和压缩系数与沉降变化呈负相关,桩基和土体发生部分回弹变形,存在残余变形,最大残余量为1.94mm;短期加载-卸载过程中桩身压缩变形较大,随着埋深的增大,桩端阻力及桩侧摩阻力呈现增大的趋势,沿着桩身呈非线性分布。

虎林灌区地面沉降数值计算与分析

针对鸡西虎林灌区地下水开采过量引起地面沉降问题,以比奥固结理论为基础,结合土体的非线性流变理论,采用三维有限差分软件Processing Modflow,建立了地下水-地面沉降三维全耦合数值模型,运用参数修正后的模型对区域地下水位及地面沉降机理进行了分析及沉降预测。结果表明,整个应力期地面沉降与地下水位变化呈正相关,变化趋势同步性,土体只发生部分回弹变形,存在残余变形;渗透系数,孔隙比及泊松比与地面沉降变化呈正相关性,变化趋势相同,先减小后增大,而后趋于稳定;压缩系数与水位变化呈负相关,参数变化趋势滞后于水位变化;预测到2016~2025年地下水位与地面沉降速率逐步减缓,至2025年中心区地面年均沉降速率已基本上低于15mm/a。

基于GPR探测的管径判识与计算分析

针对城区地下管线“老龄化”及“模糊化”问题,以辽宁营口市为例,采用瑞典MALA探地雷达GPR对其进行探测,基于双曲线理论方程,运用最小二乘法,对城区地下管线进行了判别和管径进行了计算分析。研究结果表明,金属管线较非金属管反射弧弧形明显且清晰,反射能高,反射波信噪高,有较为明显的反射波组,能准确的判断管线的存在和位置;目标管线随着埋深的增加,有耗介质对电磁波的衰减作用越来越明显,电磁波反射能力减弱,能探测的深度随之缩短,其计算误差呈现逐渐增大趋势;对含水量较高地段,较小管径金属管线探测存在局限性,反射中心频率过低,其测定与计算结果误差较大。

三江平原虎林灌区地下水开采致水位变化分析

以三江平原虎林灌区为例,根据现有的农业灌溉取水工程布置方案,运用Processing Modflow软件对未来10 a的地下水位状况进行数值计算,预测10 a后该区地下水水位情况。结果表明:10 a后模拟区承压水流场的整理形态和地下水流发生了较大改变,第四系承压水整体变化不大,局部中间地带出现了地下水降落漏斗,漏斗最深达3.6m。为区域生态绿色可持续发展,建议减小地下水开采,充分利用地表水资源,做到地表水与地下水联合调度。本研究为今后该区的农业灌溉取水工程合理化布井提供重要依据。