煤矸石淋滤液对地下水污染的数值仿真研究

针对新邱露天煤矿矸石山附近于家沟地区地下水污染的实际情况，分析了矸石山淋滤液在地下水中的、迁移规律。在综合考虑对流、弥散、吸附解吸及存在源汇项的条件下建立煤矸石淋滤液在地下水中迁移的动力学数学模型，采用有限差分的方法对模型进行了数值求解，对不同污染强度、不同时间条件下地下水系统中淋滤液动态变化规律进行了数值仿真，预测了污染物浓度的时空分布特征，并结合实际水质监测数据对模拟结果进行了分析。模拟结果表明，污染物浓度变化趋势及模拟值与监测结果基本吻合，从而验证了模型的可靠性和实用性，为地下水污染的治理提供依据。     

浅层地下水水质系统碘浓度场数值仿真

基于地下水系统概念模型分析，采用准三维数值仿真技术，建立了由地下水水流模型、溶质运移模型和地下水运动方程组成的地下水水质模型。选解地下水水流模型，得到地下不渗流场水位函数H（x，y，t）；再解地下水运动方程得到各单元的地下水实际流速；最后解溶质运移模型，求出计算区内任一点的溶质浓度。数值计算结果表明，水质模型仿真性能良好。     

基于GIS技术的浅层地下水硝酸盐氮浓度场数值仿真

地理信息系统(GIS)技术与数值模拟技术相结合,揭示地下水硝酸盐氮浓度场的时空变化特征。采用准三维数值仿真技术,建立地下水水流模型、溶质运移模型和地下水运动方程组成的地下水水质模型。先解地下水水流模型,得到地下水渗流场水位函数H(x,y,t);再解地下水运动方程得到各单元的地下水实际流速;最后解溶质运移模型,求出计算区内任一点的硝酸盐氮浓度。数值模拟与空间分析结果表明,研究区地下水水质系统状态比较稳定,硝酸盐氮浓度场的时空分布变化较小。     

核素渗漏对地下水污染的数值仿真研究

研究放射性核素在地下水环境中传输的动力学行为是评价核废料处置库安全性能的一个关键性问题。以双重介质理论为基础，充分考虑了地下水变密度对核素浓度分布的影响，建立了孔隙-裂隙介质中核素随地下水迁移的耦合数值模型，其中相对密度项使地下水流控制方程具有非线性性，为此将Galerkin有限元法和Picard迭代法相结合对耦合模型进行了离散，并模拟了核素泄漏对地下水污染的动态过程。数值仿真的结果表明：污染面积随时间推移不断扩大，且纵向扩散显著：数值仿真结果没有出现弥散现象，验证了数值算法的可靠性；核素浓度的分布对水密度变化表现较为敏感，且不同核素（^226Ra、^210Pb和^90Sr）由于各自放射性衰变特征的巨大盖异，受到水密度影响的程度也有很大差别．因此，在对裂隙介质核素迁移的数值仿真分析过程中，不能忽略地下水密度的变化对其造成的影响。     

气候变化对地下含水层总氮污染物的影响——以海河流域片平原区为例

地下水是战略性的水资源,在国民经济和社会发展中具有重要的地位。随着人类活动的不断加剧和气候变化等不确定性条件的存在,地下水超采和地下水污染日益严重,直接威胁着重要的战略性水资源。本文旨在研究气候变化如何影响地下水环境。本文以地下水最常见污染物总氮为研究对象,以地下水污染严重的华北平原为研究区域,搭建了包含"二元"水文模型、地表水环境模型、地下水流模型和污染物运移模型的地下水综合模拟框架。根据水流和污染物运移的特征,应用地下水综合模拟框架模拟预测未来气候变化情景下的地下水氮污染情况。根据研究,在A1B情景下,地下水总氮污染情况严重,危及北京市、天津市、唐山市地下水供水安全;A2情景下,地下水总氮污染情况相对较好,但是北京市部分含水层已不适合作为饮用水,B1情景下,区域地下水总氮污染情况最好。     

基于渗流力学的水墨画仿真研究

宣纸建模和水墨运移机理建模是水墨画仿真研究中的关键问题。提出了一种考虑宣纸厚度对水墨画成画效果影响且质量可控的有效厚度宣纸模型,并在此模型的基础上将渗流力学的理论引入水墨在宣纸中的运移规律的研究,通过对水墨效果成因物理规律的探究达到对水墨效果的仿真。仿真结果表明建立在该理论上的水墨运移模型能够针对不同质量的宣纸及水墨浓度的变化给出令人满意的仿真效果图。     

填埋气体运移过程的多场耦合模型及仿真分析

随着大型垃圾填埋场的建立，垃圾所赋存的地质环境(渗流场、应力场和温度场)之间的相互影响作用已不容忽视。基于多孔介质渗流力学-热力学理论，建立了垃圾填埋气体运移过程的多场耦合模型，并给出了模型的有限元格式，并通过编制的程序对温度作用影响下垃圾污染气体压力分布规律进行了数值可视化仿真分析。结果表明：温度对于填埋气体运移有较大的影响，耦合作用不能忽略。这不仅为定量化预测预报垃圾气体在填埋场中的扩散状况以及污染气体的排放和收集、防止二次污染提供了可靠的理论依据，而且对于生态环境的保护和垃圾资源化的研究具有重要的理论意义和实际应用价值。     

污染气体扩散模型的可视仿真

污染气体扩散模型的仿真在环境影响评价起着重要的作用,本文主要研究了污染气体的仿真模型及其参数计算方法,提出了仿真系统中的可视化形式及相应的算法,最终运用本仿真系统,对某市热电厂三期工程的扩建前后的ＳＯ２长期平均浓度进行仿真。     

集中涌出瓦斯在通风网络中运移的三维LBM仿真

为了研究瓦斯在巷道某处集中涌出后的运移规律，提出集中涌出瓦斯在通风网络中运移的三维LBM仿真方法。应用速度、浓度双分布格子Boltzmann方法（LBM），分别建立了瓦斯运移速度和浓度三维LBM模型。由于逆风网络复杂，力加侠运行速度，计算过程采用三维分头耦合算法。该算法将每个巷道看成一含独立的块，各巷道分别独立并行她计算，只在巷道壁面处交换数据，从而提高运算速度。模拟实例表明，用该仿真方法可得到集中涌出瓦斯在通风网络中蔓延的直观信息和速度、浓度等大量数据；可以得到每条巷道瓦斯浓度峰值个数、瓦斯浓度峰值大小、位置和到达的时间，从而提供有效避开瓦斯浓度峰值的方案。     

污染物传输的两区非平衡吸附数值仿真模型

考虑不可动水和污染物的非平衡吸附特性以及微生物降解等因素,建立了土壤-水环境中污染物运移的两区非平衡吸附模型。基于自行编制的有限差分程序给出了二维仿真算例,模拟了农药等污染物在土壤-水环境中的运移过程,探讨了在不可动水和非平衡吸附影响下土壤中各相浓度分配的规律。模拟结果表明:土壤各相的浓度变化并不同步。可动水相浓度变化最快,对浓度分布起主导作用;不可动水次之;可动区吸附相浓度变化存在明显的滞后现象;而不可动区吸附相浓度变化最为缓慢,滞后现象最为明显。     

石油污染组分在包气带土壤中运移的数值仿真模型及应用

基于多孔介质流体力学和溶质动力学理论，建立了石油组分在土壤包气带内传输的数值仿真模型，初步探讨了石油组分苯和正戊烷在土壤中的迁移归宿及在水相和气相中质量分配，预测预报石油污染物泄漏后在包气带内迁移转化的动态及过程。仿真结果表明：苯和正戊烷在水相和气相中的浓度分布规律几乎相同，随着时间的延长，污染面积和范围逐渐增大，并且释放在水相、气相中正戊烷的质量大于苯的质量。这不仅对于定量化研究有机污染物在地下环境系统中迁移归宿，环境质量评价及污染预测、预报与污染防治提供科学的理论根据与途径，而且可为地下环境系统中石油组分的质量监测以及地下水资源的开发利用和科学管理提供技术支持。     

机电系统全寿命数值/物理模拟研究

重大机电产品全寿命研究具有广阔的工程背景和较高的经济效益，但传统的全寿命可靠性试验常造成资源浪费和环境污染．为使此类系统可靠性研究可持续发展，论文介绍了以小样本开发为目标，以GM(gray model)数值模拟和VP(virtual prototype)物理模拟为手段的全寿命模拟研究方法，并通过某传动装置的可靠性设计实例说明物理模拟方法的可行性和有效性．两种方法交互验证可成为小子样复杂系统开发的重要途径．     

地下水多层含水层系统的动态数值仿真

建立地下水多层含水层系统的动态数值仿真模型，对郑州市地下水流场进行预报和评价。以非均质各向同性渗流模型仿真地下水流，用不规则三角网格有限差分法求解三维数值仿真模型。先解逆问题反求参数，再解正问题计算地下水各项资源量，数值仿真预报地下水渗流场至１９９８年。通过地下水渗流场的优化调控，使研究区内不合理开采地下水资源所引发的环境问题减小到最低程度，为郑州市水资源管理提供科学依据     

京津冀大气污染治理省际合作博弈模型

首先，结合目前京津冀区域大气污染的实际情况，提出了通过省际合作达到大气污染治理的 3 个基本假设. 其次，通过构建区域优化模型和 Shapley 值合作收益分配方案，建立了京津冀大气污染治理省际合作博弈模型. 通过求解区域优化模型得到各省份最优去除量和去除成本，进而利用 Shapley 值法获得相对公平的合作收益分配方案. 最后，以 2009 年京津冀各省份 SO₂ 去除为例进行了实证分析，结果显示了京津冀省际合作博弈模型的有效性和实用性，而且模型最优化模拟结果可作为区域决策的重要参考，促使各省份合作共赢.     

机电系统全寿命模拟研究

重大机电产品可靠性研究具有广阔的工程背景和较高的经济效益，但其可靠性试验常造成资源浪费和环境污染，为使此类系统可靠性研究可持续发展，文章中介绍了以小子样系统为理论框架的数值模拟可采用的有效方法以及工程实例验证。