磨盘山隧洞地下水环境多尺度评价

发布时间：2017-08-26 23:14

  本文关键词：磨盘山隧洞地下水环境多尺度评价

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【摘要】：中国西南地区地形陡峻,地质构造复杂,地下水系统多样化。随着我国西南地区发展速度的加快,铁路、公路、引水等线性工程中的隧道工程也随之增加。复杂水文地质单元与隧道工程相互影响的问题更是受到了重视,工程所带来的地下水问题更为严峻。数值模拟虽然已广泛应用于水文地质研究领域,仍存在一定缺陷,即:大区域模型中概化复杂含水介质时过于精细的剖分易超出计算机资源极限;局部小区域模拟中边界条件往往难以把控,从而导致结果失真。鉴于此,本文基于研究区水文地质特征的研究,利用Visual-MODFLOW模拟软件搭建复杂水文地质条件下的空间多尺度水文地质模型,并对滇中引水工程磨盘山隧洞施工影响做出预测。从而进一步验证多尺度模型的建立对于预测复杂水文地质条件下的隧洞工程地下水问题是有一定意义的。本文从研究区区域地质概况出发,结合研究区水文地质特征、岩溶发育情况及地下水系统划分,分析磨盘山隧洞水文地质问题,提出了复杂空间多尺度水文地质模型的建立方法,并建立磨盘山隧洞的空间多尺度水文地质模型。论文的主要成果如下:(1)研究区地质构造复杂,位于澜沧江、金沙江和红河流域的分水岭地带,主要为构造剥蚀低山丘陵区。区内发育三叠系云南驿组的可溶岩地层,岩溶发育中等。地下水类型主要以基岩裂隙水和岩溶水为主。区内岩溶水主要接受大气降雨补给,受到地形、岩性和构造因素的控制,通过溶蚀孔隙径流、排泄。特别是构造强烈发育区,禾甸街断裂带岩溶地下水更为富集,为地下水渗流的优势通道。(2)磨盘山隧洞穿越可溶岩与非可溶岩地层,多个含水层单元,施工会改变地下水天然补径排条件,使地下水以隧洞为中心构成新的汇势,进而影响隧洞穿越区地下水的分布格局。根据解析法影响范围的预测,初步分析隧洞施工可能会造成新海子水库的渗漏,白鹤厂等水井的疏干,水源被袭夺等问题。(3)研究区空间多尺度水文地质模型是由一个区域大尺度模型及两个次级尺度子模型组成。区域大尺度模型包括了整个磨盘山隧址区,主要是为了整体评价区域地下水渗流场,为次级尺度的模型确定边界范围;两个次级尺度子模型分别为新海子水库区域、白鹤厂区域,主要是为了对两个敏感区域地下水的动态特征、演化趋势进行精确定量的预测评估。(4)在磨盘山隧洞研究区大尺度模型中,渗透系数、给水度、孔隙度通过实验以及经验数据获取,并通过PEST模块反演。地下水渗流场与实际情况基本吻合。根据大模型的初步预测,确定了新海子水库区域、白鹤厂区域两个重点影响区进行次级尺度子模型的模拟。新海子次级尺度子模型模拟结果显示:在无封堵工况下影响范围在0.5-1km,2年后水位降深在5-15m左右,新海子水库渗漏较小。白鹤厂次级尺度子模型模拟结果显示:隧洞岩溶洞段处于岩溶地下水的径流区,对排泄区岩溶地下水水位的影响较小,主要是对补给区水位有一定程度的降低,无封堵施工工况下白鹤厂机井DL-W1半年骤降44.1m,降深速度达0.156m/d,小青坡机井DL-SZ12半年后降深36.3m。根据多尺度模型对地下水渗流场的模拟结果,利用Zone Budget模块对不同控排方案下的涌水量计算。隧洞在非可溶岩洞段内无论采取何种施工措施,其涌水量均较小;可溶岩洞段在无封堵工况下单位长度涌水量达到了6.18m3/d·m,而在局部堵排的工况下单位长度涌水量减小为0.77m3/d·m。
【关键词】：隧洞工程 地下水环境 多尺度模型 Visual-MODFLOW
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV221.2
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 前言10-19
• 1.1 选题依据与研究意义10-12
• 1.1.1 研究背景10
• 1.1.2 选题依据及研究意义10-12
• 1.2 国内外研究历史及现状12-16
• 1.2.1 水文地质特征研究12-13
• 1.2.2 线性地下工程中环境地质问题研究13-14
• 1.2.3 多尺度地下水模拟研究14-15
• 1.2.4 地下水渗流场模拟研究现状15-16
• 1.3 研究内容及研究路线16-19
• 1.3.1 研究内容16-18
• 1.3.2 研究路线18-19
• 第2章 区域地质背景19-29
• 2.1 自然地理条件19-22
• 2.1.1 地理位置19-20
• 2.1.2 地形地貌20-21
• 2.1.3 气象水文21-22
• 2.2 地层岩性22-23
• 2.3 地质构造23-26
• 2.3.1 褶皱25-26
• 2.3.2 断裂26
• 2.4 新构造运动26-29
• 第3章 研究区水文地质特征29-39
• 3.1 含水岩组及其富水性29
• 3.2 研究区岩溶发育形态及特征29-31
• 3.2.1 地表岩溶形态30
• 3.2.2 地下岩溶形态30-31
• 3.3 地下水类型31-32
• 3.4 研究区地下水补、径、排特征32-33
• 3.5 研究区地下水水化学特征33-36
• 3.6 研究区地下水埋藏分布特征36-37
• 3.7 研究区地下水系统划分及其与线路关系研究37-39
• 第4章 磨盘山隧洞地下水环境影响初析39-46
• 4.1 隧洞工程中环境水文地质问题39-41
• 4.1.1 地下水疏干问题39-40
• 4.1.2 地表水渗漏问题40
• 4.1.3 水质污染40
• 4.1.4 地下水疏干引起的次生环境问题40-41
• 4.2 磨盘山隧洞地下水影响范围预测41-42
• 4.3 影响区域的地下水环境问题42-46
• 4.3.1 新海子水库区域42-44
• 4.3.2 白鹤厂区域44-46
• 第5章 研究区地下水环境多尺度模拟预测46-66
• 5.1 模型尺度划分及模拟方案46-51
• 5.1.1 模拟软件选取及尺度划分46-48
• 5.1.2 水文地质参数及边界条件的确定48-50
• 5.1.3 模拟方案50-51
• 5.2 研究区大尺度模型51-57
• 5.2.1 模型建立51-56
• 5.2.2 模型结果分析56-57
• 5.3 新海子水库模型57-62
• 5.3.1 模型建立58-59
• 5.3.2 模型结果分析59-62
• 5.4 白鹤厂区域模型62-66
• 5.4.1 模型建立62-63
• 5.4.2 模型结果分析63-66
• 第6章 地下水控排方案与环境保护措施66-70
• 6.1 不同控排方案下的渗流场演化及涌水量66-68
• 6.1.1 不同控排方案下的渗流场演化66-68
• 6.1.2 不同控排方案下隧洞涌水量68
• 6.2 地下水环境保护措施68-70
• 结论70-72
• 致谢72-74
• 参考文献74-78
• 攻读学位期间取得的学术成果78

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前9条

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