Capillary-Tube Model and Experiment of Multiphase Flow in Capillary Fringes

IntroductionUrbanization and industrial activities havesignificant potential to cause soil and groundwatercontamination through leakage,spill and disposalof industrial and household chemicals.Organicchemicals are used everywhere in the world andbecause most are very toxic to human beings anddo not easily degrade naturally[13] ,theircontamination of the soil and groundwater iscausing more and more problems worldwide.　Many contaminants are organic liquids with lowwater miscibility,which may mov…     

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。     

黏滞性对LNAPL 在非饱和多孔介质中优先流影响的试验研究

为探究轻非水相液体(LNAPL)在非饱和带通过裂隙快速通道产生的优先流对地下含水层造成污染的影响,选取大豆油和0号柴油2种不同黏滞性的LNAPL,通过室内试验,研究不同黏滞性的LNAPL在通过非饱和多孔介质中单裂隙快速通道产生的优先流迁移规律。试验结果表明:黏滞性小的LNAPL通过裂隙产生的优先流的运移速度快;LNAPL进入地下水毛细带后受毛细水的顶托力作用,垂向迁移速率减缓,横向扩散速度增大,LNAPL优先流锋面形态逐渐变缓;优先流不仅能通过裂隙非均质条件产生,而且可以在基质中以指流的形式存在,黏滞性大的LNAPL更容易产生多个狭长形的指流。     

Review of the uncertainty analysis of groundwater numerical simulation

Groundwater system is a complex and open system, which is affected by natural conditions and human activities. Natural hydrological processes is conceptualized through relatively simple flow governing equations in groundwater models. Moreover, observation data is always limited in field hydrogeological conditions. Therefore, the predictive results of groundwater simulation often deviate from true values, which is attribute to the uncertainty of groundwater numerical simulation. According to the process of system simulation, the uncertainty sources of groundwater numerical simulation can be divided into model parameters, conceptual model and observation data uncertainties. In addition, the uncertainty stemmed from boundary conditions is sometimes refered as scenario uncertainty. In this paper, the origination and category of groundwater modeling uncertainty are analyzed. The recent progresses on the methods of groundwater modeling uncertainty analysis are reivewed. Furthermore, the researches on the comprehensive analysis of uncertainty sources, and the predictive uncertainty of model outputs are discussed. Finally, several prospects on the deveolpment of groundwater modeling uncetainty analysis are proposed.     

水分及非保守性污染物在土壤中运移数值模拟

运用数值计算模型模拟计算水分及非保守性污染物在各种饱和度条件下的土壤中运移规律．采用有限差分离散水分方程和浓度方程，得到了适合于非保守性污染物运移的数值模型．利用试验资料验证了数值计算成果．验证结果表明，两者吻合良好，为研究和数值预报非保守性污染物运移问题提供了有效的手段．     

非饱和土力学行为的三维离散元分析

基于离散单元法颗粒流理论,土体颗粒单元间采用Hill接触模型来考虑非饱和土中吸力的作用,建立了非饱和土的颗粒流模型。根据室内试验结果对模型细观参数进行标定,开展了固结排水三轴剪切试验离散元数值模拟,揭示了在不同围压和吸力下,模型试样的应力-应变关系与强度特性等宏观力学性质以及细观信息平均配位数的变化规律。根据不同吸力下的莫尔-库伦破坏包线,建立了吸力与抗剪强度参数之间的关系。此外,通过标定室内试验结果中不同含水率下的应力-应变曲线,建立了Hill模型中吸力与含水率的关系。研究结果表明：Hill接触模型可以较好的模拟非饱和土的力学行为,可为非饱和土的离散元模拟提供参考。     

GMS在饱和—非饱和地下水流动及核素迁移模拟中的应用

为了研究某饱和——不饱和区域的地下水流动和核素迁移规律,采用GMS软件数值模拟的方法,介绍了应用GMS解决这类问题时的具体步骤,论述了初始条件、边界条件的设置技巧。模拟得到了该区域合理的地下水流场和不同时刻的核素质量浓度分布,与相关程序计算结果吻合较好。研究结果表明:GMS在饱和—非饱和地下水流动及核素迁移模拟中,具有较高的应用价值。     

降落漏斗区流场的灰色数值模拟方法研究

对地下水降落漏斗区流场进行灰色数值模拟时,应充分考虑漏斗区内水流的流向问题。由于流向的不同,所建立的方程也有差异。基于这一思想,在建立了地下水流基本灰色有限差分方程的基础上,探讨了降落漏斗区的灰色数值方程的求解方法;并对武安市东部水源地进行了模拟。模拟结果表明,所提出的解法具有很好的应用效果,从而验证了这种新的模拟方法的正确性。对开展地下水降落漏斗区的地下水资源评价和水环境保护具有积极的指导意义。     

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。     

考虑毛细滞后的未饱和多孔介质传热传质模型

本文从热湿迁移机理出发，通过在液相渗流中引入毛细滞后的影响，采用液相运动的最小梯度假设，建立了未饱和含湿多孔介质在考虑毛细滞后效应时传热传质的较普遍的模型理论．并对方程中的热湿迁移特性系数进行了分析，为进一步发展确定热湿迁移特性的有效实验方法提供了依据。     

毛细水作用下低路基强度和变形特性研究

低路基中,地下水因土壤基质对水分的吸力作用,导致路基土干湿状态发生变化,进而影响路基的强度及变形特性.路基土是非饱和土,其强度变化和变形特性需采用非饱和土理论解释.本文介绍毛细水作用下低路基强度和变形特性的主要研究成果.     

压水堆核电机组全仿真系统建模与分析

介绍了压水堆核电机组全范围领导具系统模型的建立,列举了模型中的堆芯物理模型,基苯守恒方程和热力系统流体网络的求解方法,该模型已成功地用于泰山３００ＭＷ核电机组全范围仿同。测试表明,仿真与现场测试值完全一致,模型能够正反映目标机组的特性。     

非饱和-饱和区域中重金属污染物运移数值模拟

为了定量整体描述非饱和-饱和区域内水流及溶质迁移过程,在基于非饱和流动理论及溶质运移理论基础上,建立了非饱和-饱和区域内水流方程与重金属污染物运移方程耦合的数学模型。采用V-G模型来描述土壤水分特征函数.用Lagrange-Quadratic方法进行求解并给出模拟结果:分析结果表明,在非饱和-饱和区域内的压力水头、饱和度以及污染物阻滞因子等参数均随含水率的变化而改变,这是区别于饱和流的主要特点。     

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．     

空调用多翼离心风机叶轮的性能预估

采用二维粘性数值模拟方法对三个不同参数的空调用多翼离心风机叶轮进行了数值计算，分析了空调用多翼离心叶轮的内部流场，预估比较了三个叶轮的风量静压性能．预估结论与试验结果相符，说明了在空调用多翼离心风机设计中可以采用数值模拟技术对叶轮性能进行预估，以减少实物模型试验，缩短产品开发周期，降低产品开发成本。     

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。     

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。     

面向对象MCTS1.0软件在地下环境污染中应用

在综合分析面向对象系统设计的思想、步骤和模型的构建基础之上,采用面向对象技术,基于VC++和PowerBuilder软件平台开发了多相流多组分污染物传输过程的模型计算及仿真分析的可视化软件MCTS1.0,该软件界面友好,使用方便,且具有灵活性和可扩充性.以石油泄露污染为例,模拟了污染物在地下环境系统中的运移动态和发展趋势,为地下环境系统中石油污染的环境质量评价、污染预测与防治以及地下水资源的开发利用和科学管理提供参考依据.     

Natural Biological Attenuation of Benzene in Groundwater

IntroductionBenzene is a toxic contaminant often detectedin high concentration above the allowable limits ingroundwater beneath petro- chemical plants.Theprocesses for removing benzene from groundwaterinclude adsorption by activated carbon,airstripping,chemical oxidation,and biologicaldegradation[1] .Pumping the benzene out of theground and treating itexternally is commonly usedbutis expensive and requires long periods of time.The method of in situ biological degradation isthought to be cost- …     

水-气二相流本构模型参数的反演识别

在地下水多相流问题的模拟研究中,需要确定各相流体的本构模型参数.为此,首先通过非稳定水-气二相流试验获取砂土中水-气二相流动过程的试验数据,然后建立考虑水相、气相流动及相互溶混的水-气二相流数学模型,采用Marquart-Levenberg最优化算法建立水-气二相流本构关系模型参数反演模型,结合非稳定水-气二相流的试验数据,对水-气二相流本构关系模型（VG和VGM）参数进行了反演识别,得到了与试验中土样相关的水-气二相流本构关系模型参数的最优估计值.将所得到的水-气二相流本构关系模型参数的最优估计值代入到水-气二相流数值模拟模型中,对该非稳定水-气二相流试验过程进行模拟,将对应的模拟值与试验过程的观测值进行对比分析,二者吻合较好,证明了最优参数估计值的准确性和参数反演识别模型的有效性.该研究成果可以为确定多相流系统中与各相流体（包括水相、气相和非水相流体（NAPL））有关的本构关系提供帮助和技术支持.