含水层构造对抽灌水温变特性的影响

针对不同含水层构造抽灌井群地下温度场的演化规律进行实验研究,分析相同井群抽灌量和几何参数条件下,不同含水层介质的热湿运移规律及热交互影响。研究表明:含水层岩性的变化对井场热贯通时间的影响较大,对后期的热交互影响相对略小。粒块体结构较大的砂砾含水层,其井场热贯通时间明显缩短。含水层介质的分布状态对热交互影响较大,对热贯通时间的影响有大有小。对于均匀分布含水介质,各井抽灌量应尽量均匀分配,推迟热贯通发生和减弱热交互影响。对于非均匀分布含水介质,采用各井配置流量调整,可改善热湿均衡性,避免非均匀含水介质的不利影响。     

同井回灌地下水源热泵热力特性分析

同井回灌地下水源热泵抽水和回灌在含水层同一径向位置不同深度处同时发生,增加了热贯通的可能性,其热力特性分析尤为重要.文章首次建立了单一介质承压含水层中定流量同井回灌地下水源热泵冬季运行地下水换热数学模型,并针对典型的细沙含水层进行了数值求解.经过一个冬季的制热运行,抽水平均温度降低了3.6℃.由于对流和热弥散的存在,同井回灌地下水源热泵热影响范围达到了74 m.因此对于地下水初始温度在13℃以上的地区,同井回灌地下水源热泵是适宜的,较大的热影响范围也使得单口抽灌同井具有承担大负荷的能力.     

地温空调井群运行对地下水影响的实验与模型研究

为了探析地温空调开发利用对地下水系统的影响,以安阳市第五人民医院地温空调项目为研究对象,设计了2抽4回和2抽2回两种模式进行实验,构建了地下水动力学模型和水热耦合数学模型,然后对两种抽回灌模式下地温空调项目运行对地下水流场和温度场的影响进行了模拟;分析了不同抽回灌模式对地下水水位、水温的影响,并探索其变化过程和影响机理.研究结果表明:在不同抽回灌模式下,地温空调项目对地下含水层流场和温度场的影响存在差异,且单井回灌量越大,影响范围和幅度越大;另外在不同的运行时段,地下水传热的主导方式也有所不同.     

单井回灌地源热泵地下换热器流动模型及分析

单井回灌地源热泵系统是一项建筑节能的新技术,其地下换热器涉及复杂的地下水渗流及换热问题.要分析单井回灌地源热泵系统的地下传热过程,首先得解决系统运行过程中地下水流动问题.本文通过对单井系统地下流场的分析在简化假设的基础上建立了数学模型,通过数值计算表明承压含水层完整井系统抽水段与回灌段长度基本相等,井筒壁上降深及径向渗流速度沿井深方向基本程线性变化,系统回灌率受径向渗透系数影响较大.     

深基坑降水与地面沉降控制研究

目的探讨复杂巨厚松散沉积层以控制地面沉降为目标的最优化深基坑降水设计理论.方法以上海地铁四号线董家渡段隧道修复基坑降水为例,根据基坑降水过程中有效应力和孔隙水压力的转化关系,建立了深基坑降水三维渗流与地面沉降的耦合模型,并采用有限差分数值模拟方法,模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达145 m、基坑周围挡水连续墙埋深达65 m,基坑中心下伏第Ⅰ承压含水层上部降压段水位降至埋深40 m时的地下水复杂流动状态及其地面沉降特征.结果得出了抽水井埋深达59 m、抽水井过滤器埋深为44至59 m,30口抽水井联合抽水的坑内优化降水方案.结论深基坑降水三维渗流与地面沉降耦合数值模拟用于复杂巨厚松散沉积层深基坑降水优化设计具有较高的可信度,此类地区采用坑内降水可有效控制基坑周围地面沉降的发生.     

南定地热田成因及影响因素探讨

分析了南定地热田中温度在水平和垂直方向上的变化规律 ,探讨了温度场与构造和地下水的关系 ;利用数值法模拟了当煤矿降压排水为 1 5 4 0 0 m3 / d时地下水流场和地热田温度场的变化 .结果表明 ,南定地热田的形成与构造和地下水流场密切相关 ,地热能的传导方式以地下水对流为主 ,热传导为辅 ;地热田与南定煤矿位于同一水文地质单元 ,南定煤矿的降压排水将改变地下水流场和地热田的温度场     

地层裂隙对水源地布井方式的影响

地层裂缝分布对地下水渗流特征有重要影响.本文考虑裂缝渗流的各向异性特征,建立了裂缝性承压含水层渗流双重介质模型,编制了有限元数值模拟程序.通过数值模拟的手段,研究不同裂缝方位、不同连通程度情况下抽水井出水能力和地下水分布特征,得到了一些有益的认识,从而可为各向异性地层水源地布井方式提供理论指导.     

车库运营期地下水泄水量估算及环境影响分析

为预测地下车库抽排水对周边环境的影响,结合地下车库抽排水减浮方案,采用有限元法,选取典型断面,对地下车库运营期基坑抽排水量和地下水渗流场进行计算分析.结果表明:(1)车库运营期平均总渗流量为303.8 m3/d,设计抽排水量取其2倍计算,约607.6 m3/d;(2)浸润线受地下连续墙隔水作用,与普通降水井浸润线有较大...     

地下含水层的储能和过程特性的分析

根据地下含水层流动和换热过程的特点,以热平衡和热扩散原理为基础,建立了地下含水层储能数值计算模型,对照同层储能采灌试验数据进行了验证。模拟结果和实际观测数据吻合。模型分析了含水层储能循环采灌过程中抽出储能水的温度变化的一般特点。     

第四纪松散沉积层深基坑降水三维非稳定流数值模拟

目的探讨长江三角洲巨厚第四纪松散沉积层深基坑非完整井降水模拟算的理论．方法采用三维有限元数值模拟理论，以上海环球金融中心深基坑降水为例，模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达149m、基坑周围挡水连续墙埋深达34m、抽水井埋深达55m．抽水井过滤器埋深为34～55m．基坑内地下水位降至埋深达26．6m的情况下的地下水复杂流动状态．结果得出的8口抽水井优化降水方案经后续工程验证正确、可靠．结论三维有限元数值模拟理论用于模拟预测此类地区的深基坑降水具有较高的可信度，采用“置大数”法处理第一类边界条件和改进单元传导矩阵调整法处理自由面边界条件能提高模型的计算速度和稳定性．     

南水北调中线典型渠段施工期降水措施研究

针对南水北调中线工程陶岔—沙河南段施工期地下水问题,选取典型断面建立渗流数值模型,计算分析有、无降水措施及不同计算条件下基坑的渗流场分布特征.研究结果表明,对于存在承压水的基坑工程,当基坑开挖深入地下水位以下且随着含水层顶板减薄,基坑底部易出现安全问题,应采取渗流调控措施;施工期补给边界、含水层厚度及其渗透性、降水井布置等因素对基坑降水效果的影响显著.     

地下构筑物对地下水渗流的阻挡效应

针对地下构筑物改变了地下水渗流条件这一问题,建立三维有限元模型.该模型是地下水渗流与地面沉降计算的一体化模型,采用该模型分析地下构筑物对地下水渗流的阻挡效应.该方法在地下水渗流计算中考虑三维地下水渗流,在土体固结计算中采用基于Terzaghi固结理论的一维固结方法.结果表明,地下构筑物对地下水及地面沉降的影响程度与构筑物在含水层中的埋置深度及挡水宽度有关.地下构筑物的埋置深度越深,抽水侧水位降深及沉降量越大.构筑物对水流的阻挡宽度越大,对地表沉降的影响越大.     

基于水环境复杂系统理论的地下水氮污染负荷来源的测度方法

开发了地下水环境综合模拟框架(IGESF),用以测度地下含水层氮污染来源。考虑到地下含水层氮污染来源测度的复杂性,基于流域水循环及其伴生过程的理论基础,利用分布式水文模型、分布式水环境模型、地下水数值模拟以及污染物运移模型构建了IGESF。在对地下含水层氮污染来源测度时,结合地下水总氮浓度的实测数据,以华北平原作为典型区进行了分析。结果表明:华北平原在1995—2004年来自面源的地下含水层氮污染负荷为38 400 t/年;来自河道的线源污染为26 000 t/年。得出的结论与海河流域水资源综合规划数据基本相同。     

基于抽水试验的地下含水层水动力学参数分析

在水文地质研究中,地下含水层的水动力学参数的分析属于地下水污染处理和水体修复等工程的基础性研究,然而传统的抽水试验已经无法满足近年来地下水工程对水力参数高分辨率刻画的要求.为此,通过对抽水进行改进,增加抽水位置和观测位置,利用软件AQTESOLV,以解析解拟合法对大量抽水试验数据进行处理分析.通过对同一井不同观测井和相同抽水井不同观测井的拟合结果分析表明,层析式抽水试验可以确定含水层为非均质的,但是无论增加多少抽水次数,求解后得到的水文地质参数都是相对集中的,无法高分辨率刻画含水层的空间非均质性.     

煤炭地下气化三维渗流数学模型的研究

研究了煤炭地下气化流体非线性能流运动特征,在模型试验的基础上,通过对气化发生炉体风煤层燃烧气化过程中渗流场分布和变化规律的分析,建立了三维非稳定线性渗流数学模型,阐述了主要模型参数的选取方法,用有限单元法对数学模型进行了求解,并对模拟计算结果进行了分析和讨论,计算值和实测值基本相符合,证明了对气化炉的渗流场的数值模拟是可靠的。     

倾斜地下水含水层3维简化数值模型

针对倾斜含水层三维简化数值模拟问题,提出了柱体单元水头梯度平均面的概念,建立了倾斜非等厚柱体单元水头梯度平均面的计算方法。以水头梯度平均面为基础,进行柱体单元水量均衡计算,得到不规则柱体单元的侧向流量项和弹性释水项,含水层层间水力联系通过有限差分法进行计算,由此建立倾斜含水层三维简化数值计算模型,运用该模型模拟了不同条件下地下水运动状态,将模拟结果与通用地下水模拟软件Visual Modflow和Feflow进行对比分析,模拟得到的水头结果正确、合理、处理边界更加方便,计算效率较高。     

考虑土层软化及渗流应力耦合的边坡稳定性分析

为合理评价地下水对边坡稳定性的影响,采用有限元法对考虑土层遇水软化及渗流应力耦合效应的边坡稳定性进行分析,基于空气单元法求解含排水井边坡的多重非线性渗流场,基于强度折减法确定最危险滑动面和稳定安全系数.结合驷马山分洪道工程切岭段右岸边坡,开展渗流、应力及稳定性分析,得到边坡中的水头、应力分布及变形特征;评价了边坡布设排...     

渗流井合理竖井降深确定

通过采用单位面积河流在单位水头差作用下的渗漏量来表征河流渗漏能力,建立渗流井取水理想模型,分别计算了在不同河流渗漏能力和含水层渗透性能条件下,竖井降深对渗流井出水量的影响。建立渗流井取水非稳定流模型,计算了在前期稳定竖井降深不同条件下,河流断流后渗流井出水量衰减过程及竖井降深发展过程。提出渗流井合理竖井降深应根据河流与地下水是否脱节以及含水层渗透性能,在岸边渗流井中部及一侧各布设一个观测孔,根据观测孔水位进行确定。对于含水层渗透性能较强地区,渗流井竖井降深应使得渗流井范围内地下水位与河流脱节,但高于辐射孔顶面;对于含水层渗透性能较差地区,渗流井竖井降深应使得侧部观测孔水位接近河床底面或刚出现脱节。     

不同负荷单井循环地下水源热泵系统实验

针对单井循环地下水源热泵系统,搭建了物理模拟砂箱实验台研究其地下水流动和换热规律,并开展了负荷变化的实验研究．结果表明: 相同实验条件下,循环单井的取热量仅为抽灌同井的50.3％,填砾同井的45.9％,其径向热影响范围小于186.5 mm;而当抽水流量从0.54 m³／h降低到0.315 m³／h时,循环单井、抽灌同井、填砾同井的取热量分别降低了51.0％、31.6％和19.5％．可见循环单井承担负荷的能力最差,但抽水流量的变化对循环单井的影响更大;提高抽水流量能够显著提高热源井的取热量,增大热影响范围,从而提高热源井承担负荷的能力．     

饱和—非饱和填埋场衬垫系统中水渗流规律的数值模拟

采用饱和—非饱和渗流场数学模型,通过室内试验测得的黏土渗透系数并运用数值模拟手段研究饱和—非饱和填埋场衬垫系统中水渗流规律。数值模拟结果分析表明：在饱和渗流场中水的运移速度明显大于处于非饱和状态下的运移速度,并导致在相同位置衬垫层处产生不同的压力水头,且随着时间的变化,非饱和渗流场下的压力水头远远小于饱和状态下的数值;此外,还验证了工程实际中采用渗透系数为10-7cm/s数量级黏土衬垫系统的合理性。该研究为分析渗滤液水分运移规律时采用非饱和渗流场提供理论数据,并验证所推荐的填埋场衬垫系统土工参数的正确性。