松散介质地下水库设计理论研究

论文摘要

本文从水利工程学、水文地质学和岩土力学的角度研究了松散介质地下水库的设计理论。 文中提出了地下水库的储水介质分类法，它能够反映地下水库的本质特征；研究了地下储水空间应满足的基本条件，完善了地下水库的建库条件；探讨了地下水库的设计方法，提出了基于地下水动力学的动态设计法，它考虑了最低地下水位对地下水调蓄的影响，能够反映实际的地下水位，有助于合理地确定地下水库的设计方案和工程规模。 针对地下水库中新出现的井口带有反滤结构的反滤回灌井，作者进行了系统的试验研究和理论研究。首先，研究了反滤回灌井的井流运动特征，进行了反滤回灌井的现场回灌试验，分析了影响反滤回灌井回灌量的主要因素，推导了反滤回灌井的稳定流公式，探讨了稳定流公式中主要参数的影响因素和取值方法，并通过工程实例验证了所推导的稳定流公式的合理性；其次，分析了反滤回灌井淤积堵塞的影响因素，针对淤积堵塞的主要因素，推导了考虑淤积的反滤回灌井的稳定流公式；此外，文中还提出了反滤回灌井回灌池设计的基本原则和方法。总之，通过反滤回灌井的初步研究，解决了反滤回灌井设计和定量计算的基本问题。 文中通过砂土一维等幅循环压缩试验，模拟了地下水位升降引起的含水层压缩和回弹变形，研究了孔隙率降低率随循环次数变化的规律，提出了用孔隙率降低率评价地下水位升降对地下水库库容影响的方法，得出地下水位的反复升降一般不会影响地下水库正常使用的结论。

论文目录

• 前言
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景、意义和目的
• 1.2 地下水库的发展现状和研究进展
• 1.2.1 我国地下水库的发展现状和研究进展
• 1.2.2 国外地下水库的发展现状和研究进展
• 1.2.3 我国地下水回灌情况及研究进展
• 1.2.4 国外地下水回灌情况及研究进展
• 1.2.5 地下水升降引起含水砂层变形的研究现状
• 1.3 研究内容和方法
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 研究方法和主要技术路线
• 1.3.3 预计创新点
• 第二章 地下水库分类、建库条件和设计方法
• 2.1 地下水库的概念
• 2.2 地下水库分类方法的研究
• 2.2.1 地下水库的储水介质分类法
• 2.2.2 地下水库的其他分类法
• 2.3 地下水库建库条件的初步研究
• 2.3.1 地下水库建库条件的研究
• 2.3.2 地下储水空间的特点和基本要求
• 2.4 地下水库的设计方法
• 2.4.1 松散介质地下水库设计方法的现状
• 2.4.2 松散介质地下水库动态设计法的初步研究
• 2.4.3 松散介质地下水库动态优化设计法
• 2.5 小结
• 第三章 地下水库反滤回灌井稳定流计算和结构设计
• 3.1 反滤回灌井的特征
• 3.1.1 反滤回灌井的结构形式和特征
• 3.1.2 反滤回灌井的渗水过程
• 3.2 承压含水层完整反滤回灌井稳定流模型
• 3.2.1 承压含水层完整反滤回灌井稳定流运动特征
• 3.2.2 承压含水层完整反滤回灌井稳定流模型
• 3.3 承压—潜水含水层完整反滤回灌井稳定流模型
• 3.3.1 承压—潜水含水层完整反滤回灌井稳定流的运动特征
• 3.3.2 承压—潜水含水层完整反滤回灌井稳定流模型
• 3.3.3 承压—潜水含水层完整反滤回灌井稳定流计算公式的验证
• 3.4 承压含水层非完整反滤回灌井稳定流模型
• 3.4.1 承压含水层非完整反滤回灌井稳定流的运动特征
• 3.4.2 承压含水层非完整反滤回灌井稳定流模型
• 3.4.3 承压含水层非完整反滤回灌井现场回灌试验
• 3.4.4 承压含水层非完整反滤回灌井稳定流计算公式的验证
• 3.5 考虑淤积的反滤回灌井稳定流模型
• 3.5.1 反滤回灌井的淤积和堵塞
• 3.5.2 考虑淤积的反滤回灌井的稳定流计算
• 3.6 反滤回灌井综合折减系数β的估算
• 3.7 回灌池设计的基本原则和方法
• 3.8 小结
• 第四章 地下水位反复升降对地下水库库容的影响
• 4.1 砂土一维等幅循环压缩变形的特性
• 4.1.1 砂土一维等幅循环压缩试验简介
• 4.1.2 饱和砂土一维等幅循环压缩试验成果
• 4.1.3 饱和砂土一维等幅循环压缩变形的微观结构分析
• 4.2 地下水位反复升降对地下水库库容的影响
• 4.2.1 孔隙率降低率及其随循环次数变化的规律
• 4.2.2 孔隙率降低率随循环次数变化的双曲线关系及对地下水库库容影响的评价
• 4.2.3 利用第一次循环的孔隙率降低率初估地下水库库容的减小量
• 4.2.4 极限孔隙率降低率在地下水库库容计算中的应用
• 4.3 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文及获奖
• 致谢