采动作用下煤矿地下水流场的演变规律

采动条件下含水层结构变化对地下水流场和地下水资源分布具有显著影响.以梨园河煤矿为例,在分析研究区水文地质条件的基础上,结合采动裂隙对含水层结构的破坏程度,采用数值模拟方法,预测分析了该矿采煤20年后研究区不同含水层地下水流场动态特征.结果表明:松散岩类孔隙含水层流场基本保持不变,仅井田北部的导通区地下水位有所下降,局部形成降落漏斗,最大降深18 m;碎屑岩类裂隙含水层受矿井排水影响,地下水位大幅降低,地下水流场变化明显,形成了以井田中部为中心的降落漏斗,最大降深106 m.研究结果可为保护矿区地下水资源与制定防治水措施提供理论依据.     

基于GMS应用的化工区地下水污染模拟与分析

 GMS是目前地下水数值计算的重要应用软件之一,运用GMS可以模拟地下水流分布和地下水污染物的迁移规律等。以化工厂区为例,经过地质模型概化、参数确定、调参等过程,预测污染物的浓度及污染范围。研究了该厂区渗滤液的扩散对下游抽水井的影响,建立了该厂区地下水流模型及溶质运移模型。结果表明,该区域地下水流向为自北向南,沿水流方向水位逐渐下降,水降幅度较为缓和,在下游抽水井附近形成地下水降落漏斗;污染物的浓度在持续增加,局部污染物浓度高达4.1mg/L,污染的范围也逐渐扩大,污染面积约为8.23×10⁵ m²,污染物向下游扩散长度约1084.64 m,在垂向上,厂区位置污染物已经扩散到第二层深水含水层。若不加以控制抽水量,会加剧污染物的扩散速度。     

石嘴山市环境地质问题及地质环境质量评价

本文简要论述了石嘴山市地质环境的主要特征,对地下水开采降落漏斗、地下水污染、地质灾害和土壤盐渍化等主要环境地质问题的现状、产生和危害进行了阐述。选取地下水开采降落漏斗、地下水污染、地质灾害和土壤盐渍化4种因子,运用模糊综合评判方法进行地质环境质量评价,将研究区分为地质环境质量良好区、中等区和较差区。     

榆神府地区煤炭开采对地下水资源的影响

通过对覆岩含水性和地下水流场的研究,探讨了榆神府地区煤炭开采对地下水资源造成的影响。通过公式估算法、瞬变电磁法和GMS地下水数值模拟法,探讨了榆神府地区煤炭开采对地下水资源量、上覆岩层含水性和地下水流场的影响。研究发现煤炭开采会引起地下水水位下降,覆岩含水性降低,引起含水渗漏现象,最终改变原始地下水流畅,形成地下水降落漏斗。榆神府地区在产煤矿矿井水排水量(2014年)约为50×10~6m~3/a,其中有46. 6%的矿井水会作为生产用水回用,随着在建和规划煤矿逐步建成,地下水外排量会增加140×10~6m~3/a,其中生产回用水量占矿井总排水量的50%以上;上覆岩层含水性在煤炭开采的不同开采阶段表现出不一样的特征,开采前覆岩含水性良好,开采中覆岩含水性逐渐降低,开采结束后,覆岩含水性会逐渐恢复; GMS模拟结果显示,煤炭开采初期地下水水位会以20 m/a的速度快速下降,到2018年已经形成地下水降落漏斗,2028年漏斗范围持续发展,到2048年,降落漏斗范围基本稳定,并形成以井田北部为中心的新地下水流动场。     

潍坊市沿海地区卤水资源的开发利用与管理

针对卤水资源在开发利用和管理中存在的区域性降落漏斗、淡咸水分界线南移、卤水质量浓度下降等问题,在分析研究区水文地质条件的基础上,运用非稳定流法和地下水数值模拟方法,进行卤水开采优化布局,提出3.56×108m3/a的开采规模及7.5年开采年限,为实现卤水资源的合理开发利用提供理论依据。     

基于GMS-SUB的地面沉降数值模拟研究——以太谷东站为例

大规模抽取地下水引起的地面沉降会带来诸多环境灾害和经济损失。为解决地下水开采造成的地面沉降问题,以山西省晋中市太谷东站研究区为例,在地下水渗流理论和太沙基一维固结理论的基础上,利用GMS-SUB模块建立了该研究区三维地下水流与土体垂向一维沉降的水土耦合数值模拟模型,预测研究区2025a 8月的地下水流场和地面沉降趋势,并与经验公式法预测的地面沉降量进行了对比。结果表明,太谷东站在预测期累积地面沉降量最高达到51.2mm,沉降漏斗面积可达10.64km²,数值模拟法在空间上很好地呈现了地面沉降的分布规律,可为地面沉降预测提供参考。     

基于Modflow和ARIMA 模型的峰峰矿区岩溶地下水模拟及预测

为科学有效地了解峰峰矿区岩溶地下水的均衡状态和用水规划实施后未来(2018～2025年)地下水动态变化,通过构建地下水流数值模型(visual modflow模拟程序)和ARIMA降水量预测模型(R语言软件),对研究区岩溶地下水资源量和水位动态变化进行模拟和预测。结果表明,现状开采条件下,峰峰矿区岩溶地下水多年平均补给量为8 726. 62万m~3/a,排泄量为8 937. 96万m~3/a,均衡差为-211. 34万m~3/a,处于负均衡状态。随着矿区用水规划的实施和用水结构的调整,预测2018～2025年岩溶地下水位将呈小幅度波动上升趋势,降落漏斗范围明显缩小。研究成果可为峰峰矿区地下水资源的合理开发利用提供依据和参考。     

土壤水动力学在平原水文模拟中的应用

本文对平原水文模型中如何充分而又实际地运用土壤水动力学的理论和方法进行了探讨,用数值法求解一维垂向饱和-非饱和里查兹方程来模拟垂向水流和土壤水及地下水动态;用稳定状态的近似解来计算潜水蒸发;用非线牲水库概念模型来模拟地下水对河道的排水过程.所建议的方法在五道沟实验区试用,效果良好.     

低渗透多孔介质中溶质运移的灰色数值模拟

针对低渗介质中启动压力梯度难以确定的问题,将启动压力梯度等参数视为未确知变量,并以灰参数的形式表示,建立了低渗多孔介质中的地下水水质模拟的灰色数学模型.在数值求解过程中,对一维低渗介质中地下水水污染的灰色模型求解过程中有限差分法的截断误差进行了修正,得到了一种具有特殊结构的数值模型,并且给出了求解这类模型的灰色数值算法.通过实例表明,该方法是可行的,模拟结果是合理的.     

基于GMS的泰安东武水源地地下水环境研究

泰安市东武水源地近年来由于开采逐年增加、河床挖沙等因素的影响,水源地附近地下水环境出现了水位下降、水质退化等环境地质问题。利用水源地开采区及周边地区环境地质调查的基础数据,运用GMS（Groudwater Modeling System）对水源地及周边地区的地下水流运动及地下水溶质运移进行了数值模拟,结果显示由于水源地长期开采岩溶水,开采中心形成了明显的地下水降落漏斗,但是要现状开采条件下水源地及周边地区短期内不会出现严重的环境地质灾害。此外,由于河沙掠夺式开采的影响,水源地岩溶水补径排条件发生了改变,水源地地下水水质受地表水影响明显,需要引起足够的重视。     

不同头型回转体低速倾斜入水过程流场特性数值模拟

基于有限体积法和VOF多相流模型求解气、水两相流动的RANS方程,结合动网格技术,对回转体低速倾斜入水过程进行数值模拟研究.通过将数值计算结果与试验数据进行比较,验证了数值计算方法的有效性.基于该方法对不同头型回转体低速倾斜入水过程进行分析,得到不同头型条件下回转体入水空泡形态发展规律、回转体运动特性及流体动力特性变化规律.研究结果表明:同一入水深度,入水空泡直径和流场中最小压力值随着回转体头部锥角的增加而增大;不同头型回转体,锥头母线同一位置处压力随着头部锥角的增加而增大;回转体阻力系数与其头部锥角大小直接相关,锥角较大时,阻力系数也较大,速度衰减也较快.      

利用计算流体力学方法研究改善肉类干燥窑热流场的一种计算分析方法

针对流场改善类问题如何进行数值模拟计算分析,以一肉类干燥窑热流场分析问题为例,利用计算流体力学(CFD)方法并考虑干燥窑不同设置方案,通过求解不同的设置方案条件下干燥窑流场的Navier-Stokes方程来分析原设计方案和改善方案中流场的分布和特点.数值计算的结果表明:所用的数值计算方法是可行的,基本符合实际情况;所得计算结果分析图像对了解干燥窑中流场的分布情况和如何改善干燥窑流场分布具有积极的参考意义.所提出的方法为采用数值计算方法分析改善干燥窑流场问题提供了一种可行的手段.这一数值计算方法较之传统的实验和经验方法提高了分析效率、降低了成本,是一种值得重视和发展的数值计算方法.     

基于AMG法及多块非正交网格的三维方腔流场数值模拟

为了将AMG法与多块非正交结构网格结合起来,应用于求解基于多块格离散的三维N-S方程离散系统,针对经典算例三维顶盖驱动直方腔和45°倾斜方腔流动问题,构建了三维多块非正交结构网格系统,设计了三维N-S方程块结构网格离散系统系数矩阵CSR存贮格式;根据非正交同位网格SIMPLE耦合算法,建立了N-S方程的AMG数值求解方法,编制了用AMG法计算的三维数值仿真程序,并采用AMG法求解控制方程中所有流动参数;同已有的结果做了比较,给出了三维方腔流场内复杂的涡系图像,并对算法的有效性进行了验证.结果表明:AMG法及相关算法可用于复杂区域流动问题的数值模拟,为大规模的CFD数值模拟问题奠定了基础.     

燃气轮机双燃料喷嘴燃油内流场特性仿真分析

作为燃气轮机中的重要部件,喷嘴内部结构直接决定了燃油燃烧和动力输出效率,设计喷嘴结构并开展喷嘴中内流场特性仿真分析成为新型燃气轮机开发的研究重点。使用Solidworks软件对双燃料喷嘴结构进行设计,并对其燃油流道进行数值模拟。利用Fluent软件先对喷嘴燃油的整体内流场进行数值k-epsilon模拟,再使用流体容积法（VOF）方法对喷嘴燃油的核心流道进行数值模拟,研究喷嘴燃油流道的特性。结果显示燃油流道的质量流量、进口流速和核心流道进口流速随着进口压力的增大而增大;雾化锥角会随着进口压力的增加而增大,且当进口压力超过0.5 MPa时,雾化锥角最终会稳定在110°左右;同时结合相关实验数据与仿真数据进行对比。本文的仿真研究为燃气轮机喷嘴的结构改进提供了依据。     

适配器与收缩段对同心筒发射流场的影响

针对引射式同心筒自力发射系统（CCL）发射过程热力学环境评估,基于3维雷诺平均守恒Navier-Stokes方程、组分运输模型及域动分层动网格技术,建立同心筒自力发射数值模型.通过1:1模拟样机发射试验验证数值仿真模型的有效性.对不同结构同心筒开展3维非定常燃气流场数值仿真计算,分析适配器（侧向减震支撑系统）与内筒尾部收缩段对流场热环境特性的影响.数值结果及试验结果揭示了燃气流对导流锥、内外筒以及导弹等结构的热力冲击效应和变化规律,表明适配器和内筒收缩段对发射流场环境有较大的影响.      

傍河水源地水位降落漏斗的扩展分析

以河北省承德市滦河某水源地为例,采用地下水模拟软件Visual MODFLOW对水源地内各开采井的不同开采量、不同井位布置方案下的水位下降、降落漏斗扩展及水均衡等进行了预测和分析.结果表明,采用设计方案下的开采量和井位布置,可使水位降落漏斗最小,同时又最大限度地利用了河流侧渗补给.     

Numerical analysis and centrifugal modeling of LNAPLs transport in subsurface system

The transport of non-aqueous phase liquids (NAPLs) in unsaturated soils and groundwater is an important research topic in geo-environmental engineering. In this paper, the mechanism of light NAPLs (LNAPLs) transport in subsurface system is briefly introduced, and the mass transport equations, fluid flow equations, and the constitutive model of relative permeability - saturation - capillary pressure are discussed. Then the numerical method is introduced to simulate the multiphase flow problems in porous media, and the tempo-spatial distribution of LNAPLs is obtained. Moreover, different boundary conditions are employed in numerical simulation to investigate its effect on transport behavior. To verify the numerical data, centrifugal tests are conducted to model the LNAPLs migration in unsaturated soils and groundwater. The calculation results are agreeable with the experimental findings of centrifugal modeling, which indicates that LNAPLs from leaking point move downwards due to gravity force, and form a high concentration zone above the capillary fringe, and then spread out laterally along the groundwater table. Some LNAPL enters groundwater system to further migrate. The combination of numerical simulation and centrifuge modeling can be a useful means to study the transport behavior of LNAPLs in subsurface system.     

同位网格有限体积法在变密度浆液流场计算中的应用

为研究自膨胀浆液的扩散机理,基于现代计算流体动力学理论,建立了一种变密度浆液二维流场计算方法.该方法采用结构化同位网格剖分计算区域,利用有限体积法离散浆液流动控制方程,借助动量插值技术构建压力修正方程;采用压力耦合方程组的半隐式算法(SIMPLE)迭代求解动量离散方程和压力、速度修正方程.通过变密度浆液在二维矩形狭槽中自由膨胀算例对该算法进行检验.结果表明,该方法求解正确,并具有较高的计算精度,为建立膨胀性高聚物注浆材料在二维裂隙中流动扩散仿真分析方法奠定了基础.