一、地下水资源评价中可视化FEM自剖分技术的研究（论文文献综述）
罗斌[1]（2021）在《咸阳市地下水资源动态变化特征与数值模拟》文中研究说明用水量持续增加和地表径流减少,使地下水资源过度开发,导致部分区域形成了超采区。为遏制地下水超采区面积的进一步扩大,本文以咸阳市为典型区域,通过分析地下水动态变化特征,建立三维可视化地下水数值模型,模拟不同补给条件和开采条件下的地下水位动态变化规律,并模拟预测了该地区近期（2025年）和中远期（2035年）的地下水动态变化过程。得到以下研究结论:（1）揭示了咸阳市地下水位年内与年际的动态变化规律。结果表明,咸阳市南部平原区地下水位年内呈现先上升后下降的变化规律,年际间呈现下降趋势;北部黄土高原丘陵区和沟壑区地下水位年内和年际间基本保持不变。南部平原区各典型监测井的趋势检验值Z均大于2.32,且通过了 99%显着性检验,表明该地区1979-2017年地下水位呈现明显下降趋势;南部平原区典型监测井地下水位Hurst指数H均大于0.5,即监测井地下水位变化具有持续性;由M-K突变分析法得到典型监测井地下水位存在突变年份,突变原因为农业种植结构调整和城镇工业的迅速发展导致地下水开采量迅速增大。（2）计算了研究区各地貌单元分区的地下水资源量。结果表明,三级区渭河北林～咸区间的黄土台塬区、阶地、低阶地,渭河北咸～潼区间的低阶地,以及渭河南咸～潼区间的低阶地区域,地下水年内均存在超采现象,其年内亏缺量分别为-4261.83万m3、-5467.32万m3、-5259.74万m3、-1852.18万m3和-2373.11万m3。将计算结果按面积折算至县区（市）行政划分中,其中秦都区地下水亏缺量最大为-7321.80万m3,泾阳县地下水亏缺量最小为-4042.44万m3,超采区域计算结果与2015年《陕西省水资源公报》划分咸阳市超采区基本一致。（3）建立并验证了研究区三维地下水数值模型。结果表明,咸阳市典型监测井地下水位模拟值与实测值之间的均方根误差介于0.225-0.850之间,相关系数介于0.780～0.940之间,两者一致性较好,说明该模型可以用于研究区域地下水位模拟。分析了含水层渗透系数K,给水度μ和降雨入渗系数n对模型模拟结果的影响。结果表明,降雨入渗系数n对地下水位模拟结果最敏感,其次为给水度μ,渗透系数K为敏感性最弱。（4）模拟预测了研究区域近期和中远期的地下水动态变化过程。结果表明,方案一中等年与干旱年条件下,咸阳市南部地区地下水位在近期和中远期均呈现下降趋势,中部地区地下水位逐年上升,北部地区地下水位在中远期整体呈现上升趋势。考虑引汉济渭工程供水后的方案二中等年条件下,研究区地下水位总体呈现先下降后上升的趋势,南部地区地下水恢复效果较好,2035年时地下水位基本恢复至模拟初期水位,其中部分典型监测井地下水位比模拟初期有所提高;干旱年条件下监测井地下水位变化与中等年基本一致,但干旱年由于降雨补给量的减小,导致部分监测井的地下水位呈现持续下降趋势。研究结果为咸阳市的水资源管理提供参考。
曹睿娟[2]（2021）在《邢台市地下水压采效果动态评估模型与系统研究》文中研究指明地下水是水资源的重要组成部分,目前对地下水的超采引发了诸如地面沉降、海水入侵等生态环境问题,制约水资源的可持续发展。近年来,国家对地下水超采综合治理及压采效果评估工作予以高度重视。本文以地下水超采综合治理重点地区邢台市为研究区域,在分析历年地下水变化特征及其影响因素基础上,构建基于地下水模拟系统（Groundwater Modeling System,GMS）的地下水数值模拟模型,根据多因素影响及不同情景模拟地下水埋深变化情况。采用数据库、组件及可视化仿真等技术研发了地下水压采效果动态评估系统,基于系统实现地下水评估过程的流程化与可视化,为地下水综合治理提供技术支撑和决策支持。本文取得的主要研究成果如下:（1）剖析了邢台市地下水变化特征及其影响因素。采用克里金空间插值、趋势检验、数理统计等方法分析了地下水变化特征,采用多元线性回归、灰色关联分析、随机森林等方法分析了地下水埋深变化的主要影响因素。结果表明:邢台市地下水呈现西北埋深较深,东南埋深较浅的总体趋势,每年6月为地下水埋深最深时期,7-9月埋深回升,10-12月埋深较为稳定。地下水埋深变化的主要影响因素为降雨量和地下水开采量。（2）建立了基于GMS的邢台市地下水数值模拟模型。基于GMS对研究区域进行边界条件概化,源汇项及参数处理,并对模型进行参数率定。基于验证后的模型对2021-2030年多因素影响下的地下水埋深变化进行模拟,分析了稳定开采和综合治理两种开采方案下地下水埋深的变化情况。结果表明:地下水埋深总体呈回升趋势,2021年邢台市地下水埋深平均回升3.86m,2030年若保持开采量128.15亿m3,则地下水埋深会有所降低。稳定开采会导致地下水埋深的持续下降,而实施引水压采等治理措施则埋深呈现回升趋势。（3）研发了邢台市地下水压采效果动态评估系统。采用数据库、组件、空间插值以及可视化仿真等技术,构建了地下水压采效果动态评估系统,以邢台市为研究区域对系统进行应用,实现了地下水埋深动态评估及目标变幅打分评估,并将结果进行可视化展示。以2018年为例对邢台市地下水埋深变化情况进行评估,结果表明:邢台市实际埋深变幅小于目标变幅,评估结果为优秀,即达到压采目标。
唐美琴[3]（2021）在《危险废物填埋场污染物运移模型研究》文中研究表明填埋场是危险废物集中处置的主要设施,也是环境污染集中发生的场所。危废填埋场在大气降水淋滤作用下仍存在渗漏问题,给周边地下水环境系统造成严重危害。因此,构建一套完整的危险废物填埋场污染物运移模型系统,对危废填埋场长期维护管理、环境风险预测以及风险管控具有重要意义。本文针对当前危废填埋场污染物运移的研究存在“体系尚未建立”,“多渗漏场景不全”和“参数随机性考虑不精准”等问题,围绕“基本构建危险废物填埋场污染物运移模型系统”为核心目标,综合运用理论分析、现场检测、数值模拟等方法。共开展四方面工作,分别为危废填埋场污染物运移数学模型的构建,建立复杂渗漏源强与包气带地下水和溶质运移耦合三维模型,参数不确定性对地下水污染风险的表征,开发危险废物填埋场污染物运移模型系统,具体为:（1）通过填埋场渗漏理论和污染物运移机理、经验公式和实际现场调查等研究,构建地表水入渗、雨水导排防渗、堆体淋溶、渗滤液导排防渗和包气带地下水等五大数学模型。准确刻画了地表径流、地表水入渗、堆体入渗、淋溶、渗滤液侧向导排、渗滤液渗漏、包气带中的水流和溶质运移以及地下水含水层中的水流和溶质运移等数十个地表地下水文过程和溶质迁移扩散过程。（2）采用有限单元法对包气带地下水模型中的地下水水流和溶质运移非线性方程进行离散求解。分析出污染源在包气带地下水中的三维动态运移过程和监测井处污染物随时间的浓度变化,并通过地下水污染物浓度的变化规律验证了包气带地下水模型预测的正确性。（3）基于MySQL+Python+PyQt5开发框架开发了危险废物填埋场污染物运移模型系统,其中利用蒙特卡洛（Monte Carlo,MC）法对参数不确定性进行了分析。依托于北京某危废填埋场的实际数据,与HELP-Landsim耦合模型对比结果表明:危废填埋场地下水中总氰化物（Total Cyanide,T-CN）浓度在50%、90%、95%置信度水平下均从填埋初期的“增加缓慢”,到中期的“明显上升”,再到后期的“趋于平缓”,与HELP-Landsim耦合模型得出的污染物运移规律相同。并且每年T-CN和自由氰化物（Free Cyanide,F-CN）的浓度最大绝对误差不超过0.22681mg/L。此外,T-CN和F-CN的浓度在50%、90%、95%置信度水平下超过地下水Ⅲ类水质标准限值的时间与HELP-Landsim耦合模型的超标时间相差不到3年,体现出本系统较好的风险预警特性。本文的研究结果表明危险废物填埋场污染物运移模型系统对于基本的填埋场污染物运移过程的刻画具有较高的精度和较好的呈现以及较高的工程参考和应用价值。
陈炎[4]（2021）在《宿州城西水源地地下水模拟与可持续利用》文中认为随着我国经济和城市化进程的快速发展,因不合理开采造成的地下水环境问题越来越突出,对水源地地下水资源的科学评价和可持续开发利用方案的确定乃当务之急。本文以宿州市城西水源地为例,在综合分析水源地及其区域地质水文地质条件基础上,概化水文地质概念模型,利用地下水数值模拟软件建立了研究区地下水水流数值模型开展了研究区地下水资源状况评价工作。经过矫正验算,确定了研究区的的地下水最大可开采量。并在此基础上结合研究区水文地质条件、水资源开发利用现状及用水需求,设计了最优地下水资源开发利用方案,制定了研究区地下水资源的可持续开发利用保护对策,进而达到可持续开发利用的目的。
陶真[5]（2021）在《羊东矿9#煤层底板奥灰突水危险性评价及地下水数值模拟》文中认为羊东矿位于峰峰矿区东部,近几年峰峰矿区向深部煤层延伸开采,煤矿的开采区域范围和开采深度不断增大,使本就复杂的地质、水文地质条件变得更加复杂,且存在未知性和不确定性,奥灰含水层岩溶裂隙发育、富水性强、水压大。这造成奥灰含水层对深部煤层安全生产的威胁越来越大,且煤矿突水危险性和煤矿防治水难度增大。煤层底板奥灰水突水危险性评价能分析发生突水的情况,能为防治水工作提供保障。建立羊东矿地下水流数值模型,研究注浆前后渗透系数的变化,科学的预测煤层采动条件下奥灰水的水位、流场动态变化,为深部煤层安全开采提供强有力的保障。在整理收集羊东矿地质和水文地质资料的基础上,分析地下水补给、排泄和径流特征。使用五图双系数法评价峰峰矿区羊东矿9#煤层底板突水危险性。另外,利用Visual MODFLOW软件模拟注浆前后渗透系数的变化,及模拟在煤层采动条件下预测注浆前后奥灰水水位、流场动态变化。取得了以下研究成果:（1）研究区内带压系数均小于0 MPa,突水系数均大于0.1 MPa/m。在评价时考虑底板隔水层有效保护厚度的重要性,本研究采用的三个评价指标为有效隔水层厚度、带压系数和突水系数,评价结果为羊东矿整个矿区9#煤层均存在底板突水的危险性;部分区域的有效隔水层厚度为0 m,属于直通式突水危险区,该区域发生突水的可能性极大。（2）利用Visual MODFLOW软件模拟注浆对渗透系数的变化,通过不断调参,求得水文地质参数。注浆前后含水层的水文地质参数变化不大,注浆对大青灰岩含水层的影响几乎没有,对奥灰岩溶裂隙含水层有一定影响但影响不大;而相对隔水层发生了较大的变化,注浆后相对隔水层的厚度、强度变大,透水率变得更小,其渗透系数由2.8×10-5 m/d变成1×10-7 m/d。（3）利用Visual MODFLOW软件模拟在煤层采动条件下预测注浆前后奥灰水水位、流场动态变化。通过10年的模拟显示,形成以羊东矿为中心的漏斗;注浆前奥灰水水位降深为15-20 m之间,注浆后奥灰水水位降深为2-3 m之间,注浆后奥灰水水位降深比注浆前小15 m左右;煤层底板注浆能保护4.95×107 m3的奥灰水资源,而且煤层底板注浆能够有效降低突水的危险性,从而提高煤矿生产的安全性。
刘聪[6]（2021）在《隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法》文中研究说明随着国家基础设施建设的蓬勃发展和“一带一路”宏伟战略实施,交通路网以及水电项目向遍布崇山峻岭的西部地区纵深拓展,我国已成为世界上隧道建设规模与难度最大的国家。隧道修建规模和难度不断增大,数量不断增多,修建过程中突水灾害频发,已经成为制约隧道与地下工程安全建设的世界级难题。根据渗流通道与隔水阻泥结构的不同,可以将隧道突水灾害划分为两大类型:裂隙岩体渐进破坏诱发突水和充填结构渗透失稳诱发突水。其中充填结构失稳突水是指隧道施工中遭遇到宽大裂隙、断层破碎带、岩溶管道等充填结构,内部介质在施工扰动和地下水渗流作用下失稳涌入隧道而诱发突水灾害,该类突水更易形成瞬间喷薄式高压大体量突水灾害,灾变演化机理犹为复杂。本文以隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水模拟分析方法为研究主题,深入研究了地下水渗流和水力侵蚀作用下充填介质体强度弱化进而诱发突水灾变演化机理,提出 了基于 DEM-SPH（Discrete Element Method-Smoothed Particle Hydrodynamics）的两相介质流-固耦合模拟分析方法,取得了一系列具有理论意义和应用价值的研究成果,并依托永莲隧道断层突水突泥、尚家湾隧道岩溶管道突涌水以及引松供水工程TBM隧洞突涌水等典型案例开展了三维隧道充填结构突水突泥灾害演化数值模拟,取得了良好的效果。主要研究成果如下:（1）基于隧道充填结构骨架颗粒-侵蚀细颗粒-地下水三相物质组成假定,推导了考虑水压力作用的多孔介质骨架弹塑性变形控制方程,引入可以同时考虑法向力（压）和剪切力作用的Hyperbolic屈服破坏模型,建立了充填结构骨架介质屈服破坏准则。基于细观尺度颗粒受力平衡分析,推导了细颗粒侵蚀发生的临界水力条件,引入了细颗粒侵蚀速率控制方程和水力侵蚀弱化因子的概念,推导了细颗粒侵蚀作用下骨架孔隙率和渗透率演化控制方程,建立了可以定量表征粘聚力和抗拉强度与细颗粒侵蚀之间弱化关系的充填介质水力侵蚀弱化本构模型。同时引入了可以描述从侵蚀初期至失稳破坏全过程的双曲型流体粘度演化本构模型,建立了泥水混合流体非线性动力学控制方程。最后,从地下水渗流、细颗粒侵蚀、骨架颗粒应力变形的三场耦合角度出发,阐明了“充填体孔隙率增大、介质粘结强度弱化、混合流体粘度变大”的充填结构失稳“三变”演化过程,系统地揭示了充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳诱发突水突泥灾变演化机理。（2）基于颗粒离散元基本原理,引入了超二次曲线型颗粒形状表征方法及其配套接触检测算法,实现了岩土类材料真实颗粒形状的准确模拟。在第二章充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳“三变”演化机理的基础上,开发了离散元颗粒粘结水力侵蚀软化本构模型,并通过自主编程,将其嵌入现有离散元模拟方法中,建立了基于DEM的岩土体侵蚀软化模拟分析方法。通过开展了岩土材料三轴压缩、直接剪切等数值试验,研究分析了不同水力侵蚀作用下材料宏观强度的影响规律。（3）根据泥水混合物非牛顿流动特性,引入了双曲线型非线性流体粘度流变模型,定量地描述了混合流体动力粘度随细颗粒侵蚀率之间的变化关系。通过自主编程将该混合流体变粘度流变本构模型嵌入现有的SPH计算程序中,开展了经典的二维方腔剪切流、流体溃坝过程模拟以及流体溃决对刚性圆柱体的冲击过程数值试验,验证了现有程序的有效性,实现了混合流体变粘度流动演化过程模拟分析,为隧道突水过程中地下水真实流态演化的提供了模拟方法。（4）针对充填结构中岩土介质和地下水两相物质组成特点,建立了分别由DEM方法模拟岩土固体介质力学变形和破坏过程、由SPH方法模拟多孔介质中地下水流态演化过程的两相介质耦合模型,同时引入适用于大尺度粒子类流-固耦合问题高效模拟的双向耦合不求解策略,形成了基于DEM-SPH方法的两相介质流-固耦合模拟分析方法。针对复杂工程模型流-固耦合模拟,提出了复杂数值模型构建方法、基于Linux集群的混合并行加速算法和三维可视化处理技术,开展了隧道充填结构失稳诱发突水涌泥过程数值模拟,研究了不同充填固体分数、颗粒尺寸、流体粒子间距以及耦合网格尺寸等条件下泥水混合物流动速度、堆积演化状态。（5）依托江西吉莲高速永莲隧道富水断层破碎带突水突泥灾害、湖北保宜高速尚家湾隧道充填岩溶管道突涌水灾害和吉林引松供水工程3#TBM隧洞突涌水灾害等典型充填结构突水突泥灾害案例,采用本文提出的基于DEM-SPH的充填结构两相介质耦合模拟分析方法,开展三维充填结构失稳诱发突水灾变演化过程数值模拟。深入分析了突水（突泥）灾害发生过程中固体和流体介质的演化状态以及它们流动速度变化规律,监测并记录了关键监测断面处固体和流体突水涌泥流量（质量）的变化。最后,针对TBM隧洞掘进突水涌泥案例,分析了 TBM掘进机刀盘所承受的突水涌泥冲击力变化和刀盘扭矩变化,以数值模拟成功地诠释了现场施工中由于突水涌泥灾害发生造成TBM掘进机刀盘卡顿、无法正常工作的现象。
郝英红[7]（2021）在《合肥市滨湖新区地下空间开发地质适宜性三维评价研究》文中提出随着城市日益发展,城市地下空间开发利用一方面受到地质条件的制约,另一方面也会造成一系列的环境地质、工程地质和水文地质问题。因此,在大规模开发城市地下空间之前,必须对城市地下空间开发的地质适宜性开展评价分析,为城市规划和工程建设提供决策依据。滨湖新区是合肥市未来重点的发展区域之一,对于地下空间开发需求旺盛。因此,本文针对合肥市滨湖新区,利用隐式三维地质建模方法建立研究区三维地质模型;通过分析区内城市地下空间开发地质环境影响因素,结合收集到的资料数据,选取了合适的评价因子,并根据以往研究划分了评价因子标准体系,构建了三维评价模型;通过对各评价因子进行三维空间分析,建立三维评价数据集;再通过AHP层次分析法和熵权法计算得到各评价因子的主、客观权重,并通过优化权重,将主、客观确权相结合,得到比较合理的评价因子权重;最后采用多级指数叠加法和模糊综合评价法对研究区地下空间开发地质适宜性进行三维综合评价,并通过对比两种不同的综合评价方法得到的评价结果,对研究区地下空间开发地质适宜性进行综合分析和评价,主要结论如下:（1）合肥市滨湖新区整体地下空间开发地质适宜性较为适宜。浅层区域地下空间开发地质环境较差;中、深层较浅层适宜开发,但局部地区由于受到下伏软土和含水层的影响,地下空间开发难度较大,开发成本上升;深层区域在不考虑因深度加深导致的开挖成本加大等因素时,地质环境最为适宜地下空间开发与利用,但在深层区域开挖应避开断裂等构造因素影响。（2）由三维隐式地质建模、三维空间分析、综合评价等方法组成的城市地下空间开发地质适宜性三维评价方法具有较好的实用性,相较于以往二维评价成果,能够显着提高评价结果的深度方向分辨率,同时基于三维评价结果,可以进一步根据需要获取特定深度、特定范围内的评价结果,提高了评价结果的实用性。（3）对比分析多级指数叠加法和模糊综合评价法获得的三维综合评价结果可现,两种方法评价得到的浅、中、深层区域的开发适宜性基本一致,但模糊综合评价方法对于不适宜区域的识别更加敏感。总体来看,相关综合评价结果均可为城市地下空间精细规划及可持续开发利用提供合理的参考依据。
陈刚[8]（2021）在《基于多尺度三维空间裂隙分布的粗糙岩体裂隙渗透性研究 ——以云南个旧高松矿田为例》文中认为受基岩中裂隙的多尺度性、三维空间分布的复杂性等因素影响,基岩裂隙中的地下水渗流具有强烈的尺度效应、不均匀性和各向异性;在单裂隙渗流、裂隙网络模拟、裂隙岩体渗透张量等研究的基础上,进行地下水渗流场的模拟和计算,将得出地下水动态、水量变化等合理的结果。以往的研究大多针对上述问题中某一具体问题开展研究,缺乏在同一研究区内多个问题综合性的研究。本文以裂隙尺度为主线,对上述问题展开研究工作,重点是小尺度粗糙裂隙渗流特性和中尺度裂隙网络的渗透性研究。本项研究依托国家自然科学基金（编号:41562017）,“基于裂隙三维空间分布的矿区地下水流动模拟研究”以及企业合作项目“云南省个旧市松树脚锡矿水文地质调查”等项目进行选题、数据采集、理论推演和论文撰写。研究区实测裂隙水平上优势方向为325°和75°,裂隙隙宽在0.1～0.4mm之间,总体符合正态分布。研究区构造发育将该区分割为12个岩体块段,这些块段水平方向上裂隙发育各具特点;裂隙隙宽垂向上有随高程逐渐减小的趋势,总体上符合线性变化。借助岩石CT技术、三维激光扫描技术,完成了研究区内46个不同类型岩石样品的扫描,提取出17个典型裂隙面三维形态数据。使用裂隙面切向、法向双位移量控制的方法,生成激光扫描裂隙面的三维双壁粗糙裂隙模型。以局部立方定律为理论基础,建立三维裂隙隙宽函数插值渗流模拟方法,提高了计算速度,且效果良好。完成15个典型裂隙面的渗流计算,粗糙度系数范围1.33～8.21。对研究区内40个岩石样品进行了渗透率测定工作,气测法中灰岩渗透率平均值7.41E-16 m2,白云岩渗透率平均值1.04E-15 m2,且岩石液测法得到岩石渗透率远小于气测法结果。裂隙网络的模拟应用GEOFRAC法,该方法以序贯高斯模拟法（SGS）模拟裂隙位置的空间分布、以主成分分析法模拟裂隙方向的空间分布、按特定规则连接裂隙元形成三维裂隙面,生成了地表12个分区的66812条裂隙,地下8个分区7632条裂隙;裂隙形状采用圆盘模型,组成三维裂隙网络。基于质量守恒定律推导出二维裂隙流和三维达西渗流的跨维度耦合控制方程,保证了数值模型计算域内渗流场压力、速度、质量的连续性。利用离散裂隙和基质（DFM）模型,耦合二维裂隙流和三维基质达西流进行裂隙岩体的渗流数值计算,完成地表12个分区,地下8个分区共20个DFM模型渗透张量的计算;并使用2个孔组抽水试验结果进行了验证。并对裂隙岩体三维渗透张量计算结果自编程序实现了三维渗透椭球体的可视化。基于渗透张量的二阶对称正定性,推导出各向异性含水介质地下水流动方程二维中心差分法的稳定性判断公式。分析认为,MODFLOW2005可以完成特定条件下的各向异性含水介质的渗流模拟和计算,且计算速度快;但在基于矩形网格、显式差分格式时计算稳定性相对较差。对比分析River和Drain模块,在需要考虑巷道对地下水补给的情况下选用River模型更为合理;River和Drain模块无法做到对水量变化的快速响应;对River和Drain模块中水量变化起决定性作用的是与含水层间的水头差。对云南个旧高松矿田进行了各向异性含水层渗流场模拟,对比了各向异性和各向同性两种数值模拟计算结果;各向同性状况下巷道涌水量预测值比实测值明显偏大,最大计算误差67.10%;而使用改进渗透张量作为含水层渗透性参数的模型计算结果最大误差小于32.23%。并利用渗透椭球体分析了各向异性含水层中地下水数值计算产生偏差的原因。
田辉[9]（2020）在《基于SWAT与Visual Modflow的海伦市水资源模拟与合理配置研究》文中研究指明海伦市位于松嫩平原东北部,是我国重要的商品粮基地、贫困县和革命老区。1980年以来,随着人口增长和经济发展,地下水资源被高强度开发,生态地质环境受到了破坏,诸如水土污染、黑土流失等问题呈现出日益加重的变化趋势,已成为严重制约着经济社会的发展重要因素。海伦市地表水较为发育,近些年由于化肥、农药的使用、养殖及生活垃圾处理不当,导致地表水质量下降,影响了粮食安全与供水安全。因此,开展通肯河上游海伦地区水文、水资源研究工作,查明流域水资源数量与质量、水环境质量、及水生态相关的环境地质问题,提出水资源开发利用优化配置方案,为生态环境恢复与保护、饮水保障工程的实施提供科学依据。本研究以干旱-半干旱区典型农业区通肯河流域上游海伦市为研究对象,在分析研究区水文气象要素时、空分布特征的基础上,重点考虑气候变化和人类活动趋势下水资源的变化,构建通肯河流域上游地表水-地下水耦合模型,定量分析地表水与地下水的转化过程,计算流域生态环境需水量,构建基于水质、水量、生态需水量的水资源合理配置新模式,为流域水资源的高效开发利用与保护提供技术支撑。本次研究获得主要结果如下:（1）结合GIS（Geographical Information System）技术,利用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型实现通肯河流域上游海伦市地表径流过程的模拟。充分利用水文气象、土地利用、土壤数据,建立土壤属性数据库,以DEM数字高程模型为基础,利用ArcSWAT软件完成河网生成、子流域划分、流域边界的确定、水文响应单元生成,构建了流域地表水模型。利用2008年1月-2009年12月径流数据对模型校准,2010年1月-2016年12月径流值对模型验证。R2为0.895,ENS为0.87,表明模型能够真实反映研究区径流的实际变化趋势。（2）根据地表水循环与地下水补、径、排条件,构建了海伦市SWAT-Visual MODFLOW的耦合模型。通过深入分析通肯河流域水文地质资料,查明海伦市地下水赋存规律,利用Visual MODFLOW Flex6.1软件构建了研究区地下水数值模型。利用11个地下水长观井的水位数据对模型进行调参后,相关系数可达0.99,水位残差控制在0.84m,所建模型能够真实反映研究区地下水运动情况。运用ArcGIS软件,实现了SWAT与Visual MODFLOW最小计算单元之间数据的融合。（3）考虑气候变化的影响,利用SWAT模型实现了通肯河流域上游2030年地表径流的预测、预报。R/S法计算出的Hurst指数结果显示降雨在时间序列具有状态相反性。小波法分析显示年降水量存在4-5a、10-15a、17-23a、25-35a的变化周期,其中,4-5a的震荡明显,贯穿整个观测期。通肯河流域2010年-2030年平均径流量为3.1513×108m3/a。其中,2017年-2030年平均径流量为3.2215×108m3/a;2025年-2030年平均径流量为平均径流量为3.0552×108m3/a。由于受气候变化,特别是降雨量的影响,地表径流量明显偏少。地表水水质分析结果显示,海伦市地表水水质在Ⅱ类至Ⅴ类不等,丰水期水质优良,枯水期水质不佳。（4）考虑气候变化和人类活动的影响,利用耦合模型实现了通肯河上游2025年和2030年地下水水量和水质的预测、预报。通肯河流域2025年地下水水资源流入总量为38430.85×104m3,其中,地下水的储存量9368.82×104m3,河流的渗漏（补给地下水）2252.30×104m3,降雨的入渗补给量为26811.07×104m3;地下水的开采量为13028.31×104m3（农业灌溉10960.95×104m3,集中开采量2067.36×104m3）,地下水的排泄量为6942.30×104m3,蒸发量（潜水蒸发）为18462.06×104m3。通肯河流域2030年地下水水资源流入总量为37609.60×104m3,其中,地下水的储存量8272.36×104m3,河流的渗漏（补给地下水）2281.61×104m3,降雨的入渗补给量为27055.99×104m3;地下水的开采量为12992.90×104m3（农业灌溉10990.98×104m3,集中供水2001.92×104m3）,地下水的排泄量为6468.53.30×104m3,蒸发量（潜水蒸发）18149.26×104m3。较2025年,地下水资源量变化不大,主要由于气象条件和人类开采量变化不大所致。根据农业区的特点,选择受人类活动影响较大的硝酸根（NO3-）、亚硝酸根（NO2-）、铵根（NH4+）、氯离子（Cl-）四种典型离子,进行典型离子运移模拟。根据模拟结果,到2025年底,四种典型离子高浓度异常区域面积有不同程度的扩大,在剖面视图下,垂向方向运移明显,并且贯穿整个承压含水层,浓度范围的面积有所扩大。农业施肥水和生活污水渗漏,是区域地下水水质变化的主要诱因。（5）分析了影响通肯河流域上游海伦市生态环境需水量的因素,建立生态环境需水量计算模型框架。根据所建立的数学模型,对通肯河流域上游区海伦市生态环境需水量进行了分析与计算,得到了海伦市陆地生态环境需水量的数值为0.3431×108m3;海伦市河流生态环境需水量的数值为1.8881×108m3;海伦市湿地、水库生态环境需水量的数值为0.1211×108m3;海伦市生态环境需水量的数值为2.3523×108m3。所建数学模型简单、实用,能够满足通肯河流域生态环境需水量的定量分析与研究。（6）水资源合理配置研究:根据海伦市现有耕地面积、人口规模发展趋势、农业现代化发展、生态环境状况,以水资源可持续利用为目标,兼顾经济效益、社会效益、效率合理性、开发利用效率、生态环境效益等准则,利用灰色预测和多目标规划模型,对海伦市水资源进行合理配置研究。结果显示,基于SWAT-Visual Modflow Flex模型和灰色模型对流域水资源的预测结果,2025年水资源配置结果最优,其次为2020年水资源配置结果。
杨振威[10]（2020）在《基于三维可视化和数值模拟的柘城县地下水资源评价》文中研究指明随着柘城县经济社会的发展,地下水开采量相继增加,而地下水过度开采造成某些区域地下水长期处于超采状态,导致地下水水位逐年下降,形成大面积降落漏斗,同时地下水超采也造成了柘城县地下水水质恶化、苦咸水层下移、河流断流等一系列环境地质问题。在查明地质和水文地质条件的基础上,建立研究区水文地质概念模型和相应的数学模型,采用数值模拟法,进行地下水资源评价,为柘城县地下水资源可持续利用和科学管理提供依据,具有重要的科学和实际意义。论文主要研究成果如下:1)通过含水层组三维可视化的手段直观地分析地质、水文地质条件,对岩性数据进行概化并建立三维水文地质结构可视化模型。将研究区地质体垂向上自上而下依次划分为浅层含水层组、第一弱透水层、中层含水层组（苦咸水含水层组）、第二弱透水层、深层含水层组、底部隔水层,分析各层结构特征和分布规律。重点描述了苦咸水层的空间分布特征及其补给、径流和排泄特征,分析了其与相邻含水层的水力联系及不同开采条件下的补排关系。三维水文地质结构可视化模型为地下水数值模型的建立及水资源的合理开发利用提供依据。2)建立水文地质概念模型和相应的数学模型,采用数值法进行求解,应用试估-校正法对模型进行识别与验证,采用定量统计法及定性图示法对模型精度进行评价。模拟期间（2016年1月～2016年12月识别期、2017年1月～2017年12月验证期）,实测水位过程拟合线与模拟水位过程拟合线变化趋势一致,误差小于0.5m;实测流场与模拟流场特征基本相同;模拟期内地下水系统总补给量为8900万m3,总排泄量为8880万m3,均衡差为20万m3,为正均衡,其水文地质参数及水均衡计算量符合实际情况,数值模型达到精度要求,表明模型可信度较高。3)应用识别验证后的数值模型预测研究区在两种开采方案下运行10年后（2027年12月）的流场变化,进行了地下水资源评价。（1）第一种开采方案设定为以2017年开采量作为预报期开采量。第二种开采方案设定为浅层地下水开采量增加10%,深层地下水开采布局为新增深层开采井6眼（开采量约为365万m3/a）,关闭徐园水源地井群（开采量约为186万m3/a）。（2）研究区2016年地下水补给资源量为4204万m3/a,2017年地下水补给资源量为5376万m3/a。（3）浅层地下水可开采资源量为稳定在约束水位39.12m情况下的开采量,约为3186万m3/a。第一种开采方案下浅层地下水开采量约为2854万m3/a,小于可开采量,浅层地下水资源具有一定开采潜力,开采潜力约为332万m3/a;第二种开采方案下开采量约为3139万m3/a,与可开采量基本平衡,已无开采潜力。（4）深层地下水可开采资源量根据数值模拟模型的补排关系,由深层地下水补给量确定,约为1164.5万m3/a。第一种开采方案和第二种开采方案下深层地下水开采量分别约为1205万m3/a、1384万m3/a,均大于深层地下水可开采量,需要调整开采布局和减少深层地下水开采量以缓解水位下降趋势,避免深层承压水降落漏斗的扩展。合理的开采布局与适宜的地下水开采量有助于缓解地下水位下降与降落漏斗的扩大,对柘城县地下水资源可持续利用与科学管理具有实际意义。
二、地下水资源评价中可视化FEM自剖分技术的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、地下水资源评价中可视化FEM自剖分技术的研究（论文提纲范文）
（1）咸阳市地下水资源动态变化特征与数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 地下水资源研究进展 |
| 1.2.2 地下水动态数值模型研究 |
| 1.2.3 Visual MODFLOW软件的发展 |
| 1.2.4 水文地质参数敏感性研究 |
| 1.3 研究内容和技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 2 研究区概况 |
| 2.1 自然地理概况 |
| 2.1.1 地理位置 |
| 2.1.2 气象 |
| 2.1.3 社会经济 |
| 2.2 地形地貌 |
| 2.2.1 地貌类型 |
| 2.2.2 地层系统 |
| 2.3 河流水系 |
| 2.4 水文地质条件 |
| 2.4.1 潜水 |
| 2.4.2 承压水 |
| 2.5 水利设施发展现状 |
| 2.5.1 水利工程发展概述 |
| 2.5.2 供水工程设施现状 |
| 2.6 地下水供水工程现状 |
| 2.7 地下水开发利用现状 |
| 2.7.1 各部门实际用水量及用水结构分析 |
| 2.7.2 现状耗水量分析 |
| 3 地下水位动态变化规律 |
| 3.1 监测井分布特征 |
| 3.2 地下水位年内动态变化 |
| 3.2.1 洪积扇区 |
| 3.2.2 黄土台塬区 |
| 3.2.3 阶地及低阶地区 |
| 3.2.4 黄土丘陵沟壑区 |
| 3.2.5 黄土高原沟壑区 |
| 3.3 地下水位年际变化情况 |
| 3.4 地下水动态趋势性分析 |
| 3.5 地下水动态持续性分析 |
| 3.6 地下水动态突变性分析 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 地下水资源计算与评价 |
| 4.1 地貌分区 |
| 4.2 地下水资源量计算 |
| 4.2.1 研究区地下水补给量计算 |
| 4.2.2 研究区地下水排泄量计算 |
| 4.3 地下水资源均衡分析 |
| 4.4 咸阳市超采区确定 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 地下水数值模拟 |
| 5.1 模拟区范围 |
| 5.2 水文地质概念模型 |
| 5.2.1 含水层结构概化 |
| 5.2.2 边界条件概化 |
| 5.3 水文地质数学模型的建立与求解 |
| 5.3.1 水文地质数学模型的建立 |
| 5.3.2 模型网格的剖分 |
| 5.3.3 模型地表高程与底板高程 |
| 5.3.4 模拟期的确定 |
| 5.4 水文地质参数分区 |
| 5.5 初始水位及源汇项处理 |
| 5.5.1 初始流场 |
| 5.5.2 源汇项处理 |
| 5.6 模型识别验证 |
| 5.6.1 模型识别准则 |
| 5.6.2 水文地质参数 |
| 5.6.3 模拟地下水流场对比 |
| 5.6.4 地下水位拟合 |
| 5.6.5 水量均衡分析 |
| 5.6.6 模型验证 |
| 5.7 模型参数敏感性分析 |
| 5.8 本章小结 |
| 6 地下水资源利用量预测 |
| 6.1 模型预测方案设定 |
| 6.2 方案一不同水文年模式预测 |
| 6.2.1 中等年预测2025年地下水动态 |
| 6.2.2 中等年预测2035年地下水动态 |
| 6.2.3 干旱年预测2025年地下水动态 |
| 6.2.4 干旱年预测2035年地下水动态 |
| 6.3 方案二不同水文年模式预测 |
| 6.3.1 中等年预测2025年地下水动态 |
| 6.3.2 中等年预测2035年地下水动态 |
| 6.3.3 干旱年预测2025年地下水动态 |
| 6.3.4 干旱年预测2035年地下水动态 |
| 6.4 模型预测结果综合评价 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间主要研究成果 |
（2）邢台市地下水压采效果动态评估模型与系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 地下水动态变化研究现状 |
| 1.2.2 地下水数值模拟研究现状 |
| 1.2.3 地下水评估系统研究现状 |
| 1.2.4 研究中存在的问题与不足 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 地下水变化特征及影响因素分析 |
| 2.1 研究区域概况 |
| 2.1.1 地理位置 |
| 2.1.2 地形地貌 |
| 2.1.3 河流水系 |
| 2.1.4 气候条件 |
| 2.1.5 社会经济 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 趋势检验法 |
| 2.2.2 交叉小波 |
| 2.2.3 灰色关联分析 |
| 2.2.4 多元线性回归 |
| 2.2.5 随机森林 |
| 2.3 地下水变化特征分析 |
| 2.3.1 年际变化特征 |
| 2.3.2 年内变化特征 |
| 2.4 地下水影响因素分析 |
| 2.4.1 影响因素变化特征 |
| 2.4.2 影响因素相关性分析 |
| 2.5 地下水预测模型 |
| 2.5.1 多元线性回归模型 |
| 2.5.2 随机森林模型 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 基于GMS的地下水数值模拟模型研究 |
| 3.1 地下水数值模拟原理与方法 |
| 3.1.1 数值模拟方法概述 |
| 3.1.2 GMS软件介绍 |
| 3.1.3 模型原理及求解 |
| 3.2 地下水数值模拟模型构建 |
| 3.2.1 三维地层模型 |
| 3.2.2 模型构建流程 |
| 3.2.3 模型初始化与参数率定 |
| 3.3 基于影响因素的地下水埋深模拟 |
| 3.3.1 影响因素预测 |
| 3.3.2 地下水埋深模拟 |
| 3.4 不同方案下地下水埋深情景模拟 |
| 3.4.1 情景方案拟定 |
| 3.4.2 地下水埋深预测 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 地下水压采效果动态评估系统研究 |
| 4.1 系统设计 |
| 4.1.1 系统框架设计 |
| 4.1.2 系统功能设计 |
| 4.2 系统关键技术 |
| 4.2.1 数据库技术 |
| 4.2.2 数据插值法 |
| 4.2.3 可视化仿真 |
| 4.3 系统应用功能 |
| 4.3.1 基于模型的评估结果展示 |
| 4.3.2 基于目标变幅的打分评估 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（3）危险废物填埋场污染物运移模型研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景和研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 危废填埋场环境风险预测的研究现状 |
| 1.2.2 不确定性分析研究现状 |
| 1.3 论文的主要内容与结构安排 |
| 1.3.1 论文研究内容 |
| 1.3.2 论文组织结构 |
| 第2章 污染物运移模型的建立 |
| 2.1 地表水入渗模型 |
| 2.2 雨水和渗滤液导排防渗模型 |
| 2.2.1 通过完整土工膜的渗透量计算 |
| 2.2.2 通过土工膜上漏洞的渗漏量计算 |
| 2.2.3 防渗膜上饱和液位计算方法研究 |
| 2.3 堆体淋溶模型 |
| 2.3.1 渗滤液参数计算方法 |
| 2.3.2 垃圾参数计算方法 |
| 2.4 包气带地下水 |
| 2.4.1 基本假设 |
| 2.4.2 地下水流运动和定解条件 |
| 2.4.3 溶质运移方程和定解条件 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 包气带地下水污染物运移三维模型实现 |
| 3.1 有限单元法 |
| 3.1.1 有限单元法的基本原理 |
| 3.1.2 有限单元法分析步骤 |
| 3.2 包气带地下水三维模型实现 |
| 3.2.1 模型场景概化 |
| 3.2.2 模型设置 |
| 3.2.3 边界条件及初始条件 |
| 3.2.4 网格剖分 |
| 3.2.5 模型参数 |
| 3.3 结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 危填埋场污染物运移模型系统设计与实现 |
| 4.1 污染物运移模型系统需求分析 |
| 4.1.1 数据管理需求 |
| 4.1.2 模型计算需求 |
| 4.2 污染物运移模型系统设计 |
| 4.2.1 系统环境设计 |
| 4.2.2 系统数据管理模块设计 |
| 4.2.3 系统计算功能模块设计 |
| 4.3 填埋场污染物运移系统实现 |
| 4.3.1 系统数据管理功能实现 |
| 4.3.2 系统计算功能实现 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 危填埋场污染物运移模型系统测试 |
| 5.1 HELP-Landsim耦合模型 |
| 5.2 系统参数设定 |
| 5.3 系统准确性验证 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
（4）宿州城西水源地地下水模拟与可持续利用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 地下水资源可持续利用研究进展 |
| 1.2.2 地下水模拟研究进展 |
| 1.2.3 研究区已开展相关工作进展 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 研究区概况 |
| 2.1 自然地理位置 |
| 2.1.1 地理位置 |
| 2.1.2 气象水文 |
| 2.1.3 地形地貌特征 |
| 2.2 地质条件概况 |
| 2.2.1 地层 |
| 2.2.2 构造 |
| 2.2.3 岩浆岩 |
| 第三章 水文地质条件 |
| 3.1 含水岩组的划分及其空间分布 |
| 3.2 地下水的补给、径流与排泄 |
| 第四章 地下水资源评价 |
| 4.1 概念模型的建立 |
| 4.1.1 结构模型 |
| 4.1.2 边界条件 |
| 4.2 数值模拟模型的建立 |
| 4.2.1 数学模型 |
| 4.2.2 时空离散 |
| 4.2.3 初始条件与边界条件 |
| 4.2.4 水文地质参数 |
| 4.2.5 源汇项 |
| 4.2.6 模型识别 |
| 4.2.7 计算结果评述 |
| 第五章 地下水资源的可持续开发利用设计 |
| 5.1 开采方案设计 |
| 5.1.1 第一开采方案 |
| 5.1.2 第二开采方案 |
| 5.1.3 第三开采方案 |
| 5.1.4 第四开采方案 |
| 5.1.5 开采方案的比选 |
| 5.2 水源地的合理开发与保护 |
| 5.2.1 水源地保护区划分 |
| 5.2.2 禁采、限采建议 |
| 5.2.3 开采总量、水位、水质控制目标 |
| 第六章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
（5）羊东矿9#煤层底板奥灰突水危险性评价及地下水数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究意义 |
| 1.1.1 选题背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 煤层底板突水危险性评价研究现状 |
| 1.2.2 地下水数值模拟研究现状 |
| 1.3 研究内容与方法 |
| 1.4 技术路线 |
| 第2章 矿井概况 |
| 2.1 研究区概况 |
| 2.1.1 矿井位置与交通 |
| 2.1.2 地形地貌 |
| 2.1.3 气象与水文 |
| 2.1.4 地震 |
| 2.2 研究区地质概况 |
| 2.2.1 研究区地层 |
| 2.2.2 研究区构造 |
| 2.3 矿井水文地质 |
| 2.3.1 井田边界及其水力性质 |
| 2.3.2 含水层 |
| 2.3.3 隔水层 |
| 2.3.4 地下水补径排条件 |
| 2.4 六一采区底板注浆 |
| 2.4.1 钻孔布置 |
| 2.4.2 浆液浓度确定 |
| 2.4.3 注浆技术要求 |
| 第3章 五图双系数法底板突水危险性评价 |
| 3.1 底板破坏深度 |
| 3.2 底板保护层厚度 |
| 3.3 有效保护层厚度 |
| 3.4 带压系数 |
| 3.5 突水系数 |
| 3.6 五图双系数法评价结果 |
| 3.7 本章小结 |
| 第4章 地下水数值模拟 |
| 4.1 水文地质概念模型 |
| 4.1.1 模型计算范围及边界条件概化 |
| 4.1.2 含水层结构概化 |
| 4.2 数学模型 |
| 4.3 数值模型的建立 |
| 4.3.1 网格剖分 |
| 4.3.2 水文地质参数 |
| 4.3.3 初始流场 |
| 4.3.4 模型的识别与检验 |
| 4.4 地下水动态预测分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论与存在问题 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 选题依据与目的 |
| 1.1.3 问题的提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 充填结构失稳诱发突水灾变演化机理 |
| 1.2.2 离散元模拟方法及粘结强度模型 |
| 1.2.3 非线性流体动力学无网格法数值模拟 |
| 1.2.4 隧道充填结构突水流-固耦合模拟方面 |
| 1.2.5 研究现状存在问题与发展趋势 |
| 1.3 主要研究内容与创新点 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 创新点 |
| 第二章 充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳诱发突水机理 |
| 2.1 基本假定 |
| 2.2 多孔介质骨架弹塑性变形控制方程 |
| 2.2.1 考虑水压力作用的弹性体平衡方程 |
| 2.2.2 弹塑性本构模型及屈服准则 |
| 2.3 细颗粒水力侵蚀软化本构模型 |
| 2.3.1 侵蚀发生的临界水力条件 |
| 2.3.2 骨架孔隙率和渗透率演化方程 |
| 2.3.3 骨架介质强度弱化规律 |
| 2.4 混合流体非线性渗流控制方程 |
| 2.4.1 连续性方程 |
| 2.4.2 动量守恒方程 |
| 2.4.3 双曲线型流变本构 |
| 2.5 渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水灾变机制 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 基于DEM的水力侵蚀软化模型及模拟分析方法 |
| 3.1 非球形颗粒离散元模拟方法 |
| 3.1.1 基本方程 |
| 3.1.2 超二次曲线颗粒模型 |
| 3.1.3 接触检测算法 |
| 3.1.4 砂石堆积算例验证 |
| 3.2 水力侵蚀软化本构模型及算法实现 |
| 3.2.1 颗粒粘结模型 |
| 3.2.2 水力侵蚀软化模型 |
| 3.2.3 模型求解与计算流程 |
| 3.2.4 模型测试与分析 |
| 3.3 细颗粒含量对材料宏观强度的影响 |
| 3.3.1 岩石力学基本数值试验 |
| 3.3.2 单轴抗压和抗拉强度影响分析 |
| 3.3.3 抗剪强度指标影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于SPH的混合流体非线性渗流模拟分析方法 |
| 4.1 SPH方法的计算原理及优势 |
| 4.1.1 积分插值近似方法 |
| 4.1.2 控制方程及SPH离散形式 |
| 4.1.3 边界处理方法 |
| 4.1.4 时步确定与积分求解 |
| 4.1.5 SPH方法的优势 |
| 4.2 混合流体非线性流变模型与求解 |
| 4.2.1 混合流体的流变模型 |
| 4.2.2 SPH运动方程与离散求解 |
| 4.3 典型算例验证及参数敏感性分析 |
| 4.3.1 二维静水箱测试 |
| 4.3.2 溃坝模拟与试验结果对比 |
| 4.3.3 粒子间距对溃坝模拟结果影响分析 |
| 4.3.4 流体粘度对刚体冲击力影响分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 基于DEM-SPH的两相介质流-固耦合模拟分析方法 |
| 5.1 基于DEM-SPH的流-固耦合计算模型 |
| 5.1.1 岩土体-地下水两相介质模型 |
| 5.1.2 流-固耦合求解算法 |
| 5.1.3 流-固耦合作用力 |
| 5.1.4 固体孔隙率计算 |
| 5.1.5 双向耦合计算流程 |
| 5.2 程序模块化设计及前-后处理方法 |
| 5.2.1 程序计算框架与模块 |
| 5.2.2 复杂地质体三维数值模型构建方法 |
| 5.2.3 基于Linux集群的混合并行加速算法 |
| 5.2.4 数值结果三维可视化后处理方法 |
| 5.3 充填结构体突水涌泥数值模拟 |
| 5.3.1 概化数值模型与计算参数 |
| 5.3.2 固体充填分数影响分析 |
| 5.3.3 充填颗粒尺寸影响分析 |
| 5.3.4 耦合网格尺寸影响分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 充填结构失稳诱发突水灾变演化过程数值模拟 |
| 6.1 尚家湾隧道充填岩溶管道突水模拟 |
| 6.1.1 现场突水情况 |
| 6.1.2 工程地质分析 |
| 6.1.3 模型建立与参数选取 |
| 6.1.4 模拟结果分析 |
| 6.2 永莲隧道富水断层突水突泥模拟 |
| 6.2.1 现场突水情况 |
| 6.2.2 工程地质分析 |
| 6.2.3 模型建立与参数选取 |
| 6.2.4 模拟结果分析 |
| 6.3 吉林引松TBM隧洞突水过程模拟 |
| 6.3.1 现场突水情况 |
| 6.3.2 模型建立与参数选取 |
| 6.3.3 模拟结果分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 博士期间参与的科研项目 |
| 博士期间发表的论文 |
| 博士期间申请的发明专利/软件着作权 |
| 博士期间获得的奖励 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
（7）合肥市滨湖新区地下空间开发地质适宜性三维评价研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 城市地下空间开发地质适宜性二维评价方法及应用 |
| 1.2.2 三维地质建模及可视化技术方法 |
| 1.2.3 城市地下空间开发地质适宜性三维评价方法及应用 |
| 1.2.4 合肥滨湖新区城市地下空间开发地质适宜性评价 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 研究区概况 |
| 2.1 区域地质概况 |
| 2.2 滨湖新区地质概况 |
| 2.2.1 滨湖新区区域地质地貌 |
| 2.2.2 滨湖新区工程地质 |
| 2.2.3 滨湖新区水文地质 |
| 2.2.4 滨湖新区不良地质 |
| 第三章 数据整理及三维地质建模 |
| 3.1 数据整理 |
| 3.1.1 数字高程模型 |
| 3.1.2 研究区范围数据 |
| 3.1.3 钻孔数据及剖面数据 |
| 3.2 三维隐式地质建模方法 |
| 3.3 三维地质模型构建 |
| 3.3.1 三维地质建模 |
| 3.3.2 研究区三维地质模型构建 |
| 3.3.3 三维地质模型网格剖分 |
| 第四章 地下空间开发地质适宜性三维评价模型 |
| 4.1 地质适宜性影响因素分析 |
| 4.1.1 工程地质条件 |
| 4.1.2 水文地质条件 |
| 4.1.3 地质构造条件 |
| 4.1.4 不良地质体条件 |
| 4.2 地质适宜性三维评价模型构建 |
| 4.2.1 三维评价模型建立标准 |
| 4.2.2 三维评价因子选取 |
| 4.3 三维评价因子等级划分 |
| 第五章 三维空间分析方法及三维评价数据集构建 |
| 5.1 三维空间分析方法 |
| 5.1.1 三维插值分析 |
| 5.1.2 三维距离场分析 |
| 5.1.3 三维空间统计分析 |
| 5.2 三维评价数据集构建 |
| 5.2.1 三维空间分析数据提取 |
| 5.2.2 三维评价数据集 |
| 第六章 地下空间开发地质适宜性三维综合评价 |
| 6.1 综合评价方法 |
| 6.1.1 评价因子确权方法 |
| 6.1.2 综合评价方法 |
| 6.2 三维综合评价 |
| 6.2.1 权重计算结果 |
| 6.2.2 三维综合评价结果 |
| 6.2.3 对比综合分析 |
| 6.3 地下空间开发建议 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（8）基于多尺度三维空间裂隙分布的粗糙岩体裂隙渗透性研究 ——以云南个旧高松矿田为例（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的目的及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 单裂隙水力学特征 |
| 1.2.2 裂隙网络三维空间分布模拟 |
| 1.2.3 裂隙岩体渗透特性 |
| 1.2.4 地下水流动数值模拟 |
| 1.3 主要研究内容及技术路线 |
| 1.4 论文创新点 |
| 1.5 本文完成的工作量 |
| 第二章 研究区概况 |
| 2.1 研究区范围及概况 |
| 2.2 区域水文地质背景 |
| 第三章 岩体裂隙的多尺度性及渗透性分析 |
| 3.1 岩体裂隙的尺度不变性 |
| 3.1.1 定义及分类 |
| 3.1.2 岩体裂隙数据获取 |
| 3.2 裂隙多尺度性对渗透性的影响 |
| 3.3 中尺度裂隙发育规律 |
| 3.3.1 水平发育规律分析 |
| 3.3.2 垂向发育规律分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 小尺度单裂隙渗透性 |
| 4.1 单裂隙渗透性研究 |
| 4.1.1 立方定律 |
| 4.1.2 单裂隙渗流能力的影响因素 |
| 4.1.3 单裂隙渗流研究方法 |
| 4.2 岩石裂隙形态识别及提取 |
| 4.2.1 岩石CT图像处理及裂隙识别 |
| 4.2.2 激光扫描裂隙面提取 |
| 4.2.3 裂隙面提取及网格化处理 |
| 4.3 岩石渗透性测试及分析 |
| 4.4 粗糙单裂隙渗透性及等效水力宽度计算 |
| 4.4.1 三维双壁粗糙裂隙模型 |
| 4.4.2 三维裂隙隙宽函数法 |
| 4.4.3 研究区岩石样品裂隙渗流计算结果 |
| 4.4.4 计算方法合理性分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 中尺度裂隙网络模拟及渗透性计算 |
| 5.1 裂隙岩体的等效连续介质模型 |
| 5.1.1 等效连续介质模型分析的必要条件 |
| 5.1.2 裂隙岩体等效渗透系数张量计算方法 |
| 5.2 基于DFM模型的三维渗透张量计算 |
| 5.2.1 二维等效渗透张量 |
| 5.2.2 三维等效渗透张量 |
| 5.2.3 裂隙流与达西流耦合控制方程 |
| 5.2.4 渗透椭球体的可视化 |
| 5.2.5 计算方法合理性验证 |
| 5.3 中尺度岩体裂隙网络模拟 |
| 5.3.1 三维裂隙网络分布模拟 |
| 5.3.2 研究区三维裂隙分布模拟 |
| 5.4 各分区裂隙模拟及分析 |
| 5.5 研究区渗透张量计算 |
| 5.5.1 代表性分区渗透张量计算 |
| 5.5.2 分区渗透张量计算 |
| 5.5.3 计算结果与实测对比分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 大尺度裂隙及其渗透性分析 |
| 6.1 研究区大尺度裂隙网络 |
| 6.2 研究区大尺度裂隙特征及渗透性分析 |
| 第七章 基于渗透张量的地下水流动理论及实现 |
| 7.1 地下水流动基本方程 |
| 7.1.1 地下水运动方程 |
| 7.1.2 方程的定解条件 |
| 7.2 数值模拟中渗透张量的适应性分析 |
| 7.2.1 基本原理 |
| 7.2.2 适应性分析 |
| 7.2.3 误差与稳定性分析 |
| 7.2.4 巷道概化问题讨论 |
| 7.3 本章小结 |
| 第八章 云南个旧高松矿田地下水数值模拟 |
| 8.1 研究区水文地质 |
| 8.2 水文地质参数 |
| 8.2.1 降雨及巷道涌水 |
| 8.2.2 渗透系数 |
| 8.2.3 降水入渗系数及给水度 |
| 8.2.4 地下水流场 |
| 8.3 概念模型及数值模型参数 |
| 8.3.1 水文地质边界 |
| 8.3.2 含水层组划分及水文地质参数 |
| 8.3.3 其它水文地质因素概化 |
| 8.3.4 数值模型 |
| 8.4 地下水流动模拟结果及分析 |
| 8.4.1 巷道涌水量对比分析 |
| 8.4.2 地下水位对比分析 |
| 8.5 本章小结 |
| 结论及展望 |
| 结论 |
| 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附图Ⅰ 各分区三维裂隙网裂隙网络模拟结果 |
| 附图Ⅱ 各分区渗透椭球及椭圆 |
| 附录A:显示差分法稳定性判断公式推导 |
| 附录B:博士在读期间研究成果 |
（9）基于SWAT与Visual Modflow的海伦市水资源模拟与合理配置研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 地表水文模型研究 |
| 1.2.2 地下水数值模拟研究 |
| 1.2.3 地表水-地下水耦合模拟 |
| 1.2.4 生态环境需水量 |
| 1.2.5 水资源合理配置 |
| 1.2.6 存在的问题与不足 |
| 1.3 研究内容与研究方法 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究方法与技术路线 |
| 1.4 科学问题及创新点 |
| 1.4.1 科学问题 |
| 1.4.2 创新点 |
| 第2章 研究区概况 |
| 2.1 自然地理 |
| 2.1.1 交通位置 |
| 2.1.2 社会经济概况 |
| 2.2 气象水文条件 |
| 2.2.1 气象 |
| 2.2.2 水文 |
| 2.3 地形地貌 |
| 2.4 地质概况 |
| 2.2.1 古生界 |
| 2.2.2 中生界 |
| 2.2.3 新生界 |
| 2.2.4 侵入岩 |
| 2.2.5 构造 |
| 2.5 水文地质条件 |
| 2.5.1 地下水形成与分布 |
| 2.5.2 地下水类型及含水层 |
| 2.5.3 地下水的补、径、排条件 |
| 2.5.4 地下水动态特征 |
| 2.5.5 地下水水化学 |
| 2.6 水资源开发利用 |
| 2.6.1 水利工程 |
| 2.6.2 现状供水量 |
| 2.6.3 现状用水量 |
| 2.7 地表水水质现状 |
| 2.7.1 样品采集 |
| 2.7.2 水质评价 |
| 2.8 地下水水质现状 |
| 2.8.1 样品采集 |
| 2.8.2 水质评价 |
| 2.9 本章小结 |
| 第3章 基于SWAT的海伦市地表水径流模拟 |
| 3.1 模拟理论与运算过程 |
| 3.1.1 地表径流 |
| 3.1.2 蒸散发量 |
| 3.1.3 土壤水分运移 |
| 3.1.4 地下水 |
| 3.1.5 河道汇流 |
| 3.2 数据库构建 |
| 3.2.1 DEM高程数据 |
| 3.2.2 土地利用类型数据 |
| 3.2.3 土壤类型数据 |
| 3.2.4 气象资料 |
| 3.3 模型建立与运行 |
| 3.3.1 子流域 |
| 3.3.2 水文响应单元 |
| 3.3.3 模型运行 |
| 3.4 结果分析 |
| 3.4.1 模型的验证 |
| 3.4.2 模拟结果 |
| 3.4.3 各乡镇地表水资源量 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 地表水-地下水耦合模型 |
| 4.1 模型简介与耦合原理 |
| 4.1.1 模型简介 |
| 4.1.2 耦合原理 |
| 4.2 水文地质概念模型 |
| 4.2.1 含水层概化 |
| 4.2.2 边界条件概化 |
| 4.3 数学模型及其离散 |
| 4.3.1 数学模型 |
| 4.3.2 模型的离散 |
| 4.4 参数分区与初始条件 |
| 4.4.1 渗透系数分区 |
| 4.4.2 初始水头 |
| 4.5 源汇项输入 |
| 4.5.1 地下水的补给 |
| 4.5.2 地下水的排泄 |
| 4.6 模型的识别与验证 |
| 4.6.1 模型的识别 |
| 4.6.2 模型的验证 |
| 4.7 模型计算结果 |
| 4.7.1 海伦市地下水资源量 |
| 4.7.2 各乡镇地下水资源量 |
| 4.8 本章小结 |
| 第5章 流域水文过程模拟与预报 |
| 5.1 研究方法 |
| 5.1.1 R/S法(重标极差法) |
| 5.1.2 Morlet(小波法) |
| 5.1.3 降雨量分析与延展 |
| 5.1.4 测站降雨量分析与计算 |
| 5.2 2030年地表径流模拟与预报 |
| 5.2.1 通肯河流域 |
| 5.2.2 扎音河流域 |
| 5.2.3 海伦河流域 |
| 5.2.4 克音河流域 |
| 5.2.5 三道乌龙沟 |
| 5.3 各乡镇地表径流量 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 地下水的模拟与预报 |
| 6.1 地下水水量、水位预报 |
| 6.1.1 2025年地下水水量、水位预报 |
| 6.1.2 2025年各乡镇地下水资源量 |
| 6.1.3 2030年地下水水量、水位预报 |
| 6.1.4 2030年各乡镇地下水资源量 |
| 6.2 地下水水质预报 |
| 6.2.1 地下水取样 |
| 6.2.2 溶质运移数学模型 |
| 6.2.3 典型离子模拟与预测 |
| 6.3 本章小结 |
| 第7章 水资源供需平衡分析 |
| 7.1 供水量分析 |
| 7.1.1 供水量现状分析 |
| 7.1.2 地表水供水能力预测 |
| 7.1.3 地下水供水能力 |
| 7.2 需水量分析 |
| 7.2.1 现状用水量 |
| 7.2.2 生态环境需水量 |
| 7.2.3 生态环境需水量(W_E)计算结果 |
| 7.2.4 需水量预测 |
| 7.3 水资源供需平衡分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 第8章 水资源合理配置 |
| 8.1 遵循的原则 |
| 8.2 研究方法 |
| 8.2.1 目标函数 |
| 8.2.2 约束条件 |
| 8.3 灰色模型对水资源的预测 |
| 8.3.1 模型建立 |
| 8.3.2 模型的求解 |
| 8.4 水资源合理配置 |
| 8.4.1 合理配置评价指标体系 |
| 8.4.2 熵权法确定权重 |
| 8.4.3 多目标智能灰靶决策模型 |
| 8.4.4 评价结果 |
| 8.4.5 乡镇水资源配置结果 |
| 8.5 本章小结 |
| 第9章 结论与展望 |
| 9.1 结论 |
| 9.2 存在问题与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及博士研究生期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（10）基于三维可视化和数值模拟的柘城县地下水资源评价（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.2.3 研究区以往研究程度 |
| 1.3 目前存在的问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 2 研究区概况 |
| 2.1 自然地理概况 |
| 2.1.1 地理位置及社会经济 |
| 2.1.2 地形地貌 |
| 2.1.3 水文 |
| 2.1.4 气象 |
| 2.2 地质条件 |
| 2.2.1 地质构造 |
| 2.2.2 地层 |
| 2.3 水文地质条件 |
| 2.3.1 含水层组特征 |
| 2.3.2 地下水补给、径流、排泄条件 |
| 2.3.3 地下水动态特征 |
| 2.3.4 地下水化学特征 |
| 2.4 水资源开发利用现状 |
| 2.4.1 供水工程与供水量 |
| 2.4.2 用水结构与用水量 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 三维水文地质结构可视化模型 |
| 3.1 Hydro Geo Analyst软件简介 |
| 3.2 三维水文地质结构可视化模型构建 |
| 3.2.1 钻孔柱状图及岩性概化 |
| 3.2.2 三维可视化 |
| 3.2.3 水文地质剖面 |
| 3.3 三维水文地质结构可视化模型 |
| 3.4 苦咸水含水层特征 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 地下水数值模拟 |
| 4.1 水文地质概念模型 |
| 4.1.1 模拟区范围 |
| 4.1.2 含水层概化 |
| 4.1.3 边界条件概化 |
| 4.1.4 含水层水力特征 |
| 4.2 数学模型及求解 |
| 4.2.1 数学模型及求解 |
| 4.2.2 空间离散 |
| 4.2.3 时间离散 |
| 4.2.4 水文地质参数分区 |
| 4.2.5 源汇项的确定 |
| 4.3 稳定流模拟 |
| 4.4 非稳定流数值模型识别与验证 |
| 4.4.1 模型的识别 |
| 4.4.2 模型的验证 |
| 4.4.3 水均衡分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 地下水资源预报及评价 |
| 5.1 地下水水位预测 |
| 5.1.1 时间离散及初始流场 |
| 5.1.2 源汇项的确定 |
| 5.1.3 不同开采方案下地下水位预测 |
| 5.1.4 地下水位预测合理性分析 |
| 5.2 地下水资源评价 |
| 5.2.1 地下水补给资源量 |
| 5.2.2 地下水可开采资源量 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
四、地下水资源评价中可视化FEM自剖分技术的研究（论文参考文献）
- [1]咸阳市地下水资源动态变化特征与数值模拟[D]. 罗斌. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]邢台市地下水压采效果动态评估模型与系统研究[D]. 曹睿娟. 西安理工大学, 2021
- [3]危险废物填埋场污染物运移模型研究[D]. 唐美琴. 山东工商学院, 2021(12)
- [4]宿州城西水源地地下水模拟与可持续利用[D]. 陈炎. 合肥工业大学, 2021(02)
- [5]羊东矿9#煤层底板奥灰突水危险性评价及地下水数值模拟[D]. 陶真. 河北工程大学, 2021(08)
- [6]隧道充填结构渗流-侵蚀-应力耦合失稳突水的DEM-SPH模拟分析方法[D]. 刘聪. 山东大学, 2021(11)
- [7]合肥市滨湖新区地下空间开发地质适宜性三维评价研究[D]. 郝英红. 合肥工业大学, 2021(02)
- [8]基于多尺度三维空间裂隙分布的粗糙岩体裂隙渗透性研究 ——以云南个旧高松矿田为例[D]. 陈刚. 昆明理工大学, 2021(02)
- [9]基于SWAT与Visual Modflow的海伦市水资源模拟与合理配置研究[D]. 田辉. 吉林大学, 2020(01)
- [10]基于三维可视化和数值模拟的柘城县地下水资源评价[D]. 杨振威. 郑州大学, 2020(03)