地下水开采引起地面沉降预测方法的现状与未来

地面沉降作为一种广泛的地质灾害,不仅对地面设施造成很大的破坏作用,而且也会使地下环境发生变化,给工业生产、城市建设和人们生活带来的影响是深刻和巨大的。本文首先分析了地下水开采引起地面沉降的机理;然后根据运用的理论将目前由于地下流体资源开发引起地面沉降的预测方法归纳为5种:数理统计法、早期的数值计算法、准三维计算法、基于真三维水流模型的计算法及三维完全耦合模型,并将之分类总结,概括其优缺点。重点介绍了当前运用最多的准三维预测方法,以及1种基于真三维水流模型的计算方法,该方法曾经成功地分析了日本房总半岛由于地下水抽取引起的地面沉降。     

基于三维变密度流模拟的潍坊北部沿海区海(咸)水入侵研究

莱州湾南岸是我国海(咸)水入侵地质灾害较严重的地区之一。为研究海(咸)水入侵过程,优选合理的防治方案,本文采用三维变密度数值模拟方法,对潍坊市北部沿海区海咸水入侵过程进行模拟,并利用实测的水位与TDS(Total Dissolved Solids)浓度数据对模型进行识别验证;然后,利用数值模型分析未来50年不同方案的防治效果,确定最优的海(咸)水入侵防治方案。研究结果表明:潍坊市北部沿海区地下水流场已由天然场逐渐转变为人工场,人类活动对地下水流场的影响越来越大;区内地下水流场存在2个淡水漏斗区,1个卤水漏斗区,以及漏斗之间的分水岭区域,地下水流向均是向漏斗中心汇流;未来50年,4种防治方案下海咸水入侵界线均向北回缩,回缩距离在500-8 000 m之间;通过4种防治方案对比发现,减少淡水开采量引起海(咸)水入侵界线向北回缩的距离更大,防治效果最优。     

开采地下水引起的地面变形及其对工程的危害

本文以实例表述了开采地下水对水文地质条件的影响，及其引起的土体变形对工程的危害。从物理和力学观点探讨了开采地下水引起土体变形的三种机制：疏干区土自重的增加；承压含水层水压力的降低；饱水区渗流场水力梯度的变化。在变形机制探讨的基础上，提出了估算开采地下水引起土体变形的力学模型。     

基于突变理论的地下水环境风险评价

针对地下水环境质量评价涉及范围广、影响因子多的特点,建立了基于突变理论的地下水环境风险评价模型,并将其运用于海河流域的天津、沧州、衡水、石家庄和唐山等5个典型区域的地下水环境风险评价中。另外,还针对该方法评价结果得分值偏高的缺陷,提出了得分变换的方法来解决这一问题。实际应用结果表明：该方法的评价结果与应用较成熟的模糊综合评价结果基本一致,并与相关资料显示的各区域地下水系统实际环境情况基本吻合。从而验证了突变理论方法用于地下水环境风险评价的合理性,为区域地下水环境质量综合评价提供了新的途径。     

超短半径径向水平井抽采煤层气渗流规律的数值模拟

为得到超短半径径向水平井开采煤层气过程中的气体渗流规律以及进行产量预测,在基本假设条件下,建立了径向水平井开采煤层气的固流耦合渗流数学模型;在一定的边界条件及初始条件下,利用Matlab软件进行编程计算后,得到直井和不同数目分支径向水平井开采煤层气1000天后的压力场、速度场和气产量变化规律.数值模拟结果表明,在一定的...     

地下厂房爆破开挖对混凝土吊车梁的影响研究

爆破荷载对锚固梁作用的研究是水电工程防灾减灾的一个热点问题。结合泰安蓄能电站地下厂房爆破开挖工程,应用有限元程序,建立了简化模型,把三维问题转换成二维平面问题,对爆破作用下的锚固梁的振动响应进行了模拟,得到速度场和应力分布场,指出了工程中应该注意的问题;用工程实测数据进行比较,证明了模拟结果的正确性。     

渗流场对地铁隧道沉降与受力影响的流固耦合分析

地下水问题是富水地层地下结构设计与施工中普遍存在的问题。为探讨地下水流动对软岩地铁隧道的稳定性及衬砌支护受力的影响,根据流固耦合理论,采用三维快速拉格朗日有限差分方法,在不同地下水位及排水边界条件下,对开挖后洞室周边场地位移、应力场、孔隙水压力的分布情况进行了综合分析。结果显示,由渗流引起的渗透力一定程度上会增加隧道周边场地变形及衬砌应力。从围岩-支护结构共同作用的原理出发,验证了隧道开挖与支护结构设计时需要考虑渗流效应,反映了地下水确实对隧道稳定性有着重要影响。     

城市地下工程建设中的环境工程地质问题--预防与控制

近年来,为了缓解城市用地矛盾,已开始大规模地开发利用地下空间,由此引起的环境工程地质问题也日趋严重,因此,加强城市地下工程建设的环境工程地质研究,有重要理论与实际意义.分析了城市地下工程建设中引起或遇到的地面变形、洞室围岩失稳、地下水环境变异和地质生态环境恶化等环境工程地质问题,研究了城市地下工程建设环境工程地质研究应解决的关键问题,提出了城市地下工程建设环境工程地质问题的预防途径和措施.     

半横向通风方式隧道内污染物分布的数值仿真

某城市公路隧道采用半横向通风方式进行火灾排烟,其排风孔位于隧道侧壁顶部.针对该城市公路隧道,运用CFD数值仿真方法建立1:1的三维数值仿真模型,模拟不同工况下,开启不同形状排风孔时,隧道内的风速、风压以及污染物浓度的分布情况.研究表明,排风孔所在位置的隧道横断面上,形成一个左侧区域负压较高、压强变化梯度大而右侧区域负压...     

地下水渗流参数反演的微分进化算法

以非均质、各向同性含点源非稳定流定解问题为数学模型,利用有限元法对该模型进行了数值求解,并给出了求解该模型的具体过程。在此基础上,介绍了地下水参数反演方法的发展史和参数反演问题的微分进化算法。为了说明微分进化算法对反演的有效性,考虑了一个含点源方程非稳定流定解问题,并对其进行了数值模拟。结果表明,所提算法可以进行复杂的地下水参数反演求解,且具有程序实现简单、反演精度高的特点,值得在实际中应用。     

包头西6.4级地震震害及经济损失评估

介绍了１９９６年包头西６．４级地震震害并对地震经济损失作出了评估;根据包头市的震害评估经验,提出了大工业城市震害评估和工业设备、仪器仪表地震经济损失评定的基本原则和方法;此外,对大工业城市震害评估中有待解决的问题进行了探讨。     

广州市地面塌陷的形成原因与时空分布

地面塌陷是珠江三角洲城市地质灾害的主要类型之一。广州市地面塌陷灾害频繁发生,近10年来呈波动式上升趋势。其塌陷类型分为岩溶塌陷和工程地面塌陷两种,岩溶塌陷主要分布在广花盆地的花都区、白云区,工程地面塌陷主要分布在中心城区。地面塌陷灾害孕灾环境复杂、致灾因子多样,承灾体脆弱,灾害后果严重。人为因素是地面塌陷的主要诱发因素。岩溶塌陷主要是由于过量抽取地下水或矿山疏干排水、地下采空、暴雨触发所致;工程塌陷主要是人类工程行为所致,其主要致灾因子包括排水疏干与突水(突泥)作用、人工加载、人工振动、人工开挖桩基、地表渗水、地铁等地下工程盾构掘进等。     

大庆地区地面沉降问题初探

地面沉降是目前国内外常见的典型地质灾害之一.简要介绍了大庆地区的地质环境及地下水开采历史和现状,利用已有的资料对大庆地区由于地下水开采而引起的地面沉降量进行了预测,对其地面沉降问题进行了初步探讨.研究结果对进一步开展大庆地区地面沉降研究、国土资源整治和地质灾害防治等工作有一定的参考价值.     

地下水过量开采的概率风险分析

应用一种概率风险分析方法评价了济宁市地下水水位降落漏斗区的风险度。该方法引入了可靠度和严重度来进行分析评价，可靠度从宏观上反映了含水层系统的安全可靠程度，而严重度从微观上详细地刻画了含水层系统的易破坏程度。其中，影响可靠度大小的因子主要有可开采量和实际开采量，严重度大小的主要影响因子包括实际开采量、净补给、降深和含水层的初始饱和厚度。在可靠度和严重度计算结果的基础上，利用AreGIS软件计算了漏斗区风险度的空间分布。结果表明：占研究区总面积5．53％的中部地区风险度最大，而西部和南部的风险度相对很小，符合该地区实际的水文地质条件和地下水资源的开采现状。     

软弱结构面水流冲刷形成集中渗漏通道机制研究

软弱结构面塑性程度高、强度低,在地下水长期作用下,很易导致岩体产生变形、形成集中渗漏通道及渗透破坏.软弱结构面的渗透稳定性,一直是水利水电工程的重要工程地质及水文地质问题之一,目前对其渗透破坏机理的认识还存在不少尚未解决的问题.针对已有对基岩软弱结构形成集中渗漏通道研究的不足,本文在软弱结构面内讨论渗透变形问题,主要探...     

建筑物塌陷损坏评价的物元模型及其应用

矿产采掘和地下水资源开采造成的地表塌陷是一类较为严重的地质灾害,地表的塌陷必然会对依附于地球表层的建筑物造成不同程度的损害,建筑物损害的量化评价是地表塌陷损害工程评估的一项重要内容。本文应用可拓学的理论和方法,基于可拓学中的可拓集合变换和相关函数分析法,给出了受塌陷影响建筑物损害评价的经典域物元和节域物元,并建立了建筑物损害量化评价的物元模型。通过具体的计算示例说明了该方法的应用步骤,并对该方法的合理性进行了验证,为建筑物塌陷损坏评价提供一种新的方法。     

泥石流危险区划中相对分布密度的数学模型

本文通过数理统计分析,建立了泥石流相对分布密度的数学模型,解决了泥石流危险区划中关键指标的确定问题,在云南和四川泥石流危险区划的应用中效果良好,是一项行之有效的方法。     

广州市主要地质灾害成灾机制与时空分布

广州经济高速发展,人口、资源和环境的矛盾日益突出,地质环境渐趋恶化,地质灾害频繁发生,崩塌、滑坡和地面塌陷等严重阻碍了城市的可持续发展.就这些地质灾害而言,活动断裂纵横交错是其地质构造基础,强烈风化与疏松地表是其物质来源,降水与径流量丰沛是其动力条件,暴雨、洪水则是其诱发因素.人类活动,如过量抽取地下水、乱采滥伐森林植被等增加了地质环境的压力,破坏了生态平衡,成为重要的致灾因子.广州城市地质灾害在过去10年里呈波浪状上升态势,1998年以来尤为严重;空间上主要集中在老城区、广花盆地和低山丘陵区.     

地下水开采引起的地表变形调查方法

过量的地下水开采可以诱发地面沉陷、建筑物开裂破坏等城市地质灾害和工程地质环境问题。通过对某工厂地表变形特征和分布规律的调查分析，论证了地下水开采与地表变形的关系，指出其某个水井抽水是引起厂区及附近地表变形的主要诱因，且水井距离地下水径流带越近，地表变形就越严重。实践证明，通过水文地质与工程地质调查和抽水试验，可以推断抽水与地面沉陷的水力联系，利用天然电场选频法、联合剖面法、高密度电法和探地雷达等物探方法能够从空间上判断地表及建筑物变形的动力源；动、静态应变的实时观测和分析可以从时间上证实抽水与地面变形的因果关系。