区域地面沉降数值模拟可视化系统开发及应用

为减小建模工作量,降低数值模拟的门槛,利用Matlab软件开发区域地面沉降数值模拟可视化系统,用于高效建立数值模型,预测抽取地下水引起的区域地面沉降量.系统共有数据分析、模型管理、网格剖分、前处理、后处理及模型求解六个主模块.数据分析模块用于管理并分析钻孔、水位、分层标三种时空数据,初步计算模型参数.网格剖分、前处理和后处理模块用于建立并运行模型,校正参数,输出结果可视化,进行模型不确定性分析.运用可视化系统,能够快速建立、校正上海市地面沉降数值模型.上海市地面沉降模型预测结果显示2012~2022年间上海地面将回弹抬升0~30 mm.     

上海陆域地区地下水采灌与地面沉降的时空特征

上海市地面沉降防治已有显著成效,但在空间格局上地表变形的不均匀性较显著,地面沉降防治管理进入了分区管控的新时期.为配合分区管控,利用长时间序列的水位、地下水开采、分层标三类监测数据,结合区域地面沉降模型,探讨地下水采灌与地面沉降的时空特征.上海市经历了两次长时间大范围的地下水开采,每次旋回分别经历开采量从增加到逐渐减少(甚至回灌)两个阶段.第一旋回的时段是1860-1971年,地下水开采于1963年达到年度最大净抽水量,开采集中在核心区的浅部土层,导致了较严重地面沉降.第二旋回的时段是1972年至今,地下水开采于1998年达到年度最大净抽水量,开采层位集中在第四承压含水层.从1998年至2005年,此层逐渐减少地下水开采,未大量回灌,但地下水位抬升显著,说明此层地下水补给条件良好. 2006-2011年间,各土层的压缩已经大幅减小,宝山、嘉定和核心区的深部土层均有回弹,浅部土层虽然没有抬升,但压缩速率较小,最大沉降速率处于浦东区,为2.61 mm·a~(-1).     

黄河下游复杂水位过程有效拟合新方法研究

针对黄河下游复杂水位过程的有效拟合, 将多项式回归、逐步回归、参数的岭估计等有机集成, 并引进累进变换, 系统形成了一个新方法. 新方法与同类方法的核心区别, 在于考虑了复杂水位过程中常见的弱影响因素间的强耦合作用; 在于综合采用了多种方法最大限度地降低拟合模型误差; 在于引进了必要的累进变换. 新方法有机集成了多个理论和方法的长处, 且使用方便. 新方法有着充分的理论基础, 有着同类复杂拟合问题下的普遍适用性. 进一步用该方法拟合多组黄河下游复杂水位过程, 拟合精度都较现有其他方法提高显著, 拟合模型各项都有明确的物理意义.     

莱州湾沿岸海水入侵与咸水入侵研究

70年代早期,山东莱州湾沿岸出现海水入侵,以后又出现咸水入侵。海水入侵主要发生在莱州市珍珠乡至龙口市黄水河右岸,咸水入侵主要发生在莱州市土山乡经昌邑、寿光至广饶县小清河南岸一段。这两种现象国外往往统称为咸水入侵。长期来一直是学术界注意的焦点,研究成果已由Breuck和Custodio等人进行了评述。很多论文注意到了入侵过程中会出现离子交换,但缺少好的现场资料来证实。国内研究始于80年代后期,全面、系统的研究还不多。笔者自1986年以来,对这两种给当地带来极大危害的现象进行了系统研究。研究区包括龙口、招远、莱州三市的沿海区、潍坊市寒亭区和昌邑县。     

多孔介质溶质运移的分数弥散过程与Lévy分布

在弥散核函数为负幂率函数的前提条件下,对传统的二阶对流—弥散方程进行非局域处理,推导出了分数阶对流—弥散方程,方程中的弥散项是分数阶微分.该方程柯西问题的格林函数解为一L啨vy分布密度函数,由此得到了一个包含3个参数的描述多孔介质中溶质运移行为的解.将所得到的L啨vy分布解用于模拟某一弥散试验中一空间点的溶质浓度的时间变化过程,模拟结果与实测结果吻合良好,很好地解释了实测结果的偏态和拖尾现象.而传统的二阶对流—弥散方程的高斯分布解却没有这些特征,不能解释偏态和拖尾现象.所得结果表明分数阶对流—弥散方程比传统的二阶对流—弥散方程能更好地描述多孔介质中的溶质运移行为.     

分数阶对流——弥散方程的数值求解

对严格的时间分数阶对流--弥散方程和严格的空间分数阶对流--弥散方程分别建立了差分格式,并用所建立的两个差分格式对同一理想算例进行了求解.通过对分数阶导数取不同的参数值,得到一系列结果,分析了不同分数阶导数描述的反常扩散现象及其变化规律,并和传统的整数阶对流--弥散方程的求解结果进行了对比.当时间分数阶对流--弥散方程和空间分数阶对流--弥散方程的分数阶导数的参数分别取整数值时,时间分数阶对流--弥散方程、空间分数阶对流--弥散方程和传统整数阶对流--弥散方程的计算结果相同,表明本文提出的对时间分数阶对流--弥散方程和空间对流--弥散方程数值求解方法是可行的,且整数阶对流--弥散方程是分数阶对流--弥散方程的特殊情况.和正常扩散相比,时间分数阶对流--弥散方程中分数阶导数的参数值越小,溶质扩散得越慢,表现为拖尾分布:空间分数阶对流--弥散方程中分数阶导数的参数值越小,溶质扩散得越快,表明空间的非局域性相关性越强.     

太原盆地地下水污染数值模拟

提出了一个越流含水层系统地下水污染的数学模型，模型应用 于描要这太原盆地地下水污染，ＣＩ浓度和水位计算结果与野外观测结果拟合良好。文中还 探讨了现行溶质运移模型求解中井点附近容易出现不合理结果的原因，并从理论上给出正确的表达式。     

海水入侵含水层中水一岩间阳离子交换的实验研究

对黄河营海水入侵区水－岩间的阳离子交换进行了一系列的室内实验研究，实验包括对研究区所取土样进行的阳离子交换容量及交换盐基分量的测定、利用研究区所取土样与当地洗涤 地下淡水按不同比例配成的交换液进行的阳离交换实验、以及利用所取土样与海水进行的淋滤实验。     

祁连山西段疏勒河上游流域的多年冻土地温特征及影响因素

以位于祁连山西段疏勒河上游流域内不同地点的钻孔及地温测量数据为基础、借助于地温曲线图分析了各钻孔点不同深度处的地温特征及其主要影响因素.结果表明:海拔高度、坡向、坡度是影响疏勒河上游流域多年冻土地温的中观尺度因素,植被、砂层等地表覆盖条件和季节性河流等局地因素对多年冻土地温影响复杂,使得局地尺度上的多年冻土地温分布特征...