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.     

渗透系数的条件模拟对污染物运移的不确定性分析

应用基于顺序条件模拟的蒙特卡罗方法,分析不同的先验渗透系数对污染物运移的不确定性影响.研究结果证明渗透系数的条件模拟可大大降低污染物运移结果的不确定性;随着渗透系数条件点数的变化,通过模拟得到的含水层中污染羽的空间矩(一阶矩和二阶矩)变化并不明显,各点的污染物浓度均值变化也不大.而污染物浓度变化的最大方差(不确定性)则随着渗透系数条件点数的增加而减小,同时运移结果的不确定性还取决于渗透系数条件点在空间上的分布位置.最后,根据渗透系数不同的条件模拟对污染物运移结果的响应,对实际工作中选取条件点的多寡提出相应的建议.     

饱和渗透系数空间变异性对边坡稳定性的影响

研究了降雨雨型、雨强和持时对边坡孔隙水压力分布的影响以及降雨入渗条件下饱和渗透系数的空间变异性对孔隙水压力、含水率、抗剪强度参数、局部安全系数等参数空间分布的影响。研究结果表明,降雨特性对边坡孔隙水压力的影响较大;受渗流主方向影响,降雨条件下饱和渗透系数的水平波动尺度对孔隙水压力及含水率的变异性影响小于竖向波动尺度,降雨致滑坡的临界滑面基本与坡面平行且深度较浅;随着饱和渗透系数水平波动尺度的增加,滑坡深度随之增大,从总体上坡体上部局部安全系数随饱和渗透系数竖向波动尺度的增加而减小。     

圩区水环境治理规划及地下水溶质运移预测模拟

以中国南方平原圩区为研究对象,分析圩区堤防采用垂直封闭截渗技术后对圩内水环境的影响,并建立封闭圩区水环境规划及地下水溶质运移数学模型,通过求解,得出圩区的最优水面率和滞蓄水深、最优外排装机容量和内排装机容量以及大堤的最优封闭率,同时预测了区域内地下水位及地下水污染动态变化情况。     

低渗透非达西流场中溶质运移实验及数值模拟

为了更好的研究低渗介质中污染物的运移规律,运用低渗岩芯中溶质运移实验,比较了不同启动压力梯度下溶质运移规律及其特征,并应用所建立的数学模型模拟了饱和的低渗岩芯中溶质运移过程。结果表明:不同质地的低渗岩芯,其启动压力梯度不一样,启动压力梯度越大,流速越小,水动力弥散作用对溶质运移的影响更加明显,应用对流扩散方程可以很好的模拟溶质在低渗岩芯中运移的过程。     

多孔介质中溶质运移的尺度问题

本文简述了多孔介质中的溶质运移的尺度效应,引起尺度效应的主要原因;尺度效应的分类;尺度效应的分形特征及其国内研究现状及展望。     

边界层对粗糙单裂隙溶质运移影响试验

为探究非费克(non-Fickian)运移表现出的峰值提前到达和拖尾等现象,开展了粗糙单裂隙溶质运移试验,总结了粗糙单裂隙中溶质运移特征及运移机理,结合边界层理论对峰值提前到达和拖尾现象进行了分析和解释。结果表明：峰值时间和拖尾时间与边界层厚度之间存在较好的线性相关关系;边界层对裂隙介质溶质运移有较为显著影响,即水流速度越小,边界层厚度越大,滞留在边界层内部的溶质越多,溶质获取率越低;粗糙单裂隙中溶质穿透曲线的峰值提前和拖尾现象是由裂隙中心处以惯性力主导的主流区和裂隙壁面以黏性力主导的边界层区共同作用造成的,其中峰值时间主要由主流区的对流因素控制,而边界层区域的存在对拖尾时间影响较大。     

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。     

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.     

堆浸过程中溶质运移机制及影响因素

针对堆浸溶质运移过程的复杂性和多变性,以揭示溶质运移规律为目的,首先通过对其运移机制进行探讨,并基于矿堆理想渗流假设给出溶质运移均匀流模型,同时考虑矿堆内可流动溶液和不可流动溶液区的作用及其相互影响,建立溶质迁移流动-不流动模型.采用标记物穿透曲线法,进行溶质运移室内管柱实验,主要研究矿石粒径和喷淋强度对溶质运移规律的影响.研究结果表明;大粒径矿样的孔隙直径和孔隙率均比较大,可流动溶液在大孔隙的传导作用而快速流出,因此,溶质初期浓度升高相对较快;而小粒径矿石比表面积大,不可流动溶液比率大,溶质须通过分子扩散运移进入不可流动溶液区,因此,其浓度上升速度较缓;矿堆内不流动溶液是影响溶质运移规律的主要因素,因此,可通过控制矿石颗粒级配和喷淋强度以优化溶质运移过程.     

以氯离子为例的北大港水库水质调控技术

针对南水北调配套水库——北大港水库水质咸化问题,采用数值模拟方法,应用EFDC三维水动力水质模型形成水库水质模拟技术,调控水库运行方式,提高水库蓄水利用率.以氯离子为模拟指标,通过实测数据与模拟结果比较分析,验证了模型的可靠性.将北大港水库分为主库区和辅库区两部分,利用该模拟技术调控水库运行方式,对水库3种典型蓄供水方案进行水质模拟研究,探讨底泥氯离子释放对水质的影响,指出主辅库联合调度为较优的调控方案.该套水库水质模拟技术可推广应用于其他南水北调配套水库.     

GMS在某典型化工工业园区地下水铊污染物运移研究中的应用

本研究以南方某市北部化工区为研究对象,基于数值模拟软件(groundwater modeling system, GMS)建立水文地质概念模型和三维溶质运移数值模型,模拟期设定为2020年1月—2029年12月,并对园区污染源污染物持续泄漏1 h、12 h和24 h后,铊污染物在地下水中的迁移过程进行模拟预测。研究结果表明,Tl污染晕质量浓度为0.004～0.024 mg/L;污染晕核心区由污染源向东平移且呈扩张趋势,等值线质量浓度为0.012～0.016 mg/L,外圈区域整体向核心区收缩,等值线浓度为0.008～0.012 mg/L;污染晕最大迁移距离分别为363、1 085、2 753 m。超标范围为0.07～1.04 km²,500 d和3 500 d后相对于最初50 d污染晕最大迁移距离分别延伸了66.5%和86.8%,污染晕核心区整体呈扩张趋势,外圈区域向核心区收缩。污染物持续泄漏1 h、12 h后和24 h后随模拟时间延长呈线性上升趋势,最高值分别为0.02、0.005、0.003 5 mg/L。     

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．     

岩溶裂隙水地区某水库的渗漏计算

本文采用“斯诺法”和“最优化反求法”相结合的方法,求黄河上游某水库西岸岩溶裂隙含水介质的渗透张量,然后对水库的渗漏进行计算和评价:计算结果与实际情况吻合较好;碳酸盐岩地区,裂隙中充有泥沙岩体的渗透性将迅速降低;黄河地带水库蓄水后的渗透性有所增强.     

化学驱试验中碱剂传质规律研究

储层中的粘土矿物对化学驱提高原油采收率至关重要,其中粘土矿物与碱化学剂作用的影响尤为突出,为搞清储层中常见的粘土矿物与化学驱中常见的几种碱剂的相互作用机理,变化规律,以及由此产生的矿物碱耗大小,影响因素和相互关系,探索和建立较为完善的碱耗预测模型,建立了一套粘土矿物碱耗的定量预测的研究方法。运用此套方法不仅能预测动态砂管的碱耗规律,而且为预测实际地层中碱剂传质规律有重要的科学价值。     

松嫩平原地下水氮污染空间变异性及健康风险评价

为探明松嫩平原地下水污染现状及氮污染影响,利用地统计学软件分析了“三氮”（硝态氮、亚硝态氮和铵态氮）含量的特征,采用 ArcGIS 绘制了地下水硝态氮的变异函数图和空间分布图,并应用健康风险评价模型进行了氮污染对人体的潜在健康风险评价。上述研究表明,该区地下水污染物以“三氮”最为突出,其中硝态氮污染最重,变异系数为1．686,属于强变异,含量分布与二阶球状模型拟合最好,块金值和基底效应分别为2．423和0．575,其含量的空间异质性是结构性因素及随机性因素共同造成的,随机性因素稍强;硝态氮污染高风险区占总面积的88．78％,主要分布在东中部高平原区,这一区域大部分为 III 类水,对人体健康存在较高的风险,应引起关注。     

长江三峡库区水渗漏引起的地下水污染问题讨论

为明确三峡库区渗漏水对长江下游地区的影响,根据长江径流量的时空分布变化、三峡库区的地质构造、区域水量平衡等,分析长江下游地区地下水的污染源头。结果表明:三峡库区存在深部断裂和暗河系统,库区渗漏水可能通过深部循环通道向长江下游和流域外排泄;长江下游的地下水污染源头不仅包括源区污染、采矿业污染、农业污染、城市生活和工业固废污染,还包括通过深部循环通道的上游污水排泄;上游的水源保护对下游的地下水污染治理至关重要。     

陵川上郊水库溢共道水工模型的试验

介绍了陵川上郊水库工程,阐述了水工模型试验的内容、模型设计及制作等,分析了试验结果。