水文地质参数时变性对地下水非恒定流计算的影响

基于水文地质参数时变特性客观存在的事实，考虑水文地质参数为常量及参数随时间发生变化的情况下，推导了交替方向隐式差分法计算地下水二维非恒定流的方程，并引入算例分别进行计算，得出水文地质参数的时变特性对地下水非恒定流的计算存在影响的结论，进一步验证了水文地质参数研究工作的重要性与必要性。     

参数随机模拟在地下水溶质运移数值模拟中的应用

从水文地质参数的随机性出发,以我国南方某大型铀尾矿库为例,采用GMS软件(地下水模拟系统)建立了参数随机模拟的数值模型,分析了渗透系数的空间变异性对地下水溶质运移的影响.结果表明:渗透系数的空间变异性对地下水溶质运移结果有较大的影响.在其它条件都相同的情况下,随着渗透系数标准差的增大,污染物运移的范围扩大,污染物浓度标准差等值线图变得越来越不规则,污染物质心位置偏离面源中心.     

地下水数值模拟与可视化建模系统框架研究

针对现有孔隙地下水有限元数值模拟在三维可视化与空间分析等方面存在的不足,以有限元数值计算方法和3D GIS平台为基础,结合GIS空间分析算法和计算机图形学理论,提出了孔隙地下水有限元分析过程的概念模型的构建、含水层介质的空间离散、水文地质参数提取与赋值等关键步骤,给出了孔隙地下水有限元数值模拟过程在3D GIS下的实现方法和技术框架。该技术框架旨在简化有限元分析流程、优化模型计算效率、实现地下水有限元数值模拟过程及计算结果的三维可视化。结果表明:基于3D GIS构建的三维水文地质模型,可充分反映地下水系统在3D空间上的分布特征,形成合理的水文地质概念模型,所提出的自适应格网动态生成机制,能够有效改进有限元数值模拟精度和效率。     

新疆阿图什哈拉峻地区地下水系统模型研究

根据阿图什哈拉峻地区地下水系统水文地质特征，采用系统分解合成方法，在单一的潜水、承压水地下水模型子系统基础上，建立了冲洪积扇地区地下水数学模型。用有限元方法对模型进行数值离散，利用Develop Studio软件编制计算程序，对边界条件及垂向水交换量进行动态模拟，对潜水和承压水稳定流静态流场、非稳定流动态流场进行了拟合，得到了该地区地下水系统水文地质参数，参数分布与水文地质勘察所得含水层结构特点及富水区分布基本相符。     

地下水示踪连通试验在水文地质勘察中的应用

地下水示踪试验广泛应用于水文地质工作中,是一项成熟的技术方法,它能有效地查明地下水流向,并通过试验获得进行地下水定量评价的水文地质参数。保定市一亩泉水源地地下水回灌工程水文地质勘察中,应用地下水示踪连通试验,查明了工程区回灌水向外流域流失的方向,获得的水文地质参数与抽水试验结论一致,为回灌区水文地质条件的研究及回灌方法的选择提供了可靠的保证。     

圆射流在非恒定横向流中的掺混扩散

运用RNG k-ε湍流模型对圆射流在非恒定横向流中的的混合、扩散行为进行了数值模拟研究。采用计算流体动力学程序FLUENT解控制方程。选择了与前期实验模拟相同的2组参数进行数值计算，浓度场的数值与实验结果符合得很好。计算和实验结果显示，射流在非恒定横向流中的扩散行为与在恒定流中的情形存在显著差别，横向流的不稳定性有效地提高了射流的掺混扩散能力。     

基于地统计学的伊犁-巩乃斯河谷渗透系数空间变异性研究

渗透系数的空间变异性研究是水文地质领域研究的热点问题之一,然而伊犁-巩乃斯河谷区渗透系数的变化规律尚不清楚,一定程度上制约了该地区地下水形成演化和资源评价的研究进程。运用地统计学理论和方法,进行了伊犁-巩乃斯河谷含水层渗透系数的空间变异性分析。结果表明:伊犁河谷西部平原区的潜水含水层的渗透系数服从Box-Cox变换的正态分布,承压水的渗透系数服从对数正态分布,变差函数均符合高斯模型;采用Kriging最优值理论进行了插值空间分析,潜水渗透系数插值结果表现为霍城县西部渗透系数偏高,伊宁县北部为渗透系数最小的区域,巩乃斯河谷地渗透系数较稳定;承压含水层渗透系数除察县附近外,总体呈现自东向西逐渐变小的特点;结合该区地形地貌和水文地质条件,划分了潜水和承压水的渗透系数分区,为地下水资源评价提供了关键水文地质参数。     

随机方法在地下水水分及溶质运移中的研究进展

在地下水系统中，多孔介质的几何形状复杂多变，其水文地质参数具有很大的空间变异性，导致地下水水分及溶质运移有相应的随机性和复杂性。因此，用确定性方法来研究这种复杂的运动，越来越不能满足实际需要。随机理论方法可以从宏观和统计的角度来描述地下水及溶质运移的时空变化规律，在研究中表现出很大的优越性。本文总结了随机理论方法研究地下水水分及溶质运移的国内外研究进展，指出了此方法在研究中的不足之处，并提出了今后的发展方向。     

水文地质参数确定与地下水资源量计算方法分析

水文地质参数主要包括含水层的渗透系数、潜水含水层的给水度、降水入渗补给系数、灌溉入渗补给系数等。地下水资源量的计算是通过确定水文地质参数之后,选取地下水资源量的计算方法。文章分析确定了阜蒙县节水增粮工程项目区的水文地质参数,并阐述了地下水资源量的计算方法。     

基于HEC-RAS的不同水面线推算方法比较

水面线推算是河道防洪治理工程设计中非常重要的环节。本文介绍了HEC-RAS的恒定流和非恒定流计算原理,并以大富水应城至南垸河段为例,分别用恒定流和非恒定流模块对大富水20年一遇和30年一遇洪水进行了计算。结果表明:同等条件下,恒定流计算结果大于非恒定流计算结果,且来流量越大,两者的差值越大。     

煤田矿井涌水量预测三维数值模型

针对煤田矿井涌水量预测的复杂性,以山西平朔安家岭井工矿为例,在概化出矿区水文地质概念模型的基础上,建立了安家岭井工矿矿井涌水量预测的地下水三维非稳定流数值模拟模型,并结合矿井生产,按矿井掘进工作面进行了平水期和丰水期两个方案的涌水量预测,获得了各工作面不同时期地下水位分别疏干到4#煤底和9#煤底的矿井涌水量。该方法将矿井涌水量预测和矿井的水文地质结构及矿井生产进度紧密结合起来,具有较高的精度。     

唐山丰南区地下水丰枯季埋深空间变异性分析

探究丰南区丰枯季地下水埋深空间变异规律,为地下水资源管理和调度提供指导。本文基于2001年和2014年丰枯季地下水埋深实测数据,运用地统计学方法,结合GS+和GIS软件,分析了淡水区潜水和咸水区承压水丰枯季地下水埋深的空间变异规律。结果表明：淡水区和咸水区丰枯季地下水埋深空间变化范围较大,丰枯季最大埋深差距明显,最小埋深差异不大,14年间埋深呈增加趋势,其中淡水区和咸水区枯季的最大埋深分别增加23.82 m和36.82 m。不同时期地下水埋深具有中等空间变异强度,空间变异结构可用球状模型进行描述,空间相关距离随年份呈减小趋势;空间分布趋势呈现出南深北浅,带状分布规律;随着人类活动增加,地下水开采量增大引起的采补失衡愈发明显,造成地下水埋深不断增大,补给修复效应减弱,人类可利用地下水的埋深段持续下移。通过研究探明丰南区地下水埋深丰枯季变化规律,可在压采稳产目标下,为地下水开采利用上的优化调控和作物种植结构的优化调整提供理论依据。     

Assessing groundwater quality using GIS

Assessing the quality of groundwater is important to ensure sustainable safe use of these resources. However, describing the overall water quality condition is difficult due to the spatial variability of multiple contaminants and the wide range of indicators (chemical, physical and biological) that could be measured. This contribution proposes a GIS-based groundwater quality index (GQI) which synthesizes different available water quality data (e.g., Cl⁻, Na⁺, Ca²⁺) by indexing them numerically relative to the World Health Organization (WHO) standards. Also, introduces an objective procedure to select the optimum parameters to compute the GQI, incorporates the aspect of temporal variation to address the degree of water use sustainability and tests the sensitivity of the proposed model. The GQI indicated that the groundwater quality in the Nasuno basin, Tochigi Prefecture, Japan, is generally high (GQI <90). It has also displayed the natural (depth to groundwater table, geomorphologic structures) and/or anthropogenic (land-use and population density) controls over the spatial variability of groundwater quality in the basin. Temporally, groundwater quality is more variable in the upper and lower parts of the basin (variation, V, 15–30%) compared to the middle part (V, <15%) probably attributed to the seasonality of precipitation and irrigation of rice. In the lower southeastern part of the Nasuno basin and the vicinity of the Naka and Houki rivers the sustainable use of groundwater is constrained by the relatively low and variable groundwater quality. The model sensitivity analysis indicated that parameters which reflect relatively lower water quality (high mean rank value) and those of significant spatial variability imply larger impacts on the GQI and must be carefully and accurately mapped. Optimum index factor technique allows the selection of the best combination of parameters dictating the variability of groundwater quality and enables an objective and fair representation of the overall groundwater quality.     

云神经网络确定含水层参数研究

高效、精确的含水层参数求解方法一直是水文地质研究领域的重要研究内容之一。实践中通常利用非稳定流抽水试验资料通过配线法确定含水层参数,但是随着计算机应用的普及,已有人开发出几种在非稳定流试验条件下求解含水层水文地质参数的快速、精确的计算机智能优化算法。在此基础上尝试建立了云神经网络模型(Cloud Neural Net,CNN),并将其应用于石家庄市元氏县3个单孔非稳定流抽水试验,对承压含水层参数进行计算,模型计算结果与当地的水文地质条件较为符合,且比传统方法及单纯的人工神经网络模型所得结果更加精确。因此云神经网络模型为研究区地下水资源评价、地下水数值模拟以及溶质运移模拟提供了另一种重要手段。     

Sustainable Groundwater Management in the Arid Southwestern US: Coachella Valley,California

Sustainable groundwater management requires approaches to assess the influence of climate and management actions on the evolution of groundwater systems. Traditional approaches that apply continuity to assess groundwater sustainability fail to capture the spatial variability of aquifer responses. To address this gap, our study evaluates groundwater elevation data from the Coachella Valley, California, within a groundwater sustainability framework given the adoption of integrative management strategies in the valley. Our study details an innovative approach employing traditional statistical methods to improve understanding of aquifer responses. In this analysis, we evaluate trends at individual groundwater observation wells and regional groundwater behaviors using field significance. Regional elevation trends identified no significant trends during periods of intense groundwater replenishment, active since 1973, despite spatial variability in individual well trends. Our results illustrate the spatially limited effects of groundwater replenishment occur against a setting of long-term groundwater depletion, raising concerns over the definition of sustainable groundwater management in aquifer systems employing integrative management strategies.

     

区域水土特性参数时空变异分布特征及相关分析

作者应用地质统计学原理与方法,在山东簸箕李引黄灌区开展大尺度区域水土特性参数时空变异性的研究,描述农田排水、地下水、表层土壤中含盐量的空间与时间变化分布趋势和特征,分析其间存在的相关关系。结果表明,在一个完整的水文循环年内,研究区域的水土特性参数之间具有相近的空间变异分布状态和特点,但却表现出不同的时间变异分布趋势与特征。农田排水和表层土壤的含盐量随季节变化的分布状态在灌区上、下游相对稳定,在中游却变化明显;地下水的盐分浓度在整个灌区的分布状况没有呈现出明显的时间变异性。在春季至初夏时段内,农田排水中含盐量的增加似乎对地下水水质的影响较小,而对表层土壤积盐状况影响较大。研究成果为灌区制定合理的水资源利用与农田水土管理策略提供了理论依据。     

基于GIS的地下水流数值模拟参数自动提取

本文根据地下水流数值模拟有关参数的空间分布特点,将其划分为点状、线状与面状空间分布参数三种类型.利用GIS的空间分析功能,研究基于GIS的点状、线状与面状空间分布参数自动提取的技术路线.通过点、线、面三者之间空间位置关系的拓扑分析,确定地下水开采井、水位动态监测井、线状与面状水系、模拟区域边界、面状参数分布区与模型空间离散网格之间的空间位置关系.经过矢量数据与栅格数据互相转换,实现地下水流数值模拟有关参数的自动提取.根据地下水流有限差分数值模拟有关参数数据文件的结构,将基于GIS提取的栅格结构数据文件自动转换成模型所需结构的数据文件,达到模型参数数据文件的自动组织与提高地下水流数值模拟效率的目的.     

皮墨垦区地下水矿化度时空变异及水化学特征

基于皮墨垦区80眼观测井的观测资料,运用地统计学方法分析研究区2010年3个不同季节地下水矿化度的时空变异特征及地下水水化学特征,并对实测数据进行了半变异函数分析。结果表明:①地下水矿化度空间相关性较强;②3个不同季节的地下水矿化度变异曲线分别属于球状模型和指数模型;③地下水化学类型变化复杂,主要由SO4-Cl-Ca-Na型、HCO3-Cl-SO4-Na型向Cl-SO4-Na型、Cl-Na型演化。     

基于降雨空间变异的潜水运动随机模拟方法Ⅰ——非条件模拟

将降雨视为随机场，考虑降雨入渗补给量与地下水埋深的关系，采用二维稳定-非稳定潜水运动的KLPC模型，分析了降雨的空间变异性对水头均值、方差和协方差的影响，利用变异系数描述了水头、流速和水动力弥散系数的变异程度。结果表明，KLPC算法的随机模型具有优越的计算效率；水头方差随降雨场方差和相关长度的增大而增大；在降雨空间变异的条件下，水头随机场呈现出明显的非平稳特性且具有各向异性结构；在非稳定流中，水头协方差表现出“扩散”和“平移”的特性；水头的变异程度较小，在随机模拟中可以不考虑降雨空间变异对地下水流动的影响；但水头的变异导致了流速和水动力弥散系数强烈的变异性，在溶质运移的随机分析中需要予以充分重视。