摘要：为探究井塘结合模式在含水层补给管理中的应用潜力,利用HYDRUS软件构建了二维轴对称模型。通过对已有文献中实际场地有井无塘模式复现验证了本文建模过程的准确性,并进一步分析比较了不同塘半径下(5、15、25 m和35 m)井塘结合、有井无塘和有塘无井3种模式的补给效果,以及不同包气带质地(砂土、壤质砂土、砂质壤土和壤土)和井深(33、38、43 m)对井塘结合模式入渗和补给效果的影响。模拟结果表明:(1)复现值与文献值吻合较好,决定系数R 2均在0.98以上;(2)不同塘半径下井塘结合模式的补给效果均优于其他两种模式,但渗透塘半径为5 m时,井塘结合模式730 d的累计补给量分别为有井无塘和有塘无井模式的1.02倍和36倍,而当渗透塘半径增大到35 m时,井塘结合模式730 d的累计补给量则为有井无塘和有塘无井模式的2.6倍和1.54倍;(3)不同包气带质地下井塘结合模式累计入渗量随入渗时间呈线性增大的趋势,而累计补给量则分别在26.3 d、38.9 d、81.9 d和164.4 d时(湿润锋达到稳定状态)才随时间增加呈线性增大的趋势,随包气带渗透系数K s的增加,湿润锋首次到达补给区域的时间分别为0.75、1.38、3.63 d和8.63 d;(4)井深每增加5 m,井塘结合模式730 d的累计入渗量分别增加5.5%和5.9%,累计补给量分别增加9.5%和9.8%,湿润锋首次到达补给区域的时间则分别减少31.8%和25.6%。研究结果可为地下水人工补给调蓄工程的优化设计提供参考。

摘要：针对未知的污染场地,为了准确估计污染物运移模型的参数,提出一种基于多重数据同化集合平滑器(ensemble smoother with multiple data assimilation,ES-MDA)算法的地下水模型参数反演方法,通过融合由高密度电阻率(electrical resistance tomography,ERT)法采集的ERT观测数据,实现对污染源源强和渗透系数场的联合反演。以此为基础设计3组数值算例,比较不同类型观测数据对反演精度的影响。研究结果表明:融合ERT数据的ES-MDA算法对模型参数的反演精度更高,并且将ERT数据和传统的质量浓度与水头观测数据相结合,能进一步优化反演结果。

摘要：根据三门峡铝土矿区地层分布、地质构造及水文地质条件,对矿区赋水的寒武—奥陶系灰岩岩溶裂隙含水系统水文地质条件进行概化,建立了地下水流数学模型,采用Visual MODFLOW有限差分方法模拟地下水位变化和预测涌水量.结合矿区群井抽水试验地下水位观测资料对地下水流数学模型进行校正和参数反演,利用校正后的数学模型和参数预测井在不同采矿设计疏干水平下地下水的水位分布和矿区涌水量的变化,为有效防治地下水和安全合理开采铝土矿提供可靠的依据.

摘要：上海地下水位埋深较浅,地铁站建设大多要采取工程降水措施。以上海地铁11号线徐家汇站为例,根据场地工程地质和水文地质条件、地铁站围护结构设计深度和基坑开挖深度,建立地下水渗流数值模型,通过抽水试验反求水文地质参数,结合场地初始条件和边界条件,采用三维有限差分法对基坑降水进行模拟,数值模拟结果与地下水位实际监测数据十分吻合,同时对基坑降水引起的地面沉降进行计算,结果表明基坑周围的地面沉降能够得到有效地控制。

摘要：为了解决有限单元法和有限差分法在模拟条带状水文地质体时可能产生海量数据和耗费大量计算机时的困难,本文提出采用基于区域分解原理的快速自适应组合网格方法FAC法(Fast Adaptive Composite Grid),讨论了FAC法建立和求解地下水模型的基本原理,并将其应用于一个矿山边坡防渗墙体防渗性能的研究。算例采用三层网格建立模型并求解,准确描述出防渗帷幕墙体内部地下水运动的规律,为即将开始的防渗墙设计提供了参考依据。

摘要：污染场地评估工作中常使用数值模型刻画污染源区特性,其中水文地质参数准确与否对污染物迁移转化过程的判断至关重要。采用相对容易获取的观测值,通过求解逆问题的方式反演来推估无法直接获取的水文地质参数。该文针对DNAPL污染场地非均质性的精细刻画问题,构建一种综合迭代局部更新集合平滑器(Iterative Local Updating Ensemble Smoother, ILUES)、DNAPL污染运移模型、岩性物理模型和自然电位正演模型的数据同化框架,通过融合水力层析法(Hydraulic tomography, HT)观测数据与自然电位法(Self-potential, SP)观测数据联合反演三维含水层渗透系数场空间分布。在该框架下设计3组数值算例,比较不同类型观测数据对反演精度的影响。研究结果表明:基于ILUES算法分别融合HT数据、SP数据,均可有效地刻画DNAPL污染源区非均质结构,且ILUES算法耦合HT与SP观测数据能进一步优化反演效果,提高计算的精度和效率。

摘要：隧道建设中涌水问题处理不当会对当地生态和社会环境产生重大影响,因此有必要准确进行隧道涌水量的预测。文章以岳武高速明堂山隧道为例,通过对地表水集水区、边界条件和初始条件、断层因素概化、地下水模拟方法等进行分析,利用有限差分程序MODFLOW模拟计算基岩裂隙含水介质中深长隧道开挖的涌水量,并评价隧道开挖对周边地下水环境的影响程度。分析结果表明,隧道开挖至断层F7的瞬时涌水量在1 000 d后基本降至稳定涌水量水平,稳定涌水量的模拟计算结果与隧道内涌水量实际测量结果相近;隧道开挖对周边地下水环境的影响主要集中在隧道轴线断层附近以及部分山脊处,其余地段降深不明显。

摘要：地下水数值计算中,如何提高大型稀疏线性代数方程组的求解效率一直备受关注.条件预处理共轭梯度方法是求解大型稀疏线性代数方程组的有效方法,而如何构造高效的预处理器至关重要.本文基于有限元理论介绍了区域分解预处理器(domain decomposition preprocessor,DDP)的设计原理及实现过程,将其与预处理共轭梯度法结合为区域分解预处理共轭梯度法(DDP-PCG)并应用于地下水模拟中.文中首先采用具有解析解的均质稳定流模型验证了DDP-PCG的可靠性;接着对该模型研究区进行不同规模网格剖分,均采用CG,Jacobi-PCG,SSOR-PCG,DDP-PCG求解,结果表明DDP-PCG迭代收敛次数几乎不随网格规模发生变化,具有很强的鲁棒性;随着网格规模的增加,DDP-PCG求解效率优势更加显著.最后针对承压含水层介质参数连续变化和突变两种非均质问题,对研究区进行大规模网格剖分,进一步证明在相同误差限下,DDP-PCG的求解效率高于其它三种方法.

摘要：基于抽出–处理的污染地下水修复是一种有效的修复技术,具有简单易行、可控性强、适用范围广等优点。该方法可以为决策者提供更直观的修复效果,提高污染地下水修复的效率。同时,该方法可以为工程实践提供技术支持和决策依据,提高修复效率和成本效益。本研究采用数值模拟方法对污染地下水进行抽出处理,通过模拟地下水流动和污染物运移过程,预测了污染范围和程度。接下来建立修复方案优化模型,考虑了不同目标函数对修复效果的影响,并采用粒子群方法进行方案的优化。计算结果表明,粒子群算法与地下水流模拟程序(MODFLOW)和污染物运移程序(MT3DMS)的耦合可以实现合理的抽出处理方案,并设计出符合管理目标的修复系统,为地下水污染现场的修复提供科学的工程指导。

摘要：根据三门峡段村-雷沟铝土矿区地质构造及水文地质条件,对寒武-奥陶纪灰岩岩溶裂隙含水系统水文地质模型进行概化,建立地下水流数学模型,采用Visual Modflow有限差分方法模拟地下水位和涌水量,结合抽水试验地下水位观测资料对该模型进行校正和参数反演,利用校正后的数学模型和参数,预测井下采矿设计水平地下水疏干的水位和矿区涌水量变化,为铝土矿安全开采及地下水防治提供可靠依据。