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。

基于键合图法的履带车油气弹簧阻尼阀特性分析

为优化车辆悬挂的阻尼特性,基于功率键合图法建立油气悬挂阻尼阀阻尼特性的参数化模型。针对阻尼阀压缩行程开阀前、开阀后和复原行程下不同工作模式,分析不同工作状态下阻尼阀的节流形式,结合流体力学知识建立阻尼阀压缩和复原行程的阻尼特性模型。通过模型仿真研究结构参数对阻尼阀特性的影响。设计流量试验台对阻尼阀特性仿真结果进行验证。研究结果表明,基于功率键合图法建立的阻尼阀特性模型可以准确地计算出阻尼阀的特性,减小单向阀芯上通孔2和通孔3的直径可以降低悬挂阻尼阀开阀点速度,调整通孔1和通孔4的直径可以在不影响开阀速度的条件下相应调整阻尼力,通孔6的直径只对复原行程的阻尼力产生影响。

便携式锂钾分析仪现场测定热泉水中的锂

锂是绿色能源和轻质合金的理想原料,作为一种重要的战略性资源而备受各国重视。热泉水中富含锂,储量可观,然而热泉水主要分布在西藏、云南等偏远地区,样品运输与实验室测试成本高、效率低,锂资源勘查急需现场分析技术的支持。热泉水一般含有较高浓度的钠、钾等元素,基体效应显著。本文利用自主研发的便携式锂钾分析仪,搭配负性滤光片,选择锂的分析谱线波长670.78nm,通过优化测量条件,建立了标准曲线法与标准加入法现场测定热泉水中锂元素的分析方法。实验结果表明,当电解质是体积分数为1.5%的盐酸,工作电流为70mA,进样流速为3.0mL/min时,锂检出限为4.07μg/L,相对标准偏差(RSD)为1.03%。对热泉水样品进行加标测试,加标回收率为81.6%~115.9%。当热泉水样品基体组成较简单时,直接采用标准曲线法即可获得较准确的分析结果;当样品基体组成较复杂或者基体浓度高时,采用标准加入法可有效地减小基体效应,获得的分析结果相对更准确。本方法适用于不同类型基体的热泉水中锂含量的分析测试。

Excel在求解系统理论权函数中的应用

在分析采用系统理论方法建立降水量与泉流量关系的原理基础上,结合实例建立起一套采用Excel2002求解系统理论权函数的方法,该方法根据预先给定的权序列长度与权函数初值,采用电子表格计算各观测泉流量实测值与计算值之间的误差平方和,并以此构造目标函数,再通过规划求解软件包计算出使目标函数最小化的权函数值,经反复调整权序列长度等指标可最终确定合理权函数序列。结果表明,该方法通过其强大的可视化功能,在确定权函数的合理性、提高计算效率等方面,具有明显的优势。

三姑泉流量动态特征及衰减原因研究

为确保三姑泉域岩溶水资源的可持续开发利用,开展三姑泉流量研究是非常必要的。在充分分析三姑泉多年泉流量、降水量及岩溶水开采量等的基础上,对三姑泉流量动态特征和衰减原因进行了研究。结果表明,三姑泉流量动态特征整体上呈下降趋势,导致三姑泉流量衰减的主要因素为大气降水减少、人工岩溶水开采和采煤排水。

应用CARMA模型评价矿井疏水对泉流量的影响

受控自回归滑动平均模型是用来描述随机现象中输入与输出关系的一类线性动态模型。本文以大柳塔井田双沟泉域为例，应用该模型分别对双沟泉域在天然条件和矿井疏水条件下的泉流量进行预测，并据此评价矿井疏水对泉流量的影响。

超深温泉井爆破增加流量关键技术

从爆破位置筛选、爆破装置设计、爆破效果评价等方面,系统地研究了超深温泉井爆破增加流量关键技术。设计了一种加工方便、成本低廉、安全可靠的防水耐高压深井爆破筒及其配套的爆破装置系统,并利用该系统在温泉井内呈破碎带或非闭合裂隙处爆破,导通地下水源地与温泉井间的屏障,从而增加温泉井的涌水量,达到高效开采深部温泉资源的目的。

东北春玉米单株茎流变化规律及其农田尺度提升方法

为揭示春玉米单株茎流速率规律,明确单株茎流提升至群体蒸腾的尺度转换因子,2017和2018年连续在东北典型黑土区开展了春玉米田间试验,对春玉米灌浆期内茎流速率、气象数据、棵间蒸发及土壤剖面含水率进行观测和分析。结果表明:春玉米茎流速率有明显的昼夜变化规律,降雨对玉米茎流有较强的抑制作用,降雨后茎流速率明显升高;在晴、阴、雨天气情况下玉米白天茎流差异较大,且在阴雨天气情况下,茎流曲线呈多峰曲线,峰值较低。玉米茎流的变化是各种环境因素综合作用的结果,其中茎流速率与空气温度、光合有效辐射、相对湿度间相关系数的绝对值皆在0.8以上,表明他们是影响东北黑土区茎流速率的主要环境因素。以茎粗、茎干截面面积、叶面积为尺度转换因子将单株茎流尺度提升得到春玉米农田尺度群体蒸腾量,将2 a灌浆期春玉米群体蒸腾量与棵间蒸发之和,与水量平衡法计算得到的蒸发蒸腾量进行比较,误差均在20%以内。3种尺度提升方法和水量平衡法得到2 a春玉米灌浆期内日均蒸发蒸腾量分别在4.22~4.78、3.91~4.56 mm/d范围内。其中以叶面积为尺度转换因子计算的蒸发蒸腾量与水量平衡法的结果最为接近,相对误差在5%左右,表明东北高寒黑土区春玉米农田适合采用叶面积作为单株向农田尺度提升的转换因子。

龙子祠泉流量动态特征及衰减成因研究

在分析龙子祠泉域多年降水量、泉流量及人工岩溶水开采量等资料的基础上,对龙子祠泉流量动态特征及衰减原因进行了研究。结果表明,龙子祠泉流量呈整体下降趋势,泉流量的衰减主要受降水量的减少和人类开采量的增大及泉域内采煤排水三方面共同影响。

山西省辛安泉岩溶水系统特征及泉流量预测模型

在对山西省辛安泉岩溶水系统及泉流量进行分析、研究基础上，建立系统泉流量的多元回归模型、趋势—周期—随机模型、门限自回归模型和灰色系统模型，预测泉流量，并通过拟合及预测结果，对各种模型功效做出评估。

郭庄泉流量衰减原因分析及对策

从自然因素和人为因素两方面分析了郭庄泉流量衰减的主要原因是岩溶地下水开采量不断增大 ,降雨量减小 ,以及由于开采下组煤 ,大量抽排岩溶地下水。指出只有控制岩溶水开采 ,调整产业结构 ,开展采矿排水利用研究 ,关闭严重破坏岩溶泉的矿井 ,人工增大岩溶地下水补给量 ,才能保护好郭庄泉水资源。

春玉米茎流速率变化规律及其影响因素研究

为了揭示西北干旱地区春玉米的蒸腾耗水规律,为节水灌溉管理提供理论依据,以“沃玉3号”春玉米为试材,采用大田种植方式,于2018年在陕西省榆林市榆阳区进行原位试验,将滴灌灌溉量设置为1.2 ET0,利用包裹式茎流计及小型气象站对春玉米茎流速率和周围环境因子进行观测,分析不同天气条件下春玉米茎流速率变化及其与环境因子之间的关系。研究结果表明,春玉米的茎流速率日变化曲线近似呈“几”字型,但不同天气条件下又呈现出不同的特点。春玉米茎流速率与太阳辐射、VPD、温度和风速表现为正相关,Pearson相关系数分别为0.828,0.728,0.693和0.367,其中太阳辐射与茎流速率的相关性最强,VPD则呈现一定的滞后性,并且太阳辐射强度和VPD之间的多元回归方程能较好的预测茎流速率。

娘子关泉域岩溶水资源开发利用与保护

在深入调查山西省娘子关泉域岩溶水资源现状的基础上 ,分析了岩溶水位逐年下降 ,泉水流量减少 ,水质受到不同程度污染的原因是由于煤矿开采、工业用水及废水的不达标排放、农业灌溉及农药化肥的使用。制定了泉域岩溶水质和水量的保护管理目标 ,指出只有依法保护泉域岩溶水资源 ,控制岩溶水位下降及泉流量减少 ,加强污染源的综合治理 ,推行清洁生产 ,完善泉域水资源的监测网络系统 ,才能实现岩溶泉域水资源的可持续利用。

温泉流量变化反映固体潮对深大断裂导水性的影响

有些温泉是深部地热流体(地下热水)通过深大断裂上升到地面而自然溢流的,因此,可以通过自深大断裂涌出的温泉流量随固体潮的涨落变化来间接反映深大断裂的导水性能和深层地下水的性状。主要分析了深大断裂来源的温泉流量波动规律和地壳固体潮应变特点,结合广东省信宜地热田和丰良地热田的温泉流量变化,与当地固体潮应变变幅对比分析,利用互相关函数方法求得了固体潮应变与温泉流量波动之间的滞后效应,进而探究了地壳固体潮对深大断裂导水性能的影响,得到:地壳固体潮对深大断裂导水性能的影响程度取决于断裂走向与其水平显著形变方向之间的夹角,夹角越接近垂直,深大断裂导水性越弱;断裂导水性在每月农历初一、十五左右会增大,中间时间则会相对减弱。将地球固体潮水平显著变形方向与深大断裂受力状态相结合,在区域尺度和时间尺度上探讨了地球固体潮对地壳深大断裂水流过程的影响规律,将为本领域其他科学调查与研究提供数据和理论参考。

基于多源数据的水神堂泉及周边湿地演化研究

湿地作为地球之肾,具有重要的社会、环境和经济价值。湿地退化往往引发一系列生态环境问题。为系统研究山西历史名泉——水神堂泉及其周边湿地的变化过程,基于历史开放卫星数据,使用支持向量机、随机森林、梯度提升树、最小距离、分类回归树算法和GEE深度神经网络对1984-2020年每隔5年的遥感影像数据进行湿地提取,分析水神堂泉周边湿地的历史变化趋势。采用多元统计方法研究水神堂泉水流量和湿地分布面积的关系,结果表明,1958年至今,区域内年降水量呈总体下降趋势,降幅为1.12 mm/a;泉水流量持续下降,全县湿地面积总体呈萎缩趋势,由1984年的59.82 km 2衰减到2020年的14.11 km 2,萎缩速率为1.27 km 2/a。水神堂泉水与周边湿地呈现同存共生的关系,泉水流量和降水量是影响湿地面积的主要因素,泉水流量的减少是湿地面积衰减的最主要原因。

过流阀介质升力特性和弹簧刚度分析

根据ASTM F 1802—2010《过流阀性能的测试方法》的要求设计了过流阀的试验系统,分析了过流阀试验过程中不同介质条件下关闭流量的关系,并用流场分析的方法计算阀门的介质升力随阀瓣开启高度的变化规律。对应用阀门升力变化曲线图设计阀瓣的初始开启高度和弹簧刚度的方法进行了分析,通过试验研究了弹簧刚度对阀门关闭特性的影响。结果表明,应用阀门升力变化曲线图设计阀瓣初始开启高度和弹簧刚度的方法不仅可行,而且能够大幅缩短阀门的研制周期。

除氧器恒速喷嘴的喷流特性研究

本文从理论分析的角度讨论了恒速喷嘴的工作原理,流量-压力间的依从关系及其影响因素,理论分析结果与实验数据能很好吻合,为国内自行设计恒速喷嘴提供了一份有用的资料.

板带轧机液压压下-垂直振动特性研究

考虑板带轧机垂直振动对液压压下系统中四通伺服电磁阀非线性流量的影响,推导出非线性流量变化下的液压缸的非对称分段弹簧力,并建立了板带轧机液压压下-垂直振动动力学方程.运用平均法求解出该轧机振动系统的幅频响应方程,并利用奇异性理论求解了轧机在动态轧制过程的分岔特性,得到4组不同的转迁集及其对应的分岔图,分析了开折参数对轧机分岔特性的影响.最后以实际轧机参数为例,通过仿真发现系统幅频曲线在分段处出现拐弯特性,调整伺服阀响应时间可降低系统振幅不稳定频率区域,通过调整外激励幅值与阻尼比等参数可有效改善系统共振情况,为进一步抑制轧机辊系振动提供理论参考.

天津尚清湾花园温泉水系统的优化改造

针对尚清湾花园温泉水系统供水不热问题,在对原系统进行分析的基础上,将A区分为高区、低区右环、低区左环3个部分。其中低区为独立的干管异程、支干管同程系统,高区为同程系统,同时在每一支干管的回水管上增设水系统定流量阀,以保证每部分热水系统能够完全循环,并将原系统中的工频泵改为变频泵,从而解决该温泉水系统水力不平衡导致的供水不热问题。

东北地区春玉米主要生理参数对拔节至灌浆期干旱的响应

为了深入了解玉米干旱的影响机理,采用持续无补水方式进行东北地区春玉米拔节至灌浆期干旱胁迫试验,对主要光合变量(净光合速率P_n、蒸腾速率T_r、气孔导度G_s、胞间CO_2浓度C_i)、茎流速率及叶和根水势进行动态观测,研究春玉米关键发育期干旱对各生理参数的响应。结果表明:G_s、P_n和C_i对轻度干旱胁迫响应较慢,3个生理参数在中度干旱胁迫以上随干旱加重均快速减小,T_r对轻度干旱胁迫的响应比其他生理参数更快;随着干旱程度加重光合作用的响应由单纯受气孔因素转为受气孔与非气孔双重因素的影响;复水后,各生理参数均可以恢复正常,G_s、P_n和T_r在短时间内补偿性快速增大,其中T_r对复水后土壤湿度下降的响应不敏感;玉米植株日茎流量不受轻度和中度干旱胁迫的影响,但干旱后复水出现补偿性增大现象;叶水势对干旱胁迫的响应比根水势偏慢,复水后叶水势恢复能力比根水势偏弱。