基于水化学和同位素特征的新乡某地下水污染场地水文地质概念模型细化

构建合理的水文地质概念模型对于地下水数值模拟至关重要,概念模型如果确定不合理,整个数值模拟将毫无意义。通常水文地质调查可以大致确定水文地质概念模型,然而对于一些不易被发现的补给源,通过水文地质调查也无法确定。水化学和同位素特征对地下水的补给源及水流路径有很好的指示作用,可以根据这些信息对水文地质概念模型进行细化。文章通过对研究区地下水取样,分析地下水水化学和同位素特征,确定出研究区内不易识别的地下水补给源及顶层黏土-粉质黏土的透水性,最终细化了水文地质概念模型边界条件。这对于后期得到正确的地下水流和溶质运移模拟结果具有重要意义。

直线补给边界深井降水渗流分析的镜像反射方法

通过无穷多次镜像反射叠加得出两侧直线补给边界深井降水分析方法。对于两侧直线补给边界水位和补给流量不同的情况,建立了无穷级数表达的非线性方程组;用Leibniz准则证明了有关无穷级数收敛,从而确定解答存在极限值;编制的计算程序用叠代法求解非线性方程组;并提出直线补给边界影响距离概念和确定的方法。也可以称为两侧直线补给边界条件下的井群干扰分析方法。通过实际工程应用说明,该方法计算程序应用方便,前后处理省工省时。

地下水开采-地面沉降模型研究

本文建立三维流动 -一维非线性固结地面沉降模型 ,在混合井流、降雨滞后补给、初始水头形成、人为边界刻画、水流 -固结耦合及软土层固结滞后于地下水开采层水头变化等方面有所改进。所建模型用于苏州市 ,模拟出若干地面沉降重要特征 ,地面沉降中心偏离地下水漏斗中心 ,地面沉降动态滞后于地下水的水头动态 。

Theis不稳定潜水井流模型的改进--具入渗补给

地下水的补排主要包括垂向的地面入渗补给、蒸发排泄(蒸发可视为入渗的负值)及侧向的地表水补给、排泄。水文地质学最基本的问题之一--地下水可持续开采量的评价准则,涉及补给的增量与排泄的减量,因此地下水开采的预测模型必须包含上述两类的补给、排泄因素,否则不能满足要求。然而,经典的Theis不稳定井流模型,即使在傍河抽水,也只有侧边界的补给、排泄作用,而不涉及上边界的地面入渗补给。这样一来,这个解析模型基本上不能够用于预测,而只能在旱季用于井流试验求取含水系统的参数。为此,文章的目标是发展具地面入渗补给的Theis不稳定潜水井流模型。对于潜水流问题,不能再用承压水流的以水头为应变量的方程来建立,应采用第二类线性化方法的势函数来建立潜水流问题。对于既有降雨入渗补给,又有抽水井作用的复杂的水文地质问题所概化数学模型的求解,采取的方法是把它分解成若干个简单的子模型问题求解,然后将其合成为原来复杂数学模型的解。基于质量守恒原理,假定渗流服从Darcy定律并满足Dupuit徦定建立了水流基本微分方程。然后对于两平行河流及一河流平行一隔水边界形成的两类条形区域,具地面均匀稳定入渗补给的井流问题,获得通用水位方程和几类常见的特定条件水位方程及其流量方程。此外,提出并采用“边界对边界的反映法”用以求解一河流平行一隔水边界条形区域的同一问题,减少了许多推导过程。最后,作为上述理论成果的初步应用,也是一个重要的应用,即在河水水质不能满足要求的河流附近,设有一口抽水井,计算该抽水井在不汲取河水的前提下的临界流量方程,获得具重要意义的结构简洁的关系式。该方程也可以用于滨海区的抽水井,在不发生海水入侵前提下的临界抽水流量计算。给出了上述条件不稳定井流过程某时刻的地下水流网图,其流网与文献中常见的傍河井流的流网相比,具显明的特征。

热采回灌井注水能力研究

地热回灌措施主要有三类:同井分层回灌、对井回灌和群井生产性回灌,它是实现地热资源可持续开发的有力措施。针对不同回灌井数量、注采井同时存在、不同边界条件、不同排布方式下,回灌井注水能力大小的计算模型进行研究,分析影响回灌能力的因素。研究结果表明,影响注水量的因素包括注入井周围是否有采出井,是否存在其他注入井,是否存在地层边界及边界的类型,注入井是否排列为井排以及排布的方式。增加地层渗透率、储层厚度,减小注入水的黏度及地层表皮系数,能够增加注水量。为了提高回灌井的注水能力,应选择厚度大、渗流能力高的地层,选择周围有采出井或地层中存在断层、断裂的情形,采用井排回灌时要选择环状井排。同时避免地层中存在不渗透层的情形,避免选择直线井排。对于注水井,水力压裂措施将极大地降低注水压力、提高注水排量。

地下水机器学习方法研究--水位监测数据驱动的区域补排边界识别

随着我国地下水监测工作的高速发展,高频率高密度水位监测数据的出现催生了对其进行深入信息挖掘的需求。在传统地下水模型研究中,地下水水位监测值常位于模型构建过程的下游,当水位监测的时空密度逐渐增大时,新增信息无法有效传导至模型的规划阶段并指导概念模型的修订。文章提出了一种地下水系统补排边界的识别方法,在不建立地下水数值模型的前提下,以监测井空间位置为节点,按照德劳内原则建立三角网格。在此网格系统中,首先定义一个水力梯度变换函数gradF,以求取网格中任意位置的水力梯度;借鉴机器学习领域的优化算法,使用水力梯度场驱动含水层中随机分布质点的运行轨迹,并以此推断和识别区域内地下水补给和排泄边界。在环境地学计算平台EnviFusion-CGS中实现,并构建了详细工作流程。以山东省青岛市大沽河中下游含水层为示范区,对含水系统的补给区和排泄区的空间分布及其动态变化进行了分析,取得了良好效果。本研究为构建和修订已有含水层概念模型提供了新思路。

交替积水条件下降雨入渗补给量计算模型对比分析

选取适应复杂上边界条件的一维分层土壤水分运动数值模型和Khepar模型,利用安徽蚌埠五道沟水文实验站蒸渗仪实测资料对两种模型模拟计算交替积水条件下降雨入渗补给量的能力进行了比较和分析。结果表明,复杂上边界模型在模拟计算交替积水条件下降雨入渗补给量时要优于Khepar模型,但两种模型的计算结果总体上均小于实测值。两种模型在模拟计算短时间强降雨条件下降雨入渗补给量时均较差。

求直线供水边界抽水试验水文地质参数的解析法

直线供水边界条件下非稳定流抽水试验求解水文地质参数的超越方程涉及3个(在已知供水边界方向,未知位置的条件下)或4个(在供水边界方向和位置均未知的条件下)未知数,常规的解析法无法直接求解。现有的特定标准曲线比对法、图解拐点法、简化算法、非线性最小二乘法及二元线性回归法要么依赖图表、计算过程繁复,要么应用范围受限、计算结果误差较大,不便实际工程应用。采用优化拟合方法,在工程适用参数范围内,用较为简单的函数实现了对泰斯非稳定流井函数的替代,并利用水位降深比值关系式,经整理获得了可直接完成参数求解的简化解析式,计算过程简捷,便于实际工程应用。

正交直线供水边界完整(井)干扰井稳定流计算公式推导及应用

从地下水动力学的基本原理出发,推导出了正交直线供水边界完整(井)干扰井稳定流计算公式,并应用该公式解决了生产实践中所遇到的相关水文地质计算问题。实例应用表明,所建立的正交直线供水边界完整(井)干扰井稳定流计算公式实用性较强,通过对观测孔稳定动水位h的计算值和实测值进行对比,二者基本一致,验证了该公式的科学性,该公式可作为水文地质计算公式在生产实践中进行应用。

直线补给边界非稳定井流数值模拟研究

针对解析方法求解半无限含水层井流问题,对直线补给边界附近的井流采用数值方法进行模拟计算,并将两种方法进行比较,数值计算结果表明,存在补给边界时,抽水一定时间以后降深能达到稳定,但仅仅代表观测点处降深达到稳定,而整个渗流场并未达到稳定状态。

边界补给量计算方法在宋桥井田的应用研究

利用宋桥井田奥灰群孔抽水试验资料,根据补(隔)水边界水位曲线的特征,采用半对数直线图解法,将井田F2-9断层定性为补给边界。为了解补给边界的补给量,选用边界补给量计算方法,计算出了边界补给量占孔流量的65%,从而较客观地确定了井田水文地质条件类型。

补给边界群孔放水试验的含水层参数计算

针对稳定流“大井”法或者直接利用Theis公式求解含水层水文地质参数时，未考虑边界条件、放水孔流量变化及放水孔间相互影响的情况，在Theis公式和阶梯流量理论的基础上，根据叠加原理和镜像原理，提出了补给边界条件下群孔阶梯流量放水试验的承压含水层渗透系数计算公式，并在桃园煤矿北八采区放水试验中进行了应用．利用所提公式计算的太原组灰岩含水层渗透系数平均值为1．68m／d，并用所求渗透系数对各观测孔的水位稳定降深进行了计算．结果表明：各观测孔水位降深计算值与实测值基本一致，误差率在0．07％～1．50％之间，验证了公式的可行性．