淮北平原区降雨入渗补给量的研究

本文从淮北平砂区降雨入涌的物理过程出发，分析了不同降雨资料系列，不同开发利用水平下，利用试验研究方法，探讨了该地区不同降雨年型的降雨入渗补给量和系数的变化趋势。并运用地下水多年逐旬调节计算模型对该区在限制水位开采埋深情况下充分开采浅层地下水时入渗补给量作了预测计算 。     

SWAT-MODFLOW 耦合模型 在地下水量均衡分析中的应用

利用地下水-地表水半松散耦合数值模拟方法, 选取北京市苏密怀地区为典型地区, 以长时间序列 SWAT 模型获取的平原区地下水补给量和山区对平原区地下水补给量作为传递变量, 分别代替 MODFLOW 模型中降雨入 渗补给量和山前侧向补给量的研究思路, 建立半松散式 SWAT2MODFLOW 耦合模型, 利用地下水位校验耦合模型 并对苏密怀地区地下水水量平衡进行分析。结果表明: 该方法可以提高地下水模型的精度, 耦合模型较传统算法计 算得到的降雨入渗补给量减少了 01 54 亿 m3 / a, 反映出当下垫面条件发生变化和包气带厚度增加时, 含水层的降水补给量减少。本研究为水资源的准确评价提供技术支持。     

城市供水水源地可利用水量计算

文章利用区域水文地质资料确定区域水文地质参数,计算区域各项补给量和排泄量,并进行区域地下水均衡计算,确定多年平均条件下区域地下水资源量和可利用量。通过降雨及降雨入渗补给量的频率计算,确定水源井设计保证率地下水资源量和可开采量。     

基于ANSYS的某湖堤渗流场模拟分析研究

以某湖堤为工程对象,利用ANSYS有限元数值分析平台,分析该湖堤渗流场模拟结果。研究表明,堤坝稳定渗流场中存在吸力水头,集中在坝顶面,最大吸力水头达4.625 m,坝身孔隙水压力水头平均值为7.8 m,坝基处孔隙水头压力最大,达9.6 m。降雨强度影响初始流量边界条件,降雨强度增大,吸力水头增大,渗流场活跃度增大。未有降雨时,降雨入渗与非入渗两种工况模拟结果一致,当降雨量增大,离差值增大,且离差值表现总滞后于降雨期,降雨影响持续时长达57.4 h,后趋于收敛平静。以下降期水位为初始边界条件的模拟结果相对误差更小,长历时变化更稳定,仅有54%波动,渗流模拟结果更快收敛。以期为利用数值模拟分析软件研究堤坝渗流场提供一定的参考依据。     

引水隧洞三维渗流场分析研究

根据工程水文地质条件,建立引水隧洞渗流有限元计算模型。确定数值模拟边界条件,结合区域内的抽水和压水试验数据,采用反演分析算法计算初始渗流场,分析了引水隧洞开挖前后各区域段的初始渗流场分布规律并进行初步分析。     

会仙湿地岩溶地下水数值模拟

以会仙岩溶湿地的核心区域为研究对象, 基于研究区的地质条件和水文地质条件, 概化出水文地质概念模型, 运用 Visual MODFLOW 软件对会仙湿地地下水的分布特征进行数值模拟, 经模型识别与验证, 其模拟水位与观测水位取得较好的拟合效果。结果表明: 研究区地下水总体呈自北向南递减趋势流动, 北部补给区地下水位最高, 西南部排泄区地下水位最低, 南北地下水位平均差值为 7.34 m; 水位动态变化受降雨强度影响较大, 呈现出明显的季节性变化规律; 南部分水塘、睦洞湖等排泄带水源补给充足, 地下水位变幅不超过 1 m, 北部补给区的水位变幅在 3 m 以上; 经水均衡计算, 模拟期的地下水总补给量为 44 272. 92 万 m3 / a, 其中降雨入渗补给量占 76.85% , 地下水的总排泄量为 42 723. 06 万 m3 / a, 地下水开采量与蒸发量分别占 33. 86% 、36. 63% ; 研究区在模拟期内总体处于正均衡状态, 但处于负均衡的枯水月份占到 2/ 3, 湿地的退化直接影响其防洪调蓄和保水、蓄水能力, 使“ 旱期过旱、涝期过涝” 现象极为显著。     

大区域地下水流数值模型的多指标校正方法——以那陵格勒河冲洪积扇地下水数值模型为例

为了提高大区域地下水流数值模拟模型的可靠性,以那陵格勒河冲洪积扇地区为例,建立了水文地质概念模型和地下水三维非稳定流数学模型,采用试错法调整水文地质参数并保持其在合理范围内。然后,从地下水位、泉流量、溢出带位置以及地下水均衡状态等四项指标,对模型的识别与验证效果进行评价,仅当全部校正指标的模拟结果与实测数据均有良好拟合表现时,方能通过模型校正。模型校正结果表明:识别期观测孔水位趋势拟合表现良好,水位拟合误差符合正态分布;模型计算的泉流量为2.2×108m~3/年,处于推测合理范围内;溢出带拟合与遥感图上的天然地下水溢出带位置基本一致;计算得区域地下水补给量为7.61×108m~3/年(其中河流入渗占99.58%),排泄量为7.07×108m~3/年(泉排泄和蒸发分别占31.28%和36.51%)。研究成果对描述区域地下水资源演化特征及地下水与生态环境的相互作用关系具有参考价值。     

种植结构变化下渠井结合灌区用水优化配置研究

本文以Visual Modflow软件为平台,建立了惠农渠井结合灌区地下水模拟模型,确定了降雨入渗补给量、不同种植结构的各种作物节水灌溉制度及灌溉入渗补给量、渠道入渗补给量、潜水蒸发量和地下水开采量,率定和验证了水文地质参数,模拟计算的地下水埋深与实测的地下水埋深相关系数较高,说明渗透系数(k)、给水度(sy)取值合理。通过惠农渠井结合灌区地下水模拟模型和线性规划模型计算分析得出最优渠井用水比为2.1,作物种植比例为0.9,灌区经济效益最大为1 205万元,为灌区节水技术改造提供了理论依据。更多还原     

基于三维渗流数值模拟的调蓄水池地下水渗流影响分析

依据实测的调蓄池地形、地质数据,通过Surfer三维地图处理软件对数据预处理,采用Visual MODFLOW Flex地下水三维渗流数值模拟软件,建立了调蓄水池三维渗流数值模型,利用有限差分法模拟地下水流动,分别计算了在设计水位时天然地基条件下水池地下水的三维渗流场和采取灰土垫层加土工膜防渗措施后的地下水三维渗流场,根据渗流场分析了调蓄水池蓄水后形成的地下水渗流对周边铁路、村庄及沟道临谷渗漏的影响,解决了复杂地形、地质条件下大型调蓄水池不能采用单一公式进行多维度分析渗流场的难题,为调蓄水池设计的可行性、安全性提供了参考依据。     

敦煌月牙泉地区人工回灌下的地下水动态模拟

在研究敦煌盆地水文地质条件的基础上,应用FEFLOW软件建立月牙泉地区浅层地下水三维不稳定流数值模型,重点分析人工回灌场(A场、C场)对月牙泉地区地下水系统的影响,探讨影响月牙泉湖水位动态的主要因素,预测最佳人工回灌方式。结果表明:区内水位的抬升和波动主要由渠系渗漏和C场注水引起;人工回灌并未宏观改变模拟区原有地下水渗流场补径排条件,只是局部促进或阻碍地下水径流;A场以回灌量2500m³/d为最优方案。     

A Water Budget Model for the Yun-Lin Plain,Taiwan

A water budget model is proposed to estimate the infiltration, runoff, evapotranspiration and recharge in vadose zone and apply to a case study. The instantaneous redistribution of infiltrated water is assumed to be uniform and a linear relationship between evapotranspiration and effective saturation is imposed. Infiltration is described by Philip's solution in conjunction with the time compression approximation method during rainfall. Runoff occurred when rainfall rate exceeds soil-infiltrating rate. The soil profile drainage was determined by evapotranspiration and recharge. Cumulative infiltration, runoff, evapotranspiration and recharge are estimated with different climate conditions and different soil hydraulic properties during simulating period. Analysis shows that initial effective saturation affects the estimated results in this water budget model in the short or mid-term simulations while not in long-term simulations. The climatic conditions of Yun-Lin plain area, Taiwan from 1991 to 1997 are used by referring to hydrological and hydrogeological parameters to provide the computational procedures of this study for estimating recharge. Results showed that the amount of annual recharge was affected by the amount of annual rainfall and soil properties.     

太湖地区典型小流域地下水储量动态模拟与分析

对太湖地区典型小流域的近地表地质特征进行系统野外试验,分析近地表土层土壤和岩层结构特征,初步确定了含水层计算参数;采用三维地下水流数值模拟方法概化水文地质条件,识别与验证模型参数。结果表明:地表水补给地下水的量约是地下水补给地表水总量的2倍,山溪型小流域的地表地下水交互过程趋于单向交换,即河道水补给地下水。从含水层储水量变化看,除去蒸散发,通过地下通道流失的水量占据总水量的相当比重,且地下储水的减少量主要依赖降雨入渗进行补给。所建立的模型能够较好地反映研究区实际的水文地质条件,揭示地表水和地下水的交互量的变化过程,并定量研究流域水量平衡动态关系,可为变化环境下的地下水保护和滨湖区的地下水潜流计算研究提供预测分析依据。     

Post Audit Analysis of a Groundwater Level Prediction Model in Developed Semiconfined Aquifer System

This paper assesses groundwater recharge under conditions of long-term groundwater pumping at the Ravnik pumping site in Croatia and analyses the groundwater level prediction model used in prior aquifer modelling. The results of model calibration revealed a very low net infiltration rate at the start of the pumping site’s operation. As the operation continued, the net infiltration rate slowly increased, while the percentage of infiltrated rainfall scaled up with increasing pumping rates. The predicted recharge of the covering aquitard amounts approximately 14–15 % of the mean annual precipitation. The aquifer recharge takes place from aquitard by seepage. A subsequent simulation of the pumping site’s operation was performed for the 9 years period on the assumption that the pumping rates and the groundwater recharge would be the same as those recorded during the final calibration years. Results show that the post audit measured levels correspond relatively well to the predicted levels and that increasing of the pumping rate causes changes in the water budget in advantage of net groundwater recharge as a consequence of spreading recharge area outside of previous model boundaries.     

基于FLAC3D的饱和-非饱和渗流场初始化方法

建立与真实状态相近的初始渗流场是正确分析边坡降雨入渗的重要前提。鉴于目前FLAC^3D中的饱和-非饱和渗流场初始化方法寥寥无几,提出并详细介绍了饱和-非饱和渗流场初始化的设置方法。根据5种分布形式的基质吸力,按照其基质吸力线性分布和非线性分布规律提出了2种对应的初始化方法:对于线性分布的基质吸力运用MIDAS建模和FLAC^3D内置FISH语言进行渗流场初始化设置;对于非线性分布的基质吸力,用函数来表示其复杂几何形态的地下水位面具有一定的难度,不适合大面积推广应用,将地下水位面简化成一平面后,可利用FISH语言编程进行渗流场初始化设置。通过与常规渗流场初始化方法的计算结果对比,初始渗流场对边坡降雨入渗最终计算结果有较大影响,初始渗流场与真实状态越相近,其计算精度越高。     

海绵城市建设促渗保泉方案及其效果评估——以济南市海绵城市建设试点区为例

随着城市化的快速发展,城市不透水区域面积逐年增加,阻断了雨水的下渗通道,改变了区域雨水循环过程,导致洪涝风险增加、径流污染加剧、水资源流失、地下水补给涵养能力降低等问题。针对上述问题,以济南市海绵城市建设试点区促渗保泉为目标,通过对历史降雨资料和泉水水位数据分析,选择1985年作为泉水喷涌的典型年,采用变参系数法计算得出了典型年的地下水补给量为964.2万m~3,2015年作为水平年,其地下水补给量为698.8万m~3,因此,确定地下水补给目标增量为265.43万m~3/年。根据上述目标,并结合试点区水文地质条件和下垫面组成现状,提出了基于"源头—中途—末端"全流程管控的促渗保泉建设方案,借助于Infoworks ICM模型对试点区域进行集水区划分和子流域概化,以排水分区为单元,对促渗保泉方案的效果进行了连续模拟评估。结果表明:海绵城市建设后试点区域多年平均入渗量为1 479.4万m~3,大于964.2万m~3的保泉目标,试点区采用的75%的年径流总量控制率目标,基本可以满足促渗保泉的目标要求。济南市海绵城市建设对促渗保泉、涵养地下水源具有重要意义。     

淮北采煤塌陷蓄水区地下水流场分布特征分析

为了解淮北采煤塌陷蓄水区地下水分布规律,在充分收集研究区已有相关成果资料的基础上,从研究采煤塌陷区域含水层结构变异入手,运用Visual Modflow软件对研究区地下水流场变化特征进行模拟、分析。结果表明：1）煤层完全开采情况下矿坑不再排水,因采煤矿坑排水而下降的松散层孔隙水水位在降雨补给和河流补给的作用下将逐渐回升,但基本无法恢复至采前水平;2）裂隙岩溶水接受塌陷区湖泊地表水和松散层孔隙水通过垂向网络型导水裂隙带不断入渗补给,导致研究区域裂隙岩溶水水位上升和溢出而形成多个局部水丘。闭坑后采煤塌陷蓄水区地下水流场分布规律研究成果可以为类似采煤塌陷蓄水区地下水资源综合利用提供参考。     

Integrating Diffuse and Concentrated Recharge in Karst Models

Distributed parameter models of mature karst aquifers need to take into consideration both the dual character of flow in the saturated zone and the heterogeneous infiltration conditions. Usually, in the modeling of unconfined aquifers, recharge due to infiltration is considered as uniformly distributed over the entire domain. The present study evaluates the contribution of distinct infiltration zones and examines different hypotheses on the spatial distribution of recharge zones. The applied methodology comprises two parts: i) the development of a 3D transient model and ii) the development and examination of different scenarios on the spatial distribution of recharge. The model is developed using the finite element code FEFLOW which allows for the integration of discrete features such as channels in a porous matrix. The scenarios for the spatial distribution of the recharge zones describe three hypotheses. In the first scenario, recharge is exclusively introduced through faulted zones. In the second scenario, the entire model domain receives the recharge. In the third scenario, recharge is distributed in sub-areas selected based on geomorphological and hydrogeological criteria. For each scenario, simulation model results for the water table are compared with field measurements and discussed. The derived results indicate that greater model accuracy is achieved for Scenarios 2 and 3. Finally, a forth scenario, designed by combining Scenarios 2 and 3, exhibits the best fitting between simulation results and observation data. The methodology is applied to the karst aquifer of Palaikastro-Chochlakies in Eastern Crete, Greece, for the period 2008–2012.     

西南岩溶区深埋隧洞水文地质概念模型及突涌水研究

针对岩溶地区复杂的水文地质条件,以建立岩溶区域水文地质概念模型和隧洞涌水预测方法为目标,通过分析贵州夹岩水利枢纽工程深埋长引水隧洞工程区的岩溶水文地质资料,结合地层结构、岩性组合、地貌特征等因素,研究该工程区内岩溶地下水的补给、径流、排泄关系。在此基础上,依托实地调查的典型涌水支洞,分析研究了不同情形下涌水量对降雨事件的响应,总结得出岩溶隧洞突涌水模式。针对不同突涌水模式的特点,提出了相应的涌水量计算方法与处理措施。结果表明:岩溶隧洞突涌水模式可以分为岩溶管道控水模式、层面控水模式和断层带与暗河联合控水模式;岩溶管道控水的猫场隧洞4#支洞涌水对降雨响应迅速,宜采用水均衡法估算涌水量,层面控水的水打桥隧洞2#支洞涌水受岩体渗透各向异性影响较大,宜采用岩体渗透性各向异性的有限元渗流分析方法预测,而断层带与暗河联合控水的水打桥隧洞4#支洞涌水主要由断层从暗河导入,可采用三维有限元渗流场计算分析预测其涌水;采用上述方法对典型支洞涌水预测的误差分别为6.97%、4.81%、1.13%。研究成果对于岩溶区深埋隧洞工程的建设具有一定借鉴意义。     

河北平原典型小流域降雨入渗补给规律研究

准确计算降雨入渗补给量是评价平原区地下水资源量的基础,传统的年补给系数法未考虑降雨特征、土壤墒情等因素影响,导致评价结果精度不高。本研究以河北平原下博和沧县运西两个典型小流域为例,采用动态分析法研究次降雨的入渗补给过程。结果显示以7 d为时间间隔适合作为划分次降雨的标准,次降雨量加土壤含水量(P+SW)与降雨入渗补给量(P_r)相关性最好,优于次降雨量(P)和次降雨量加前期雨量(P+P_a);动态分析法计算的降雨入渗补给量较传统降雨入渗系数法,精度提高22%~40%,且年补给系数法高估了河北平原区的年地下水补给量。本研究为河北中东部平原准确评价降雨入渗补给量提供了技术参考,对支撑区域的地下水合理开发利用及地下水超采综合治理具有较强的科学和实践意义。