隧洞施工和持续干旱对岩溶地下水影响的定量评价

隧洞施工和持续干旱导致岩溶地区地下水位大幅下降会造成严重的生态和环境问题。因此,定量评估两种因素共同影响下的岩溶地下水系统响应有助于施工单位和居民采取有效应对措施。研究采用离散管道-连续介质耦合模型方法,建立了考虑动态施工条件下的九龙岭长隧洞工程区岩溶地下水三维数值模型,并通过工程区水文地质资料和监测钻孔水位数据对模型进行校准,用控制单一影响因素方法分别评价了在2022年8月至2022年10月隧洞施工和极端干旱两种因素对区域岩溶地下水系统的影响。结果表明,研究区域均衡期内地下水位受干旱影响范围占研究区域面积的55.43%(约649.72 km²),是隧洞施工影响的35.1倍,持续干旱是造成研究区域大面积地下水下降的主要原因;随着干旱持续,隧洞沿线整体地下水位下降受干旱影响较大,但在少量局部洞段隧洞轴线上方(如距隧洞入口14～15 km、18～19km段)水位下降是受隧洞突涌水不同程度的影响;通过对研究区域地下水水量平衡分析发现,在均衡期内干旱影响的补给减量约为824.5万m³,明显多于隧洞涌水造成的地下水流失量,持续干旱对研究区域地下水的影响...     

利用MODFLOW模型计算分析济南市保泉生态需水量

基于济南市四大泉群最低景观流量和常年性喷涌喷涌约束奈件下的生态需水量是泉域岩溶生态地质环境良性循环发展的前提.根据济南泉域岩溶地下水系统特征,建立了泉域岩溶介质的三维可视化地下水流模拟数学模型,采用MODFLOW模拟裂隙岩溶介质地下水运动规律,趵突泉枯水期水位控制在27.6 m以上,四大泉群能够保证长年喷涌,同时在西郊增大开采量,并进行了回灌补源条件下的地下水、地表水联合调蓄模拟,提出济南泉域允许开采量不超过39万m3/d是泉域生态地质环境功能修复的前提,计算四大泉群最小景观流量为10万m3/d.     

利用MODFLOW模型计算分析济南市

基于济南市四大泉群最低景观流量和常年性喷涌喷涌约束条件下的生态需水量是泉域岩溶生态地质环境良性循环发展的前提。根据济南泉域岩溶地下水系统特征,建立了泉域岩溶介质的三维可视化地下水流模拟数学模型,采用MODFLOW模拟裂隙岩溶介质地下水运动规律,趵突泉枯水期水位控制在27.6m以上,四大泉群能够保证长年喷涌,同时在西郊增大开采量,并进行了回灌补源条件下的地下水、地表水联合调蓄模拟,提出济南泉域允许开采量不超过39万m3/d是泉域生态地质环境功能修复的前提,计算四大泉群最小景观流量为10万m3/d。     

济南单斜岩溶水系统资源潜力研究

通过对济南单斜岩溶水系统地质结构、含水层发育特征等的研究,分析了50年来地下水水位动态、地下水开采量、大气降水变化规律,综合研究认为,济南市区四大泉群泉流量由市区水位控制,其与两年大气降水量、开采量之间的关系极为密切,并可由此评价济南单斜岩溶水系统的资源潜力。研究表明,在生态水位的约束下,即控制市区水位27.5m与27.0m时岩溶地下水最大允许开采量为29.43万m3/d与30.94万m3/d,现状条件下泉域内不具备增大开采的潜力;采取补源措施后,泉域最大允许开采量能够达到40万m3/d。     

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。     

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。     

济南泉域地下水环境容量研究

分析了国内外关于水环境容量的概念,认为地下水环境容量可采用临界水位、容许开采量、纳污能力或支撑社会-经济-环境可持续发展的综合指标来表征,给出了地下水环境容量的涵义。以济南泉域为例,采用开采量—地下水位变动关系分析与Visual MODFLOW数值模拟相结合的方法,确定容许开采量26.53×104m3/d作为济南泉域岩溶地下水环境容量的阀值,为保泉提供依据,最后指出了地下水环境容量研究的发展趋势。     

济南泉域地下水动态分析及保泉供水调度

济南泉域地下水动态受大气降水、地下水开采等因素影响。衡量泉水喷涌指标与地下水开采量指标的特征并不一致,前者是水位特征,后者是水量特征,两者没有建立有机联系。利用多年实测资料,建立泉水位与流量关系;采用多元回归分析,构建开采量与泉流量总量预测模型,根据不同需要可以实行即日保泉供水调度和远期控制保泉供水调度,较好地兼顾泉水喷涌与城区供水的关系。     

基于两阶段优化配置模型的济南泉域补给区灌溉水源置换研究

目前全球地下水能保持持续平衡的地区日趋减少,不合理农业灌溉成为很多地区地下水系统恶化的主要因素之一。济南市历城区地下水用于农业灌溉是当地地下水位下降的重要因素,对于济南泉域、白泉泉域喷涌有直接影响。针对研究区农业用水特点和水生态文明建设水源置换的要求,建立两阶段优化配置模型,将灌溉用水配置分为2个阶段,阶段一,以生态、节水和经济效益为目标,引入单位脉冲响应系数约束地下水利用量,实现区域地下水与地表水的合理配置;阶段二,以作物最大产量为目标,进行作物生育阶段水量配置和种植结构调整。结果表明,采取两阶段优化算法与用水结构调整后,可以有效减少地下水利用量,2011—2014年平均地表水与地下水用水结构由原来的3∶7调整为5.2∶4.8,较好地实现地下水源置换目标,同时地下水位计算值较实际年分别增加0.31、1.12、1.55和3.38 m,对保证泉域持续喷涌具有重要作用。     

基于组合权重法的岩溶地区地下水资源生态安全动态演化研究

基于DPSIR概念框架,应用灰色关联方法和均方差法进行组合赋权,构建岩溶区地下水资源生态安全指数模型对贵州省2005-2012年地下水资源生态安全进行动态研究,研究表明:1贵州省2005-2012年的地下水资源生态安全指数呈现直线增长趋势,整体安全状态逐渐转好。驱动力、压力、状态、影响的安全指数波动变化明显,响应安全指数趋势拟合显著,呈现明显的增长趋势。2自然环境的变化(干旱灾害)对贵州岩溶地区地下水资源生态安全影响较大,政府和相关水资源和环境部门的响应对贵州省地下水资源的整体生态安全的调整起到关键的作用。3尝试应用灰色关联方法和均方差法进行组合赋权,构建岩溶地区的地下水资源整体生态安全DPSIR评价指标体系,为岩溶区地下水资源生态安全评价提供了有益的方法参考。     

济南岩溶泉域地下水位与降水的趋势性与持续性

基于1959—2011年济南岩溶泉域地下水位动态及降水监测资料,采用Mann-Kendall趋势检验、突变检验、Hurst指数分析方法对地下水位及降水序列的趋势性、突变年份及持续性进行了分析,并对比分析了相关文献研究结果,讨论了Hurst指数应用中存在问题。结果表明:1人为影响下,济南泉域年值地下水位具有-0.694m/10a的显著下降趋势;降水具有23.941mm/10a的不显著上升趋势,而春季降水有9.430mm/10a的显著上升趋势。2地下水位突变年份为1967年,2004年以前水位持续下降,之后快速上升;降水在1961、1999年发生突变。3水位与降水均具有强的正持续性,但考虑人为因素,认为水位未来趋势应与降水保持一致,呈上升趋势。     

岩溶山区泉渍低产田暗管排水试验研究

为配合联合国粮食计划署对湖南湘西援助的“W.F.P.中国3779项目”的实施,探索岩溶山区泉渍低产田治理工程技术措施和经验,我们从1989年起连续三年进行了以暗管排水为主要措施的治理试验。 本文对泉渍低产田暗管排水系统的规划设计进行了总结,对治理工程产生的环境和经济效益进行了分析,对岩溶山区泉渍低产田暗管排水标准及工程技术要素进行了总结和探索。     

高水位地段用沉井圈处理地下水简便易行

在修建城镇生活污水净化沼气池工程中,地下水对土方开挖和池体施工都有影响。特别是在高水位地段施工,用常规方法和一般抽水机具处理地下水不易解决,影响工程质量和工期,造成经济损失。 1991年7月,我们在修建德阳日报社住宅区103m~3、埋设深度3.4m的圆形污水净化沼气池工程时就遇到排水的难题。该工程离旌湖(人工湖)100m,离流入旌湖的小河3m,土质为亚砂土(1m以下为砂土),当时     

基于GMS的济南市人工补源影响研究

【目的】探究济南市人工补源对泉水位的影响。【方法】在系统分析泉域水文地质条件的基础上,采用地下水数值模拟软件GMS10.0建立了趵突泉泉域的地下水流数值模型,通过模型对玉符河、历阳湖、兴济河的补源实施效果进行了评估。【结果】玉符河补源水首先沿着炒米店地堑由南向北流,补给西郊地下水,然后再向东、西径流。补源后第177天,补源影响范围基本抵达趵突泉,玉符河补源的最大影响范围为614.32 km~2,对趵突泉、黑虎泉的最大影响水位为0.06 m和0.04 m。历阳湖开始补源后第77天,补源影响范围基本抵达趵突泉,历阳湖补源的最大影响范围为155.52 km~2,对趵突泉、黑虎泉的最大影响水位为0.04 m和0.03 m。兴济河开始补源后第329天,补源影响范围基本抵达趵突泉,兴济河补源的最大影响范围为198.91 km~2,对趵突泉、黑虎泉的最大影响水位为0.02 m和0.01 m。【结论】玉符河、历阳湖、兴济河补源对泉水位起到很好的支撑作用。     

岩溶塌陷水动力-力学耦合过程数值模拟——以武汉市青菱乡为例

岩溶塌陷是近年来我国频发的主要地质灾害之一,地下水是影响岩溶塌陷的重要因素,基于Terzaghi固结理论和GMS软件建立水动力-力学耦合模型,在GMS软件模拟流场的基础上编制了力学计算程序,实现了水动力-力学耦合模拟,因此本文的研究具有十分重要的理论与实际意义。以武汉市青菱乡烽火村地质条件为背景,通过建立的水动力学-力学耦合模型,对武汉市青菱乡重点塌陷区的岩溶塌陷进行了模拟及预测评价。结果表明与定性分析的影响因素一致,降雨加速了土体破坏变形,加快了土洞破坏;工程建设排水发生流砂现象,使砂层发生破坏;长江水位波动所引起的力学效应对土洞的发育具有明显影响。     

分布式水文模型在流域水资源量趋势演算中的应用

采用SWAT分布式水文模型分析计算流域水资源量变化趋势,并以伊通河流域为例,分析伊通河流域1993-2008年在水资源量变化情况及演变趋势。并得出以下结论:从1993-2001年,研究区域地表水资源量有减少趋势,减小幅度为12%左右,由于地下水开采量逐年增加,地下水水位下降,疏干面积增加,降水入渗补给量及地表水体补给量增加,地下水资源量有增加趋势,这9年间是伊通河流域地下水资源情势变化较大的时期,2001年以后,伊通河流域地表及地下水资源变化幅度较小,趋于平稳。     

基坑提前排水围堰渗流稳定及排水策略研究

围堰渗流及边坡稳定关系到围堰自身稳定以及基坑能否及时形成干地施工条件,极大影响到主体建筑物的工期。依托于澜沧江TB水电站围堰施工与基坑排水工作,对围堰防渗墙各施工阶段基坑水位骤降条件下的堰体渗流稳定与边坡稳定性进行了研究。结果表明：随着防渗墙的施工逐步完成,围堰体浸润线的再次稳定用时逐步减小,且基坑内外水位差更大的条件下浸润线稳定用时更长;在围堰防渗墙处于一期槽施工完成二期槽泥浆固壁条件下,若能控制基坑单次水位骤降不超过0.9 m,则堰体边坡能保持稳定,此时可允许基坑提前排水。在此基础上,对TB水电站基坑提前排水策略及方案进行了研究。研究结果可为类似工程提供参考。     

MODFLOW在井灌区地下水数值模拟中的应用

利用地下水数值模拟软件VISUAL MODFLOW,根据三河市的水文地质条件,建立三河市研究区的地下水流动模型,对三河市地下水水位进行分析和预测.模拟结果表明:计算地下水位和实测结果吻合较好,模型可以用来对该区的地下水位和水量进行模拟和预报.利用模型对该区域种植结构优化后的地下水水位进行了模拟和预测.     

MODFLOW 在井灌区地下水数值模拟

利用地下水数值模拟软件VISUAL MODFLOW，根据三河市的水文地质条件，建立三河市研究区的地下水流动模型，对三河市地下水水位进行分析和预测。模拟结果表明：计算地下水位和实测结果吻合较好，模型可以用来对该区的地下水位和水量进行模拟和预报。利用模型对该区域种植结构优化后的地下水水位进行模拟和预测。     

变水位条件下某无压水工隧洞的空化空蚀研究

空化是常见的水力学现象,空蚀破坏是常见的水力学问题,二者相互关联,严重危害过流建筑物的使用寿命和安全。无压水工隧洞作为重要的输水或泄水建筑物,确保其过流的连续性和安全性至关重要。以某具体输水工程为研究背景,采用物理模型试验和理论计算相结合的方法研究变水位条件下无压水工隧洞的空化和空蚀问题。通过研究,对隧洞的空化空蚀进行了科学的量化判断,并对无压水工隧洞局部边界的施工提出具体工程措施和建议,确保了无压水工隧洞在变水位条件下的输水的安全。