基于数值模拟的隧洞施工排水地下水影响评价

由于自然条件的改变和人类活动的影响,岩溶泉域出现断流或衰减、区域水位趋势性下降以及水质持续恶化等诸多环境和地质问题,研究隧洞工程施工排水对泉域地下水的影响对于泉域生态环境保护十分必要。依托山西某工程深部隧洞穿越柳林泉域,构建了隧洞工程所在泉域的地下水数值模拟模型（采用MODFLOW软件开发盆地地下水模型）,根据地下水长期观测井数据,对模型及相关参数进行验证和率定,通过模型模拟刻画出地下水系统补给、径流和排泄特征,分析工程前期施工以及后期排水对岩溶水水位动态、泉流量的影响以及可恢复性。研究成果表明,由于枝柯-车鸣裕泉域含水层地下水库的调蓄作用,前期和后续施工排水对柳林泉水补给量的影响较小;对枝柯泉域和车鸣裕泉域的区域地下水水位影响明显,预估到2025年底,枝柯镇北部形成降落漏斗。研究方法及成果对其他泉域生态环境保护具有参考价值。     

文登抽水蓄能电站工程区地下水三维非稳定渗流场的数值模拟

抽水蓄能电站建设中的尾水隧洞开挖可能引起的周围地下环境的变化,在水文地质条件和工程地质特征的分析的基础上,研究了文登抽水蓄能电站工程区地下水分布特征和平硐、尾水隧洞开挖引起的强排水特征,概化出工程区水文地质概念模型,建立了工程区地下水三维非稳定渗流模型。采用求解有自由面渗流场的改进的截止负压法、改进的排水子结构法、管道子结构法和预处理共轭梯度法等理论对文登抽水蓄能电站平洞开挖和尾水隧洞开挖（衬砌后）不同施工阶段的非稳定渗流场进行了数值模拟分析。研究了尾水隧洞开挖（不衬砌）后、尾水隧洞开挖衬砌后这两种方案下地下水渗流场动态变化过程及对周围地下水环境的影响。计算结果表明：①平硐和水道系统开挖对研究区地下水位下降有着直接的影响,且影响较大。②尾水隧洞衬砌300d后,地下水流场基本恢复至稳定状态。     

新疆石河子-昌吉地区2016―2020年地下水位动态特征分析

【目的】探明新疆石河子-昌吉地区地下水位变化规律及其驱动因素。【方法】基于2016―2020年研究区44眼监测井的逐月地下水埋深,划分地下水动态类型,绘制了多年地下水埋深累计变幅分区图和高低水位期地下水流场对比图,综合直线趋势分析方法和灰色关联分析方法对地下水位动态特征及其影响因素进行分析。【结果】区内潜水动态类型为灌溉入渗-开采型和水文-开采型,承压水动态类型为开采型。石河子市地下水位呈快速上升趋势（埋深变幅多为-3～-2 m）;玛纳斯县南部地下水位快速上升（多为-4～-3 m）,北部水位快速下降（多>5 m）;呼图壁县地下水位快速下降（多>5 m）;昌吉市地下水位动态变化相对缓慢,以缓慢下降为主（多为2～3 m）。石河子市和玛纳斯县南部水位回升主要取决于低水位期,北部地下水漏斗区局部水位回升则相反;呼图壁县水位持续下降受高、低水位期共同影响;昌吉市水位动态稳定,与河流补给作用有一定关联。【结论】耕地面积、地下水开采量和地表水源供水量是潜水水位变化的主控因素,承压水水位变化主要受耕地面积和地下水开采量的影响。     

廊坊平原区浅层地下水流场异变与影响因素研究

廊坊平原区地下水监测工作已开展了30余年,监测区主要为平原区。根据多年地下水位监测资料,对研究区孔隙浅层地下水多年水位动态特征、区域浅层地下水流场变化及其影响因素进行了分析研究。结果表明:(1)多年来,廊坊平原区浅层地下水位总体呈下降趋势,35 a累计下降约7.97 m,平均下降速率为0.23 m/a;(2)浅层地下水流场由1974年监测初期的天然状态,经过1981-2000年期间的水位迅速下降期,2000年后进入水位匀速下降期,地下水水位降落漏斗形成,水流方向也发生改变;(3)降水量是影响研究区地下水流场变化的重要因素,而人工开采是主导因素。     

梁济运河输水对沿岸潜水动态的影

通过对梁济运河沿岸潜水动态观测分析研究，南水北调实施后，梁济运河长期高水位输水对沿岸潜水动态产生影响。受河水位顶托而潜水位持续过高，抬高地下水位后，超过地下水临界深度时，受毛管强烈作用，造成沿河两岸土壤表层累积返盐，重新产生次生盐渍化的可能。     

基于地下水位插值与遥感解译的盐碱化等级划分

为探明受地下水位影响的干旱荒漠区土地盐碱化形成概率,选取甘肃省景泰川电力提灌工程灌区为研究区,以1994、2001、2015年TM影像数据与年均地下水埋深数据为本底数据,采用Arc GIS监督误差分类法对区域遥感影像进行不同程度盐碱地提取分类,运用克里金空间插值将实测地下水位进行空间转换,在此基础上,将分类结果和插值结果通过重分类消除量纲并进行等权重合并,同时把合并结果等间距分5级来表示受地下水位影响土地盐碱化形成概率。结果表明:1994-2015年灌区盐碱地呈现扩张趋势,增长率为61.87%,年均增长率为2.95%;地下水插值结果显示区域内整体地下水位抬升,年均抬升量为0.125 m,东北部地下水位变化最为剧烈;自西南到东北部土地盐碱化形成概率等级逐渐增加,土地等级转变较为明显,盐碱化等级为1、2级的土地明显增加,水位抬升对土地盐碱化等级增加影响突出。研究可为干旱荒漠区区域地下水利用提供理论依据。     

河北平原浅层地下水位动态变化分析

河北平原是我国当前水资源供需矛盾最为严重的地区之一。基于位于河北平原2008-2014年11个监测点日尺度的地下水埋深数据,分析了河北平原不同地区的浅层地下水动态变化。结果表明:地下水位埋深呈现出由山前平原区到中部平原区不断减小的特征;山前平原区地下水位整体上不断下降,但局部区域受水库储水、土地利用和降水量变化等影响,地下水位呈回升趋势,中部平原区的地下水位年际波动不超过3 m;山前平原区的年内最高和最低水位分别出现在2-3月和7-8月份,而中部平原区则分别出现在4-6月和9月份;由于地下水开采强度、土地利用、地形地貌等因素的差异,不同地区年内水位下降和水位回升状况也存在较大差异。     

河北山前平原地下水动态变化及其驱动因素分析

自20世纪70年代以来,在自然因素和人类活动的交互影响下,河北省山前平原地下水位持续下降,并产生了一系列的水文地质问题,严重影响了社会经济的可持续发展。以河北省栾城县为例,从地下水位、地下水量及地下水流场分析了地下水系统的动态变化,并从降水、地下水开采、种植结构调整、水利工程修建等因素初步探讨了地下水系统变化的原因,为该区域地下水资源的可持续利用提供依据。     

基于地下水数值模拟的宝山农场引江灌溉模式研究

【目的】确定宝山农场合理的农业引江灌溉模式,为区域水资源优化配置提供科学依据。【方法】针对松花江流域引江灌溉产生的地表水和地下水的综合开发利用问题,利用三江平原水文地质资料和宝山农场地下水水位长系列实测资料对MODFLOW-2000模型进行了参数识别、验证及模型敏感性分析,并模拟分析了4种情景对宝山农场地下水水位的影响。【结果】构建的地下水模拟模型能够反映灌区井群地下水位的实际变化过程。敏感性分析表明,长序列地下水变化过程及地下水位分布情况受初始地下水位影响很小;说明当研究区域内利用地下水灌溉及部分地区(沿江10km)采用引江水灌溉模式时,地下水资源基本上可以维持供采平衡,在保证地下水合理开采的前提下不会发生内涝;而研究区域内均采用引江灌溉模式则会使地下水位-抬高导致内涝,内涝情况随着与河道距离的增加而愈发严重。【结论】引江水灌溉时,需加强对地下水位的观测,当地下水位过高时,应减少引江灌溉用水,适当增加地下水抽取量进行灌溉,以保障研究区地下水和地表水的高效利用。     

基于MODFLOW的地下水动态变化特征分析——以位山灌区为例

地下水数值模拟对灌区地下水资源的开发利用具有重大意义。为了科学有效的了解位山灌区地下水的均衡状态,在位山灌区翔实的地下水位动态观测资料和对灌区的地下水补给影响因素分析的基础上,采用地下水数值模拟软件Visual Modflow建立模型,模拟不同条件下位山灌区的地下水水位和水量动态变化,分析灌区浅层地下水系统均衡状态。结果表明目前位山灌区地下水补给量是103 508.2万m~3,排泄总量是106 743.8万m~3,二者之差是-3 235.6万m~3,由此可知在模拟期内位山灌区地下水系统处于负均衡状态。模拟结果符合当前灌区浅层地下水资源开发利用现状。本文主要通过模拟地下水均衡状态,探究灌区地下水的补给排泄特征,为灌区地下水资源可持续开发利用提供理论依据。     

长岭县地下水流场时空变化特征与驱动力分析

利用长岭县50眼监测井1980-2005年的地下水位监测数据、降水量、蒸发量和人工开采量资料,采用Kriging方法对地下水位进行空间插值,得出地下水流场的时空变化特征。在充分考虑研究区地质、水文地质的情况下,利用因子关联分析和因子贡献度分析方法,对地下水流场时空变化特征的驱动力进行了研究。结果表明:11980-2005年地下水位呈现出整体东南高西北低的特征,地下水位先降低后增加,2000年为转折点。地下水经历基本均衡期、负均衡期和水位回升期,地下水流场在西北部和东南部均出现异变现象。2实际补给量、人工开采量和地下水位具有较好的关联性,二者对地下水位的贡献度呈相反规律。20世纪80年代,实际补给量和人工开采量对地下水位的影响程度相当;90年代,人工开采量对地下水位的影响程度较大。3气象因素(降水量和蒸发量)是研究区地下水流场异变的重要因素,而人工开采是主导因素。4合理的地下水资源开采对于地下水恢复有较好的促进作用,6 000~7 000万m~3开采量对于研究区是合理的。该研究对于认知区域地下水演化和地下水资源优化配置有较好的指导意义。     

人类活动条件下民勤绿洲地下水动态模拟研究

以石羊河流域下游民勤绿洲区域地下水为研究对象,运用地下水位动态ANN-FEFLOW模型模拟了不同情景下(现状条件、灌溉面积减少、节水灌溉实施、地表来水增加及综合工程措施等)地下水动态变化。结果表明,民勤绿洲现状条件下地下水将持续下降;灌溉面积减少可以明显缓解地下水位下降速度,节水灌溉对地下水的影响并不明显。地表来水为2.51×108 m3/a时,湖区地下水将出现正均衡;综合工程措施情景下,湖区和泉坝区地表来水分别为1.45×108 m3/a和2.51×108 m3/a时,地下水位回升。     

穿越岩溶地区隧洞施工开挖防渗措施研究

穿越岩溶地区隧洞在施工开挖期极易遭遇涌水突泥现象,如何选择合适的防渗措施减少隧洞渗流量一直是热点问题。依托某引调水工程,建立岩溶地区复杂地层三维有限元模型,重点考虑洞顶回填混凝土、洞周注浆圈、混凝土防渗墙3种防渗措施,研究了隧洞开挖过程中孔隙水压力及隧洞渗流量的变化规律,分析了防渗墙和注浆圈渗透系数对渗流特征的影响。结果表明：在本工程中,混凝土防渗墙对隧洞孔隙水压力分布的影响非常大,防渗墙之间水位降低程度明显,而洞周注浆圈对隧洞渗流量的影响最大,施工时要保证注浆圈的质量;孔隙水压力随着与隧洞中心水平距离增加而增加,随着与隧洞中心竖直距离增加呈现先增大后减小的变化趋势;随着注浆圈或防渗墙渗透系数增加,注浆圈或防渗墙区域内的孔压增长速率逐渐降低,隧洞渗流量不断增大。     

气候变化和农业发展对石羊河流域地下水位的影响

通过回归分析等方法研究了石羊河流域气候变化和农业生产发展对地下水水位的影响。研究结果认为从长期看流域内降水量、蒸发量对地下水的影响不大,武威地区降水量和蒸发量对地下水位的影响系数在0.004以内,民勤地区降水量和蒸发量的影响系数在0.001以内,影响较小;而径流量与粮食产量的变化是地下水水位下降的主要原因,武威和民勤地区径流量对地下水位的影响系数分别为1.381和6.008;并使用最小二乘回归模型确定了地下水水位用径流量和总产量表达的关系式,经验证,模型有较高的模拟精度,预测将来武威地下水水位平均每年将下降0.945 m,民勤地下水水位将下降0.919 m。     

输水隧洞径向止水灌浆的施工方法

针对某输水工程地下隧洞大理岩段，在洞室开挖过程中出现涌水及大面积滴渗水情况，从岩性、构造、地下水等多方面进行分析，查明多发涌水的基本原因。针对如何处理涌水问题总结治理措施，并提出具体的止水灌浆施工方案。     

GMS在团结镇地下水流数值模拟中的应用

利用GMS(groundwater modeling system)软件包中的MODFLOW模块建立哈尔滨市团结镇地区地下水流模型,通过对模型的识别、验证确定该模型的各类参数,并对该地区地下水位进行预报,预报时段至2020年1月1日。利用MATLAB工具将导出的预测数据绘制出该地区的地下水初始水位与预报水位三维等值线对比图。根据研究区域地下水三维等值线图对比图可知:初始水位较高的地区预测出的地下水位与初始水位相比有所下降;初始水位较低的地区预测出的地下水位与初始水位相比有所上升。通过三维等值线对比图可以清晰地看出地下水位的变化趋势。     

压采条件下地下水位恢复对沈阳市地下工程安全影响分析

在分析沈阳市水文地质条件的基础上,建立地下水流二维数值模型,并对不同压采条件下地下水流场及降落漏斗的变化进行预测。结果显示,合理压采地下水能够有效减缓区域地下水位下降及降落漏斗扩大等问题,但过分限制地下水开采会导致地下建筑渗水或被淹等新的环境地质问题。分析表明可安全开采时间与压采比例呈对数关系,通过二者的对数回归曲线可进一步推求规划期内地下水资源的安全压采比例,在保障地下工程安全水位埋深的条件下,实现区域地下水位的顺利恢复。     

基于CIM-GRA-Gis体系的静升盆地地下水脆弱性动态特征分析

本研究选择人类活动频繁、环境脆弱的静升盆地作为典型研究区,在了解区域地质背景环境的基础上,采用综合指数法、灰色关联度法与Gis技术相结合,评价了静升盆地地下水脆弱性,并对不同年份的地下水脆弱性进行了动态分析,探讨了人类活动对地下水脆弱性的影响。结果表明：从时间上看,静升盆地地下水脆弱性有增高的趋势,其中脆弱性升高一级的面积为8.1 km2,占总面积的32%,升高二级的面积为2.22 km2,占总面积的9%,升高三级的面积为0.18 km2,占总面积的1%;从空间上看,地下水脆弱性从盆地西部到东部逐渐减弱,盆地西部地下水脆弱性等级的变幅大于盆地东部;从与地下水位关系看,在地下水水位逐年下降的情况下,地下水脆弱性与地下水水位埋深之间呈非线性负相关关系。研究结果可以为静升盆地国土整治,地下水的开发、利用、保护及区域经济社会发展提供科学依据,也可为其它地区水土资源的开发利用与保护提供有益参考。     

典型草原区河谷带地下水位对水均衡要素变化的响应

近几年锡林河流域开始进入降水偏丰周期,但地下水“入不敷出”的情况愈加明显,过量的地下水开采需求只能通过消耗地下水储蓄量来实现。基于水均衡原理和统计学方法分析锡林河平原区地下水位对降水量和开采量间的响应程度。研究结果表明,各个观测井对降水时序变化的响应差异较大,其中饲草料基地井与农场三队井地下水位变幅对降水较为敏感;水位埋深与开采量之间存在明显的正相关关系,从水位-开采量关系曲线变化趋势来看,随着地下水开采量增加,农场三队、饲草料基地和奶牛场的水位响应最明显;农作物大棚种植区地下水位主要受降水量与开采量共同作用,响应程度为51.16%,而饲草料基地受开采量影响最大,达到60.71%,压减灌溉饲草料地规模、调整集中连片布局为分散式利用是缓解农灌区地下水超采、促进农牧业安全发展的主要途径。     

呼和浩特市平原区地下水水位动态与降水量及开采量的互馈效应

通过研究呼和浩特市平原区内降水量,开采量,地下水位动态变化过程及特征,运用数理统计方法分析影响区域地下水水位动态变化的影响要素,进而揭示三者之间的互馈效应.结果表明,降水量对地下水位直接影响并不明显,它通过影响农业地下水开采量从而影响地下水位变化;开采量时增时减,水位却不断降低,其原因是开采量大大超出了地下水资源可利用量;通过对32年内降水量、开采量与地下水位之间的简单相关分析和回归分析,量化了降水量和开采量对地下水位的影响程度,得出开采量对地下水影响是显著的,远大于降水量的影响.