第六章(1)_地下水数值模拟模型应用实例xiugai
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对海水入侵问题的认识摘要:随着地下水的超采,我国许多沿海城市都出现了海水入侵的现象,严重影响到了自然生态环境及人们的生活,本文介绍了关于海水入侵的一些概念,如何运用数值模拟的方法对该现象进行预测分析,以及据此得到的防治对策。
关键字:海水入侵,数值模拟,防治对策一、海水入侵的概念及现状海水入侵是由于滨海地区水动力条件发生了变化,引起高盐度的海水或者咸水向淡水含水层运动,从而发生水体入侵,造成水质恶化,土壤次生盐渍化的现象。
海水入侵现象与岩相及构造、地理环境、气象条件,以及人类的活动密不可分。
自然条件固然是造成这一现象的基本因素,但是在许多地区,人类对地下水的过量开采是最直接的诱因。
沿海地区,海水与淡水之间存在一个咸淡水接触面,当淡水位高于海水位时,淡水向海中流动,淡水不会被咸化。
但是人类过量开采地下水,直接导致地下水位下降,水压降低,海水向淡水含水层进行入侵。
海水入侵在中国沿海城市是一个非常普遍且严重的问题,由于经济的发展和人类生活的需求,许多沿海城市都存在地下水超采的问题,地下水的补给速度远小于开采速度,水位不断下降,海水入侵问题也愈演愈烈。
海水入侵对自然环境和人类生活都造成了非常巨大的危害,海水入侵使得地下水盐分增加,在入侵区域的工业设备容易受到腐蚀,使用寿命减少,产品质量降低,因水质处理或远距离调水增加了生产成本,甚至导致工厂不堪重负,搬迁或者倒闭,减缓了经济的发展;长期用咸水灌溉,会导致土壤发生盐渍化甚至板结,肥力下降,粮食减产;海水入侵还会导致居民的饮用水咸度增加,水质变差,包含更多对人体有害的元素,对人类的身体健康造成危害,许多淡水源地更因此受到影响,严重者甚至被废弃,大大干扰了人们正常的生活饮水,造成用水紧缺,降低了人们的生活质量。
20世纪60年代初期,中国的大部分沿海城市还处于天然的水动力条件下,很少发生海水入侵的现象,水质良好。
20世纪70年代开始,由于国家经济的发展,地下水开采量渐渐增大,咸淡水平衡遭到破坏,海水入侵的现象变得越来越普遍,辽宁、河北、天津、山东、江苏、上海、浙江、海南、广西9个省份的沿海地区都有不同程度的海水入侵现象发生,其中最严重的是山东、辽宁两省,入侵总面积已超过2000平方公里。
地下水数值模型在工程上的应用【摘要】本文以某水利枢纽工程库区为研究对象,在前期水文地质测绘、勘探工作的基础上,对上述均衡计算区建立地下水数学模型,以定量评价羌河一级水电站、二级水电站及三级水电站建成运行以后,对规划河段河谷地下水环境的影响,进行定量或定性的分析,并做出预测评价。
【关键词】水文地质;数值模型;水资源量1、含水层结构概化评价区地处羌河谷中,与周边中低山区对照比较,地形地貌及堆积物有明显的区别,可综合归属为一个独立的水文地质单元。
区内含水层在河床中自上到下为第四系全新统-上更新统冲积卵砾石层;在河谷两侧分布冲洪积扇,由上到下依次为第四系全新统冲洪积碎石土层、第四系全新统冲积卵砾石层及第四系上更新统冲积卵砾石层。
含水层的岩性较不均一,为非均质含水层,其非均质性用含水层参数(导水系数T、给水度μ)分区概化处理。
根据勘探试验获取的参数系列值做成含水层参数分区图,给出各区的参数均值作为数值计算的初值,经模型调试和识别,最终将试验参数系列转化为模型参数系统。
由于浅层与深部含水层之间存在较好的水力联系,所以将计算区含水层概化为与地表水有密切水力联系的单层各向同性平面二维渗流的潜水含水层。
根据模型范围内地质、水文地质条件分析,现有条件下,模拟区主要接受侧向补给(包括基岩裂隙水和河谷潜流补给量)和田间灌溉水入渗补给,以及少量降水入渗补给,对概念模型可概化。
2、地下水模型中数据选用在1∶1000的比例尺的地形图上获取地面高程数据及羌河水位,用surfer软件进行对插值,得到地面等高线及地下水等水位线图,再利用MODFLOW自带的插值模块Field Interpolator,确定了模拟区各个单元的高程和河流单元水位。
根据地形图上地形和河水水位,以及现场调查的资料,绘出地下水初步流场图,作为稳定流模型的地下水初步水头。
各单元的河水水位确定主要依据尾部水文站断面实测流量—水位关系曲线及规划报告水文章节中相关断面的水位—流量关系曲线来模拟确定。
地下水数值模拟gms应用基础和实例
《地下水数值模拟: GMS应用基础与实例》这本书介绍了地下水数值模拟的基本原理和应用。
以下是关于这本书的详细信息:
首先,这本书介绍了地下水运动的基本方程,包括水流运动方程、非水相流体(NAPL)运动方程和地下水中化学组分迁移方程。
其中,非水溶性液体运动方程与GMS采用的方程一致。
其次,这本书以实例为基础,详细介绍了在GMS环境下进行地下水数值模拟的全过程。
这个过程包括水文地质模型概化、几何模型建立、边界条件设定、参数赋值和反演,以及计算模拟与结果分析。
通过这本书的学习,读者可以较为深入地掌握地下水数值模拟的技术方法。
此外,这本书还介绍了地下水数值模拟中常用的模块,如TIN、Solids、Modflow2000/2005、MT3DMS、MODPATH、PEST、SEAWAT等,并详细阐述了这些模块在模拟地下水流动、地下水溶质运移、质点运移和海水入侵等过程中的应用。
最后,这本书强调了三维地质结构建模、水文地质模型概化、边界条件设定、参数反演和模型校核等关键环节在地下水数值模拟中的重要性。
此外,还介绍了如何处理GMS模型输出数据、编制相关图件以及如何进行模拟结果的三维可视化展示等内容。
总的来说,《地下水数值模拟: GMS应用基础与实例》是一本介绍地下水数值模拟
的综合性教材,适合环境、地矿、城建、水利等部门从事地下水研究的技术人员阅读,也可作为环境、地矿、城建、水利等专业的高年级本科生及研究生的教学用书。
地下水流数值模拟的基本理论及应用王旭升博士目录1.地下水系统及其概念模型2.地下水流的数学描述与参数3.三维有限差分模型与MODFLOW4.模块及其作用5.VMODFLOW的应用23McWhorter and Sunada (1977)Q 1Q 3Q 2承压含水层地下水系统含水层概念模型:潜水含水层潜水面底板底板61. 地下水系统及其概念模型含水层概念模型:承压含水层顶板底板底板只有顺层流动测压水位面顶板含水层概念模型:多个含水层123模型范围含水层概念模型:多个含水层底板13425弱透水层:越流VMODFLOW4.1中文版培训 北京 2008年12月2. 地下水流的数学描述与参数* 承压水运动方程surface方 向 渗 透 系 数f lo w含水层 厚度y C MεhABεx补给强度 贮水系数∂H =0稳定流 ∂H ⎤ ∂ ⎡ ∂H ⎤ ∂ ⎡ ⎢ K xx M ∂x ⎥ + ∂y ⎢ K yy M ∂y ⎥ + ε = S ∂t ∂x ⎣ ⎦ ⎣ ⎦11VMODFLOW4.1中文版培训 北京 2008年12月2. 地下水流的数学描述与参数* 承压水运动方程 导水系数 Txx=KxxM Tyy=KyyMsurface f lo w贮水系数yεhAB C MS=SsMxε贮水率∂H ∂ ⎡ ∂H ⎤ ∂ ⎡ ∂H ⎤ ⎢Txx ∂x ⎥ + ∂y ⎢Tyy ∂y ⎥ + ε = S s M ∂t ∂x ⎣ ⎦ ⎦ ⎣12VMODFLOW4.1中文版培训 北京 2008年12月2. 地下水流的数学描述与参数* 三维渗流方程∂H ⎤ ∂ ⎡ ∂H ⎤ ∂ ⎡ ⎢ K xx ∂x ⎥ + ∂y ⎢ K yy ∂y ⎥ ∂x ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ ∂ ⎡ ∂H ⎤ + ⎢ K zz ⎥ +W ∂z ⎣ ∂z ⎦ ∂H = Ss ∂t 体积源汇项h=500 500 700 1400 xh=0400 z贮水率13VMODFLOW4.1中文版培训 北京 2008年12月2. 地下水流的数学描述与参数定解条件 A h1 Q 边界条件 模型边界的水头、流量。
地下水数值模拟的研究与应用进展1. 引言1.1 地下水数值模拟简介地下水数值模拟是指利用数学模型和计算机技术对地下水系统进行模拟和预测的方法。
通过模拟地下水系统的水文地质特征、水文动力过程和水文化学过程,可以更好地理解地下水运动规律,预测地下水资源的变化趋势,指导地下水资源的合理开发和利用。
地下水数值模拟的基本原理包括建立地下水数学模型、确定模型参数、选择数值计算方法、进行模拟计算和模拟结果分析。
地下水数值模拟常用的模型包括地下水流模型、地下水热盐模型、地下水污染迁移模型等,可以根据实际问题的不同选择合适的模型进行建模。
地下水数值模拟在水资源管理、环境保护、地质灾害防治等领域有着重要的应用价值。
通过地下水数值模拟,可以预测地下水位变化、地下水资源补给和排泄规律,为科学合理地开发利用地下水资源提供参考依据。
地下水数值模拟还可以用于评估地下水污染风险、指导地下水污染防治,保护地下水资源环境。
地下水数值模拟是一种强大的工具,为研究人员提供了深入理解地下水系统运行机制和分析地下水问题的方法。
通过不断地研究和应用,地下水数值模拟将在未来发展中发挥更加重要的作用。
1.2 地下水数值模拟的重要性地下水作为重要的水资源之一,对人类生存和发展具有重要意义。
地下水数值模拟是研究地下水流动规律和预测地下水变化的重要手段。
其重要性主要体现在以下几个方面:1.优化地下水资源管理:地下水数值模拟可通过对地下水流动模式的研究和模拟,优化地下水资源的开发和利用。
通过模拟可以更好地预测地下水位变化、水质变化等情况,有助于科学合理地规划地下水资源的开发和利用方案。
2.保护地下水环境:地下水数值模拟可以帮助研究人员识别地下水受到威胁和污染的情况,从而采取合适的措施进行保护和修复。
通过模拟可以及时发现地下水受到污染的源头和扩散路径,指导环境保护工作的开展。
3.灾害预警和防范:地下水数值模拟可以用于预测地下水位变化、地下水涌出、地下水泛滥等情况,为灾害预警和防范提供科学依据。
地下水数值模拟系统在矿井涌水量计算中的应用摘要:地下水数值模拟系统在实际案例运用中可以有效地帮助解决各类水文地质问题,包括水流问题、溶质运移、地下水污染等问题。
本文将以宝丰盛源煤业有限公司为例,阐述地下水数值模拟系统在矿井涌水量计算中的应用,并分析地下水数值模拟系统是否得以广泛运用。
关键词:地下水数值模拟系统、矿井涌水量计算、实际应用正文:矿井涌水量的准确预测对于防止矿井突水、淹井等恶性突发事故有着重要的意义,同时也能大大降低生产成本,保障矿山的安全生产。
【1】一、地下水数值模拟系统(一)概况地下水数值模拟系统主要用来解决各类水文地质问题,并起到一定的预测作用,其模拟任务主要有四种,分别为地下水运移模拟、水流模拟、反应模拟以及反应运移模拟。
在模拟模型的简历过程中,需要针对其中某一个目标,模型的建立步骤一般有这样几点:1、建立概念模型;2、选择数学模型;3将数学模型进行数值化;4、模型校正;5、校正灵敏度分析;6、模型验证;7、预测;8、预测灵敏度分析;9、给出模拟设计与结果;10、后续检查;11、模型再设计。
地下水数值模拟系统是随着计算机出现而发展起来的,以有限单元法为基本计算方法,在分割近似原理的指导下,将复杂的非线性问题简化为线性问题,从而避开了解析法求解微分方程时各种严格理想化的要求,使数值模拟系统更能灵活地适用于各种矿井涌水量的计算。
【2】现目前常用的地下水数值模拟软件有美国开发的GMS(其中MODFLOW是世界上使用最广泛的三维地下水水流模型)、Visual MODFLOW、Visual Groundwater、PHREEQC、TNTmips等是运用较为广泛的软件。
二、实际应用(一)郑煤盛源煤业有限公司概况宝丰盛源煤业位于宝丰县大营镇宋坪村西南方,其由宝丰县大营镇宋坪村办煤矿和大营镇双鱼山二矿于2007年被郑煤集团整合而成,并于2010年加入中国有色金属工业集团。
地处平顶山市宝丰县内,紧邻207国道,交通十分便利。