溶质在土壤中的渗流建模与数值仿真

针对液态溶质在土壤中的渗流问题,利用数学模型描述了符合达西定律的二维非稳定渗流,并运用有限体积法对该模型进行了数值求解.得出了给定渗流场不同渗透系数、单位贮藏量下的水头、渗流量的变化规律,模拟了液态溶质在土壤中的渗流过程.通过对计算结果的可视化处理、比较分析,发现渗透系数、单位贮藏量等因素对液态溶质在土壤中的运移都有不同程度的影响,渗透系数越小,液态溶质运移速度越慢;单位贮存量越小,液态溶质运移速度越快;反之亦然.     

考虑流动边界影响的气井非达西效应评价

基于高产气井向井流的流动规律，从描述非达西流动的Forchheimer二次方程出发，建立了考虑非达西流动边界影响的产能方程，给出了相应的非达西流动系数与表皮系数的计算方法，从而完善了由稳定试井评价气井非达西流动效应的方法。流动边界对非达西流动系数影响的分析结果表明，当非达西流动半径与井筒半径可比时，忽略该流动边界影响，非达西流动系数明显偏大，会导致高估非达西流动效应。实例计算结果证实了非达西流动边界对非达西流动效应评价有显著影响。     

一维径向非线性不稳定渗流解析解

当井底渗流速度增加时,压差与流量逐渐偏离直线关系,为非线性渗流,达西定律将不再适用。为了准确求解非线性不稳定渗流的速度场,以单井为例,在假设油藏为单相渗流,符合非达西Forchheimer方程渗流规律的条件下,探讨了平面径向非达西渗流规律,建立了相应的数学模型,利用Boltzmann变换对均衡方程进行求解,推导出了平面径向高速非达西不稳定渗流的解析表达式,得到了非线性渗流速度的解析解。解析解很好地反映了渗流速度与各油藏参数的对应关系。     

江垭大坝碾压混凝土的渗透规律初探

对湖南省江垭碾压混凝土大坝部分芯样渗透性的室内试验研究揭示了碾压混凝土渗透性的基本规律。长时间、多状态下的碾压混凝土渗透性试验结果表明：碾压混凝土渗透规律在较高水力梯度范围内仍服从线性达西定律;在恒定水头作用下,碾压混凝土的渗透具有时效自密性;在变水头作用下,当水力梯度达到某一上限后,碾压混凝土渗透存在偏离达西渗流的现象,经过对试验资料的统计分析,提出了描述碾压混凝土渗透性的经验关系,即渗流量随时     

盾构掘进速度对开挖面水头分布的影响

盾构掘进过程中隧道掘进面附近水头分布是掘进面稳定分析的重要因素.为此,基于固定在隧道开挖面上参照坐标系,推导了考虑盾构掘进速度、土体的渗透系数以及土体贮水系数的稳态地下水流动偏微分方程.通过伽辽金有限元法,推导了考虑盾构掘进速度的二维稳态渗流有限元方程,编制了有限单元数值分析程序,计算了稳态地下水流条件下,地下水参数和盾构掘进速度的变化对隧道掘进面附近水头场分布的影响.结果发现,在低渗透性土层中进行隧道开挖,掘进速度的增加导致隧道掘进面附近总水头梯度显著增加.水头场的重新分布导致了作用在隧道掘进面的渗透力增加.将考虑盾构掘进速度的数值分析结果与相关实验数据相比较,两者取得较好的一致性.     

基于径向基函数神经网络的水轮发电机组效率曲线计算方法

提出用径向基函数(RBF)神经网络进行水轮发电机组效率曲线计算的方法，并建立了径向基函数神经网络模型，以有限水头下原型效率试验数据为样本进行训练，所得的网络可快速准确地计算任意水头下的效率特性曲线。与BP神经网络模型的对比结果表明，该方法避免了BP神经网络的局部极小及收敛速度慢等缺点，在精度、训练速度等方面优于BP神经网络。     

浮箱式水力自动门水头损失系数试验研究

根据浮箱式水力自动门的工作特性，对其水头损失进行了分析和试验研究．水力自动门的水头损失试验采用变门变角度方法进行，让门体在水流冲力作用下自行启闭，较好地模拟多种不同设计参数的自动门实际运行情况．在此基础上，采用改变门体配置的方法来研究浮重转矩对水头损失的影响．对照试验结果，运用准则方程和数理解析2种方法，分析、表达了水力自动门水头损失与各参变量之间的关系，并提出了经验计算式．此门在北京市政工程中得到成功应用．     

考虑流动边界影响的气井非达西效应评价

基于高产气井向井流的流动规律,从描述非达西流动的Forchheimer二次方程出发,建立了考虑非达西流动边界影响的产能方程,给出了相应的非达西流动系数与表皮系数的计算方法,从而完善了由稳定试井评价气井非达西流动效应的方法.流动边界对非达西流动系数影响的分析结果表明,当非达西流动半径与井筒半径可比时,忽略该流动边界影响,非达西流动系数明显偏大,会导致高估非达西流动效应.实例计算结果证实了非达西流动边界对非达西流动效应评价有显著影响.     

贫混凝土透水基层材料渗透性能室内试验

渗透系数和孔隙率是表征贫混凝土透水基层渗透性能的主要指标.利用垂直和水平渗透仪分别测试了多孔贫混凝土的渗透系数,并分析了其满足达西定律的水头范围,得出孔隙率与渗透系数的关系.结果表明:多孔贫混凝土只要保证水力梯度小于0.04,就能满足达西定律的要求;有效空隙率和全孔隙率之间呈相关性良好的线性关系,有效孔隙率和渗透系数之间满足相关性良好的幂指数关系,贫混凝土透水基层的临界排水有效孔隙率为14.4%.     

非达西渗流研究进展

越来越多的资料表明非达西渗流是普遍存在的现象,而且这种现象对某些实际工程的影响不可忽略,必须对其进行总结和研究.针对非达西渗流的两个研究领域--低速非达西渗流和高.速非达西渗流的运动方程等研究成果分别总结;对低速非达西渗流试验方法以及启动压力梯度、拟启动压力梯度和临界压力梯度的产生原因和影响因素进行了论述,且分类介绍了其运动方程;简要介绍了高速非达西渗流的试验方法,并讨论了通过实验曲线建立其运动方程的一般过程,并分类介绍了运动方程;最后概述目前非达西渗流研究的各种问题.     

四川双流区域地下水资源评价

在对四川双流区域水文地质特征研究的基础上,进行了一系列单孔和群孔非稳定抽水试验。利用0.618优选法,模型识别出水文地质参数并进行了参数分区;采用有限单元法模拟出区域渗流场,研究了区域地下水补径排特征,建立了符合双流具体实际的资源计算模型,最后计算并评价了研究区域的地下水资源。     

边界元法在计算地下水稳定水位和流量中的应用

边界元法是一种新的数值计算方法。该法易于处理无限区域的地下水流问题,并且计算流量也较其他方法准确。本文介绍在二维稳定流的情况下如何计算地下水的水头和流量。承压含水层中的稳定流动,水头H满足拉普拉斯方程。利用格林第二公式,可以得到边界积分方程,即边界元的基本公式。可以用数值方法计算这一边界积分。为此,在边界上选取有限个点,称为节点,两节点间的线段称为单元。本文中选用线性单元和线性插值。引进局部坐标系,可以得到表示H和( H/ n)关系的方程。我们可以选一个节点作为固定的基点,其他节点为动点,对于每一选择都可得到一个方程。依次把每一节点作为基点,可得到N个方程,构成一个线性代数方程组。根据边界条件,每一节点中的H或( H/ n)有一个是已知的,解方程组可求出另一个。解出边界上的全部H和( H/ n)以后,可算出内部的水头和流量。对于非均质问题可划分为几个区域来处理。分界线上要满足相容性方程。对于( H/ n)的不连续点,可用“节点多值法”处理。     

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。     

凹陷式开采石灰岩矿区地下水渗流数值模拟

露天凹陷式开采石灰岩矿区的疏干降水过程将形成降水漏斗,并改变区域地下水流场;定量刻画开采条件下的地下水渗流对矿区涌水量预测及相关环境地质问题防治有重要的实际意义。以广东某石灰岩矿区为例,采用地下水渗流数值模型模拟了矿坑开采速度分别为4、5、8 m/a条件下的地下水流场变化过程。模拟结果表明：在开采条件下,研究区地下水位不断降低,水位下降速率与开采速度之间呈正相关关系;开采形成的降落漏斗将延伸至矿区所在水文地质单元边缘,形成时间与速度成反比;区域范围内的地下水位年内动态与降雨季节变化一致,波动幅度随与矿坑距离增加而减小、随渗透系数降低而增加,但受开采速度影响不明显。开采初期,矿坑涌水量随开采深度和开采速度增加而增大;但当矿坑开采深度达40 m时,研究区浅层第四系孔隙水和溶洞裂隙水基本疏干,涌水量基本不再随开采深度增加,以4、5、8 m/a速度开采的矿区稳定涌水量分别为7 970、8 240、9 030 m³/d。该研究结果可为类似石灰岩矿区开采方案设计及周边地下水位动态监测提供参考。     

某区域地下水流动与核素~3H迁移的数值模拟

为评估某特定区域内放射性核素分布情况,通过开发应用GMS软件,对某区域内地下水流动和3H(氚)的迁移行为进行了数值模拟,获得了压力水头和速度场等参量,以及特定位置3H体积分数随时间变化曲线。对比分析表明,计算结果与实验测量结果基本一致。该方法可以应用到其它区域、其他类型的核素迁移研究中。     

承重阻滑桩受力特性分析

承重阻滑桩在山区高速公路建设及山区城镇建设中应用广泛,具有承重与阻滑双重作用,其受力性状远比抗滑桩和平地上受荷桩复杂.本文采用整体有限元法,对影响承重阻滑桩内力的桩顶荷载、地下水高程和地震荷载三类工况进行计算.通过对计算结果的分析探讨,得到一系列的结论,对承重阻滑桩的设计有一定的指导作用.     

三峡库区万州和平广场滑坡水文地质特征及工程意义

滑坡水文地质特征是滑坡防治必须查明的重要地质问题.针对如何分析、研究滑坡水文地质特征,选择利用勘探钻孔、竖井进行滑坡透水性测试与地下水位观测,尤其是滑坡体地下水位分层观测等综合手段与方法的应用,证实长江三峡库区万州和平广场滑坡不同地质单元之间存在水力联系.滑坡稳定性分析应根据滑坡不同水文地质特征,分别考虑地下水压力的影响.     

Delayed drainage of aquitard in response to sudden change in groundwater level in adjacent confined aquifer: Analytical and experimental studies

The problem of the groundwater dynamics and water balance of a confined aquifer in the aquifer system has been solved in previous studies, whereas that in the aquitard adjacent to the confined aquifer has seldom been considered. In reality, the groundwater dynamics of the aquitard are closely related to the exploitation of groundwater resources, groundwater contamination, underground storage utilization and land subsidence. In this paper, an analytical solution is derived to describe the drawdown variation in the aquitard when the head in the adjacent confined aquifer declines by a constant value. The characteristics of groundwater dynamics and water balance of the aquitard are analyzed using a dimensionless analytical solution. There is obvious delayed behavior in the response of groundwater dynamics in the aquitard, which is characterized by the delay index t0. The delayed behavior in the response of groundwater dynamics is not only dependent on the properties of the aquitard, but also proportional to the square of the thickness of the aquitard. The law of the delayed release of water is described in terms of the ratio of the delayed release of water. A water balance equation for the aquitard is established. Three stages of the water balance and the corresponding characteristics are presented with the water balance curves of the aquitard. The analytical solution is given to analyze the flux per unit horizontal area of the aquitard. The hydrogeological parameters of the aquitard, namely the hydraulic conductivity, specific storativity and hydraulic diffusivity, are estimated according to type-curve fitting between the analytical solution and observed flux. The parameters are identified and validated in an experiment.     

渗流-应力耦合及降雨入渗作用下的边坡稳定性分析

为了探究地下水和降雨入渗对边坡稳定性的影响,在分析强度折减法原理和渗流-应力耦合机理的基础上,建立了渗流-应力耦合数学模型;运用有限元数值模拟软件ABAQUS,计算出无地下水、有地下水以及地下水和降雨入渗共同作用三种工况下的边坡安全系数,并探讨了不同粘聚力、内摩擦角、弹性模量、泊松比、渗透系数、水头高度、降雨时间和降雨强度对边坡稳定性的影响。计算结果表明:地下水和降雨入渗会对边坡稳定性产生较大不利影响;边坡安全系数随粘聚力和内摩擦角的增大而增大,随水头高度、降雨时间和降雨强度增大而减小;而弹性模量、泊松比、各向同性的渗透系数对边坡安全系数几乎没有影响。