GSFLOW在沙颍河流域地表水与地下水联合模拟的应用

近年来,沙颍河流域内大量开采深层地下水,形成了大面积降落漏斗。因此,亟需加强流域地表水与地下水的统一管理。使用GSFLOW构建了沙颍河流域的地表水与地下水联合模型,将流域划分为178个水文响应单元(HRU)并与MODFLOW网格叠加生成10 915个地下水库。利用1961—1965年的观测数据对模型进行拟合验证,取得了较好的模拟精度。并在此基础上分析了流域内地下水与河流的补排关系以及流域内多年的水均衡。结果表明:流域以地下水补给河流为主,补给量随降雨量变化,占地表径流总量的20%~90%。流域水资源主要以蒸散发和地表径流的方式排泄,地表径流量多年平均的40%~50%为基流。本研究可为沙颍河流域地表与地下水资源综合管理提供重要支撑。     

湿地地表水—地下水交互作用的研究综述

湿地地表水—地下水之间的水量与水质交互作用是影响湿地水文过程及其生态环境效应的重要机制。从湿地地表水—地下水交互作用的内涵、影响因素、界面效应及其研究方法与模型等5个方面,归纳总结了国内外相关的研究成果。分析认为:湿地地表水—地下水交互作用受到地质/水文地质条件与水文情势共同控制,对未来变化环境尤其是气候变化的响应机制是其影响因素研究关注的焦点,在此背景下物理—化学—生物多层次环境界面之间的"激励—响应"更加显著,将成为理解湿地—地下水交互作用过程及其环境反馈的重要内容。结合多学科交叉理论与方法,利用不同界面特征的响应变化反馈指示湿地地表水—地下水交互作用是未来研究方法发展与创新的基本思路。结合湿地水文特性整合不同尺度的数据信息、耦合交互过程的不同机制等是模型构建的关键科学问题,实现交互作用过程中的地表水—地下水耦合、水量—水质联合模拟是模型研究的发展趋势。     

地表水文过程与地下水动力过程耦合模拟及应用

地表水和地下水是水循环系统不可缺少的部分,对相互作用与反馈的模拟计算有助于水资源精准评价。在非饱和带数值计算模型(UZF1)与模块化地下水动力模型(MODFLOW2005)耦合的基础上构建了一个地表水文过程与地下水动力过程耦合数值模拟模型,模型可以同时输出流域出口断面流量和地下水位的空间分布,有利地提高了模型的可靠性。将模型应用于资料条件较好的临涣集流域,从模拟结果分析来看,模型可以很好地模拟流域出口流量与地下水位空间动态变化过程,具有较高的模拟精度。     

地表水与地下水相互作用的温度示踪与模拟研究进展

刻画地表水与地下水的相互作用过程及精确计算二者的交换量始终是个挑战,而新兴的温度示踪方法对于这方面的研究具有独特优势。重点介绍了地表水与地下水相互作用的温度示踪方法原理、应用及相关模拟的研究进展。温度示踪方法的数据获取成本低且温度适宜密集与连续监测,可对地表水与地下水相互作用过程进行精细刻画;在进行地表水与地下水相互作用的水-热耦合模拟时,温度数据可用于进一步校正模型,降低模型的不确定性,以提高交换量的计算精度。监测河水温度和河床沉积物内的水温,运用温度示踪方法研究河水与地下水的相互作用过程,并将水流及热运移数值模型相耦合,利用多源数据进行模型校正,可精细刻画地表水与地下水的交换量、相互作用带内的水流途径、流速及其变化趋势和控制因素,为地表水与地下水相互作用研究提供新的模型与方法。     

平原区地表水与地下水联合调控模型研究

平原区三水转化关系强烈，由地表水和地下水形成了统一的水资源系统。本文研究分析了基于费用准则和供水量准则的地表水与地下水联合调控模型，以合理开发、优化调度本区的水资源．充分发挥该区地表水库和地下含水层空间的联合调蓄作用，提高水资源的利用率，达到最佳的社会效益、环境效益和经济效益。     

电感耦合等离子体发射光谱法测定地表水和地下水中的硫酸根

建立了盐酸直接酸化地表水和地下水,电感耦合等离子体发射光谱法测定硫酸根含量的方法。方法检出限为0.031 mg/L。在硫波长182.0 nm处测定的线性范围为0.03~100 mg/L,182.6 nm处的线性范围为100~700 mg/L。对实际水样进行连续12次测定,方法精密度(RSD)为0.76%。经国家水标准物质验证,结果与标准值相符。方法快速、准确。     

地表水与地下水联合数值模拟系统在阜阳市水资源优化管理中的应用

在综合研究阜阳市水资源系统特征、地面沉降等环境地质问题的基础上,对研究区地表水系统与地下水系统进行概化,建立该市城市地表水和地下水联合数值模拟模型和优化管理模型.通过优化管理模型的运行和应用,确定了研究区水资源合理开发利用的规划方案.模型预测结果表明,应用该文所选的规划方案,不仅可使研究区地表水和地下水资源得到合理调度和优化开采,还可控制地面沉降的进一步发展.     

GLP模型在地下水,地表水开发中的应用

线性规划研究的是在一定条件下的静态最优化。由于经济的复杂性,经常遇到约束条件随时间而变化或约束方程中出现灰参数等问题,对这类问题一般的线性规划难以处理,为此本文提出用 GLP 模型,即灰色线性规划来解决此类问题,并给出一个实例进行分析。     

地表地下耦合的水量及溶质运移模拟研究进展

地表水与地下水之间存在强烈的相互作用,构建地表水和地下水耦合的水量和溶质运移模型可以揭示地表水和地下水之间的相互作用机制,并提高地表地下水量水质预测的精度。介绍了现有的地表地下耦合的水量及溶质运移模型,对比了各模型的求解方法和适用领域,总结了这些模型的应用现状。其中水量模型中全耦合模型精度较高,是未来模型发展的主流方向,溶质运移模型中溶质反应过程模拟较为欠缺。未来应在优化求解算法、提高溶质反应模拟和加强裂隙介质模拟等方面深入开展相关研究。     

伊通河与伊丹河地表水—地下水资源联合管理模型研究

为缓解长春市供水紧张的局面,提高水资源的利用率,本文提出了伊通与伊丹河地表水－地下水资源联合管理模型,把水文学中的马斯京根法运用到模型来模拟地表随时空的变化规律,建立了分布参数系统的地表水－地下水资源联合管理模型,对Ｍｏｒｅｌ－Ｓｅｙｔｏｕｘ的核聚数法进行了改进,使之能够更好解决一些实际的地质问题,模领导了睛水管理问题中的响应函数确定并求出地下水一－地表河流系统的水位 响应矩阵,为长春市例题工发水     

基于 GSFLOW 的青土湖生态输水量-湖水面积关系研究

西北地区水资源匮乏,生态环境脆弱,如何科学处理生产用水与生态用水的关系一直是西北干旱区水资源开发利用中关注和研究的热点难点课题之一。关于流域中上游生态输水与尾闾湖水域面积（或湿地面积）关系的定量化研究较少。以我国西北干旱区河西走廊石羊河流域的尾闾湖—青土湖为例,利用GSFLOW建立了区域地表水-地下水耦合模型,其中采用...     

基于渗流和管流耦合的管涌数值模拟

堤坝地基的渗透变形过程实际上是“土中水”转变为“水中土”的过程。在渗透变形发生的集中管涌通道区域,采用常规渗流分析理论,单纯增大管涌通道渗透系数的方法是不太合适的。在未发生渗透变形的区域,用常规渗流理论计算;在管涌通道区域,用管流理论,公共边界上两者之间水头相等、流量大小相等且方向相反,能够较好符合渗透变形的发展规律。为了适应计算过程中内部边界条件不断变化的特点,采用无网格法伽辽金法（element free Galerkin method,EFG）对渗流场进行计算。算例计算表明,这种渗流-管流耦合的方法能够模拟管涌通道绕过防渗墙等复杂的发展过程。     

区域地下水动态数值模拟

在系统综述区域地下水数值模拟的基础上,运用有限差分和有限体积法,结合济南泉域裂隙岩溶地下水含水介质系统,采用二维非稳定流数学模型进行了数值模拟,对泉域地下水动态变化进行了评价,为泉域地下水资源评价与管理提供了一种有效的分析手段,为区域地下水资源的科学管理提供了有意义的参考。     

废弃矿井地下水淹没过程的水流与水位数值模拟

定量分析和研究废弃矿井淹没过程的水流特征对于预测和防止废弃矿井地下水淹没过程中诱发的次生灾害具有重要意义。建立了废弃矿井淹没的多种介质水流数学模型,得出了淹没补给水量随时间、矿井内淹没水位和补给水源含水层水位之间的相关关系,建立了淹没补给水量与相关影响因素之间的函数关系式,完成了矿井淹没过程中涌水量实时计算的FEFLOW模块设计和开发。进行了近水平煤层开采后废弃矿井充水淹没水位回弹过程的数值模拟计算,得到了不同充水介质在充水淹没过程中的水流和水位回弹特征。结果显示,FEFLOW二次开发模块运算效果良好,具有实用价值。     

基于参数反演的边坡地下水渗流数值模拟

渗流是影响岩土工程边坡稳定性的重要因素,对不同工况下岩土体边坡地下水渗流规律进行数值模拟,弄清其动态变化规律,对于边坡稳定性分析、支护设计、工程防排水措施的制定等都有重要的意义。以龙滩水电站左岸进水口边坡为研究对象,通过免疫进化规划算法,得到了边坡岩体渗流场参数。在此基础上,对洪水期、枯水期情况下地下水渗流状态进行了数值模拟,通过对比分析,研究了不同河床水位情况下地下水渗流变化规律,从而为边坡稳定性预测奠定了理论基础。     

地表水入渗对垃圾填埋场水质水量影响的数值模拟分析

将填埋垃圾视作一种特殊土体,建立了综合描述垃圾填埋场内渗滤液水分的饱和-非饱和渗流、垃圾土体沉降变形、有机污染物的释放、迁移、转化,以及微生物的生长、衰减等物理化学过程的多场耦合仿真分析模型,将任意的Lagrangian- Eulerian（ALE）方法引入到模型求解中,基于自行开发的仿真分析程序,开展了地表水入渗对垃圾填埋场水质、水量影响的数值仿真分析研究。模拟结果表明：300 d的非饱和水分入渗及内源水产生可使填埋单元内渗滤液饱和液面最高达6 m;地表水入渗对水相可溶性可降解有机物浓度和厌氧微生物浓度具有显著的影响,并间接地影响固相可溶性可降解有机物和微生物的浓度分布。     

Compilation simulation of surface water and groundwater resources using the SWAT-MODFLOW model for a karstic basin in Iran

Modeling of karstic basins can provide a better understanding of the interactions between surface water and groundwater, a more accurate estimation of infiltrated water amount, and a more reliable water balance calculation. In this study, the hydrological simulation of a karstic basin in a semiarid region in Iran was performed in three different stages. In the first stage, the original SWAT model was used to simulate surface-water flow. Then, the SWAT-MODFLOW conjunctive model was implemented according to the groundwater characteristics of the study area. Finally, due to the karstic characteristics of the region and using the CrackFlow (CF) package, the SWAT-MODFLOW-CF conjunctive model was developed to improve the simulation results. The coefficient of determination (R²) and the Nash-Sutcliffe efficiency coefficient (NSE) as error evaluation criteria were calculated for the models, and their average values were 0.63 and 0.57 for SWAT, 0.68 and 0.61 for SWAT-MODFLOW, 0.73 and 0.7 for SWAT-MODFLOW-CF, respectively. Moreover, the mean absolute error (MAE) and root mean squared error (RMSE) of the calibration for groundwater simulation using the SWAT-MODFLOW model were 1.23 and 1.77 m, respectively. These values were 1.01 and 1.33 m after the calibration of the SWAT-MODFLOW-CF model. After modifying the CF code and keeping the seams and cracks open in both dry and wet conditions, the amount of infiltrated water increased and the aquifer water level rose. Therefore, the SWAT-MODFLOW-CF conjunctive model can be proposed for use in karstic areas containing a considerable amount of both surface water and groundwater resources.

     

基于MODFLOW-CFP的贵州大井流域岩溶地下水数值模拟

贵州大井流域岩溶分布广泛,岩溶水是当地人民生产和生活的主要来源。由于对岩溶水资源的不合理开发利用,水资源短缺现象经常发生。大井流域水文地质条件复杂,管道-多孔介质双重介质特征明显。文章采用MODFLOW-CFP耦合模型对大井流域展开数值模拟,进而掌握大井流域地下水运动规律、准确评价岩溶水资源,促进其合理开发利用。结果表明:大井流域管道与多孔介质交换量为6 719.1 m³·a^-1,主要集中在上游和中游;总补给水量为10 977.3×10⁴m³·a^-1,补给模数为133.495m³·km^-2·a^-1,其中降雨汇入量和降雨入渗量占总补给量的81.35%,而总排泄量为10 813.47×10⁴m³·a^-1,主要在地下河出口排泄。