Numerical analysis and centrifugal modeling of LNAPLs transport in subsurface system

The transport of non-aqueous phase liquids (NAPLs) in unsaturated soils and groundwater is an important research topic in geo-environmental engineering. In this paper, the mechanism of light NAPLs (LNAPLs) transport in subsurface system is briefly introduced, and the mass transport equations, fluid flow equations, and the constitutive model of relative permeability - saturation - capillary pressure are discussed. Then the numerical method is introduced to simulate the multiphase flow problems in porous media, and the tempo-spatial distribution of LNAPLs is obtained. Moreover, different boundary conditions are employed in numerical simulation to investigate its effect on transport behavior. To verify the numerical data, centrifugal tests are conducted to model the LNAPLs migration in unsaturated soils and groundwater. The calculation results are agreeable with the experimental findings of centrifugal modeling, which indicates that LNAPLs from leaking point move downwards due to gravity force, and form a high concentration zone above the capillary fringe, and then spread out laterally along the groundwater table. Some LNAPL enters groundwater system to further migrate. The combination of numerical simulation and centrifuge modeling can be a useful means to study the transport behavior of LNAPLs in subsurface system.     

喀什市地下水系统随机经济管理模型研究

探讨了随机模拟技术在地下水系统数值模拟和管理中的应用问题；以喀什市地下水系统为例，深入研究了地下水系统随机模拟模型和随机经济管理模型的建模及求解等问题。实际计算和灵敏度分析表明，所建立的管理模型运行稳定，计算精度高，是目前较先进和完善的一种模型。     

基于区域分解法的地下水有限元并行数值模拟

地下水系统概念的出现对地下水模拟技术、地下水决策支持管理提出了新的要求，比如地下水系统中同时包含包气带模型和饱和带模型，或在饱和带中同时出现孔隙介质模型和裂隙介质模型，更可能在建造地下水模型的同时必须结合考虑地表水模型，所有的这些顾虑和可能均会使模型复杂化，且不说用目前流行的数值方法难于求解，就算能求解也势必造成计算工作量的剧增，这就需要借助高性能计算机来担任这项工作．相对于代价高昂的共享内存多处理器技术，基于分布式模型的机群计算技术为此项工作的实现提供了可能．讨论了如何利用机群计算技术，实现地下水有限元并行数值模拟．从地下水有限元模型的并行求解可能、基于区域分解法的并行算法、并行编程以及并行计算的实现各方面着手，系统地阐述了地下水有限元并行模拟的关键技术，并将该方法应用于一个理想的地下水溶质运移模型中，取得了成功．还讨论了方法的应用前景，包括利用机群计算技术实现对整个流域的地下水进行准实时模拟，为地下水调度提供决策依据．     

FEFLOW在地下水流模拟方面的应用

介绍了基于有限元原理的FEFLOW软件，它的应用领域覆盖了水量、水质与温度的模拟，软件提供地理信息系统数据接口，能自动产生空间有限单元网格。FEFLOW程序包中配备了快速精确的数值算法来控制和优化求解过程，结果输出具有先进的图形视觉化效果，并能很好地处理相关的水文地质条件。举例说明了FEFLOW软件在建立黄河下游影响带三维地下水流模拟模型中的应用。     

污染物在受潮汐影响的地下水中输移的模拟

模拟沿海地区地下水及污染物的输移需要考虑海洋潮汐的影响,对于变密度污染物,考虑潮汐的影响会大大增加模型计算量,模拟此类问题要求模型具备优良的计算效果.为了获得适用于此类问题的模型,在比较各类模型的基础上,认为2DFEMFAT是合适的模型.对该模型作了修改完善,增加了潮汐模拟条件,使其能模拟潮汐影响下地下水中污染物的输移过程.为了验证修改后模型的正确性,作了潮汐条件下污染物输移的室内实验.数值模拟与实验数据的比较发 现,两者较为吻合,验证了模型的正确性和有效性.该模型可以推广应用到大尺度的实际问题.     

秦王川盆地南部地下水流场数值模拟

地下水数值模拟是地下水在多孔介质中分布过程机理的模拟,借助Arcview GIS和Aqua3D专业地下水水流模拟软件,根据研究区水文地质勘探资料、抽水试验及地下水水位长观资料,建立了秦王川灌区南部地下水非稳定流的二维模型.采用Galerkin有限元三角形网格剖分技术,求解模型,运用识别后的模型预测了秦王川灌区南部在达到设计水平年条件后,5年内地下水位将平均上升0.98 m,盐渍化范围将进一步扩大.     

基于PEST的地下水模型参数优化及不确定性分析

由于地下水系统中相关参数的时空变异性,利用地下水模型得到的计算值与真实值之间通常会出现一定的差异。介绍了参数优化(parameter estimation,PEST)程序的基本原理,并以建立的某地浸采铀单元井场地下水流动模型作为研究实例。结果表明,以水头实测值作为校准数据,PEST能够对渗透系数和贮水率取得很好的优化效果;目标函数的变化趋势总体是下降的,但并不总是不断减小的;参数的灵敏度在优化过程中总体处于较低水平;参数优化幅度与参数不确定性之间呈正相关关系。研究结果可为地下水模拟不确定性分析提供参考。     

徐州奎河浅层地下水数值模拟

水动力条件分析是研究污染物运移的基础。基于FEFLOW建立研究区二维地下水流数值模型,并用地下水长观资料对模型进行检验,进而分析了河水和地下水的补排关系,为研究地下水污染提供依据。     

多媒体仿真可视界面设计技术

建立以人为中心的和谐的人－机环境是开发信息系统和仿真系统的关键之一。为了充分利用多媒体信息,需要建立多维信息内容表征模型,拓宽人－机交流渠道,努力开发多模式的界面。为此详细论述了多媒体仿真系统的界面设计要点,包括考虑了人的观察模式和行为不确定性的多媒体信息内容表征、多维信息模型以及结合视频、语音、文字、手势等交互手段的多模式界面的设计方法。以建筑工程领域多媒体仿真的应用为例,还提出了围绕科学数据可视化和时基媒体（视频、音频等）内容表征的具体设计思路。     

双含水层系统地下水资源管理模型的建立与应用

提出用准三维流体数学模型的构造双含水层系统的响应矩阵,将线性规划用于解决双含水层系统地下水资源的管理问题,所建模型对于综合管理双含水层系统地下水资源,防止地下水环境的恶化是一个十分有价值而实用的工具,模型用于解决淮北市地下水资源管理计划的计算实例,取得了满意。     

南水北调中线北汝河渠道倒虹吸深基坑降水减压数值模拟

降水减压是北汝河渠道倒虹吸工程的难点,通过工程区水文地质的分析和概化,基于Modflow软件,建立了倒虹吸深基坑降水减压条件下的地下水三维渗流数值模拟模型,通过模型识别,确定了研究区水文地质参数,利用识别后的数值模型对5个不同深基坑降水减压方案的地下水流场进行了预测,确定了降水减压最优方案.     

二维灰色水质模型在地下水污染模拟中的应用

针对地下水污染程度难以确定的问题，运用灰色系统理论与数值计算的方法，将对流弥散系数、渗流速度、以及衰减系数以灰参数的形式表示，建立了地下水污染的灰色数值模型，并给出了该模型的求解方法。在求解过程中，将有限差分法的截断误差进行了修正。结合地下水溶质运移问题的典型问题的示例，运用该模型进行了模拟计算。研究结果表明：在水文、水质资料较为缺乏的情况下，该模型能够模拟地下水污染的动态变化过程。     

基于Beta-PERT分布的水文模型参数不确定性分析

以汉中流域为例,引进Beta-PERT分布来描述模型参数的分布,结合蒙特卡罗模拟试验来研究TOP-MODEL模型参数分布特征对水文模拟不确定性的影响。结果表明:参数分布特征对模拟结果的不确定性有很大的影响;随着参数变差系数从7.6%变化到37.8%,模拟结果的不确定性区间在增大,尤其是参数变差系数从7.6%变化到15.1%,之后变化趋于缓慢;当偏态系数为0.61时,得到的模拟结果的不确定区间最大;参数分布特征的变化对信度水平为5%的不确定度的上边界的影响比较明显,对下边界的影响则较小。     

UML建模技术在智能故障诊断系统中的应用

智能故障诊断系统是电站仿真系统中的重要部分,它根据采集到的数据或经转换过的参数进行推理、判断出发生故障的设备.推理诊断采用专家系统和不确定性推理的技术.本文以UML(统一建模语言)为工具,对智能故障诊断系统进行面向对象分析、设计和建模.     

UML建模技术在电站仿真系统中的应用

智能故障诊断系统是电站仿真系统中非常重要的一部分,它根据采集到的数据或经转换过的参数,进行推理,判断出发生故障约设备。其中的推理诊断果用了专家系统和不确定性推理的技术,以UML（统一建模语言）为工具,对智能故障诊断系统进行了面向对象分析、设计和建模。     

伊犁河谷平原灌区地下水流数值模拟研究

本论文运用有限差分法,结合研究区域地下水含水介质系统,采用二维非稳定流数学模型对地下水系统进行了数值模拟,对研究区地下水动态变化进行了评价,为今后的地下水资源评价与管理提供了一种有效的分析方法,为相同条件下的其它区域地下水资源的管理提供了科学依据。利用较为成熟的三维可视化地下水分析计算软件GMS的Modnow模块建立研究区地下水系统的数学摸型,分析预测了研究区在现状条件下的地下水运移规律。并据此提出了研究区的盐碱地治理措施和建议以及水资源利用和生态环境保护措施。     

尾矿氰化物渗漏对地下水污染的动力学模型

通过分析尾矿氰化物渗漏在土壤中迁移机制的基础上,建立了污染物运移过程的耦合动力学模型，模拟了不同时间内氰化物在包气带土层中浓度分布。数值模拟结果表明。氰化物渗漏对地下水污染将产生一定的影响，当降雨量增大时，污染物质可穿过包气带而污染地下水。同时，微生物降解作用对浓度在包气带土层分布也产生很大的影响，这对于定量化评价氰化物类污染物渗漏对地下水污染的潜在性影响提供了可靠的理论根据。     

基于数值模拟的城镇污水处理工艺筛选方法学

针对中国目前城市普遍面临的污水处理厂升级改造问题,该文构建了一套基于数值模拟的城镇污水处理工艺筛选方法学。该方法学包含一个污水处理单元技术数据库、污水处理单元组合规则、污水处理工艺流程生成模型、具备不确定性分析功能的工艺处理效果模拟模型,并考虑了不同进水条件和出水标准要求的模拟情景设计。以30种单元技术为例,对该方法学予以初步应用。结果表明,该方法可识别出我国目前主要的水质达标约束为总磷(TP)指标,当出水条件要求严格时(TP<0.5m g/L),反渗透成为优势技术。     

工程模拟自学法在基坑开挖中的应用

在基坑开挖工程中，常常可以利用数值模拟方法计算基坑场地的变形。然而，常规的数值模拟一般没有充分结合经验分析和场地观测数据来计算出较为精确的开挖变形。工程模拟自学法是一种基于神经网络的数值模拟方法，它属于一种可以综合有限元与人工智能的反分析技术。工程模拟自学法能充分发挥神经网络的自适应性、自组织性及学习、联想、容错及抗干扰能力，揭示出历史资料分析和场地测量数据中所蕴含的非线性关系,提炼出更接近土体实际状态的本构模型进行数值分析，改善变形计算精度。工程模拟自学法的具体应用可通过基坑开挖例子说明。     

储层不确定性评价

陆相碎屑岩储层非均质性严重,在已有资料的基础上通常得不到对储层确定的认识.储层随机建模技术可以产生多个等概率实现,通过对这些实现的对比研究,可以有效地认识储层的不确定性,降低开发决策的风险.在坪北油田沉积微相模型研究中,首先利用高分辨率层序地层学原理进行地层划分对比,建立构造模型;然后以中期旋回为单位利用顺序指示模拟方法建立了沉积微相三维模型.通过对多个实现的对比研究,较好地认识了储层的不确定性.