留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

江心洲地下水浸没预测与控制研究

刘亚南 周志芳 杨蕴 李明远

刘亚南, 周志芳, 杨蕴, 李明远. 江心洲地下水浸没预测与控制研究[J]. 水利水运工程学报, 2018, (6): 62-69. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.06.008
引用本文: 刘亚南, 周志芳, 杨蕴, 李明远. 江心洲地下水浸没预测与控制研究[J]. 水利水运工程学报, 2018, (6): 62-69. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.06.008
LIU Yanan, ZHOU Zhifang, YANG Yun, LI Mingyuan. Prediction and control of groundwater immersion of the mid-channel bar[J]. Hydro-Science and Engineering, 2018, (6): 62-69. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.06.008
Citation: LIU Yanan, ZHOU Zhifang, YANG Yun, LI Mingyuan. Prediction and control of groundwater immersion of the mid-channel bar[J]. Hydro-Science and Engineering, 2018, (6): 62-69. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.06.008

江心洲地下水浸没预测与控制研究

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.06.008
基金项目: 

国家重点研发计划资助项目 2016YFC0402803

国家自然科学基金资助项目 41572209

详细信息
    作者简介:

    刘亚南(1990—),女,河北邢台人,硕士研究生,主要从事地下水运移模拟研究工作。E-mail: liuynang@163.com

    通讯作者:

    周志芳(E-mail: zhouzf@hhu.edu.cn)

  • 中图分类号: P641

Prediction and control of groundwater immersion of the mid-channel bar

  • 摘要: 针对新干航电枢纽工程引起的库区江心洲浸没问题,通过建立江心洲浸没评价的地下水三维非稳定流有限元渗流模型,在多年平均水文条件下,按堤外抬田防渗和堤内多种浸没控制措施(防渗墙与减压井联合布设工况方案)进行浸没评价和控制预测。结果表明:①在无防渗措施工况下,江心洲迅速发生顶托型浸没,而防渗墙可延缓江心洲堤内浸没发生的时间,同时在堤外抬田,可有效控制浸没程度;②对比预测不同的减压井(井径及其与防渗墙的垂直距离)布设方案的运行效果,结果显示在大井径且井列线位于居民建筑物临界处时,能够有效控制江心洲堤内的浸没范围;③防渗墙与减压井联合布设时,在达到浸没控制要求的条件下,防渗墙可大大减小减压井排水量。不同工况的对比研究可为新干航电枢纽工程库区江心洲浸没控制及方案设计提供科学依据。
  • 图  1  江心洲抬田前地表高程分布、防渗措施布设及地层剖面

    Figure  1.  Topographic distribution without immersion control measures, anti-immersion measures and strata profile of mid-channel bar

    图  2  研究区模型剖分与参数分区

    Figure  2.  Model partition and parameter partitioning in the study area

    图  3  各监测井承压水位埋深计算值与实测值拟合

    Figure  3.  Fitting of calculated and measured confined water levels below surface in observation wells

    图  4  工况1浸没范围和程度

    Figure  4.  Immersion range and degree of study area under condition 1

    表  1  研究区各地层水文地质参数

    Table  1.   Hydrogeological parameters of various layers in study area

    分区渗透系数/(m·d-1)给水度贮水率/m-1地下水净
    补给系数
    壤土层黏土层细砂层砂卵砾石层基岩层壤土层黏土层细砂层细砂层砂卵砾石层基岩层
    a---791×10-4----2.70×10-71.67×10-90
    b--6571×10-4--0.15-2.63×10-71.67×10-90.003
    c1.00.506571×10-40.050.05-1.79×10-69.12×10-81.67×10-90.003
    d0.60.273571×10-40.050.05-1.79×10-69.12×10-81.67×10-90.003
    e0.60.273241×10-40.050.05-1.79×10-69.12×10-81.67×10-90.003
    f--6571×10-4--0.15-2.63×10-71.67×10-90.011
    g1.00.806571×10-40.050.05-1.79×10-69.12×10-81.67×10-90.011
    h1.00.803571×10-40.050.05-1.79×10-69.12×10-81.67×10-90.011
    i1.00.803241×10-40.050.05-1.79×10-69.12×10-81.67×10-90.011
    j1.01.003571×10-40.050.05-1.79×10-69.12×10-81.67×10-90.011
    k--6571×10-4--0.15-9.12×10-81.67×10-90.011
    l--6571×10-4--0.15-2.63×10-71.67×10-90.042
    m--6571×10-4--0.15-2.63×10-71.67×10-90.042
    n--3241×10-4--0.15-2.63×10-71.67×10-90.042
    o--3571×10-4--0.15-2.63×10-71.67×10-90.042
    下载: 导出CSV

    表  2  防渗措施布设情况

    Table  2.   Arrangements of anti-immersion measures in study area

    工况防渗墙减压井是否抬田
    类型布设位置井径/m排渍高程/m布设位置(堤后)/m
    工况1-----
    工况2-----
    工况3A→D---
    工况4深入到砂卵砾石层底部B→A→D→C---
    工况5B→A→D→C→B---
    工况6深入到砂卵砾石层顶部B→A→D→C→B---
    工况7--0.630.42
    工况8--0.630.418
    工况9--0.230.418
    工况10--0.430.418
    工况11A→D0.630.418
    工况12深入到砂卵砾石层底部B→A→D→C0.630.418
    工况13B→A→D→C→B0.630.418
    下载: 导出CSV

    表  3  各工况下江心洲浸没面积统计

    Table  3.   Statistics of immersed area in mid-channel bar under different conditions

    方案编号浸没分区浸没面积/(104m2)浸没面积与江心洲陆地面积比
    严重浸没中度浸没轻度浸没总浸没
    工况1堤外19.071-55.00574.0750.465
    堤内5.00449.95015.64570.5990.443
    工况2堤外0-000
    堤内4.90050.01315.68770.5990.443
    工况3堤内4.89849.86915.83270.5990.443
    工况4堤内4.96750.02115.61270.5990.443
    工况5堤内4.99850.18415.45870.6400.443
    工况6堤内4.89850.00615.69570.5990.443
    工况7堤内02.51616.24818.7640.118
    工况8堤内0.0222.0414.1956.2590.039
    工况9堤内0.10216.86220.05437.0180.232
    工况10堤内0.0222.44111.85114.3140.090
    工况11堤内0.0341.5703.7405.3440.034
    工况12堤内0.0341.4153.5134.9630.031
    工况13堤内0.0341.2453.1204.3990.028
    下载: 导出CSV
  • [1] 戚筱俊.工程地质及水文地质[M].北京:中国水利水电出版社, 1997.

    QI Xiaojun. Engineering geology and hydrogeology[M]. Beijing: China Water Power Press, 1997. (in Chinese)
    [2] GRAAF I, BEEK L, WADA Y, et al. Dynamic attribution of global water demand to surface water and groundwater resources: Effects of abstractions and return flows on river discharges[J]. Advances in Water Resources, 2014, 64(1): 21-33. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0309170813002467
    [3] 戴长雷, 李治军, 高淑琴.大顶子山航电枢纽蓄水后上游临江地区地下水浸没影响态势初步分析[J].黑龙江大学工程学报, 2010, 1(1): 45-50. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hljsz201004008

    DAI Changlei, LI Zhijun, GAO Shuqin. Groundwater immersion situation in riverside regions after Dadingzishan Navigation Hydropower Project storing water[J]. Journal of Engineering of Heilongjiang University, 2010, 1(1): 45-50. (in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hljsz201004008
    [4] KARATZAS G P. Developments on mdeling of groundwater flow and contaminant transport[J]. Water Resour Manage, 2017, 31(10): 3235-3244. doi:  10.1007/s11269-017-1729-z
    [5] GLEESON T, MANNING A H. Regional groundwater flow in mountainous terrain: three-dimensional simulations of topographic and hydrogeologic controls[J]. Water Resources Research, 2008, 44(10): 297. http://www.tandfonline.com/servlet/linkout?suffix=CIT0019&dbid=16&doi=10.1080%2F07011784.2017.1414635&key=10.1029%2F2008WR006848
    [6] DOBLE R C, CROSBIE R S, SMERDON B D, et al. Groundwater recharge from overbank floods[J]. Water Resources Research, 2012, 48(9): 9522. http://d.old.wanfangdata.com.cn/NSTLQK/NSTL_QKJJ0228538615/
    [7] SCIBEK J, ALLEN D M, WHITFIELD P H. Quantifying the impacts of climate change on groundwater in an unconfined aquifer that is strongly influenced by surface water[J]. Geological Society London Special Publications, 2008, 288(1): 79-98. doi:  10.1144/SP288.07
    [8] 骆祖江, 张弘, 李会中, 等.乌东德水电站坝址区地下水渗流三维非稳定流数值模拟[J].岩石力学与工程学报, 2011, 30(2): 341-347. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yslxygcxb201102017

    LUO Zujiang, ZHANG Hong, LI Huizhong, et al. Three-dimensional transient flow numerical simulation of groundwater seepage in dam site of Wudongde hydropower station[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2011, 30(2): 341-347. (in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yslxygcxb201102017
    [9] TAO X, MA J, ZENG W. Treatment effect investigation of underground continuous impervious curtain application in water-rich strata[J]. International Journal of Mining Science and Technology, 2015, 25(6): 975-981. doi:  10.1016/j.ijmst.2015.09.015
    [10] 王晓燕, 党发宁, 田威, 等.大渡河某水电站围堰工程中悬挂式防渗墙深度的确定[J].岩土工程学报, 2008, 30(10): 1564-1568. doi:  10.3321/j.issn:1000-4548.2008.10.025

    WANG Xiaoyan, DANG Faning, TIAN Wei, et al. Determination of depth of suspended cut-off walls in cofferdam of a hydraulic power station in Dadu River[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2008, 30(10): 1564-1568. (in Chinese) doi:  10.3321/j.issn:1000-4548.2008.10.025
    [11] 冶雪艳, 杜新强, 杨悦锁.绥化市红兴水库渗漏分析及渗控方案模拟预测[J].吉林大学学报(地球科学版), 2010, 40(1): 128-133. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/cckjdxxb201001017

    YE Xueyan, DU Xinqiang, YANG Yuesuo. Seepage analysis and forecast of the seepage-control schemes of Hongxing reservior in Suihua City[J]. Journal of Jilin Unviersity (Earth Science Edition), 2010, 40(1): 128-133. (in Chinese) http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/cckjdxxb201001017
    [12] 吕路, 杨军耀, 秦嘉楠.汾河三期蓄水工程人工湖渗漏对太原市浅层地下水影响的数值模拟[J].水电能源科学, 2017, 35(1): 89-93. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SDNY201701022.htm

    LYU Lu, YANG Junyao, QIN Jianan. Numerical simulation of impact of artificial lake leakage on shallow groundwater in Taiyuan in third stage of Fenhe River water storage project[J]. Water Resources and Power, 2017, 35(1): 89-93. (in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-SDNY201701022.htm
    [13] 骆祖江, 杨林, 李占军, 等.松原壅水坝工程库区左岸浸没预测三维数值模拟[J].农业工程学报, 2012, 28(3): 129-134. doi:  10.3969/j.issn.1002-6819.2012.03.023

    LUO Zujiang, YANG Lin, LI Zhanjun, et al. Three-dimensional numerical simulation for immersion prediction of left bank of Songyuan reservoir project[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2012, 28(3): 129-134. (in Chinese) doi:  10.3969/j.issn.1002-6819.2012.03.023
    [14] 曹洪, 尹小玲, 魏旭辉, 等.潮州供水枢纽工程库区浸没影响初探[J].岩石力学与工程学报, 2004, 23(5): 862-866. doi:  10.3321/j.issn:1000-6915.2004.05.028

    CAO Hong, YIN Xiaoling, WEI Xuhui, et al. Primary study on effects of immersion by reservior of Chaozhou water supply project[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2004, 23(5): 862-866. (in Chinese) doi:  10.3321/j.issn:1000-6915.2004.05.028
    [15] 曹剑峰, 迟宝明, 王文科, 等.专门水文地质学[M].北京:科学出版社, 2006.

    CAO Jianfeng, CHI Baoming, WANG Wenke, et al. Special hydrogeology[M]. Beijing: Science Press, 2006. (in Chinese)
    [16] 钱会, 郑西来, 樊秀峰.傍河取水越河稳定渗流问题的三维数值模拟研究[J].水利学报, 1999(3): 32-37. doi:  10.3321/j.issn:0559-9350.1999.03.006

    QIAN Hui, ZHENG Xilai, FAN Xiufeng. Numerical modeling of steady state 3-D groundwater flow beneath an incomplete river caused by riverside pumping[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 1999(3): 32-37. (in Chinese) doi:  10.3321/j.issn:0559-9350.1999.03.006
    [17] 曹腾飞.区域地下水评价及影响研究--以新干县地下取用水为例.南昌: 南昌大学, 2015. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=D691685

    CAO Tengfei. Study on regional groundwater assessment and impact--Underground water in Xingan as an example. Nanchang: Nanchang University, 2015. (in Chinese) http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=degree&id=D691685
  • [1] 冷文鹏, 陶亚, 孙若涵, 夏建新.  基于MODFLOW模型滹沱河傍河地下水源地保护区划分 . 水利水运工程学报, 2021, (3): 59-66. doi: 10.12170/20200611001
    [2] 郭成超, 杨建超, 石明生, 关欢, 蔡兵华, 李忠超.  高聚物防渗墙在交通荷载作用下的应变特征 . 水利水运工程学报, 2020, (4): 103-110. doi: 10.12170/20190520001
    [3] 梁岩, 毛瑞敏, 王毅, 罗小勇.  龙开口水电站坝基防渗墙数值模拟 . 水利水运工程学报, 2018, (3): 57-64. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.03.008
    [4] 梁超, 张金良, 练继建.  地震作用下渗流边坡的动力响应耦合分析 . 水利水运工程学报, 2017, (1): 18-25. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.01.003
    [5] 王军辉, 陶连金, 韩煊, 周宏磊.  我国结构抗浮水位研究现状与展望 . 水利水运工程学报, 2017, (3): 124-132. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.017
    [6] 马强, 左晓宝, 汤玉娟.  环境水侵蚀下水泥净浆钙溶蚀的模拟与验证 . 水利水运工程学报, 2017, (3): 107-115. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2017.03.015
    [7] 王兆印, 韩鲁杰.  黄河源沙漠中月牙泉群的特性及形成机理 . 水利水运工程学报, 2016, (4): 1-10.
    [8] 魏炳乾, 严培, 庞洁, 刘洋, 周双明, 李强.  浐河桃花潭库区冲淤演变的二维数值模拟 . 水利水运工程学报, 2015, (5): 30-37.
    [9] 李景远, 吴巍, 周孝德, 吴皎, 焦露慧.  干旱区库坝工程对地下水的影响 . 水利水运工程学报, 2015, (6): 68-75.
    [10] 邓成进, 袁秋霜, 侯延华, 贾巍.  基于FLUENT的库区涌浪数值模拟 . 水利水运工程学报, 2014, (3): 84-91.
    [11] 王建敏, 任青文, 杨印.  基于数值模拟的地下洞室施工安全预警指标 . 水利水运工程学报, 2013, (2): 20-25.
    [12] 高江林, 陈云翔.  基于渗流与应力耦合的防渗墙与坝体相互作用的数值模拟 . 水利水运工程学报, 2013, (2): 58-63.
    [13] 胡少伟,陆俊,王国群.  地质雷达在探测地下富含水区域中的应用 . 水利水运工程学报, 2012, (6): 33-37.
    [14] 杨忠超,文岑,许光祥,陈明栋,杨斌.  乌江银盘航电枢纽明渠通航方案数值模拟 . 水利水运工程学报, 2009, (3): -.
    [15] 吴修锋,林军,吴时强,周杰.  曹娥江大闸围堰工程水流泥沙冲淤数值模拟计算 . 水利水运工程学报, 2008, (3): -.
    [16] 潘存鸿,鲁海燕,曾剑.  钱塘江涌潮特性及其数值模拟 . 水利水运工程学报, 2008, (2): -.
    [17] 莫思平,辛文杰,应强.  广州港深水出海航道伶仃航段回淤规律分析 . 水利水运工程学报, 2008, (1): 42-46.
    [18] 何杰,辛文杰.  潮汐河口汊道治理的数值模拟 . 水利水运工程学报, 2008, (1): 61-66.
    [19] 陈为博,杨敏.  用VOF方法数值模拟溢流堰流场 . 水利水运工程学报, 2004, (4): 42-45.
    [20] 曹茂森,任青文.  应力波小波域谱分析的岩土介质损伤诊断 . 水利水运工程学报, 2004, (3): 12-18.
  • 加载中
图(4) / 表 (3)
计量
  • 文章访问数:  582
  • HTML全文浏览量:  52
  • PDF下载量:  186
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-03-12
  • 刊出日期:  2018-12-01

/

返回文章
返回