更全的杂志信息网

地下水开采引起的平原灌区地面沉降的数值模拟

更新时间:2009-03-28

0 引 言

地面沉降是由多种因素引起的地面高程缓慢降低的地质现象,地下水过量开采是导致地面沉降的主要原因之一[1-2]。绥滨县290农场平原灌区属于重要的粮食基地,农业灌溉用水量较大,地下水开采不合理,出现严重的超采现象,从而形成地下水位降落漏斗进而引发地面沉降。针对地面沉降地质灾害现象,建立地下水开采与地面沉降模拟模型[3-5],可以对研究区域地下水开采引起的地面沉降作出预测[6-7],为合理开采地下水提供有利的参考依据。为此,笔者以绥滨县290农场平原灌区为研究对象,采用Processing Modflow软件设置两种不同的布井方式,模拟分析地下水开采引起的地面沉降特征,以期为该区域地下水资源的合理开发及地质灾害防控提供依据。

1 理论模型

1.1 地下水三维渗流模型

对于非均质、空间三维非稳定流系统,可以将各向异性的主方向规定为坐标轴的方向,并采用地下水流连续性方程及其定解条件方程式表述[3,8],相关计算式为

 

(1)

式中:kxxkyykzz——坐标轴方向的含水层渗透系数,m/d;

h——水头值,m;

她故意卖了个关子,逗着我说出来。可是那么难听的话,我怎么说得出口?我就反过来引逗她说出来,我问,卖银币的女生究竟叫什么啊?白丽筠不说,吃吃地笑。我再问,白丽筠就呵呵笑起来,笑得既放肆又无奈,脸上的两只酒窝深深地陷进去,真是笑靥如花呀。

w——汇源项,d-1

Ss——储水率,m-1

t——时间,d。

现代企业发展越来越迅速,因此就要求企业自身结合当前形式,以及本企业发展的实际去制定科学完善的财务会计管理制度,制定出与企业和时代相适应的财务会计制度,并使会计在核算和对外信息披露的过程中都有章可循。这是评价现代企业发展的一个重要因素。因此,要想企业得到更好的发展,就要在此基础上进一步完善本企业的财会管理制度,达到财务会计和管理会计相融合的目的,通过科学的数据分析得出可靠、可行的决策方案。

1.2 太沙基一维固结沉降模型

为简化地面沉降模型,便于计算,假设土层中的渗流基本遵守达西定律,且仅考虑土体在垂直方向的压缩变形,即一维土体变形。根据土力学应力原理,计算含水层沉降量的沉降模型为

1特征特性:该品种为普通玉米品种。在适应区出苗至成熟生育日数为122天左右,需≥10℃活动积温2500左右。该品种幼苗期第一叶鞘紫色,叶片绿色,茎浅绿色。株高265厘米,穗位高100厘米,成株可见16片叶。果穗圆筒型,穗轴红色,穗长21.0厘米,穗粗5.1厘米,穗行数16~18行,籽粒偏马齿型、黄色,百粒重39.0克。两年品质分析结果:容重762~780克/升,粗淀粉72.35%~73.26%,粗蛋白10.06%~11.17%,粗脂肪3.73%~4.55%。三年抗病接种鉴定结果:中感大斑病,丝黑穗病发病率11.8%~17.8%。

Δs=-qΔtdA,

(2)

式中:

Δs——土层沉降量,m;

Δt——土层压缩经历的时间,s;

dA——土层的厚度,m;

S——骨架储水率,压缩为正,回弹为负,m-1

据中国知网统计:中国医院知识仓库期刊全文数据库收录的我院医务人员近两年发表得学术论文2016年度为482篇、2017年度为557篇。有效提升了我院各类型读者的信息素养和科研产出能力,同时提高了医务人员的专业水平与技能。

 
 

式中:SeSv——含水层弹性储水率和非弹性储水率,m-1

尽管五四儿童文学翻译研究在我国得到了一定的发展,但该领域研究仍然存在着一些不足:一,五四儿童文学翻译研究在学术界关注度低;笔者查阅中国知网(2000—2016),一共找到了12篇相关文章,且最新的一篇还是2012年。由此我们不难看出,虽然现在有针对五四时期的儿童文学翻译研究,但是它仍没得到学术界重视和认可。二,没有知名学者参与研究;三,研究太过单一;大部分的学者都是借助各种翻译理论研究具体的翻译技巧及策略;针对以上不足,我们需不断改进。可以说,在五四时期儿童文学翻译研究上,我们仍然任重道远。

ρw——水的密度,kg/m3

G——土体的剪切模量,kPa;

μ——泊松比;

Cc——土体的压缩系数,MPa-1

g——重力加速度,m/s2

σ0——初始有效应力,Pa;

江西省的网络教研平台早已经建立,它的目标是在全国实现最优的教研平台。通过该平台以及江西省网络教育资源的多方扶持,从而将信息技术对教师开展教学活动的优势得到最大限度发挥,为教师开展高效的网络教研提供支持,使教师的教学能力不断提升,从而实现教育的均衡发展。系统采用了成熟的平台技术,系统设计采用了“平台+应用”的思想进行建构,从而使得系统具有高效性与灵活性。例如在教师的教研环节,可以设立评比板块,展示教师的教研成果,从而激发教师对于网络空间建设的积极性。

根据模型中给定的边界条件和初始条件,利用式(1)、(2)计算,就可得到地下水-地面沉降耦合模型,其表达式为

 
 

初始条件:

ht=0=h0(x,yz),(xyz)∈Ω

地下水的渗入补给以垂直方向的降水补给量为主,其次是侧向的径流补给;而潜水的蒸发、地下水人工开采和侧向径流排泄是主要的排泄项。另外,流经研究区域的松花江和乌苏里江,除了汛期能够补给系统输入物质和能量,其他时期却是主要的排泄通道。

ht>0=h1(x,yz),(xyz)∈Ω1,

 
 

式中:Ω——渗流区域;

地下含水层水位线等值线如图5所示,三维等值线如图6所示,单位为m。

h0(x,y,z) ——渗流区域边界上的初始水头;

h1(x,y,z) ——渗流区定水头边界函数;

θ——自由面外法线方向与垂线的交角;

Q——饱和差(自由面上升)或给水度(自由面下降),表示在自由面改变单位高度下,从含水层单位截面积吸收或排出的水量;

Γ——边界;

q——渗流区域流量边界上的单位面积流量,其中隔水边界流量为0[9]

2 地层划分与模拟参数设置

2.1 地层划分

研究区为绥滨县290农场平原灌区,占地面积为8.01×106 m2,北部濒临黑龙江、乌苏里江,东部靠近地势相对低洼的三江平原,南部为山区,西部靠近地势较高的小兴安岭[10-11],具体位置见图1。

2018年,Ferrigno等[78]临床观察性试验中研究分析了静脉输注阿替普酶对血管内机械取栓疗法的影响,共纳入485例发生脑前循环大动脉闭塞的AIS患者,其中有348例患者接受阿替普酶溶栓联合血管内机械取栓治疗,137例只接受血管内机械取栓治疗。结果表明,阿替普酶溶栓联合血管内机械取栓治疗有较好血管再通率、较好预后及较低死亡率,该结果独立于颅内出血并发症的发生率。

  

图1 研究区位置Fig. 1 Study area location

根据第四系含水层组的水力特征,可将研究区地层划分为三层,如图2所示,从上到下依次为第I含水层组、第II含水层组、第III含水层组。深度在5.0~7.6 m分布着粉质黏土和淤泥质粉质黏土,透水性和富水性差,概化为弱透水层,为第I含水层组;深度在7.6~45.0 m分布着细砂和砂砾石,透水性和富水性良好,含水饱和,概化为承压水层,为第II含水层组;深度在45.0~50.0 m分布着致密的淤泥质粉质黏土,透水性差,概化为弱透水层,为第III含水层组。

  

图2 研究区地层分层Fig. 2 Strata hierarchical figure in study area

2.2 边界概化与网格划分

根据地质条件将地下水系统边界概化。含水层隔水边界或者是弱透水层边界,西起小兴安岭东南缘的低山丘陵,存在大量的岩浆岩体阻水断层,此类岩体透水性较弱;流量边界是由南部山区基岩裂隙水侧向渗入补给构成的;定水头边界是由北部及东北部的中俄界河黑龙江和乌苏里江构成;隔水边界由第四系土层下部构成,东部为冲积平原覆盖着厚度不同的黏性土层,并且该冲积平原大气降水补给量较少。

将研究区域的垂直深度设定为50 m,在平面方向上,进行网格划分,网格为边长50 m的正方形。在竖直方向上,根据地层划分设定的概念模型,按照底面界线的埋深将研究区划分为5.0~7.6 m(弱透水层)、7.6~45.0 m(承压含水层)、45.0~50.0 m(隔水层)三层。

2.3 源汇项概化与计算参数

2.3.1 源汇项概化

边界条件:

2.3.2 计算参数

此次模拟利用经验数值,第I含水层至第III含水层的水文地质参数见表1。

 

表1 含水层水文地质参数

 

Table 1 Aquifer hydrogeological parameters

  

含水层kxx/m·d-1kzz/m·d-1QSe/10-5m-1I0.25~0.500.025~0.0500.05~0.150.8~4.0II0.55~0.750.055~0.0750.05~0.150.8~4.0III0.45~0.650.045~0.0650.05~0.150.9~3.0

为了验证模型的可靠性及准确性,通过收集、调研资料,获取研究区的水文地质参数,并结合2014年1月1日—2014年12月31日时间段的地下水位线观测资料进行调试验证,得到地下水流场拟合结果,如图3所示。由图3可以看出,拟合水流场与初始水流场基本一致,即模拟参数设置下的地下水位变化与观测水位值基本一致,表明该模型参数设置基本合理。

  

图3 拟合地下水流场Fig. 3 Fit groundwater flow field

2.4 布井方案

基于数值模拟软件Processing Modflow,建立290农场平原灌区的地下水开采-地面沉降数值模型。该模型利用人工插补法虚拟定义该平原灌溉区域的钻井区,并将人工开采地下水概化为开采井,通过well模块进行处理。灌溉井的类型一般包括绞盘式喷灌和移动管道式喷灌两种,该模拟区域钻井设置为绞盘式喷灌水源井(钢管井),井深统一设定为50.0 m。

在保证总出水量均为5 850 m3/d的前提下,根据布井数量和布井密度,设置两种不同的布井方案:方案一,设置39眼井,单井开采量为150 m3/d,中心处设置9眼井,以此处为中心向四周布井,布置方式均匀,间距设定为240 m,布置方式及初始等值水位线如图4a所示。方案二,设置29眼井,单井开采量为201.7 m3/d,中心位置布井相对密集,四周布井偏向于均匀,间距设定为300 m,布置方式及初始等值水位线如图4b所示。

  

图4 布井方案Fig. 4 Well plan

此次选取2014年1月1日—2015年12月31日的地下水流动态监测资料进行模拟分析,该模拟期共包括24个应力期,设定一个应力期是一个月,每天为一个步长,共为720个计算时间步长。在该时间段内将会历经枯水期和丰水期,含水层的水流特征可以通过模拟的地下水流场反映出来。将其初始沉降量大小设置为0,含水层导水系数和储水系数采用试估法(依次校正法)进行确定。

e0——初始孔隙比。

3 结果与分析

3.1 含水层水位线下降量

Ω1Ω2——定水头边界、定流量边界;

结果显示,在干预结束后,试验组患者的护理满意度得分高于对照组,且差异具有统计学意义(P<0.05),说明心理护理可以提高高血压性心脏病患者的护理满意度,详细情况见表2。

  

图5 地下含水层水位线平面等值线Fig. 5 Underground aquifer water level line contour

  

图6 地下含水层水位线三维等值线Fig. 6 Underground aquifer water level line contour 3D

由图5a可见方案一地下水含水层的水位线变化,中心处水位线由27.48 m下降至26.42 m,经过布井设置模拟开采后,中心处水位下降量差为1.06 m。北部及东北部与黑龙江、乌苏里江相邻,地下水位变化明显,整个研究区域水位下降范围为0.80~1.06 m。由图6a可以看出,地下水位等值线以布井密度相对较大处为中心区域,逐渐向四周扩散,呈漏斗状。

由图5b可见方案二地下水含水层水位线变化,中心处水位线由25.61 m下降至24.40 m,经过布井设置模拟开采后,中心处水位下降量差为1.21 m,整个研究区域下降范围为0.68~1.21 m,水位线下降量差比方案一大。由图6b可以看出,方案二与方案一大致相同,地下水位等值线也以布井密度相对较大处为中心区域逐渐向四周扩散,呈漏斗状。

3.2 地面沉降量

根据地下水位线变化,可以进一步模拟计算相应的地面沉降。图7~9分别给出了地面沉降等值线平面、三维及剖面。由图7a、8a、9a可以看出,方案一的模拟区域地面沉降量较小,中间部位由于布井密度较小,沉降量较大;四周布井密度较合理,沉降量较小,整体沉降幅度变化不大,呈现凹陷状。沉降量在模拟计算期内发展较缓慢,范围为5.0~17.6 mm,最大值为17.6 mm。

  

图7 地面沉降平面等值线Fig. 7 Land subsidence contour

由图7b、8b、9b可以看出,布井数量虽然较少,但由于单井出水量大,模拟区域地面沉降量比方案一大,中间部位布井密度较小,沉降量较大,四周布井密度较合理,沉降量较小,整体沉降幅度变化不大,呈现凹陷状。沉降量在模拟计算期内发展较缓慢,范围为4.4~22.6 mm,最大值为22.6 mm。

  

图8 地面沉降三维等值线Fig. 8 Land subsidence contour 3D

  

图9 地面沉降等值线剖面Fig. 9 Land subsidence contour sectional

选取位于中心位置的点为对象,分析每两个月为一个时间点所对应的地面沉降量,如图10所示。由图10可见,方案一比方案二的沉降量小,在应力期前期,沉降量与时间成正相关性,在应力期后期沉降量较小,变化范围不大,地面沉降趋于稳定。

综上所述,布井的数量、密度及方式均会对地面沉降产生不同的影响。整体来看,方案一沉降量比方案二略小,布井密度大会导致局部地下水开采过于集中引起地下水位线大幅度下降,从而引发严重的地面沉降。

  

图10 研究区中心位置的地面沉降量Fig. 10 Ground settlement at center of study area

4 结 论

(1)290农场平原灌区,北部及东北部地下水位变化明显,中心区域水力坡度变化较大,沉降漏斗形状较为明显,地下水位变化与地面沉降变化呈正相关性。

(2)方案一地下水位变化范围幅度不大,形成的地下水漏斗形状不明显,地面沉降量小;方案二地下水位变化范围较大,地下水漏斗形状明显,引起的地面沉降现象突出。

(3)单井出水量和布井密度对地下水位变化影响较大,科学的布井数量与布井方式,可有效控制地下水位线的变化幅度和地面沉降量。

参考文献:

水功能区限制排污总量既有时间上的变化,也有空间上的要求。时间上要按照不同水平年下水功能区的规划污染物入河量和达标要求,制定各规划水平年(分阶段)的限制排污总量方案。特别是对现状水质不达标的水功能区,需考虑入河污染物减排的阶段性目标而制定不同水平年的限制排污总量方案。目前,长江流域的限制纳污总量方案分2020年和2030年两个水平年制定。空间上是按照不同行政区单元对水功能区的限制排污总量进行分解。对任一个行政区境内所有水功能区的限制排污总量求和即可得到该行政区允许水污染物排放总量,分行政区限制排污总量由此而得。水功能区限制排污总量意见的制定按照现状水质是否达标分两种情况制定。

[1] 骆祖江, 曾 峰, 李 颖. 地下水开采与地面沉降控制三维耦合模型研究[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2009, 39(6): 1080-1085.

哈佛课程从几个方面谈到如何赢得理性认同和情感认同。例如利用事实、实例为自己的想法和立场佐证,构建合理的理由。采用讲故事,积极倾听的方式建立情感认同。最后积极寻找说服出发点,包括对比、喜好、关系、互惠、社会认同、承诺守信、权威和稀缺性方面,获得最大的说服力。而我在尝试说服项目成员时,一味尝试去说服别人,并未先建立认同感,最后对方也只会反感我的说服方式。如果当时的我先展示自己的研究思路成果,并重点强调这个成果会给项目组成员带来什么样的好处,可能会得到一个更加积极的结果。

[2] 金玮泽, 骆祖江, 陈兴贤, 等. 地下水渗流与地面沉降耦合模拟[J]. 地球科学(中国地质大学学报), 2014, 39(5): 611-619.

[3] 阚京梁, 罗立红. Processing Modflow模型在预测地面沉降中的应用[J]. 铁道工程学报, 2010, 2(2): 27-31.

[4] 周念清, 唐益群, 娄荣祥, 等. 徐家汇地铁站深基坑降水数值模拟与沉降控制[J].岩土工程学报, 2011, 33(12):1950-1956.

[5] 李 英, 何钟泽, 严桂华, 等. 武汉二元结构地层基坑降水及其沉降研究[J]. 岩土工程学报, 2012, 34(S): 767-772.

[6] 路瑞利, 方树星, 王红雨. 基于Modflow的某水源区地下水开采三维数值模拟[J]. 武汉大学学报(工学版), 2011, 44(5):618-623.

[7] Wen H C, Wolfgang K.3D-ground water Modeling with PMWIN: A Simulation System forModeling Groundwater Flow and Transport Processes [M]. America: Springer, 2001.

[8] 骆祖江, 张月萍, 刘金宝. 深基坑降水与地面沉降控制研究[J]. 沈阳建筑大学学报(自然科学版), 2007, 23(1): 47-51.

[9] 李 伟, 骆祖江, 王 琰, 等. 地下水渗流与溶质运移三维耦合数值模型[J]. 勘察科学技术, 2013, 5(1): 16-21.

当企业接到生产任务,物资采购人员将按订单要求进行物资采购。但采购工作是一项比较复杂的工作,采购人员需要根据生产任务的需要逐一完成各项物资的采购工作。例如需在市场上就各项物资寻找合适供应商,向供应商询价并对交易条件进行磋商,在达成采购合同后还需进行采购物资入库的跟进。在采购物资类别繁多的情况下,要做到所采购物资到货时间、数量、品质等的完全匹配是非常不容易的事情,当某一环节出错,就会出现物资到货时间过迟推迟了生产时间、过早增加了仓库负担;采购物资型号出错导致生产无法启动或者生产中途停工返工等问题。

[10] 史秀文. 鹤岗地区地下水开采对地面沉降影响研究[D]. 哈尔滨: 黑龙江科技大学, 2016.

[11] 谭海森, 樊林生, 高 军. 浅谈鹤岗市区水文地质条件[J]. 水利科技与经济, 2010, 16(2): 167-168.

采用SPSS 17.0统计学软件对数据进行处理,计量资料以“±s”表示,采用t检验,计数资料以百分数(%)表示,采用x2检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

中美两国几乎同时宣布中国将放宽进口美国大米的限制,从此,美国大米理论上可以大规模进入中国市场。单就产品竞争力而言,国产大米明显处于劣势境地,本土大米的出路在哪里?

 
韩雪,史秀文
《黑龙江科技大学学报》2018年第02期文献

服务严谨可靠 7×14小时在线支持 支持宝特邀商家 不满意退款

本站非杂志社官网,上千家国家级期刊、省级期刊、北大核心、南大核心、专业的职称论文发表网站。
职称论文发表、杂志论文发表、期刊征稿、期刊投稿,论文发表指导正规机构。是您首选最可靠,最快速的期刊论文发表网站。
免责声明:本网站部分资源、信息来源于网络,完全免费共享,仅供学习和研究使用,版权和著作权归原作者所有
如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息 粤ICP备2023046998号