南通市地下水压缩开采对水质咸化的控制效应

为了准确评价南通市地下水压缩开采对水质咸化的控制效应,根据南通市的水文地质条件,概化出了南通市的水文地质概念模型,建立了南通市地下水渗流与溶质运移三维耦合数值模型,分别预测了现状开采和压缩开采条件下2018-2034年逐年地下水水位和地下水中氯离子质量浓度的变化趋势。预测结果表明:现状开采条件下2034年底南通市第Ⅲ承压含水层中氯离子质量浓度大于250 mg/L和270 mg/L的面积分别达到355.17 km^2和30.67 km^2,2030-2034年咸化速率为9.59 km^2/a;压缩开采条件下2034年底氯离子质量浓度大于250 mg/L和270 mg/L的面积分别为329.21 km^2和1.76 km^2,2030-2034年咸化速率为7.52 km^2/a,压缩开采方案能有效控制第Ⅲ承压水的咸化问题。     

Influences of soil hydraulic and mechanical parameters on land subsidence and ground fissures caused bygroundwater exploitation简

In order to study the influences of hydraulic and mechanical parameters on land subsidence and ground fissure caused by groundwater exploitation,based on the Biot’s consolidation theory and combined with the nonlinear rheological theory of soil,the constitutive relation in Biot’s consolidation theory is extended to include the viscoelastic plasticity,and the dynamic relationship among the porosity,the hydraulic conductivity,the parameters of soil deformation and effective stress is also considered,a threedimensional full coupling mathematical model is established and applied to the study of land subsidence and ground fissures of Cangzhou in Hebei Province,through the analysis of parameter sensitivity,the influences of soil hydraulic and mechanical parameters on land subsidence and ground fissure are revealed.It is shown that the elastic modulus E,the Poisson ratio v,the specific yield u and the soil cohesion c have a great influence on the land subsidence and the ground fissures.In addition,the vertical hydraulic conductivity z k and the horizontal hydraulic conductivity s k also have a great influence on the land subsidence and the ground fissures.     

浅层地热能不同开发方案对深层地下淡水咸化效应研究

为了保证浅层地热能可持续开发,同时控制深层承压淡水咸化,需评价浅层地热能开发对深层地下水咸化控制效应。基于地下水渗流、热量运移和溶质运移理论,以江苏省地质工程勘察院(南通分院)地下水源热泵系统为研究对象,建立松散孔隙地下水系统渗流—热量运移—溶质运移多场耦合数值模型,模拟预测了第Ⅰ承压含水层浅层地热能开发过程中地下水系统水位、温度、水化学浓度的演化规律,通过增大利用温差和减小夏季灌采比优化浅层地热能开发利用方案,定量评价增大利用温差和减小夏季灌采比对热贯通和深层地下淡水咸化的控制效应。结果表明：增大利用温差和减小夏季灌采比能有效缓解热贯通和深层淡水咸化的发展趋势,增大利用温差对深层地下淡水咸化的控制效应更为显著,减小夏季灌采比对热贯通的控制效应更为显著。     

沧州市地下水开采-地面沉降数值模拟

以沧州市地下水开采引起的地面沉降为例,在分析研究区地质和水文地质条件的基础上,得到研究区地下水开采与地面沉降地质概化模型,建立地下水三维渗流和土体垂向一维变形耦合数值模型,在完成模型识别验证的基础上,预测了现状开采条件下从2010年末到2025年末地下水流场的变化特征和地面沉降的变化趋势。结果表明,到2025年底,整个沧州市范围内累计地面沉降量最大值为475 mm,最小值为270 mm。     

区域地下水开采与地面沉降控制三维全耦合数值模拟

针对第四纪松散沉积层中地下水开采所引起的地面沉降问题,以比奥固结理论为基础,考虑到土体的非线性特征及土体的渗透性随应力状态的动态变化,引入邓肯-张非线性模型和渗透率动态模型,将地下水渗流场和土体应力场耦合起来,并以江阴市浅层地下水开采为例,建立了浅层地下水开采与地面沉降三维全耦合数值模型.在对模型进行校正、识别的基础上,以第Ⅰ承压含水层未来10年内地下水位埋深不低于含水层顶板埋深一半,地面沉降量不超过50 mm为约束条件,预测了江阴市各镇的地下水可采资源量以及地面沉降量.实践表明,该模型不仅稳定性好,且收敛速度快.     

长江三角洲平原浅层地下水资源评价三维数值模型

针对长江三角洲平原浅层地下水开发和利用的问题，以吴江市为例，将第四纪松散岩类孔隙含水层作为主要目的层，建立地下水系统的三维数值模型。通过模型的识别、验证，并按照地下水水位不能低于微承压含水层顶板的要求，结合实际情况计算出合理的地下水开采资源量，并通过计算在开采过程中引起的地面沉降值，证明了在该开采量的作用下不会引起灾害性地面沉降的发生。     

沧州市地下水开采与地面沉降地裂缝模拟预测

为进一步提高地下水开采诱发地面变形模拟的准确性，以比奥固结理论为基础，结合土体非线性流变理论，将比奥固结理论中的本构关系推广到黏弹塑性，并考虑孔隙度、渗透系数、土体的变形参数随有效应力的动态变化关系，建立了地下水开采与地面沉降三维全耦合数学模型，并应用伽辽金有限单元法对模型进行求解，模拟预测了河北省沧州市地下水开采引起的地下水渗流场、地面沉降、地裂缝发生发展趋势。结果表明：抽水引起地下水位降落漏斗和地面沉降的同时，将导致土体发生总体指向地下水位降落漏斗中心的水平位移，水平位移较大的地区集中分布在地面沉降漏斗的边缘，是地裂缝的高发区。     

煤田矿井涌水量预测三维数值模型

针对煤田矿井涌水量预测的复杂性,以山西平朔安家岭井工矿为例,在概化出矿区水文地质概念模型的基础上,建立了安家岭井工矿矿井涌水量预测的地下水三维非稳定流数值模拟模型,并结合矿井生产,按矿井掘进工作面进行了平水期和丰水期两个方案的涌水量预测,获得了各工作面不同时期地下水位分别疏干到4#煤底和9#煤底的矿井涌水量。该方法将矿井涌水量预测和矿井的水文地质结构及矿井生产进度紧密结合起来,具有较高的精度。     

沧州市地下水开采与地面沉降地裂缝模拟预测

为进一步提高地下水开采诱发地面变形模拟的准确性,以比奥固结理论为基础,结合土体非线性流变理论,将比奥固结理论中的本构关系推广到黏弹塑性,并考虑孔隙度、渗透系数、土体的变形参数随有效应力的动态变化关系,建立了地下水开采与地面沉降三维全耦合数学模型,并应用伽辽金有限单元法对模型进行求解,模拟了河北省沧州市地下水开采引起的地下水渗流场、地面沉降、地裂缝发生发展趋势。结果表明:抽水引起地下水位降落漏斗和地面沉降的同时,将导致土体发生总体指向地下水位降落漏斗中心的水平位移,水平位移较大的地区集中分布在地面沉降漏斗的边缘,是地裂缝的高发区。     

盐城市地下水资源规划评价三维数值模型

根据盐城市地下水系统的水文地质机制,在概化出盐城市地下水系统水文地质概念模型的基础上,建立了盐城市地下水资源规划评价的三维数值模型,并针对盐城市对各含水层地下水水位的控制要求,给出了各含水层的最优开采量,为合理开发利用盐城市地下水资源提供了科学依据。