模拟地下水微生物除铁技术的探索性研究

为探讨模拟地下水微生物除铁技术的若干控制因素以及微生物除铁的部分规律,对四个装有不同粒径石英砂填料的滤柱进行人工模拟实验及分析测试。实验结果表明:滤柱的成熟过程是铁细菌有规律的增殖并固定滤料表面的铁质活性滤膜实现对亚铁离子氧化的过程。根据细菌的成长过程,滤柱除铁效果以及滤柱能够承受的负荷,把滤砂的成熟过程分为适应期、第一增长期、第二增长期和稳定期等四个时期。在实现除铁的过程中,填料大小、滤速等条件对除铁效果有着影响。

模拟地下水流运动的三重尺度有限元模型

传统有限元法在模拟地下水流问题时常需要精细剖分描述含水介质的非均质性以保证精度,导致计算消耗过高。传统多尺度有限元法(MSFEM)能缓解这一问题,但在处理高计算量问题时仍需较高消耗来构造基函数。提出了一种用于模拟地下水流的三重尺度有限元模型(MSFEM-T),该方法在MSFEM的粗、细两种尺度网格之间引入中网格,从而可以在粗网格单元内基于中、细两种尺度网格应用MSFEM本身替代有限元法构造基函数,能够显著降低基函数的构造消耗以提高整体计算效率。此外,MSFEM-T还提出了一种基于粗、中、细三重网格的超样本技术,可以进一步提升其计算精度。数值算例结果显示MSFEM-T的精度与MSFEM和精细剖分有限元法(LFEM-F)的精度相近,且计算效率更高。

基于用高斯分布生成管道的岩溶地下水流数值模拟

为更精确地模拟岩溶区地下水运动,以贵州省黔西南普安县某岩溶水文地质单元为研究区,用基于有限单元法的FEFLOW软件建立研究区岩溶管道等效多孔介质耦合地下水流数值模拟模型。模拟中,在地质条件控制下应用高斯随机分布生成地下暗河的管道,用非稳定三维地下水运动的偏微分方程描述等效多孔介质水流运动,用Manning-Strickler方程描述管道水流运动,将导水断层处理为强渗透条块,将落水洞汇水范围的降水入渗系数设置为1,将泉水处理为定水头的抽水井。流场模拟结果显示,25个观测点计算水位与实测水位关系的决定系数可达到0.9985,纳西效率系数达0.9982,极接近于1;表明基于这些处理建立的地下水模拟模型反映了岩溶地下水运动特征,具有较强的仿真能力,可用于提高岩溶区地下水资源评价精度。

MODFLOW地下水流模拟软件在引水工程中的应用

为更好地制定滇中引水工程磨盘山隧洞进口段的降排水方案,文章参考通过MODFLOW模拟软件数值模拟其合理性的南水北调南阳白河倒虹吸施工降排水方案,实施前将该模拟成果应用到磨盘山隧洞进口段的降排水方案设计中,通过现场实践为隧洞施工提供了良好的施工条件并已完成开挖掘进和衬砌施工。可为滇中地区引调水工程建设地下降排水施工提供借鉴和实践参考。

基于FEFLOW和ARIMA模型的中关铁矿地下水动态模拟预测

为科学合理地开发中关矿区地下水资源,促进中关铁矿安全生产,通过构建地下水数值模型(基于FEFLOW模拟软件)和ARIMA地下水位预测模型,对研究区的地下水动态进行模拟分析和预测。结果表明,通过不断调整参数,最终FEFLOW模型水位动态模拟结果同实际水位结果相差不大,模型能够为研究区水位和涌水量预测提供支持;ARIMA模型拟合实际水位时间序列的效果较好,在短期预测内精度较高。研究成果对于地下水数值模拟和水文时序预测具有参考价值。

地下水流动模拟及其在水文地质工程中的预测与优化研究

本论文探讨了地下水流动模拟在水文地质工程中的预测与优化应用。地下水流动是地下水资源管理和水文地质工程中的关键问题之一,对地下水位、水质和水文地质条件的准确预测和优化具有重要意义。通过分析地下水流动的数学模型和模拟方法,本研究提出了一种基于数值模拟的地下水流动预测与优化方法。关键应用包括地下水资源开发、污染物迁移预测、地下水位管理等。本文总结了地下水流动模拟在水文地质工程中的应用价值,并强调了其在可持续水资源管理和环境保护中的重要性。

高承压大水矿山矿坑涌水量预测的地下水数值模拟

某铅锌矿深部矿床上覆和下伏地层均赋存高承压地下水,深部矿床间接顶、底板岩溶裂隙含水层与矿床直接含水层之间的高水头差是威胁矿山安全生产的主要因素。为给矿山深部防治水工程设计的提供依据,在分析矿区地质、水文地质条件的基础上,建立了矿区水文地质概念模型,运用FEFLOW软件对矿区地下水进行了三维流数值模拟分析,运用识别后的模型对矿区深部开采的矿坑涌水量进行了预测,结果表明矿山厂1 094~734 m水平正常涌水量为8 730~1 1713 m^(3)/d,麒麟厂971~551 m水平正常涌水量为5 977~7 557 m^(3)/d,可作为矿山防治水设计的依据。

高强度采矿活动对地下水影响的数值模拟研究

为探究高强度采矿活动对地下水的影响,选取内蒙古神东煤矿区某井田为研究对象,该煤矿为平面上开采面积占比大、空间上开采尺寸大、时间上开采速度快为特点的高强度开采方式。在收集整理相关水文气象、勘测资料的基础上,利用GMS(Groundwater Modeling System)数值模拟软件建立符合研究区水文地质条件的地下水流模型,对研究区未来10年采动影响下的地下水水位及流场进行预测分析,并对地下水水均衡状态进行分析。研究结果表明:高强度采动对直罗组含水层的扰动影响最大,在开采盘区内形成了多个水位降落漏斗,降落漏斗中心水位下降幅度由第1年末的105 m增大到第10年末的351 m,该层地下水整体水位与径流条件均发生改变。高强度采动对志丹群含水层的扰动影响较小,仅在矿井上方局部位置水流场发生改变,10年间,采掘中心处水位由20 m下降至116 m。通过水均衡分析可知,地下水总补给量为357589.74 m^(3)/d,总排泄量为357563.62 m^(3)/d,误差为0.0073%,其中降雨入渗是研究区的主要补给来源,占比51.90%,其次为河流补给,占比45.21%;河流排泄为主要排泄方式,占比达78.24%,其次为潜水蒸发,占比9.82%,矿井排水占比4.52%。志丹群和直罗组含水层补给排泄分别占区域总均衡量的12.0%和5.7%,其中矿井排水量为直罗组含水层的主要排泄方式,占比71.3%。研究结果为保护矿区生产安全与可持续发展提供一定依据。

临汾盆地地下水位动态变化数值模拟研究

采用GMS软件构建临汾盆地地下水数值模型,预测了不同驱动因素情景下地下水位的变化规律,并量化不同驱动因素对地下水位变化的影响程度,发现仅降水情景(枯、平、丰)时,浅层地下水位变幅大于承压地下水水位,降水量由458.8 mm至568.0 mm时,浅层地下水年平均水位变化速率差绝对值为0.11 m;仅压采情景(以2018年开采量为基准)下,浅层地下水位与承压地下水位有较大变化,压采由0%升至50%时,浅层地下水和中深层承压水年平均水位变化速率差绝对值分别为0.16、0.25 m;在汾河水位抬升情境下,仅对河流两侧的浅层地下水产生一定影响。研究结果可为临汾盆地地下水的合理利用提供参考依据。

基于GMS的三维地质建模与地下水数值模拟——以永靖县黑台为例

在总结三维地质建模与地下水数值模拟常用软件基础上,选用GMS软件,在黄土台塬灌溉典型区域甘肃省永靖县黑台,开展三维地质建模,结合研究区内部钻孔、边界高程、地层高程数据等基础资料,建立实体地层模型,利用建模结果,综合台塬水文地质条件,建立水文概念模型与数学模型,使用软件内MODFLOW数值计算方法,在高密度电法反演地下水位信息验证下,获得研究区地下水数值模型.结果表明,模拟所得三维地层模型有很好的可视性,能直观展示研究区地层分布情况;地下水水位值与高密度电法反演地下水位分布在台塬中部地下水位有很好的对应关系.

齐大山铁矿西帮地下水涌水模拟预测

齐大山铁矿西帮的降水和河流入渗补给、地表水径流等,会造成地下水流动的复杂性和不确定性;因此采用Visual MODFLOW Flex数值模拟软件预测不同频预期的最大降雨量和河流入渗补给作用下的第四系边坡的渗水量值,并建立响应关系。结果表明:在丰水期河流补给呈现稳定补给状态,主要补给项为降雨直接汇入,而降雨入渗对地层的补给比重随着降雨量增大持续增长,两者的线性拟合程度较高,经过分析计算得出拟合优度R2的数值为0.998。

水文地质与物探数据融合的地下水流动模拟与预测

地下水是人类生活和工业生产中重要的水资源之一,因此地下水流动模拟与预测对于合理管理和可持续利用地下水具有重要意义。水文地质和物探技术是研究地下水的关键领域,它们提供了获取地下水相关信息的有效手段。然而,单独运用水文地质或物探数据存在一些局限,无法全面准确地描述地下水系统。因此,将水文地质与物探数据进行融合可以充分利用两种数据的优势,提高地下水模拟与预测的精度和可靠性。本文旨在探讨水文地质与物探数据的融合方法,并将其应用于地下水流动模拟与预测中。

基于PINNs算法的地下水渗流模型求解及参数反演

地下水渗流模型的渗流流速计算(正向求解)和渗流参数反演(反向求解)工程意义重要,但目前能同时解决两类问题的算法较少。针对该问题,引入了物理信息神经网络(PINNs)算法,并加入硬约束进行改进,在正向求解方面,分别建立了渗流方程与达西定律耦合的水头、流速同时求解方法(PINNs-H-I),以及先计算水头再通过自动微分求解流速的计算方法(PINNs-H-II)。对于反向求解,分别采用单(多)物理场神经网络模型的PINNs算法反演均质(非均质)渗流参数。通过算例分析表明,相比软约束PINNs算法,通过施加硬约束可同时改善正向求解和反向求解的性能,另外在正向渗流速度计算中PINNs-H-II方法具有更高的计算精度,同时单(多)物理场神经网络模型PINNs算法反演的均质(非均质)渗流参数与实际值符合较好。

耦合地下水模拟的渠井灌区水资源时空优化配置

为控制渠井灌区地下水位,合理确定地表水和地下水的分配方案,构建水资源时空优化与地下水数值模拟耦合的模型体系。以灌区缺水量最小、时段缺水率均衡和渠系单元缺水均衡为原则建立灌区地表水地下水联合利用的时间和空间优化模型,分别采用人工鱼群算法和粒子群算法求解,以优化的地表水供水量和地下水开采量为耦合变量,作为地下水模拟模型的输入,以丰、平、枯水年地下水位变幅之和最小为模拟目标,获得不同水文年地表水地下水的时空优化配置方案。泾惠渠灌区优化结果表明,丰水年和平水年不缺水,枯水年在2020年和2030年灌溉缺水分别为4 489万m3和3 941万m3,主要分布在12月、3月、6月、7月、8月。2020年丰、平、枯水年灌区平均地下水位变幅分别为0.49、0.06、-0.42 m,2030年丰、平、枯水年灌区平均地下水位变幅分别为0.21、-0.08、-0.26 m,基本上实现多年采补平衡。耦合地下水模拟的水资源时空优化配置方法,是渠井灌区实现水资源合理利用和生态健康的有效途径。

敦煌盆地地下水数值模拟及可视化与管理

采用GIS与Visual ModFlow软件,对敦煌盆地地下水资源进行现状模拟与未来变化趋势预测．在此基础上结合GIS空间分析能力、地图学、计算机数值模拟等技术实现了区域地下水二维和三维的可视化,通过综合分析提出区域地下水资源管理措施．不仅可为敦煌盆地合理开采利用地下水资源提供依据,而且将丰富区域水文地质的系统研究工作及地下水资源的信息化和可视化．

GMS与苏锡常地区地下水流模拟

详细介绍了先进的地下水流模型模拟软件包GMS(ground water modeling system)在地下水流模拟中的优点和进行模拟的方法步骤以及在模拟中需要明确参数的水文地质意义、进行插值计算时需要人工校正等需要注意的问题。利用GMS软件完成了苏锡常地区的地下水流模型模拟,并在此基础上针对苏锡常地区地下水超采严重、环境地质问题突出的实际情况,提出了两个开采的预报方案,得出苏锡常地区地下水超采区应严格控制地下水的开采,非超采区按照2000年开采量的75%开采地下水量,非超采区的承压水位可以控制在-20 m范围内的结论。

多尺度有限元法在地下水模拟中的应用

本文详细介绍了多尺度有限元法的基本原理,并将其应用于非均质多孔介质中的流动问题,对水文地质参数按函数连续变化、渐变和突变3种非均质多孔介质中的二维地下水稳定流、非稳定流分别用多尺度有限元法和传统有限元法进行了计算。计算结果的对比表明,多尺度有限元法比传统有限元法有效,既节省计算量又有较高的精度。

面临21世纪的中国地下水模拟问题

本文在扼要介绍了我国地下水模拟的发展历程和现状后，着重探讨了面临２１世纪中国地下水模拟发展中存在的几个带全局性的关键问题及其对策：与先进国家差距问题；基础理论的实验研究重视不够以及轻视具体地质条件研究，过多依赖模拟技术的苗头；模型建了很多，但效果如何很少有人问津问题。最后探讨了今后地下水模拟的发展趋向。

基于GIS的地下水模拟可视化系统开发的初步探讨

系统开发的目的是克服GIS时空分析能力的不足 ,实现地下水模型与MAPGIS的耦合集成 ,在集成的基础上构建系统的可视化功能 ,在GIS平台上为地下水模拟的全过程提供一个统一高效的计算机环境。系统开发采用面向对象的软件开发方法 ,对各种地下水模型进行分解、抽象 ,建立基本的C ++类类型 ,每个模型都是基本类及其派生类对象的聚集类。系统实现的技术途径是以MAPGIS的二次开发函数作为“后台”支持 ,以VC ++作为编程工具 ,在充分利用MAPGIS的可视化功能的基础上 ,借助于OpenGL并应用科学可视化技术开发更能满足地下水模拟需要的可视化功能。

MODFLOW在淮北地下水数值模拟中的应用

针对淮北地质构造极为复杂,区内存在三个复式褶皱构造并发育多条断层和多层含水层,且区内个别地层还存在缺失现象的情况,应用VisualMODFLOW建立研究区地下水流数值模拟模型,并利用软件自身提供的墙体边界模拟断层,非活动单元屏蔽掉缺失的地层,可很好地模拟上述现象。通过模型调试,将地下水位实际观测结果与数值模拟计算结果较好地吻合,证明这种建模方法是合理的和有效的。