时变垂向入渗影响下河渠-潜水非稳定渗流模型的解及应用

在河渠边界控制下的半无限含水层中,对时变垂向入渗影响下的潜水非稳定渗流模型,利用Boussinesq第一线性化方法,通过Laplace变换并结合卷积原理,导出模型的解析解.根据不同水文地质条件下解的数学特征,建立相应的含水层参数求解方法;在此基础上,建立计算河渠与含水层之间水量交换的公式,以及计算潜水蒸发强度的递推公式.以安徽淮北平原某河流-潜水含水层系统为例,阐述上述方法的计算过程与步骤.     

垂直与水平渗透作用下潜水非稳定渗流运动规律

对河渠边界控制的半无限含水层，建立垂向入渗与河渠水平渗透共同作用下的潜水非稳定渗流模型；利用Boussinesq第一线性化方法，通过Laplace变换，给出模型的解析解．证明相关经典公式与模型特定解之间的转换关系，分析经典公式适用范围．根据模型解，逐一定量研究下述变量，如垂向入渗强度、河渠水位变动幅度、含水层结构参数如给水度和导压系数、计算点与边界之间的距离，对渗流过程的影响．这些变量的变化，对潜水位获最大上升速度的时间产生延迟效应；论证一些变量间产生等效延迟效应的条件．根据解的数学特征，讨论其对应的物理意义和潜水位变动规律．     

含水层储能影响因素分析

本文建立了热泵耦合含水层储能系统的地下水流动及热质迁移的耦合数学模型,模拟了不同井距和在不同水文地质条件下对井抽灌储能区域的温度场变化.通过分析得出:增大井距可延长发生热突破的时间、提高储能效果,但储能对地下环境的热影响也相应增大;含水层介质的渗透系数(或渗透率)、弥散度以及导热系数越大则储能效果越差,体积比热容越大储能效果越好,且体积比热容对储能效果的影响较显著.     

矩形边界越流承压含水层中非完整井稳定流解析解

针对矩形边界越流承压含水层中非完整井抽水引起的复杂地下水流动问题,建立了直角坐标系下越流承压含水层非完整井稳定流数学模型.通过对地下水流动计算模型的有限Fourier变换和有限Fourier变换域降深函数的逆变换,提出了不同类型边界条件下越流承压含水层非完整井三维稳定流降深解析解.在验证降深解析解正确性的基础上,通过降深解析解计算精度的分析,并结合非完整井抽水条件下含水层地下水流动特性,给出了降深解析解满足计算精度要求的计算项数取值.探讨了含水层正交各向异性、抽水井完整性、井位布置等因素对含水层降深和地下水流动的影响规律,并利用工程案例阐明了降深解析解的工程适用性.     

含水层热量输运中自然热对流和水-岩热交换作用的研究

本文对含水层热量输运过程中存在的自然热对流和水-岩热交换作用进行了深入研究, 目的是为了弄清两种作用对热量输运的影响。首先针对普通水流方程和热量输运方程的局限性, 给出了能够描述这两种作用的新的数学方程, 并通过建立一个非线性三维含水层热量输运模型加以实现。然后利用上海第二承压含水层的群井储能试验资料, 根据不同的条件进行计算。计算结果与实测数据的对比分析表明, 自然热对流通常对含水层的热量输运有明显作用, 定量研究时不应忽略；水-岩热交换作用持续时间短, 对整个热量输运过程影响较小。     

复合含水层地区深基坑降水三维渗流场数值模拟——以上海环球金融中心基坑降水为例

长江三角洲分布有巨厚、松散的第四纪沉积层,地下含水系统为一复合含水层系统,深基坑降水一般采用非完整井,且由于深基坑周围连续挡水墙难以深入含水层底板,所以其地下水渗流场变化极其复杂,具有明显的三维流特征。本文以上海环球金融中心深基坑降水为例,采用数值模拟方法,模拟了在多层含水层复合存在、含水层最深底板埋深达149m、基坑周围挡水连续墙埋深达34m、基坑内地下水位降深达26m的情况下的地下水三维渗流场特征,并以此为据确定出了该基坑降水的最优化方案。     

Solution and its application of transient stream/groundwater model subjected to time-dependent vertical seepage

Based on the first linearized Boussinesq equation,the analytical solution of the transient groundwater model,which is used for describing phreatic flow in a semi- infinite aquifer bounded by a linear stream and subjected to time-dependent vertical seepage,is derived out by Laplace transform and the convolution integral.According to the mathematical characteristics of the solution,different methods for estimating aquifer parameters are constructed to satisfy different hydrological conditions.Then,the equation for estimating water exchange between stream and aquifer is proposed,and a recursion equation or estimating the intensity of phreatic evaporation is also proposed.A phreatic aquifer stream system located in Hualbei Plain,Anhui Province,China,is taken as an example to demonstrate the estimation process of the methods stated herein.     

松辽盆地咸含水层埋存CO2储存容量初步估算

沉积盆地深部存在体积巨大的咸含水层，是很好的埋存CO2的地质储体。可靠合理的估计CO2储存容量是选择场址的重要前提。目前国际上较为通用的评价CO2储存容量是金字塔评价方法。松辽盆地咸含水层岩性以白垩系的嫩江组砂岩和青山口组砂岩为主，空隙发育较好，盖层连续完整且封闭良好，决定了其可以作为储存CO2的地质储体。以松辽盆地为实例，估算了咸含水层CO2理论储存容量大约为6916Gt。     

大屯孔庄矿副井井筒破裂与底部含水层水文地质条件

本文从水动力和水化学两方面讨论了大屯孔庄矿副井井筒破裂与第四系底部含水层水文地质条件的关系, 详细分析了底部含水层水文地质条件变化可能对底部含水层及其周围岩土体以及井筒受力状态和强度特征产生的影响。首次指出了底部含水层水动力变化在井筒外部受力环境分析中的重要性和水化学作用对井壁混凝土强度的损害性。     

Identification of the Exchange Coefficient from Indirect Data for a Coupled Continuum Pipe-Flow Model

Calibration and identification of the exchange effect between the karst aquifers and the underlying conduit network are important issues in order to gain a better understanding of these hydraulic systems. Based on a coupled continuum pipe-flow （CCPF for short） model describing flows in karst aquifers, this paper is devoted to the identification of an exchange rate function, which models the hydraulic interaction between the fissured volume （matrix） and the conduit, from the Neumann boundary data, i.e., matrix/conduit seepage velocity. The authors formulate this parameter identification problem as a nonlinear operator equation and prove the compactness of the forward mapping. The stable approximate solution is obtained by two classic iterative regularization methods, namely, the Landweber iteration and Levenberg-Marquardt method. Numerical examples on noisefree and noisy data shed light on the appropriateness of the proposed approaches.