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考虑河床渗透性影响的基流退水过程解析模型

地质科技通报 2023年第4期42卷 201-209页

作者：王国梁梁修雨南方科技大学环境科学与工程学院广东深圳518000

基流退水过程分析是流域尺度平均水文地质参数估计的有效方法之一,但传统基流退水过程模型未考虑河床的渗透性,其对参数估计的影响并不清楚。针对这个问题,建立了降水入渗及河水位波动驱动下,考虑河床渗透性影响的潜水含水层地下水流数... 详细信息

基流退水过程分析是流域尺度平均水文地质参数估计的有效方法之一,但传统基流退水过程模型未考虑河床的渗透性,其对参数估计的影响并不清楚。针对这个问题,建立了降水入渗及河水位波动驱动下,考虑河床渗透性影响的潜水含水层地下水流数学模型,运用格林函数方法推导出水位及流量的解析解,并利用数值模拟验证了解析解。结果表明,在降水入渗强度波动的驱动下,河床渗透性越小,降水入渗引起更高的地下水位上升,更低的基流量峰值,更慢的基流退水过程;河水位波动驱动下,河床渗透性更低时,地下水位对河水位波动的响应更弱,地表水-地下水交互通量更小;河床渗透性显著影响基流退水曲线,退水早期,低渗透性的河床导致曲线斜率远大于3,而退水后期,曲线斜率趋近于1,且其不受河床渗透性影响。当河床渗透性较差时,由于忽略了河床渗透性的影响,传统模型会过高估计基流量,过低估计含水层的渗透系数。

关键词：基流退水过程含水层补给河水位波动河床渗透性解析解

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广州某地下水污染场地监控自然衰减修复模拟

地质科技通报 2023年第4期42卷 268-278页

作者：袁昊辰张幼宽梁修雨南方科技大学环境科学与工程学院广东深圳518055 瓦赫宁根大学瓦赫宁根6708PB

监控自然衰减(MNA)作为一种成本低、不产生二次污染物、对污染场地环境影响较小的地下水污染修复方法,具有较高的应用价值和发展前景,值得实践与研究。选取广州某地下水污染场地作为研究区,评价MNA修复方法的适用性。基于水文地质条件... 详细信息

监控自然衰减(MNA)作为一种成本低、不产生二次污染物、对污染场地环境影响较小的地下水污染修复方法,具有较高的应用价值和发展前景,值得实践与研究。选取广州某地下水污染场地作为研究区,评价MNA修复方法的适用性。基于水文地质条件及污染现状分析,运用地下水数值模拟程序MODFLOW建立了污染场地地下水流模型,运用污染物迁移数值模拟程序MT3DMS建立了场地污染物迁移模型,分别模拟了场地地下水流、主要污染物总石油烃(TPH)和重金属镍(Ni)的迁移过程。基于模型,对比监控自然衰减和抽出处理与监控自然衰减结合的2种方案修复效果。结果表明,TPH和Ni对于Freundlich常数及Freundlich指数变化均较为敏感;TPH的自然衰减效果较好,采用自然衰减方案,经过850 d可由初始浓度1.52 mg/L衰减到修复目标值(0.3 mg/L);Ni衰减较慢,适宜采用结合抽出处理的监控下自然衰减方案,经过300 d可由初始浓度0.13 mg/L达到修复目标值(0.02 mg/L)。在自然衰减能力较强或地下水流速较缓的条件下,适宜采用监控自然衰减修复方案;在自然衰减能力较弱或地下水有显著流动的情况下,适宜采用结合抽出处理的监控自然衰减修复方案。研究结果对地下水污染修复具有参考价值与借鉴意义。

关键词：监控自然衰减地下水污染修复数值模拟抽出处理

溶孔-裂隙复合网络的随机生成及其数值网格化

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地质科技通报 2023年第5期42卷 264-272页

作者：鲁海峰宁明诚张元梁修雨安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南232001 南方科技大学环境科学与工程学院广东深圳518000

煤层底板岩溶裂隙含水层导致底板突水问题受到广泛关注,掌握含水层渗流特征是减少此类事故发生的关键,而在此之前应首先建立合理的含水层模型。岩溶裂隙含水层具有裂隙和岩溶两种复合网络介质特征,针对此类问题主要采用数值模拟方法进... 详细信息

煤层底板岩溶裂隙含水层导致底板突水问题受到广泛关注,掌握含水层渗流特征是减少此类事故发生的关键,而在此之前应首先建立合理的含水层模型。岩溶裂隙含水层具有裂隙和岩溶两种复合网络介质特征,针对此类问题主要采用数值模拟方法进行研究,而多数成果仅对含水层中的裂隙网络进行分析,忽略了其中随机分布的溶孔等岩溶现象,与实际情况差异较大。重点对灰岩含水层中随机分布的溶孔进行模拟,并将其与裂隙网络模型结合,得到准确度较高的灰岩含水层网络模型,并将其数值化。为此选取了钻孔揭露及露头资料,用AutoCAD软件描绘溶孔轮廓建立了溶孔形态库,为溶孔的随机生成提供了足够的样本支撑,溶孔样本足够多时,溶孔形态库就具有很高的真实性;其次利用多因素定向块体切割技术建立了溶孔储存空间,随机从中提取溶孔,按照一定比例缩放并置于储存空间内,就可以实现随机溶孔模型的生成。随后将其与基于蒙特卡洛法生成的裂隙网络叠加,从而得到具有一定溶孔率和裂隙密度、间距的灰岩含水层复合网络模型。最后基于AutoCAD软件将网络模型转化为FLAC^(3D)数值网格,即建立灰岩含水层数值模型,由此生成具有不同溶孔率和裂隙密度、间距的复合网络模型。对裂隙网络中的裂隙密度和延展性分别按低、较低、中等、较高、高进行分类;将溶孔模型中的溶孔率设为0.05,0.10,0.15,0.20,0.25,0.35。以高密度-低延展性裂隙网络为例,选取了溶孔率为0.05和0.25的溶孔模型与其叠加,对复合网格中的裂隙迹长、溶孔长轴比和倾角进行统计,结果符合预期,从而证明所生成模型的有效性。研究成果对于三维随机溶孔模型的建立具有一定参考意义,为后续基于数值模拟分析岩溶裂隙含水层的渗流特征奠定了模型基础。

关键词：灰岩含水层渗流特征复合网络模型随机溶孔

某地下核设施场址地下水化学特征及其对水循环的指示意义

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地球科学 2023年

作者：李杰彪梁修雨周志超赵敬波潘跃龙郭永海核工业北京地质研究院国家原子能机构高放废物地质处置创新中心南方科技大学环境科学与工程学院哈尔滨工业大学环境学院深圳中广核工程设计有限公司

在核设施场址筛选和长期性能安全评价中，地下水化学特征是最重要的因素之一.。本文采用数理统计、离子比例法、同位素分析法以及水文地球化学模拟等方法，对沿海某核设施场址水化学特征及主要控制因素、地下水补给来源与年龄等问题进... 详细信息

在核设施场址筛选和长期性能安全评价中，地下水化学特征是最重要的因素之一.。本文采用数理统计、离子比例法、同位素分析法以及水文地球化学模拟等方法，对沿海某核设施场址水化学特征及主要控制因素、地下水补给来源与年龄等问题进行了分析，并构建了该场址地下水循环演化模式。研究表明：场址地下水中TDS较低，pH值多呈弱酸性；地下水化学类型主要为HCO3-Na·Ca型和HCO3-Ca·Na型；水化学组分主要受硅酸盐岩风化作用的控制；地下水主径流路径上以钠长石、钙长石的风化溶解为主；地下水来源于当地大气降水入渗补给，硐室深度范围内地下水14C表观年龄为2.08 ～ 3.60 ka。该场址地下水化学特征及水循环交替条件对于保障本核设施的安全性是有利的。

关键词：水化学离子来源水文地球化学模拟同位素核设施场址

基于GIS的淮南矿区地下水开采信息管理系统

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基于GIS的淮南矿区地下水开采信息管理系统

作者：梁修雨安徽理工大学

学位级别：硕士

随着淮南矿区煤炭开采的扩大,矿区生产和生活对地下水资源需求量日益增加,各矿在原有基础上施工不同规格和数量的水源井和水文观测孔。由于缺乏科学的管理,淮南矿区地下水开采管理较为混乱。如何对地下水进行科学合理的管理成为当务之... 详细信息

随着淮南矿区煤炭开采的扩大,矿区生产和生活对地下水资源需求量日益增加,各矿在原有基础上施工不同规格和数量的水源井和水文观测孔。由于缺乏科学的管理,淮南矿区地下水开采管理较为混乱。如何对地下水进行科学合理的管理成为当务之急。论文在总结国内外有关GIS在地下水资源开发应用基础上,针对淮南矿区地下水开采管理中存在的问题,以地下水信息化与空间分析为目标,运用结构化系统设计方法,建立了淮南矿区地下水开采信息管理系统。系统以MapObjects2.4+ADO+ArcSDE+VC为应用技术开发模式,实现了GIS平台与分析模型的无缝集成。该系统由空间数据管理模块、属性数据管理模块、空间查询与检索模块、专业分析模块及系统管理模块五部分组成,实现了在同一平台下对地下水开采信息的存储、删除、更新、检索、分析与评价等功能。为淮南矿区地下水合理开采提供重要的管理手段,从而,大大地提高地下水开发管理效率,为类似矿区的地下水开采提供了借鉴。

关键词：地下水开采地理信息系统(GIS) 空间数据库管理系统地下水专业分析

分形入渗下非饱和-饱和系统中水流的时空变化

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南京大学学报（自然科学版） 2015年第6期51卷 1279-1290页

作者：杨晨张幼宽梁修雨南京大学地球科学与工程学院南京210023 南京大学水科学研究中心南京210093

通过分析非饱和-饱和系统(USS)中压力水头的时空变化,定量刻画了USS对水流波动的阻尼作用及地表入渗的时间尺度性指数(β)对该作用的影响.结果显示,USS对其中的水流具有阻尼/滤波作用,过滤掉水流的短期波动,使其波动减弱、短期相关性增... 详细信息

通过分析非饱和-饱和系统(USS)中压力水头的时空变化,定量刻画了USS对水流波动的阻尼作用及地表入渗的时间尺度性指数(β)对该作用的影响.结果显示,USS对其中的水流具有阻尼/滤波作用,过滤掉水流的短期波动,使其波动减弱、短期相关性增强;阻尼作用随深度增加逐渐减弱,可能与土壤含水率有关;阻尼作用随入渗序列β值的增大而减弱;分数高斯噪声入渗引起的水头波动起初为非平稳波动最终为平稳波动,β越大,非平稳阶段越长;分数布朗运动入渗引起的水头波动为非平稳波动,β越大,非平稳性越强;入渗的时间分形性是引起地下水位分形波动的重要因素.

关键词：阻尼作用非饱和饱和系统时间尺度性分形分数高斯噪声分数布朗运动

非均质性对非饱和—饱和系统水流时空变化的作用

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高校地质学报 2015年第3期21卷 559-568页

作者：杨晨张幼宽梁修雨南京大学地球科学与工程学院南京210023 南京大学水科学研究中心南京210093

通过模拟均质和非均质两种情形下非饱和—饱和系统中压力水头的时空变化,研究非饱和—饱和系统对水流波动的阻尼作用和系统非均质性对水流波动的作用。结果显示,两种情形下非饱和—饱和系统对水流波动均有阻尼作用,随深度增加,压力水头... 详细信息

通过模拟均质和非均质两种情形下非饱和—饱和系统中压力水头的时空变化,研究非饱和—饱和系统对水流波动的阻尼作用和系统非均质性对水流波动的作用。结果显示,两种情形下非饱和—饱和系统对水流波动均有阻尼作用,随深度增加,压力水头波动减弱,方差、自协方差和功率谱减小;压力水头在早期因初始条件做非平稳波动,而后随时间增长演变为平稳波动;系统的非均质性加剧了压力水头的波动,是波动的主要来源,使得压力水头方差、自协方差和功率谱增大;非均质性减小压力水头波动的短期相关性。

关键词：非饱和-饱和系统非均质性水流时空变化时间相关性

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贾鲁河中牟段河岸带地下水流及水质特征研究

高校地质学报 2015年第2期21卷 234-242页

作者：郑玉虎张幼宽梁修雨南京大学地球科学与工程学院南京210023 南京大学水科学研究中心南京210093

该文以河南省贾鲁河中牟段为研究区,探究贾鲁河与河岸带浅层地下水的补排关系以及河水对浅层地下水的影响。通过野外地质调查、水文地质试验、水位监测及水质检测,分析河岸带地表水与地下水的补排关系及污染特征。结果表明,受中牟县抽... 详细信息

该文以河南省贾鲁河中牟段为研究区,探究贾鲁河与河岸带浅层地下水的补排关系以及河水对浅层地下水的影响。通过野外地质调查、水文地质试验、水位监测及水质检测,分析河岸带地表水与地下水的补排关系及污染特征。结果表明,受中牟县抽取地下水的影响,该河段周围浅层地下水位低于河水位,河流补给地下水,平均单宽补给量为2.04 m2·d-1;河水中NH3和COD污染较为严重,地下水中"三氮"均超标,其中NO2和NH3污染严重;河水NH3-N浓度远高于地下水,接受河流补给的地下水NH3污染严重;因硝化作用,远离河流地下水NH3-N浓度逐渐降低,而NO3-N浓度逐渐升高。

关键词：贾鲁河河岸带地下水 NH3污染 NO3污染

土壤-含水层侧渗系统在净化河水中的应用--以郑州市索须河工程为例

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水文地质工程地质 2013年第4期40卷 93-98页

作者：陈荦张幼宽梁修雨袁文波潘田南京大学地球科学与工程学院江苏南京210093 南京大学水科学研究中心江苏南京210093

由于降水较少以及地下水超采,北方地区大部分河流基流匮乏,河水主要来自未经深度处理的城市生活污水和工业废水,河水水质难以达标。在这些地区,利用河流漫滩土壤和含水层的天然净化能力,建立近自然土壤-含水层侧渗系统是净化河水的有效... 详细信息

由于降水较少以及地下水超采,北方地区大部分河流基流匮乏,河水主要来自未经深度处理的城市生活污水和工业废水,河水水质难以达标。在这些地区,利用河流漫滩土壤和含水层的天然净化能力,建立近自然土壤-含水层侧渗系统是净化河水的有效途径之一。在介绍侧渗系统净化机理及适用条件的基础上,通过室内试验和野外示范工程研究索须河土壤-含水层对河水中氨氮的去除效果。室内试验表明该处土壤及浅部含水层对氨氮的去除主要通过稀释、吸附和微生物等作用;通过对示范工程典型剖面上的监测井观测表明该系统对氨氮的去除效果良好,受降水补给的土壤和含水层使得河水中的氨氮硝化为亚硝酸盐和硝酸盐。硝酸盐在地下水中很难被去除,只有少部分通过反硝化作用转化成N2。土壤-含水层侧渗系统行之有效,可应用于类似索须河的北方河流。

关键词：近自然土壤-含水层侧渗系统河流水污染净化索须河