地下水数值模拟

摘要： 山区地下水流动受到区域气候条件、地形地貌、地质构造等因素共同控制,限于资料有限,其流动模式与控制机理尚不清晰。特别是地处甘肃北山的高放废物地质处置库预选区、河西走廊以及祁连山北麓区域地下水的流动模式,直接决定了处置库在万年时间尺度上的安全性。基于区域遥感构造解译、地质构造演化分析、地球物理勘探以及水文地质钻探,获取了典型剖面的水文地质结构与渗透特征;综合区域水文地质调查、水文地球化学与同位素特征数据,构建了甘肃北山-河西走廊-祁连山山区的水文循环概念模型;并通过构建区域地下水流动数值模型与多情景模拟,分析了甘肃北山-河西走廊-祁连山山区的地下水流动模式。结果表明,地形对于该地区的地下水流动模式具有主控作用,祁连山山区地下水难以越过海拔最低的河西走廊至北山山区排泄,河西走廊是祁连山山区地下水系统与北山山区地下水系统的边界;北山山区地下水在地形与岩性的控制下,仅发育局部流动系统且渗流速度缓慢。同时由于该地区地质构造的阻滞作用,北山新场地下水无法径直向南穿越构造向花海盆地排泄,渗流路径长度明显增加;仅有F;断裂构造以南山前地带地下水可向花海盆地排泄,但由于集水流域有限、渗流速度缓慢、循环交替能力差,排泄量较小。本研究探究了山区-盆地地下水循环模式,为高放废物地质处置库候选场址的适宜性评价提供了科学依据。

摘要： 开展地下水数值模拟研究是高放废物处置场地安全评价的重要组成部分,然而深地质处置介质类型的复杂性、基岩深部资料的相对匮乏性导致模拟结果存在不确定性,如何刻画深部地下水动力场并评估可能引起的风险已成为高放废物处置安全评价中重点关注的问题。在大量文献调研的基础上,综述了世界典型国家高放废物深地质处置场地的地下水数值模拟与不确定性分析应用,并归纳总结该领域研究经验,得到以下认识:(1)深地质处置场深部构造、裂隙的发育与展布决定了地下水循环条件,探究适用于基岩裂隙地区新的水文地质试验方法是提高地下水数值模型仿真性的基础;(2)不同尺度模型融合是解决深地质处置地下水模拟的有效技术方法,区域尺度多采用等效连续介质法,场地尺度使用等效连续多孔介质和离散裂隙网络耦合模型,处置库尺度使用离散裂隙网络方法,其次需重点关注未来大时间尺度下放射性核素在地质体中的迁移转化规律,模拟预测场址区域地下水环境长期循环演变对核素迁移的潜在影响;(3)考虑到不同的处置层主岩岩性以及在多介质中发生的THMC(温度场—渗流场—应力场—化学场)过程,目前国内外常用的地下水模拟软件有:Porflow、Modflow、GMS及MT3DMS等用于模拟孔隙或等效连续介质,Connectflow、Feflow及FracMan等用于模拟地下水和核素在结晶岩、花岗岩等裂隙中的迁移,TOUGH系列软件主要应用于双重介质的水流、溶质及热运移模拟;(4)指导开展有针对性的模型和参数的不确定性分析工作,减少投入工作量,提高模型精度,并可针对处置库长期演变、废物罐失效、极端降雨等多情景预测模拟,为处置库安全评价及设计提供基础数据支撑;(5)针对我国深地质处置地下水数值模拟研究现状,下一步应加强区域地质、水文地质、裂隙测量以及现场试验等相关的调查及监测工作,多介质耦合、多场耦合模拟及不确定性分析研究将会是未来的研究重点。

摘要： MODFLOW作为水文地质行业一款标准三维地下水流模拟程序,受到科研及生产领域从业人员的广泛应用。作为改进版本的MODFLOW-USG采用了高效灵活的非结构化网格剖分进行空间离散,相比于传统结构化网格剖分,非结构化网格剖分可使用更少的网格数量提高局部的模拟精度,同时大大减少模型的运行时间。深入认识和理解非结构化网格剖分与结构化网格剖分的区别与特点,有助于建模人员根据实际需要选择适合的模拟程序。

摘要： 水文地质参数场的刻画是建立地下水流数值模拟模型的关键问题和难点问题。通常来讲,参数场合理性程度越高,模型拟合精度越高。本次研究将随机方法和参数空间分布表达进行结合,提出了趋势化随机参数场的构建方法。以渗透系数为研究对象,首先利用MCMC采样和样本数据特征确定水文地质参数的基本数据结构,进而根据样本空间分布特征对其进行趋势化处理,最终形成趋势化的渗透系数场。通过算例分析,利用趋势化处理后的渗透系数场能够大幅提高模拟精度,相比传统赋均值方法其误差可降至原来的1/3。在北京大兴跌隆起地区进行的实例应用说明,趋势化渗透系数场对提升岩性粒径较大(中砂以上)地区模拟精度效果显著,案例中粗砂区域渗透系数经趋势化处理后平均拟合误差由2.76 m下降至0.64 m;而对岩性以细砂及以下粒径为主的区域模拟精度提升并不明显。总体来说,该方法可为地下水流数值模型的优化提供借鉴,提升模型拟合精度,从而更加合理地刻画地下水流系统。

摘要： 文中选择研究区梨树县的浅层地下水作为研究对象,在系统收集研究区气象、水文、地质、地貌、水文地质和地下水开发利用等资料的基础上,分析该区水文地质条件,建立水文地质概念模型与数学模型,采用GMS软件,利用2010年10月1日至2011年12月31日期间的水位观测资料对已建模型进行识别验证,结果表明,模型符合精度要求。

摘要： 孔莫陇铅锌矿为碳酸盐岩溶裂隙直接充水的水文地质条件复杂型岩溶充水矿床,矿坑涌水量是制约矿山开发的重要因素。为给矿山下一步工作提供水文地质依据,在分析矿区地质、水文地质条件的基础上,建立了矿区水文地质概念模型,运用Visual MODFLOW软件对矿区地下水进行了三维流数值模拟分析,运用识别后的模型对矿山首采段开采的矿坑涌水量进行了预测,结果表明矿床开采至4400 m水平标高时,矿坑正常涌水量为4.49万m^(3)/d、最大涌水量为6.27万m^(3)/d,预测结果为矿山后续开发决策及制定防治水措施提供了依据。

摘要： 生活垃圾焚烧处理后产生的飞灰属于危险废物,大多通过稳定-固化处理后进行填埋处理。本文以河南省东部某县某飞灰填埋场为研究对象,构建地下水水流与溶质运移数值模型,分析风险条件下飞灰填埋场淋滤液泄漏后特征污染物的迁移特征。研究结果表明:风险条件下填埋场底部渗漏发生7300天(20年)后,重金属镍和氨氮污染物在地下水中均有超标,且污染物浓度及范围持续扩大,最大迁移距离分别为81m与90m。

摘要： 根据2015-2019年五年内8口地下水位监测井连续监测资料,结合地下水补径排条件,分析武汉某场地承压含水层地下水水位的时空变化规律及影响因素;并建立场地地下水数值模型,对计划运行的工程降水进行预报.研究表明:(1)地下水水位呈逐年上升趋势,动态规律呈现周期性、同步性、空间差异等特点;(2)地下水动态变化受工程施工和水文地质条件影响;(3)计划运行的工程降水会在研究区内形成小型降落漏斗,停止抽水后地下水水位逐渐恢复.

摘要： 地下水资源由于水质有保障,供给稳定,开采技术较成熟等优势而日益成为地区经济工农业发展所不可取代的供水资源,但是,在地表水供给不足且长期超采的情况下容易出现地下水水位下降、污染物入侵、地下水资源枯竭等问题.选取新疆和田地区为研究对象,进行和田地区地下水资源补给过程及结果的分析,并结合地区水资源开发应用实际提出3种区域水资源优化配置方案,经过分析和比选得出,方案Ⅱ比方案Ⅰ增加了对地表水与再生水的开发利用和供给,减少了对地下水的开采和扰动,有利于积极响应国家相关地下水资源的保护政策,由于方案Ⅱ地下水超采规模最小,故选择方案Ⅱ为推荐方案.

摘要： 地下含水层常由多种不同含水介质组成,交界面处的达西流速需符合折射定律,传统数值方法难以准确模拟.基于多尺度有限元法和区域分解技术提出分区多尺度有限元法(Multiscale finite element method with Domain decomposition technique,MSFEM-D)模拟交界面处的达西流速.该方法运用多尺度有限元法模拟水头,获取全局信息保证解的精度,并提升尺度以降低计算消耗;再利用区域分解技术将研究区分区以分离界面两侧介质,同时结合多尺度基函数和Yeh的有限元模型来高效模拟达西流速.因此,MSFEM-D不仅能保证交界面处的法向达西流速的连续性,还能保证切向达西流速符合折射定律.数值模拟结果表明MSFEM-D能够保证达西流速在交界面处满足折射定律,精度与Zhou等的S1有限元模型相近,并可节约大量计算消耗.

摘要： 甘肃北山地区地下水系统复杂，应用传统的含水层思维难以解决其非均质特性，有必要将地下水模型确定性研究转为概率分析研究.本研究应用基于快速傅立叶变换的谱方法(FFTS)来产生水平方向的随机渗透参数，结合水平渗透系数衰减规律以及垂向渗透系数的各向异性比建立随机渗透结构，并在高性能计算机的支持下，对大量的随机渗透结构进行地下水流动数值模拟.基于随机渗透结构进行的流场分析，研究了甘肃北山含水介质非均质特性对地下水流场的影响.

摘要： 甘肃北山地区地下水系统复杂，应用传统的含水层思维难以解决其非均质特性，有必要将地下水模型确定性研究转为概率分析研究.本研究应用基于快速傅立叶变换的谱方法(FFTS)来产生水平方向的随机渗透参数，结合水平渗透系数衰减规律以及垂向渗透系数的各向异性比建立随机渗透结构，并在高性能计算机的支持下，对大量的随机渗透结构进行地下水流动数值模拟.基于随机渗透结构进行的流场分析，研究了甘肃北山含水介质非均质特性对地下水流场的影响.

摘要： 甘肃北山地区地下水系统复杂，应用传统的含水层思维难以解决其非均质特性，有必要将地下水模型确定性研究转为概率分析研究.本研究应用基于快速傅立叶变换的谱方法(FFTS)来产生水平方向的随机渗透参数，结合水平渗透系数衰减规律以及垂向渗透系数的各向异性比建立随机渗透结构，并在高性能计算机的支持下，对大量的随机渗透结构进行地下水流动数值模拟.基于随机渗透结构进行的流场分析，研究了甘肃北山含水介质非均质特性对地下水流场的影响.

摘要： 甘肃北山地区地下水系统复杂，应用传统的含水层思维难以解决其非均质特性，有必要将地下水模型确定性研究转为概率分析研究.本研究应用基于快速傅立叶变换的谱方法(FFTS)来产生水平方向的随机渗透参数，结合水平渗透系数衰减规律以及垂向渗透系数的各向异性比建立随机渗透结构，并在高性能计算机的支持下，对大量的随机渗透结构进行地下水流动数值模拟.基于随机渗透结构进行的流场分析，研究了甘肃北山含水介质非均质特性对地下水流场的影响.

摘要： 长沟水源地是鲁能运河电厂供水水源地,通过预测水源地水位变化趋势,为电厂制定用水计划、及时调整开采布局提供依据。水位模拟预测是在五年长系列动态监测资料及地下水开采量调查基础上进行的,利用数值模型演练和预测了嘉祥单斜蓄水构造单元内在现状岩溶水开采状态下及增加20%开采量条件下的区域地下水流场变化特点,所模拟的曲线与实测曲线相吻合,所推算出的水文地质参数合理,为保证水源地合理、稳定、持续的开采提供了科学支持。

摘要： 长沟水源地是鲁能运河电厂供水水源地,通过预测水源地水位变化趋势,为电厂制定用水计划、及时调整开采布局提供依据。水位模拟预测是在五年长系列动态监测资料及地下水开采量调查基础上进行的,利用数值模型演练和预测了嘉祥单斜蓄水构造单元内在现状岩溶水开采状态下及增加20%开采量条件下的区域地下水流场变化特点,所模拟的曲线与实测曲线相吻合,所推算出的水文地质参数合理,为保证水源地合理、稳定、持续的开采提供了科学支持。

摘要： 长沟水源地是鲁能运河电厂供水水源地,通过预测水源地水位变化趋势,为电厂制定用水计划、及时调整开采布局提供依据。水位模拟预测是在五年长系列动态监测资料及地下水开采量调查基础上进行的,利用数值模型演练和预测了嘉祥单斜蓄水构造单元内在现状岩溶水开采状态下及增加20%开采量条件下的区域地下水流场变化特点,所模拟的曲线与实测曲线相吻合,所推算出的水文地质参数合理,为保证水源地合理、稳定、持续的开采提供了科学支持。

摘要： 长沟水源地是鲁能运河电厂供水水源地,通过预测水源地水位变化趋势,为电厂制定用水计划、及时调整开采布局提供依据。水位模拟预测是在五年长系列动态监测资料及地下水开采量调查基础上进行的,利用数值模型演练和预测了嘉祥单斜蓄水构造单元内在现状岩溶水开采状态下及增加20%开采量条件下的区域地下水流场变化特点,所模拟的曲线与实测曲线相吻合,所推算出的水文地质参数合理,为保证水源地合理、稳定、持续的开采提供了科学支持。

摘要： 本发明涉及一种基于地下水动态模拟实验平台的地下水位动态模拟实验方法，具体是先设置地下水动态模拟实验平台，再在所述地下水动态模拟实验平台中装填入模拟典型水文地质单元的含水层介质，最后在所述地下水动态模拟实验平台上进行地下水位动态模拟实验。本发明提高了模拟实验的保真度，降低了模拟实验的成本，为地下水的原位曝气技术、原位化学氧化技术、原位生物修复技术、可渗透性反应墙工艺、土壤原位淋洗修复工艺等修复技术的研究实验提供了一种可靠的实验基础，扩大了模拟装置的普适性。

摘要： 本发明公开了一种基于地下水模型的湖泊与地下水稳定流作用模拟方法，从而为湖泊和地下水稳定流相互作用的模拟提供了一种全新的技术手段。本发明克服了现有方法中地下水网格系统的剖分与湖泊刻画相互依存的问题，使地下水网格系统的剖分与湖泊刻画相互独立，一方面大大增加了方法适用性，另一方面也有效避免了模拟过程中由于垂向剖分层数较多导致的数值震荡问题。

摘要： 本发明提供一种模拟高砷地下水灌溉对地下水环境影响的实验装置，包括依次连接的厌氧操作箱、模拟装置、监测池、三通管和废液池，所述厌氧操作箱内盛放模拟高砷地下水，所述模拟高砷地下水采用无氧水配制，所述模拟装置的内部填充模拟土壤层，所述三通管的高度变动时，在压强差的作用下，所述模拟装置的水位发生改变，从而实现模拟不同条件的地下水环境，所述模拟高砷地下水流入模拟装置内，在重力的作用下所述模拟高砷地下水在模拟装置内渗流，完成渗流的模拟高砷地下水从模拟装置排出，然后依次流入监测池、三通管和废液池，所述监测池内放置若干水质监测探头，所述水质监测探头用以实现连续监测水样，所述废液池用以收集流出的水样。

摘要： 本发明提供了一种基于多层含水层地下水流系统的地下水污染模拟仪，包括模拟槽、测压装置、水头调节装置以及降雨装置，所述的模拟槽包括渗流槽和位于渗流槽两侧的上游水箱和下游水箱；渗流槽的正反两面分别设有均匀分布的取样孔和测压孔，测压孔与测压装置连接；水头调节装置设有两个，分别与上游水箱和下游水箱对应，水头调节装置包括支架、溢水盒、水管以及升降杆；降雨装置位于渗流槽的上方，降雨装置的管道上均匀分布有降雨孔，管道的一端封闭，另一端与水源连接。本发明所提供的基于多层含水层地下水流系统的地下水污染模拟仪不仅可以模拟多个含水层和弱透水层的地下水流系统，而且其测定方便，误差小。

摘要： 本发明涉及一种基于地下水动态模拟实验平台的地下水位动态模拟实验方法，具体是先设置地下水动态模拟实验平台，再在所述地下水动态模拟实验平台中装填入模拟典型水文地质单元的含水层介质，最后在所述地下水动态模拟实验平台上进行地下水位动态模拟实验。本发明提高了模拟实验的保真度，降低了模拟实验的成本，为地下水的原位曝气技术、原位化学氧化技术、原位生物修复技术、可渗透性反应墙工艺、土壤原位淋洗修复工艺等修复技术的研究实验提供了一种可靠的实验基础，扩大了模拟装置的普适性。

摘要： 本发明公开了一种模拟高砷地下水灌溉对地下水环境影响的实验装置，包括设备装置主体、高砷水箱和测试箱体，测试箱体的底部一侧固定连接有第一测试管，第一测试管的一侧固定连接有第二测试管，第二测试管的一侧固定连接有第三测试管，第三测试管的顶端固定连接有探测头，测试箱体的内部底部固定连接有表土层，表土层的底部固定连接有心土层，心土层的底部固定连接有底土层，表土层、心土层、底土层，通过该三层土壤能良好的模拟地面的土壤情况，在通过、第一测试管、第二测试管、第三测试管，三个测试管分别固定在不同的土壤层的内部，每个顶端表面都具有一侧探测头，适用于模拟实验的使用，在未来具有广泛的发展前景。

摘要： 本发明提供一种模拟高砷地下水灌溉对地下水环境影响的实验装置，包括依次连接的厌氧操作箱、模拟装置、监测池、三通管和废液池，所述厌氧操作箱内盛放模拟高砷地下水，所述模拟高砷地下水采用无氧水配制，所述模拟装置的内部填充模拟土壤层，所述三通管的高度变动时，在压强差的作用下，所述模拟装置的水位发生改变，从而实现模拟不同条件的地下水环境，所述模拟高砷地下水流入模拟装置内，在重力的作用下所述模拟高砷地下水在模拟装置内渗流，完成渗流的模拟高砷地下水从模拟装置排出，然后依次流入监测池、三通管和废液池，所述监测池内放置若干水质监测探头，所述水质监测探头用以实现连续监测水样，所述废液池用以收集流出的水样。

摘要： 本发明公开了一种基于地下水模型的湖泊与地下水稳定流作用模拟方法，从而为湖泊和地下水稳定流相互作用的模拟提供了一种全新的技术手段。本发明克服了现有方法中地下水网格系统的剖分与湖泊刻画相互依存的问题，使地下水网格系统的剖分与湖泊刻画相互独立，一方面大大增加了方法适用性，另一方面也有效避免了模拟过程中由于垂向剖分层数较多导致的数值震荡问题。

摘要： 本发明提供了一种基于多层含水层地下水流系统的地下水污染模拟仪，包括模拟槽、测压装置、水头调节装置以及降雨装置，所述的模拟槽包括渗流槽和位于渗流槽两侧的上游水箱和下游水箱；渗流槽的正反两面分别设有均匀分布的取样孔和测压孔，测压孔与测压装置连接；水头调节装置设有两个，分别与上游水箱和下游水箱对应，水头调节装置包括支架、溢水盒、水管以及升降杆；降雨装置位于渗流槽的上方，降雨装置的管道上均匀分布有降雨孔，管道的一端封闭，另一端与水源连接。本发明所提供的基于多层含水层地下水流系统的地下水污染模拟仪不仅可以模拟多个含水层和弱透水层的地下水流系统，而且其测定方便，误差小。

摘要： 本实用新型提供一种用于地下水数值模拟四维可视化系统的监测装置，涉及监测装置技术领域，包括钻杆，钻杆的底端固定焊接有支撑短杆，支撑短杆的底端固定焊接有钻头，钻杆的外表面靠近底端边缘处套设有卡套，卡套的外表面沿圆周方向等距开设有四个卡槽，钻杆的外表面靠近另一侧边缘处套设有限位板，钻杆的外表面套设有减震弹簧，且减震弹簧的顶端与限位板的底部焊接，并且减震弹簧的底端与卡套的顶部焊接。本实用新型解决了传统地下水的监测装置放在地上进行检测时，装置很不稳定，极易导致装置进行晃动，使得监测装置进行监测时极不稳定，导致装置监测出来的信息不够准确，从而使装置不便于使用，降低了装置的稳定性，且降低了装置的工作效率。