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．     

求解水分运移参数的拉普拉斯-模式搜索方法

通过室内试验获得水分实测值,然后通过拉普拉斯变换对非线性水分运动方程进行线性化处理,获得水分的计算值,以土壤含水率实测值与其计算值标准差最小为优化目标,建立水分运移参数识别优化模型,采用自适应模式搜索方法对模型进行优化求解。以850、1500 min时刻实验数据作为参数识别初始数据,获取了土壤非饱和水分运移参数值,并以2 400 min时刻实验数据进行验证。含水率计算值与实测值的相关系数和标准差分别为0.946、0.022,相关系数较大,标准差较小,表明该方法识别水分运移参数是可行的。     

基于MATLAB的土壤水分运移数值模拟

土壤水分运移曲线是模拟水分在土壤中运移的关键.基于水分运移RICHARDS方程的二维数值模型,采用MATLAB对膜下滴灌的点源和线源土壤水分运移过程进行数值模拟,以砂壤土的膜下滴灌为试验和仿真的对象,利用MATLAB中的PDE工具,对土壤水分运移过程进行数值模拟,得到滴灌条件下土壤水分的水平运移和垂直运移曲线,并将实测曲线和拟合曲线进行了比较,结果表明偏差较小.     

CCL非线性吸附特性及孔隙率变化对污染物运移影响分析

假设压实黏土衬里(compacted clay liner.CCL)中的孔隙在空间均匀分布,土颗粒表面可均匀吸附重金属离子或有机污染物.且可用Langmuir方程表示其非线性吸附特性,依据体积与质量关系.提出了土体园吸附污染物而引起的孔隙率降低的估算公式,在饱和稳态和考虑土体孔隙率变化的条件下.建立了污染物一维运移的控制方程.在控制方程中,分别考虑垃圾降解效应、CCL、下卧有限厚度含水层等情况.应用所建立的控制方程对某一假想填埋场进行了数值计算与分析.变动参数计算与对比分析表明,因土颗粒对污染物的非线性平衡吸附所引起的孔隙率降低对污染物的运秽具有显著的影响.污染物穿过CCL的能力显著下降.与不考虑孔隙率变化的情况相比,穿透曲线的蜂值浓度降低近10%.考虑吸附引起的孔隙率变化情况下.线性吸附与非线性吸附对污染物运移影响规律相似.吸附强度参数K1和弥散系数对污染物运移影响较为显著.     

VOCs在土壤孔隙中扩散模型的适用性

为研究污染物在土壤多孔介质中迁移性质，建立了一种可快速测定非保守性污染物在土壤孔隙中有效扩散系数的新方法，采用了土柱扩散实验研究挥发性有机物(VOCs)在土壤中的有效扩散系数．根据多孔介质为干燥和含水体系将挥发性有机物分为保守性和非保守性两种类型的扩散组分，建立了不同的迁移模型方程进行过程描述，并提出了迁移方程的一维解析解，对三氯乙烯和苯在砂土体系的研究表明，利用土柱扩散实验测定挥发性有机物的有效扩散系数的方法可靠，同时表明采用经验扩散模型描述非保守性组分的扩散时应考虑适用范围，孔隙中气相体积含率低时，Millington模型和Collin模型适用性较好，且Collin模型更优一些，当气相体积含率很高时，则应考虑应用Marshall模型和Penmen模型。     

近岸波浪作用下污染物运动数值研究

近岸波浪是影响污染物输移扩散的重要水动力因素之一.波浪对污染物输移扩散的影响主要有波浪扰动造成的水体紊动系数的增大和波浪破碎后形成的波生流对污染物输移作用.结合基于波作用守恒方程和光程函数方程的近岸波浪模型、三维水动力模型,以及污染物输移扩散模型,对波浪传播过程中污染物离散系数变化以及波浪破碎后形成的波生流中的污染物输移进行了数值模拟.模型基于非结构化网格,可用于大范围波流以及污染物的耦合计算.数值结果与解析值以及实验结果进行了对比,验证了模型的精度和适应性.     

污染物在二层非饱和土中运移过程综合分析

假设填埋场下部为具有压实黏土衬里（CCL）、下卧土层及含水层的三层结构体系,基于Richards方程,在稳态渗流下,得到了CCL与下卧土层体积含水率的解析解.依据污染物在多孔介质中运移机制,建立了污染物在包含两层非饱和土层的三层结构体系中运移的一维计算模型.在计算模型中分别考虑了CCL的非线性吸附特性、污染物运移过程中的生物降解特性、垃圾的生物降解特性等.采用所建立的数学模型,对某一假想填埋场进行了具体计算,通过变动参数计算与分析,探讨了各种因素对污染物运移的影响.计算结果表明,非饱和土层的吸附与生物降解可显著影响污染物运移,特别是CCL的吸附与生物降解特性影响更为显著,为污染物运移的控制因素.非饱和土的体积含水率较大时,含水率变化对污染物运移影响较小.     

无网格九点差分法在求解海洋污染中的应用

针对污染物浓度方程提出了一种计算速度较快、精度较高的计算格式一无网格九点差分格式．无网格法以其数据结构简单、计算精度高、网格前处理工作简单，已日益成为数值计算的一种重要的形式．在对无网格九点差分法进行阐述的基础上，对二维污染物浓度方程和实际潮流浓度场进行了数值模拟，数值结果表明，该格式较传统的数值计算格式精度高，并具有计算速度快、编程简单、易于拟合不规则边界等优点．     

膨胀土基坑边坡降雨入渗的一维数值模拟

应用非饱和膨胀土一维降雨入渗模型,模拟膨胀土边坡在降雨入渗条件下的水分运移规律,通过数值计算, 求得边坡在任意时刻任意位置的体积含水率;并分析了降雨强度、水分扩散率以及导水率变化对边坡水分运移的 影响.计算结果可以用矩阵的形式和三维空间曲面的形式表示出来,方便应用.     

土壤中有机污染物运移的数值模拟方法研究

有机物对环境和地下水资源的污染日益严重,它们在土壤水中的运移转化规律被各种物理、化学和生物过程所控制,相应的迁移转化模型主要由对流-扩散方程决定。地下水数值模拟方法通过有机污染物在包气带及饱水带中运移的调参耦合,可以较好的解决参数选取问题,可以更加准确的模拟出有机污染物在地下介质中的运移情况。     

利用熵格式计算地下水溶质运移方程

用分裂法将地下水溶质运移方程分成对流方程和弥散方程,对流方程采用熵格式求解,弥散方程采用中心格式求解.数值试验表明,该格式不会产生过量问题,没有出现非物理振荡,数值弥散较小.     

地下水溶质运移定解问题差分格式的稳定性分析

溶质在地下水中的运移问题用对流扩散方程来描述,因而应用该方程求解定解问题时必须对数学模型进行稳定性条件分析。本文采用矩阵理论证明了地下水污染物运移问题迎风差分格式稳定性条件,其显格式的稳定性条件为△t[2DL/(△x)^2 V/△x/≤1,隐式要格式无条件稳定,并以承压含水层为例,结合目前计算能力和数据可视化极强的MATLAB软件,对所给出的稳定性条件进行了分析和验证。结果表明,在满足稳定性条件的前提下,其计算结果与实际相符合。     

降粘微生物在多孔介质中运移规律研究

由实验数据拟合出微生物浓度和原油粘度之间的关系曲线,建立了完整的微生物在多孔介质内运移的数学模型.根据微生物和营养物运移方程的特点,给出了数学模型的数值解法和计算实例,对微生物的运移规律进行了讨论.     

基于有限体积法的土壤重金属污染物运移模拟

针对重金属污染物在土壤中的运移扩散问题,采用有限体积法对二维稳态水流中污染物运移的基本方程进行离散,获得污染物在饱和土壤中运移的有限体积法计算模型.运用Matlab模拟不同条件下重金属污染物运移的动态过程,研究污染物运移规律.研究表明,当污染源始终存在时,随着时间的推移,质量浓度等值线近似由中心抛物线形渐变为外围椭圆形,水平向和竖直向浓度均不断减小;当污染源存在10天后移除时,随着时间的推移,质量浓度等值线呈椭圆形,污染范围逐渐变大,浓度不断减小,椭圆中心处浓度最大.     

高速推力盘热弹流润滑性能的研究

从推力盘的实际工作情况出发，用数值计算联立求解雷诺方程、弹性位移方程、油膜厚度方程、润滑油粘度和密度方程、速度方程、能量方程以及界面温度方程，得出了高速工况下推力盘热弹流润滑接触问题的完全数值解，计算出平均速度、载荷、锥角、润滑油粘度与推力盘最小油膜厚度的关系，并以Сапвыков的实验结果对文中数值计算结果进行了验证     

街道峡谷内机动车排放污染物的数值模拟

针对典型的平顶和坡顶的城市街道峡谷结构，通过求解二维和三维不可压缩N-S方程、湍流模型方程及对流扩散方程，数值模拟了街道峡谷内的流场及机动车排放污染物的对流扩散．结果表明，使用二维和三维数学模型所计算的两边为平顶建筑的街道峡谷内污染物浓度不同；而两边为坡顶和平顶建筑的街道峡谷内的背风面污染物的浓度，在相同的气象条件下，三维数学模型数值模拟结果基本一致。     

湖泊中污染物运移的数学模型

建立了湖泊中污染物运移的数学模型，采用了有限元法进行数值模拟，提出了民化方法和分块校正方法进行参数识别，提供了在缺少实测资料情况下确定污染物分布和有关参数的数学方法。     

鄂尔多斯盆地降雨入渗与潜水蒸发强度研究

以鄂尔多斯沙漠高原区包气带水为主要研究对象,通过在研究区进行野外包气带岩性结构调查,选择典型地段建立原位试验场;试验中选择研究区最具代表性的包气带岩性结构进行包气带水分运移原位试验,进行包气带水分运移机理研究,分析影响降雨入渗与潜水蒸发强度的主要因素;采用数值模拟的手段建立研究区包气带水分运移数值模拟模型,定量计算研究区降雨入渗及潜水蒸发强度,模拟不同条件下的包气带水分运移规律.结果表明,研究区降雨入渗及潜水蒸发强度明显受到当地气象条件、潜水埋深及包气带岩性结构的影响.文中计算得出的不同埋深不同岩性的降雨入渗及潜水蒸发强度可为研究区地下水资源评价提供参考依据.     

Burgers方程的MOL数值解法

利用直线法(Method of Lines)研究了非线性Burgers方程，得出了齐次和非齐次Burgers方程初边值问题的数值解法，并进行了数值计算和程序实现。结果表明，直线法求解非线性Burgers方程具有计算精度高、稳定性好等特点。     

土冻结过程中的水热力三场耦合数值分析

冻土在冻结、融化的过程中，未冻区和正冻区发生的物理过程均涉及温度场、水分场、应力场三场的耦合作用问题。尤其在土体的冻胀变形和分凝冰的形成过程中，冻胀应力对冻土地区结构物具有不容忽视的影响。为此，提出了“三场”耦合分析的一般数学格式，采用有限元思想导出相应的时空离散化方程，并给出了非线性数值求解的迭代计算步骤。另外，还给出具体的数值算例，以验证方法的可靠性、有效性和计算精度。