水电站地下厂房爆破施工烟尘扩散规律模拟研究

了解爆破产生的粉尘及有害气体的扩散分布规律,对改善现场施工环境,保证工程作业安全,提升生产效率有重要作用.本文通过流体模拟软件Fluent,对于水电站厂房爆破烟尘的扩散过程进行数值模拟,分析烟尘的扩散分布规律,得出:爆破产生的粉尘向厂房内扩散,大部分粉尘沉降到地面,小部分粒径较小粉尘排出厂房;厂房内通风可起到抑尘作用,...     

煤矸石在动态淋滤作用下污染物释放规律研究

对新邱露天矿不同风化程度的煤矸石溶解释放污染物的规律进行了动态淋滤实验研究,结果表明:煤矸石溶解释放的主要污染组分为总硬度(以CaCO3计)、SO42-,Na+,TDS,F-,CODMn和总Fe等,淋滤液pH值基本在6.6~7.0之间,Cl-,Mn,Zn等少量,其他重金属和As等微量;煤矸石风化程度越高,溶解释放的无机盐类污染物量越多,新鲜混合煤矸石溶解释放出较高的F-,CODMn和总Fe;淋滤初期,淋滤液中主要污染组分质量浓度较高,溶出速率也较快;尤其是Na+溶解释放速率更快,以后随着降水量的增加,煤矸石中的污染物逐渐被降雨淋滤水量带走,淋滤液中各污染物质量浓度逐渐降低,煤矸石中污染物的淋溶释放呈指数曲线规律衰减;利用该衰减规律可定量预测煤矸石中污染物对土壤和地下水污染的强度。     

基坑降水条件下地下水流场动态分布规律研究

以淄博火车站南广场还迁商业综合体基坑为例,根据实测资料,建立研究区基坑地下水三维数值模型,并对模型的进行识别与检验,得到适用于该研究区地层的数值模型,利用该模型分析基坑地下水流场的动态分布规律.结果表明,该基坑内外水位差异明显,止水帷幕有效阻隔了基坑内外的水力联系,改变了基坑渗流的流态及水力梯度,可为其他地区模拟分析基...     

温－湿耦合环境下黄土遗址水分迁移规律试验和数值模拟研究

干缩开裂是黄土遗址保护所面临的重要难题。遗址挖掘并暴露于自然或人工环境后,在温－湿耦合作用下造成土体失水,产生吸力驱动的收缩变形,进而导致开裂破坏。因此,研究温－湿耦合环境下黄土遗址水分迁移规律对防治其开裂破坏具有重要意义。采用瞬态剖面法开展土柱蒸发试验,测试并比较不同干密度的非饱和黄土水力特性参数:持水特征曲线和渗透系数曲线。进一步地,基于所测试黄土水力特性参数和现场的监测数据,采用非饱和土渗流软件模拟一年内兵马俑遗址一号俑坑在温－湿耦合环境下的含水率和吸力分布规律。研究结果表明:空气湿度对遗址内吸力的影响比温度更大,且较高的空气湿度有利于抑制吸力的增大;低温有利于抑制吸力的增大;温度与空气湿度都无法抑制遗址的失水。本研究对黄土遗址防治干缩开裂灾害提供了有益探索,具有重要参考价值。     

采动区渐沉式煤矸石组合生态堤防技术研究

国内外对水下采煤技术均进行了探索研究,采动区堤防安全加固为其关键技术之一。本文在总结淮南矿区及国内外取得的水下采煤技术先进研究成果和实践经验的基础上,提出一种在采动区建设的新型煤矸石组合生态堤防,满足采动区堤防防洪安全功能要求,其综合性能更加优越。新型堤防大量应用矿区堆积煤矸石,减少了土料使用率,同时堤表进行生态化处理,经济效益及环境综合效益明显,具有广阔的应用前景。     

闸控感潮河段重金属迁移转化规律研究

以长江感潮江段的某入江河道为典型案例,根据闸控条件下的水文特征、污染物迁移转化特性分别建立了由入江河道及长江相关河段构成的动态二维水动力及重金属数学模型,模拟分析了闸门控制下入江河道的水流运动规律、点源连续排放的重金属浓度随时间变化及二维平面分布特征。模拟结果表明:在长江潮汐、水闸控制影响下,入江河道内重金属浓度在一定范围内呈现周期性波动的现象,重金属浓度整体呈增大趋势,随着污水排放时间的推移,河道内各断面处重金属浓度最大值和波动区间均趋于稳定;典型超周期内,河道内落潮流污染带长度大于涨潮流。重金属在潮汐河道内的变化是一个非常复杂的过程,对这一过程的模拟,可以为河道水质治理和污染防治提供技术依据。     

长隧洞施工有毒有害气体迁移规律研究

目前在建抽蓄电站长隧洞的施工大多以爆破为主要开挖手段,爆破后产生的有毒有害气体给施工环境带来了较大的影响。基于大涡模拟(LES)数值方法,建立了施工长隧洞空气流动及不同气体组分输运的数值仿真模型,针对在建的安徽金寨抽蓄电站施工隧洞爆破后有毒有害气体迁移规律进行仿真计算。通过现场实测数据对数值计算模型可靠性进行了验证,得到了与实际较为吻合的气体浓度迁移变化规律。在此基础上,进一步模拟了不同通风速度和不同掘进深度下的有毒有害气体运移规律,预测了气体停留时间。研究成果对抽蓄电站地下施工隧洞通风设计和安全施工具有指导意义。     

混凝土渗透溶蚀过程中钙离子迁移过程数值模拟

在总结混凝土中离子迁移过程机理的基础上,推导了混凝土渗透溶蚀过程中Ca2+离子迁移过程的一维数学模型。根据混凝土软水渗透溶蚀试验得到的部分参数,采用有限单元法对模型进行求解,定量模拟了混凝土软水渗透溶蚀过程中Ca2+离子迁移过程,数值模拟结果与试验结果基本吻合。数值模拟结果还表明：混凝土渗透性是影响混凝土渗透溶蚀特性的关键因素,渗透系数较小的混凝土,即使在软水作用下,渗透溶蚀程度也有限。     

Numerical Simulation of Sediment Transport Following a Dam Break

For the computation of the morphological changes on reservoir beds, in scale model experiments, a hydrodynamic model is combined with the sediment continuity equation. The hydrodynamic model is based upon the equations of mass and momentum conservation. The sediment transport capacity appearing in the sediment continuity equation is calculated by using the relationship proposed by Smart. For the solution of the above system of three partial differential equations, the explicit numerical schemes of Lax and Wendroff and MacCormack are tested. The whole mathematical model is applied to the experimental case of sediment release from a reservoir after a dam break.     

污染物及土壤水动力迁移的数值模拟

本文在分析水分及污染物在土壤中迁移物转化规律的基础上，建立了水分及污染物迁移的耦合数学模型。采用有限差分法离散水分方程和污染浓度方程，得到了数值计算模型。运用分散平均方法估算水力传导率，并用中心差分和隐式差分格式并存的系数矩阵求解方法，加快计算的收敛性。利用该数值计算模型，模拟计算了具有应用背景的水分及污染物在非饱和土壤中的迁移规律，数值计算成果得到了试验资料的验证，两者吻合良好，为研究和解决地下水污染问题提供了有效的手段     

潘家窑煤矿原副斜井涌水问题数值模拟研究

通过探讨潘家窑煤矿原副斜井涌水的补给来源和途径,分析水库的渗漏对潘家窑煤矿原副斜井涌水的影响、渗漏水进入潘家窑煤矿原副斜井的途径。对研究区水文地质条件进行合理的概化,根据水文地质概念模型建立数学模型,应用国际上先进的VisualModflow专业软件系统求解以上数学模拟模型,预测水库水位变化时影响副斜井涌水量大小的变化。     

冬小麦生长条件下土壤氮素运移动态的数值模拟

将土壤溶质运移理论和土壤微生物化学、植物生理学有机地结合起来,建立了农田土壤氮素运移、转化与吸收的综合数学模型。运用该模型对中德合作项目试验田1999～2000年冬小麦优化施肥与传统灌溉和优化施肥与优化灌溉两小区的土壤水分和氮素运移动态及干物质产量进行了模拟。模拟结果与实测数据吻合较好。两小区土壤剖面埋深165cm处硝态氮淋失量的计算结果表明：与传统灌溉方式相比,优化灌溉方式的土壤硝态氮的淋失量明显减少。用验证后的数学模型在计算机上进行了几种不同灌溉方案下土壤水氮运移动态及干物质产量变化的数值试验,结果表明：在喷灌条件下,冬小麦以每l0d灌溉一次,每次20mm水量的灌溉方式较优。     

环境水侵蚀下水泥净浆钙溶蚀的模拟与验证

钙溶蚀是导致水环境中混凝土等水泥基材料耐久性退化的重要原因之一。为获得软水环境下水泥净浆的钙溶蚀过程, 首先, 基于Fick定律及质量守恒定律, 利用钙溶蚀过程中材料骨架内固体钙含量和孔溶液中钙离子浓度之间的化学平衡关系及Newton边界条件, 建立软水环境下水泥净浆的钙溶蚀模型, 并通过有限差分法, 对该模型进行数值求解; 其次, 进行不同水灰比的水泥净浆试件在6M NH₄Cl溶液中的加速钙溶蚀试验, 测定该溶液中各水泥净浆试件在不同溶蚀时间的钙硅比与孔隙率, 并将所建立模型的计算结果与实测结果进行对比分析, 验证模型的合理性; 最后, 利用验证后的钙溶蚀模型, 数值分析了环境水侵蚀下水泥净浆薄板孔溶液中钙离子浓度、固体钙含量及孔隙率的时空分布规律。结果表明, 模型的计算结果与试验测试结果基本一致; 溶蚀前期, 试件中固体钙含量下降速度和孔隙率增加速率均较大, 溶蚀后期, 试件固体钙溶蚀速率和孔隙率的增加速率逐渐减小。     

大跨度开切眼安全监控与稳定性数值模拟分析

为解决大断面煤巷锚杆(索)支护存在的困难,以白羊岭煤矿101开切眼围岩控制工程为研究对象,进行超大断面破碎围岩顶板开切眼支护优化设计与安全监控研究,对锚杆(索)支护理论及巷道的失稳机理进行分析研究。针对101开切眼大跨度、大断面矩形巷道的特点,采用动态信息设计方法,分析巷道围岩稳定性的影响因素,制定101开切眼支护方案。应用大型有限元软件ANSYS对开切眼顶帮部在不同锚杆(索)间距、长度、单体支柱个数等支护参数条件下的变形及稳定性进行模拟分析,并对比支护前后巷道稳定性。研究结果表明101开切眼的合理支护方式为顶板采用锚杆(索)联合支护,锚杆间排距800 mm×800 mm,锚杆长度为2.0 m,单体液压支柱3根/排。在同类条件下,采用高强度锚杆(索)支护的煤巷,在回采期间的围岩变形量比采用普通锚杆支护少21.3%~42.5%;巷道围岩移近总量比锚喷网支护减少25.6%~43.0%,巷道支护效果收益明显。上述研究成果对大跨度、大断面破碎围岩顶板开切眼支护优化设计及施工提供了可靠依据,具有重要的工程应用价值。     

岗南水库水动力特性数值模拟研究

岗南水库由于受到自然和人为因素的干扰,水质环境逐渐恶化。水库水质与水动力特性有着紧密的联系,因此了解水库的水动力特性具有重要的意义。应用EFDC建立了岗南水库三维水动力数值模型,并对其全年的水动力特性进行了模拟。通过分析其流速变化规律了解了岗南水库的水动力特性,为水质的改善治理提供了科学参考。     

平面二维河床变形的数值模拟

为了研究河道平面二维的河床变形问题，及由此而引起的对防洪、航运等造成的影响，本文给出出非均匀沙的平面二维全沙动床数学模型方程组，并考虑了移质不和饱和输移、非均匀沙推移质输移及床沙级配的调整。在求解水流泥沙运动方程时，采用控制体和只法及动边界技术，对水流速度场、悬移质浓度场及河床变形进行了数值模拟。该模型采用正交曲线网格来克服天然河道边界形状复杂、长度尺度相差悬殊以及由于水位波动引起计算边变化等等困     

河流复氧数值模拟研究

本文建立了适体坐标系下的河流三维复氧数学模型。流场求解采用SIMPLEC算法,浓度场的计算采用"非耦合解"算法。用该模型对明槽复氧试验资料进行了计算对比,结果吻合良好。并对一"S"形河段的复氧进行了计算预测,定性上是合理的。