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中科院寒区旱区环境与工程研究所研究生导师:仵彦卿

考研时间: 2014-05-12 来源:查字典考研网

研究员、研究生导师、陕西省岩石力学学会秘书长、中国岩石力学学会教育委员会委员、国际水文地质学家协会会员、国际环境水文学会会员。正门对面

研究内容:运用室内试验、野外观测及数值模拟相结合的研究方法,研究干旱区水文循环过程、水环境演化及生态水文学问题。研究岩土体中固—液耦合机理、模型及工程应用问题。在学博士生8人;硕士1人。专

中共党员,西安理工大学教授、博士生导师、水利水电学院副院长。中国科学院“百人计划”入选者中国科学院寒区旱区环境与工程研究所创新基地研究员、博士生导师、学术委员会委员、学位委员会委员。国际水文地质学家协会会员(IAH),国际环境水文家协会会员(IAEH),《地球科学进展》编委,国土资源部岩土工程开放实验室学术委员会委员,陕西省环境工程重点实验室学术委员会委员,陕西省黄土力学与工程重点实验室学术委员会副主任,陕西省水文学及水资源重点实验室学术委员会委员,青岛海洋大学兼职教授,西安科技学院客座教授。1982年毕业于长春地质学院水文地质与工程地质系,1988年在西安地质学院获水文地质与工程地质理学硕士学位,1992年在西安地质学院获水文地质与工程地质理学博士学位。1993年至1995年在成都理工学院博士后流动站工作,被评为教授。1995年7月出站后在西安理工大学任教,1996年11月被机械工业部评为博士生导师,1997年在日本大学和日本地质调查所做学术访问。1997年陕西省“三五人才工程”首批入选者,1997年中国科学院“百人计划”首批入选者,2001年中国科学院“百人计划”中期评估为优良。

一、教学工作

为本科生主讲过《地下水动力学》、《专门水文地质学》、《地下水流数值模拟》等课程。为硕士和博士研究生主讲过《岩体水力学》、《岩石力学》、《水工结构、建筑结构及岩土工程专业英语》、《工程地质分析原理》、《地质工程学》、《多孔介质流体动力学》、《水环境数学模型》、《工程岩体力学专题》、《渗流力学》等课程。在岩土工程学科指导硕士生2名,博士生8名,其中毕业博士生2名,1名进入四川大学博士后流动站工作。在水文学及水资源学科指导硕士生4名,博士生4名,2002年7月毕业1名。

二、科研工作正门

1.西安东部黄土滑坡调查与防治对策研究,部门委托,20万元,主研者,1985年4-10月专

2.唐山范各庄矿区突水机理及防治措施研究,部门委托,30万元,主研者,1986年4-10月专

3.河南汝河中段河谷地下水系统管理模型研究,属河南平顶山市汝河水源地供水水文地质勘探(获地矿部找矿二等奖)之一,部门委托,20万元,主研者,1987-1988共

4.宝鸡电厂灰场地下水污染物预测研究,部门委托,0.5万元,主研者,1988年7-10月48号

5.陕西府谷县天桥岩溶泉域地下水可采资源计算,属陕西府谷县天桥泉域供水水文地质勘探(获地矿部找矿二等奖<)之一,部门委托,7.5万元,主研者,1989-1990彰武

6.全排型泉域地下水资源评价方法研究,部门委托,2万元,主研者,1990年2-9月021-

7.陕西户县腊家滩水源地地下水资源评价,部门委托,3万元,主研者,1990年4-9月业

8.青海省格尔木河流域地下水位动态观测网优化设计研究,国家自然科学基金资助项目(49070147)之一,0.5万元,主研者,1991年5-12月

9.陕西两华地区地下水位动态观测网优化设计研究,国家自然科学基金资助项目(49070147)之一,负责人,1990-1992

10.地下水位动态观测网及其优化设计研究,国家自然科学基金资助项目(49070147),3万元,主研者,1991-1993

11.云南小湾水电站坝区岩体高边坡稳定性研究,40万元,主研者,1992-1995

12.岩体渗流场与应力场耦合理论,中国博士后科学基金资助项目,0.5万元,负责人,1993-1995

13.岩体水力学模型及其应用研究,国家地质灾害防治与工程地质环境保护专业实验室开放基金资助项目,0.9万元,负责人,1994-1995

14.龙羊峡水库库岸高边坡稳定性预测研究,部门委托,3.0万元,主研者,1994年4-9月

15.李家峡水电站坝基岩体渗流场研究,国家八五攻关科题之一,5.0万元,主研者,1994年6-9月

16.岩体系统非线性动力学模型,国家地质灾害防治与工程地质环境保护专业实验室开放基金资助项目,0.7万元,负责人,1995-1997

17.岩体水力学有关问题研究,西安理工大学科研基金资助项目,5.0万元,负责人,1996-1997

18.水—岩非线性动力学模型研究,国家自然科学基金资助项目(49572162),10.0万元,负责人,1996-1998

19.岩体裂隙网络动力学模型研究,陕西省自然科学研究计划项目,1.0万元,负责人,1997-1998

20.大庆地区地下水动态观测网优化设计研究,部门委托,5.0万元,负责人,1997-1998

21.渭河傍河水源地保护研究(96-912-05-03-06),国家九五科技攻关项目,12万元,负责人,1996-1999

22.河西走廊石羊河流域与黑河流域地下水系统对比分析研究,20.0万元,负责人,中国科学院“百人计划”资助项目,1998-2001年

23.黑河鼎新额济纳旗段河水水量不均衡的原因分析,中国科学院兰州冰川冻土研究所所长基金,1.5万元,负责人,1998

24.寒区水—岩—环境相互作用的力学机制及其效应研究,中国科学院院长基金特别资助项目,18.0万元,负责人,1998-2001年

25.冻融岩体力学性质及应力与渗流耦合分析的实验研究(9803),国家冻土工程重点实验室资助,12.0万元,负责人,1998-2002

26.西北干旱区内陆河流域水资源形成与变化的基础研究(49731030),国家自然科学基金重点项目,100万元,地表水与地下水转化专题负责人,1998.01-2001.12年

27.河西走廊黑河流域山区水资源变化和山前水资源转化监测研究(96-912-03-03S),国家九五科技重点攻关滚动项目,山前水资源转化专题负责人,50万元,1999.11-2000.12

28.大坝及其周围地质体中渗流场与应力场耦合分析,陕西省自然科学研究计划项目(C22),负责人,2.0万元,1999.01-2001.12

29.黄河水利委员会重点项目:黑河重大问题及其对策研究——专题二(HZ-02):黑河流域生态环境问题及其对策研究,负责人,33万元,2000.06-2001.10,该成果作为国务院黑河流域整治方案技术支撑之一。

30.中国科学院知识创新项目:同位素方法在水循环中的应用研究(KZCX210021),负责人,40万元

31.中科院知识创新工程重大项目:西北干旱区水循环与水资源承载力研究(KZCX1-10-03),负责人,270万元

32.2000年教育部科学技术研究重点项目(00233):西北干旱区内陆河流域地下水与植被生态关系的基础研究,负责人,3.0万元,2000.01-2002.12

33.陕西省教育厅专项科研计划项目:受压岩石细观损伤过程及破裂模式研究(00JK218),负责人,2.3万元,2001.01-2002.12

34.国家自然科学基金资助项目:三轴条件下冻融岩石损伤过程的CT三维实时观测(10172071),负责人,21.00万元,2002.01-2004.12

35.国家自然科学基金重大研究计划资助项目:西北干旱区地表-地下水系统变化及其植被生态效应(90102003),负责人,90万元,2002.01-2004.12

三、近期报告

1.中国科学院“百人计划”科学研究报告,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,2001年

2.河西走廊黑河流域山区水资源变化和山前水资源转化监测研究,科学研究报告,国家九五科技重点攻关项目资助,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,2000年

3.黑河流域生态环境问题及其对策研究,科学研究报告,该成果作为国务院黑河流域整治方案技术支撑之一。中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,2001年

4.西北干旱区内陆河流域水资源形成与变化的基础研究,国家自然科学基金重点项目资助,中国科学院寒区旱区环境与工程研究所,2002年

四、主要学术成绩、创新点及其科学意义

1.岩体力学与岩土水力方向

主要学术成绩:

运用地质调查、室内试验、力学分析及数值模拟等相结合的方法,研究了复杂多相介质体系———岩体系统的渗流场与应力场双场(或与温度场的三场)耦合的非线性力学机制与动力学模型及数值计算问题。形成了岩体力学与渗流力学的交叉科学—岩体水力学的学科体系。这些成果主要体现在已出版的专著《岩体水力学导论》和已发表的数篇学术论文中。

创新点:

提出了岩体渗流与应力相互作用的分形几何关系;提出了渗流场与应力场(涉及温度场)耦合的集中参数模型、连续介质模型、修改的等效连续介质模型、狭义和广义双重介质模型以及裂隙网络模型,并应用这些模型解决了边坡渗透稳定性问题、水电工程中工程体与地质体的稳定性及应力作用下坝体与岩体的渗流问题。通过多年研究,得出了以下具有创新性的成果:(1)通过试验,提出了岩体应力与渗透系数的分形几何关系式<(2)提出了渗透力作用下岩体裂隙隙宽变化的关系式。(3)提出了渗透力作用下岩体的抗剪强度新公式。(4)提出了应力—应变全过程岩石的应力—应变与其渗透系数的关系式,解决了开挖工程中渗流与应力的相互作用关系问题。(5)提出了岩体温度场、应力场、渗流场三场耦合的连续介质和双重介质模型,应力场和渗流场双场耦合的双重介质模型、广义双重介质模型以及裂隙网络模型。(6)分析了水—岩相互作用对地下工程、边坡工程、地面沉降、水库诱发地震、油气勘探与油气运移分析等影响。(7)运用提出的应力场与渗流场耦合的集中参数模型和连续介质模型,分析了龙羊峡库岸高边坡的渗透稳定性问题;运用提出的应力场与渗流场耦合的广义双重介质模型分析了云南小湾水电站高边坡渗透稳定性问题。(8)运用CT新技术,从细观角度研究了冻融岩石损伤破坏过程,提出了密度损伤增量概念、计算公式及其数字图像,并建立了密度损伤增量与岩石应力的关系,用此关系分析了岩石损伤破坏过程存在五个阶段,改变了以往用CT数定性分析岩土损伤破裂过程,充实了岩石细观力学理论和方法;(9)运用理论分析和工程结合的方法,提出了岩体渗流与应力耦合分析中动水压力的力学效应、推导了有关公式,研究了工程问题,提出了渗流作用对岩土体施加的两种力:渗透静水压力(法向面力)和渗透动水压力,对于多孔连续介质的土体来说,后者为体积力;对于裂隙介质来说,后者为切向的拖曳力。充实了岩土水力学理论。

科学意义:

以上研究成果在科学上具有重要的理论价值:1)充实了岩体水力学的基本理论,如应力与渗流的相互作用关系,渗流对岩体变形性与强度的影响等;2)建立了定量分析岩体水力学问题的数学模型,即针对不同岩体的结构特点,分别建立了双重介质模型及裂隙网络模型;3)经过实际工程研究,开拓了岩体水力学的应用领域。

以上研究成果在应用上具有广阔的前景:

1)水电工程中的渗流控制与工程体、岩体稳定性分析;2)道路工程的隧洞与边坡稳定性分析;3)地下水资源、地热能、石油开发;4)矿山突水防治;5)垃圾的填埋及核废料深埋处置等。

2.水文学及水资源研究方向

主要学术成绩:

提出了水资源研究的系统思维,建立地表水、地下水和土壤水联合模型,从流域角度综合(水量与水质)考虑它们之间的转换关系,进行水资源的综合优化调配。在研究河西走廊黑河流域地表水与地下水转化时,通过野外考察、现场观测试验、地球物理勘探、同位素、水流系统分析等方法,对河西黑河流域水文循环,尤其是地表及其以下水文循环进行了较为深入的研究,取得了阶段性的研究成果:(1)在对黑河鼎新-狼心山段地表水与地下水的转化关系研究中有新的发现,在哨马营—梭梭头存在一断层,该断层为黑河古河道,黑河鼎新段河水渗漏(1.76×108m3/a)转化成地下水,古河道为径流带,古日乃盆地为地下水排泄区,黑河补给源的存在和地下水的向上渗流保证了这里绿洲的生存。(2)运用钻孔资料、地下水长期观测资料、以及环境同位素分析,建立了三维地下水流数学模型,首次对黑河下游鼎新-额济纳盆地进行了三维水流系统分析,取得了新的认识:该盆地地下存在者两个小的第四系盆地,盆地中心分别在古日乃(第四系厚度为345m)和赛汗陶来(第四系厚度为350m),可分为三个含水层系统(单层含水层系统、双层含水层系统、三层含水层系统);浅层、中层和深层三个地下水流系统;两个地下水流排泄中心:居延海和古日乃。

提出了地下水流系统确定—随机性模型,用于解决了陕西两华地区、大庆地区地下水流系统的分布参数反演、系统状态预测及动态观测网的优化设计。开拓了水文地质的一个新领域—地下水动态观测网的优化设计。这些成绩主要体现在已发表的数篇学术论文及出版的专著《地下水动态观测网的优化设计》中。

创新点:

提出了水资源系统的概念及研究方法,以流域为单元,综合地表水、地下水和土壤水及它们之间的转换关系,进行水资源的综合优化调配。提出了全排型泉域地下水资源的评价方法,考虑了开采全排型泉域地下水资源过程中的水量不均衡问题,提出了定量模拟模型,并应用于解决了陕西省府谷天桥泉域地下水可采资源的评价问题,该项目获地矿部找矿二等奖。提出了地下水流系统确定—随机性模型,运用该模型的系统状态最优递推算法解决了地下水流系统的分布参数反演问题,该方法可确定地下水的确定性和随机性参数,并能给出参数估计的可靠度,避免了以往拟合求参人为的随意性;运用该模型的系统状态预测递推算法,可在时间和空间域上进行地下水系统状态的预测,以往集中参数模型不能预测流场,有限差有限元确定性模型预测精度低(未考虑随机性)的缺陷;运用该模型的模拟递推算法,可进行地下水动态观测网的优化设计,该方法综合考虑了地下水系统特征、开采状况、补排条件,可对监测网中的监测孔及监测频率进行优化设计。在研究地下水动态观测网的优化设计问题时,提出了区域地下水动态观测网优化设计的组合克立金和时空克立金方法,考虑经费约束的两种最优化模型(克立金和经费约束,卡尔曼和经费约束),以及抽水试验网的优化设计方法。

科学意义:

在水资源方面的研究方面,把大气降水、地表水、土壤水、植被生态水、地下水有机的结合起来,运用现场观测、同位素分析、流域水资源模拟等技术,揭示流域水循环规律、建立水资源系统,促进了学科的交叉渗透;(2)在地下水模拟研究中,综合考虑了地下水系统的确定性和随机性因素;(3)地下水动态监测网定量优化设计,是以最少的投入获得地下水系统监测信息的有效途径,也是对流域地下水进行有效监测、预测、管理与控制的重要保证。经过多年研究,在地下水动态观测网的优化设计方面取得了重大的经济效益。

3.地下水污染分析及生态水文学研究方向

主要学术成绩和创新点:

结合电厂环境质量评价项目,研究了宝鸡电厂灰场对地下水污染的影响问题,运用非线性优化方法研究了非饱和带地下水污染物运移模型参数的反演,解决了非饱和带地下水污染物运移参数确定的难题;结合九五国家科技重大攻关项目——渭河傍河水源地保护研究,运用地质统计学方法,研究了宝鸡水源地、咸阳水源地、西安水源地地下水中各种化学组分的空间分布、污染途径及保护措施。在研究河西走廊黑河流域地表水、地下水、土壤水、植被生态水转化时,揭示了荒漠植被分布与水文系统的关系,植被生态耗水规律。通过野外考察、现场观测试验、同位素、水流系统分析等方法,对河西黑河流域荒漠植被生态与水文循环的关系,进行了较为深入的研究,取得了阶段性的研究成果:提出了荒漠植被耗水规律、荒漠植被与地下水、地表水、土壤水之间关系,为进一步深入研究生态水文学奠定了基础。

科学意义:

研究水环境问题把地表水环境、地下水环境、土壤水环境结合起来,把生态系统和社会系统(人类开发、农业活动等)结合起来,从综合效应上研究水环境的演化及其调控问题,才能掌握水资源与水环境的演化本质,保证水资源的开发与生态环境的协调。

五、发表的学术论著

1.仵彦卿、李俊亭、张倬元,地下水动态观测网的优化设计,成都科技大学出版社,1993年,16开,PP186

2.仵彦卿、张倬元,岩体水力学导论,西南交通大学出版社,1995年,16开,PP172

3.仵彦卿,宝鸡电厂灰场污染物运移趋势,西安地质学院学报,Vol.10,No.4,1988,P82-87

4.仵彦卿,地下水系统最优化开采数值模型,西安地质学院学报,Vol.12,No.1,1990,P64-74

5.仵彦卿,地下水系统的基本概念与组成,西安地质学院学报,Vol.12,No.4,1990,P88-91

6.仵彦卿、李俊亭,地质统计方法在地下水位动态预测中的应用,西安地质学院学报,Vol.13,Sup.,1991,P84-91

7.仵彦卿、张明定,区域水资源研究评价中的系统理论与方法,西安地质学院学报,Vol.13,Sup.,1991,P111-117

8.WuYanqingandLiJunting,TheKrigingApproachAppliedtoForecastingGLR,ModelinginGroundwaterResources,ProceedingsoftheInternationalConferenceonModelingGroundwaterFlowandPollution,NanjingUniversity,Nanjing,China,April,EditorsinChief:XueYuqunandJacobBear,NanjingUniversityPress,P90-95,1991

9.仵彦卿、李俊亭,动态聚类法用于地下水位动态分类,西安地质学院学报,Vol.14,No.1,1992,P57-63

10.仵彦卿、李俊亭,地下水动态研究现状与展望,西安地质学院学报,Vol.14,No.4,1992,P58-64

11.仵彦卿、李俊亭,地下水动态观测网优化方法综述,西安地质学院学报,Vol.15,No.1,1993,P86-93

12.仵彦卿,介绍一种地下水之监测网最优化方法,国外地质与勘测,No.1,1993:39-45

13.仵彦卿、李俊亭,多变量AR(n)模型在地下水位动态预测中的应用,西安地质学院学报,Vol.15,No.2,1993,P67-76

14.仵彦卿,多井地下水位预测的多变量回归模型,工程勘察,No.2,1993,P23-27

15.仵彦卿,利用多孔压水试验资料计算裂隙岩体的渗透系数张量,地质灾害与环境保护,Vol.4,No.1,1993:60-64

16.仵彦卿,人工开采条件下泉域地下水流计算,勘察科学技术,No.5,1993:33-36

17.仵彦卿,区域地下水动态观测网优化的时—空克立金方法,西安地质学院学报,Vol.15,Sup.,1993:50-54

18.仵彦卿、张倬元、王士天、黄润秋,岩体水力学模型研究与发展,1992年学术年报—工程地质研究进展,西南交通大学出版社,1993,P237-250

19.仵彦卿、张倬元、王士天、黄润秋,两种地下水动态观测网最优化模型,中国博士后首届学术大会论文集,国防工业出版社,1993,P1934-1937

20.仵彦卿,水资源研究的系统思维,水文地质与工程地质的系统思维,西北工业大学出版社,1993.12,P55-65

21.仵彦卿,水文地质系统及数学模型方法,《水文地质与工程地质的系统思维》,西北工业大学出版社,1993.12,P45-54

22.仵彦卿,地下水流系统参数估计方法研究,勘察科学技术,No.1,1994,P40-44

23.仵彦卿,地下水流系统确定—随机性数值模型研究,水文地质工程地质,No.1,1994,P42-45

73.崔中兴,宋克强,仵彦卿,中小型水库库岸失稳机理分析及其稳定性评价方法,西安理工大学学报,Vol.16,No.1,2000:37-41

74.崔中兴,仵彦卿,丁卫华,水利工程和岩土环境工程的相关关系,水土保持通报,No.2,2000:57-59

75.朱永华,仵彦卿,黑河流域地下水监控研究,干旱区资源与环境,Vol.22,No.3,2000:218-222

76.仵彦卿,丁卫华等,压缩条件下岩石密度损伤增量的CT动态观测,自然科学进展,10(9),2000:830-835

77.仵彦卿,估计地下水流系统分布型确定性—随机性参数的耦合算法,西安理工大学学报,Vol.16,No.2,2000:113-121

78.仵彦卿,地下水动态监测网优化设计的有限元与卡尔曼滤波耦合算法,西安理工大学学报,Vol.16,No.2,2000:122-128

79.仵彦卿,西安市渭滨傍河水源地地下水质变化预测,西安理工大学学报,Vol.16,No.3,2000:234-237

80.丁卫华,仵彦卿,蒲毅彬,崔中兴,岩石细观损伤过程的CT动态观测,西安理工大学学报,Vol.16,No.3,2000:274-279

81.柴军瑞,仵彦卿,变隙宽裂隙的渗流分析,勘察科学技术,No.3,2000:39-41

82.仵彦卿,西安市傍河水源地地下水环境评价,西安理工大学学报,Vol.16,No.4,2000:348-352

83.柴军瑞,仵彦卿,岩体三维主干裂隙网络渗流模型,西安理工大学学报,Vol.16,No.4,2000:344-347

84.袁继国,仵彦卿,应力路径对泥岩变形特性的影响,陕西水力发电,Vol.16,No.4,2000:5-7.

85.仵彦卿,渭河流域宝鸡段傍河水源地地下水环境评价,西安理工大学学报,Vol.17,No.2,2001:147-151

86.仵彦卿,渭河咸阳段傍河水源地地下水环境状况分析,西安理工大学学报,17(1),2001:36-39

87.柴军瑞,仵彦卿,单裂隙水流对裂隙壁施加的拖曳力分析,工程地质学报,Vol.9,No.1,2001:29-31

88.仵彦卿,柴军瑞,作用在岩体裂隙网络中的渗透力分析,工程地质学报,No.1,2001:24-28

89.仵彦卿,柴军瑞,含水层重力-温度-压缩驱动水流,西安理工大学学报,18(1),2002

90.仵彦卿,丁卫华,岩石细观损伤破裂演化规律,西安理工大学学报,18(2),2002

91Dingweihua,Wuyanqingetal.,Areal-timeX-rayCTDetectingofDensityDamageIncrementofRockunderCompressionCondition,The10thInternationalConferenceoftheInternationalAssociationforComputerMethodsandAdvancesinGeomechanics,January7-12,2001,theUniversityofArizona,Tucson,Arizona,USA

92.柴军瑞,仵彦卿,耦合水头梯度、温度梯度及应力影响的一维渗流模型分析,岩石力学与工程学报,2001,20(增1):1026-1028

93.柴军瑞,仵彦卿,小湾水电站坝区渗流场与应力场耦合分析,四川大学学报(工程科学版),2001,33(2):9-11

94.柴军瑞,仵彦卿,碾压混凝土坝层(缝)面渗流及其对坝体应力的影响,水电能源科学,2001,19(1),55-58

95.朱永华,仵彦卿,吕海深,蒲锦春.植物生长条件下荒漠土壤水分预报的数学模型.冰川冻土,23(3),2001:264-269.

96.朱永华,仵彦卿,吕海深,荒漠植物根系吸水的数学模型,干旱区资源与环境,Vol.15,No.2,2001:75-79

97.蓝永超,康尔泗,仵彦卿,张济世,胡兴林,张小军.气候变化对河西内陆干旱区出山径流的影响.冰川冻土,23(3),2001:276-282.

98.仵彦卿,丁卫华.单轴条件下砂岩三维破裂过程的CT观测.工程地质学报,No.1,2002

99.ChaiJunruiWuYanqingandYuanjiguo.Doublemechanicaleffectsofflowthroughfracturenetworkinrockmassonfracturewalls.Proc.Ofthe2001ISRMinternationalSymposium-2thASIANRockMechanicsSymposium/11-14Sept.2001/Beijing/China,editorsbyWangSijing,FuBingjun,Lizhongkui,A.A.BalkemaPunlishers,189-191

100.柴军瑞,袁继国,仵彦卿,刘浩吾。岩体裂隙网络渗流作用力及其对岩体应力的影响,成都理工学院院报,Vol.28,

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