Method of determining grid sizes of finite element method of water quality models for geometrically complex river course

The method of determining grid sizes of finite element method of water quality models is presented on the basis of characteristics of pollutant distributed in the just downstream grid of discharge. A given length of the grid is applied to calculate the minimum distance for the pollutant to complete mixing in the lateral direction n the just downstream grid of the discharge, and the minimum distance is regarded as the maximum width of the grid. Application of the maximum width of the grid and flow rate per unit width of the river results in the number of flow zones in the lateral direction of the river. Consequently division of grids and numerical calculation of water quality with finite clement method can be carried out on the basis of available method and topographic map of the river course. Analysis of scnsitivity shows that the effect of the width of the river and the effect of the length of the grids on the minimum number of flow zones in the lateral direction is relatively small, and that the effect of the given lateral mixing degree of the pollutants on the minimum number of flow zones is acceptable, which indicates that the method presented is relatively stable. The method can avoid thc blindness and randomness in determining the number of flow zones, and can decrease the amount of computation under the condition that the accuracy requirement is mct. The problem that determining the sizes of the grids must rely on empirical knowledge has bcen solved.     

运动仿真在重型复杂机构多工位有限元建模中的应用

针对有限元分析软件的现有功能及其对重型复杂机构多工位建模工作量大的特点,本文将多刚体系统运动仿真理论和方法运用到结构有限元建模中,并结合实例说明了多刚体系统运动仿真与结构有限元分析相结合的方法及该方法的有效性。     

滏阳河东武仕水库至苏里桥段水质模型研究

近些年来,随着经济发展及工业化进程的加快,滏阳河水环境污染问题日趋严重。通过以氨氮、挥发酚主要污染物为例,根据河流水动力学特性及污染物输运特性,建立了滏阳河东武仕水库至苏里桥段的一维河流水质模型;并运用有限差分法对其求解。结果表明,运用该水质模型对包含马电闸上游桥、张庄桥、联纺桥、苏里桥四个断面在内的模拟河段的氨氮、挥发酚浓度进行模拟,得出的模拟值和实测值的相对误差较小。由此说明,滏阳河东武仕水库至苏里桥段的一维河流水质模型可较好地反映该模拟河段的水质变化状况,对滏阳河水污染的科学治理和水环境的保护与修复具有一定的指导意义。     

二维弯曲分汊河流水质数值计算

本文研究了湘运航运大源渡枢纽工程对湘江衡阳市区段水质影响的二维数值计算方法，研究了河段具有河道弯曲，分汊，江心有洲的特点，应用有限单元法与单元网络划分的有关理论，在缺乏河流速度场资料的情况下，建立了利用河道水下地形图进行河流水质数值计算的方法，并计算出了研究河段水质的浓度场分布，应用本文建立的方法，可以进行各种复杂地形条件和不同水位情况下浅水河流水质的数值计算。     

河流混合带污染物质二维浓度分布的计算

本文根据河流混合带污染物质的输运、变化过程,应用有限容积法求解二维动态水质方程,给出了潮汐河流废水岸边排放及江中排放情况下挥发酚二维浓度分布的算例.计算结果与实测结果吻合较好.与有限差分法相比,有限容积法具有物理意义明确、算法简单等优点.该法对进一步研究河流污染带的分布有一定的参考价值.     

黄浦江河口建闸对内河水环境的影响

应用一维水动力、水闸调度、水质的综合数值模型，定量分析了规划中的黄浦江河口挡潮闸对内河水质可能产生的影响．结果表明，挡潮闸建设总体上对黄浦江水质有改善效果，可减少污水在河道内回荡、滞留的时间，防止污水团上溯．另一方面，挡潮闸的运行将使内河水体流动变缓，复氧能力下降，从而使溶解氧质量浓度总体下降，并使河道排污口附近局部水体水质恶化．建议挡潮闸的建设应与黄浦江沿岸排污口和支流的治污截污工作相结合，以避免其负面影响．     

引江济太水源地水质及河势可靠性分析

为了模拟计算研究区长江沿岸污染带的污染负荷量,应用有限体积法及通量向量分裂方法(FVS)建立了考虑非点源影响的平面二维水环境数学模型;同时对水源地河床演变和岸线开发利用情况进行了分析.结果表明:研究区岸线污染负荷总量超标,水源地受岸源污染较重;水源地近期萎缩较快,河床处于淤积阶段.     

四边形网格上Darcy-Stokes耦合流动问题的非协调稳定化有限元法

耦合的Darcy-stokes问题在工程和实际应用中有着重要的应用,成为了计算流体力学和计算数学等领域的研究热点.对该问题满足稳定条件的协调有限元构造复杂不利于计算,因而对Darcy-Stokes耦合流动问题提出了一个在四边形网格上的非协调稳定化有限元逼近法.该方法在整个区域上利用P1非协调有限元进行离散.证明了这种方法的一致稳定性和离散问题解的存在唯一性,最后给出了误差估计.     

河道、滞洪区洪水演进数学模型

采用有限体积法建立了适应河道、滞洪区复杂情况的洪水演进一、二维衔接数学模型构造了适合河道洪水计算的一、二维河道型网格和滞洪区二维地面型网格,网格具有多点、多面,既镶嵌又衔接的特点阻水建筑物对洪水演进速度影响较大,所以,将其模化成特殊通道,提出了洪水演进过程中渗流所造成的水体损失的计算模式．将该模型应用于大清河滞洪区,讨论了洪水边界条件,确定了模型糙率,率定了模型渗流参数．结合大清河“96．8实测洪水资料”进行了洪水演进数值模拟,分别对河道的水位、流量和滞洪区来水时间进行了模型验证,验证结果基本吻合．     

网格剖分对电阻率曲线的影响

 有限元法作为一种高效的数值模拟方法,广泛用于地球物理的正演计算。网格剖分的合适与否是有限元求解的先决条件。在满足剖分区域大小一致,且满足边界条件,进行稀疏与加密网格比较的前提下,讨论了二维介质理想模型的网格剖分对大地电磁正演精度的影响。研究表明,在低频阶段,TE 和TM 两种极化模式从整体上看,粗网格比细网格模拟精度高,但是在近地表开始阶段,TM 模式下,粗网格模拟精度不及细网格;整体变化幅度粗网格比细网格缓和,曲线尾部粗网格与细网格波动幅度都较大,脱离了正常值。结果表明,正确的网格剖分能有效地提高电磁有限元正演的精度,且对后续反演同样有意义。     

不确定性数学分析方法在河流水质评价中的应用

对几种常用不确定性数学分析方法在河流水质评价中的应用结合实例从各自适用范围、数学模型建立、权重确定方式、评价结果可信度等方面进行分析、对比。物元分析法能解决水质评价中的不相容问题并能刻画水质动态转化趋势,优于模糊综合评价法和灰关联法。针对模糊综合评价法在运用最大隶属度原则得出评价结果时所存在的问题提出改进的加权平均法。     

旋转体结构有限元网格自动划分法

用有限元法对进行结构和自由度体系进行分析,其网格的生成是建立有限元模的重要技术,利用分分割法对网格自动划分,从而形成有限元网格模型,完成了有限元分析的前处理。     

淮河上游县城纳污河段水质概率稀释模型的建立与应用研究

淮河水质污染已成为严重社去问题，国家也出台了限期治淮的战略目标，但尚有很多理论和实际问题急待解决．本研究根据水体扩散理论和概论理论，首次建立了淮河干流纳污河段的水质概率稀释模型，使之成为合理确定河流允许排污量和区域排污削减量的科学方法．对规划和实施河流污染治理具有理论指导意义和广泛的实用价值。     

合肥市南淝河水环境容量研究

根据南淝河的水文资料,选用一维稳态模型来模拟水质。以河段的功能分区情况为基础,利用已建立一维稳态的模型,选择段首控制法,对南淝河主要污染物CODcr,TP,NH3-N三项指标在不同水情保证率下进行环境容量的计算,并结合实际排放情况计算出削减量。南淝河水环境容量的确定,可用于河流的水质模拟和预测,为实施南淝河污染物总量控制提供基础资料,为南淝河水污染控制的管理和决策提供科学依据。     

感潮河道引江工程综合调度应用研究

以长江中下游地区感潮河道引江调水为实验基础，建立了适合感潮河网的非稳态水量水质耦合模型，分别采用Preissmann隐式差分格式和新的迎风全隐格式求解水动力方程及流扩散方程，改进了河道节点污染物质量浓度的平衡连接和边界污染物质量浓度的处理方法．根据实际水力、水质条件以及引江调水工况，重点模拟了市区包括感潮入河口及出河口水系水流水质变化规律，经过率定与验证，提出了一套参数稳定的感潮河道工程调度方案，并分析了各种引水方案下河段污染物质量浓度过程，最大限度地解决了环境容量在空间和时间上的重新分配．模型在实际工程综合调度中运行稳定，结果可靠，实现了地区水资源的有效利用．     

油藏热流固耦合渗流问题的有限元方法

提出了一种有效实用的求解油藏热流固耦合渗流问题的数值计算方法。该方法以有限元法为主,结合有限差分法,用有限元法求解耦合温度场方程和岩石耦合变形方程,用有限差分法求解流体耦合渗流方程,发挥有限元法网格技术和单元划分灵活的特点及处理复杂的油藏边界优势,兼顾了有限差分法在流场分析方面的成熟应用,使复杂的热流固耦合数学模型得以完整求解,取得了单由有限元法或有限差分法难以取得的效果,是一种新型的油藏数值模拟方法。     

基于属性识别理论的塔里木河水质评价与分析

属性识别理论是根据实测资料构造样本空间矩阵,利用评价指标进行样本属性分类和构造样本属性矩阵,用熵理论确定指标权重,然后进行水质评价.根据塔里木河各测站的资料,建立了属性识别模型,评价了塔里木河的水质;结果表明塔里木河枯水期水质较差,丰水期水质良好,平水期水质一般,评价结果符合塔里木河水质的现状.属性识别理论概念清晰,计算简单,评价结果比较客观.     

黄河下游干流纵向离散系数估算方法

利用水文监测数据,采用理论积分公式计算纵向离散系数,通过量纲和相关分析得到估算黄河下游干流纵向离散系数的一般公式形式;考虑河床变化大、河道不顺直、含沙量大等特点,根据研究河段不同的河道特征,以理论计算值作为样本数进行多元回归分析,采用分段的方式分别得到适用于黄河下游干流河段的污染物纵向离散系数的经验估算公式.结果表明,应用该经验估算公式得到的山东河段相关系数较高,河南河段估算结果不够理想.     

利用流管-有限体积法的河流水质二维数值模拟

河流的流动形态复杂,影响水质的因素较多.对河流污染物迁移扩散机理进行分析,提出将流管划分与有限体积法相结合的方法,利用流管求取河流流场,有限体积法求取污染物的扩散.将其应用到重庆城区段的二维水质模拟,全部计算和可视化都通过FORTRAN实现,取得较好效果.该方法简单、准确、高效,具有较好的工程意义.     

考虑注采关系的三维地应力场数值模拟研究

在油气田开发过程中,地应力受注水、火烧油层等因素的影响状态发生改变,对油气生产有较大的影响。以地下流固耦合理论为基础,建立了考虑油水井注采关系的地应力场的数学模型,应用有限元方法考虑孔隙压力变化的三维应力场有限元数值模拟;应用组合网格法解决地层尺寸和井口尺寸的巨大差异造成的计算困难;以油田地质和开发实际数据作为计算输入,通过三维地应力场数值模拟系统计算得出油田注采开发时的流体压力、饱和度、固体变形以及应力场在空间的分布和时间上的动态变化情况;其结果为油田开发采取适当措施,达到最优开采目的提供可靠的依据,同时也为后期开发调整、重复压裂、套管损坏预测等提供理论依据。