地下水预测的新方法研究

人类社会的发展和生产规模的不断扩大,水资源危机随之显现,加强水资源评价,提高水资源利用效率成为必然。但是,由于评价模型的不确定性,数据边界的不确定性等因素影响,目前的地下水资源评价存在一定缺陷。本文通过大量文献检索和调查研究;地下水控制方程及其数值解法的研究;流量变化控制方程;水位变化控制方程及其迭代求解方法的验证;水位变化控制方程及其迭代求解方法的验证等5个方面,对地下水预测的新方法进行了探索。最后,又从建立水位变化模型、减少测值的不确定性、成果与结论3个方面对新方法的应用进行了论述。     

2种不同方法计算坝址环境水活度的比较分析

对坝址区地下水中离子活度的研究,在探讨水一岩一坝相互作用方面起着重要的作用,由其计算得到的饱和指数是判断坝基帷幕体防渗时效性的一个重要参数.分别应用Debye-Hückel方程和Pitzer模型2种方法计算坝址环境水的离子活度,并对结果进行了比较分析.结果表明,对于坝址区普遍存在的高pH值地下水,Debye-Hückel方程求解过程中可能会出现迭代异常而出现无解的情况,且对于CO32-离子,计算结果也存在较大偏差;相比之下,Pitzer模型则具有较好的普遍性和计算精度.因而认为,在计算大坝等水工建筑物地区地下水的离子活度时,Pitzez模型可得到更广泛的应用.     

水中抛沙床面三维淤积形态研究

本文用具有浮力特性K-ε紊流模型研究水中抛沙床面三维淤积形态。该模型由一个连续方程、三个动量方程、两个紊流模型封闭方程、一个泥沙浓度方程和一个泥沙淤积方程组成。在用有限差分法对控制方程进行求解时，用破开算子法将控制方程分为对流、扩散和源项三部分，其中对流项用QUIKEST格式求解，扩散项用中心差分求解，源项用Gauss-Seidel迭代法求解。对8组水沙条件计算表明，不同的水沙条件可在床面形成两种不同类型的淤积形态：椭圆形和分叉型。并进而用浮射流分叉理论，对分叉型淤积形态从水沙运动机理和内部结构上进行了探讨。计算结果与实验室实测结果吻合良好。     

地下水热量运移模拟的BEM-FAM耦合法

基于地下水热量运移的基本原理，本文提出了求解地下水热量运移问题的BEM-FAM耦合法。该方法原理简单，操作方便；不仅可以直接计算出地下水流速度，而且避免了对流扩散方程数值解中的数值弥散和数值振荡，提高了计算精度。应用本文提出的方法对溪洛渡水电站工程地下水热量运移问题进行了模拟，计算结果与地质分析的结论一致，表明该方法是可行的。     

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     

地下水资源系统多目标模糊管理模型研究

本文着重研究地下水资源系统多目标模糊管理模型的建模和求解等问题．理论分析和实例计算表明，所研究和讨论的模糊管理模型及求解方法，对于解决实际复杂的地下水资源系统管理问题，是恰当的和完善的，计算成果是合理的和实用的．     

紊浮力回流的双流体模型

本文将双流体紊流模型推广应用于紊浮力回流的温差异重流.在应用中对两相连续性方程的源项进行了完善;在求解方法上用总体连续性方程建立压力修正方程,并建立了由无滑移单流体模型过渡到双流体模型的数值解法.本文的计算结果与一组实测资料进行了对比,两者符合较好.     

地下水流与河网水流的耦合模型

从河道水流一维不稳定流(扩展的圣维南方程组)有限差分的递代方程和地下水的有限元数值方法出发，通过河道四周地下水流与河道水流的交换流量把两个模型数值计算的矩阵方程从理论上耦合起来.理想水文流域系统的计算结果表明，模型的设计是合理的     

非线性回归问题的迭代法在地下水动态研究中的应用

本文介绍了非线性回归问题迭代法的教学分析原理，解决了不能用最小二乘法求解的纯非线性回归问题．在地下水研究中应用结果表明：该方法快捷、方便，且计算精度较高，可在微机上实现．     

非线性回归问题的迭代法在地下水动态研究中的应用

本文介绍了非线性回归问题迭代法的教学分析原理，解决了不能用最小二乘法求解的纯非线性回归问题.在地下水研究中应用结果表明：该方法快捷、方便，且计算精度较高，可在微机上实现.     

松花江佳木斯市区段江水对地下水补给程度分析

采用MODFLOW软件,在佳木斯市区建立了地下水流模拟模型。在地下水开采井正常运行和全部关闭两种情况下,分别对现状年和设计典型年,运用所建模型求解松花江水对研究区地下水的补给量,分析补给程度,从一个侧面探讨江水污染对地下水水质的影响程度。计算结果表明:从求解的年内总量上,通过关闭开采井的方式能够抑制近1/4的江水侧渗补给;关闭开采井初期并不能迅速降低江水的侧渗补给量。     

承压含水层非稳定流拉普拉斯变换有限层分析

以有限层法为基础,利用拉普拉斯变换,将时间域上的地下水非稳定流的问题转化到拉普拉斯域求解,从而提出了求解地下水三维非稳定流的拉普拉斯变换有限层法。建立了拉普拉斯空间中的有限层方程。在求得拉普拉斯空间解的基础上,利用Stehfest数值逆变换方法实现了一步求解给定时刻任意位置的地下水降深。在数值算例验证本文方法的合理性的基础上,讨论了Stehfest数值逆变换中计算项数K的合理取值和计算参数对K取值的影响。本文方法不仅将三维问题简化为一维问题求解,而且克服了传统数值方法只能对离散点分别进行数值逆变换的局限性,进一步提高了计算效率。     

平原区地下水系统模拟模型研究

本文根据平原区地下水系统的特点,建立了该区地下水系统的模拟模型,阐述了模型识别和参数验证方法。以辽河石佛寺水库枢纽一期工程为计算实例,说明了模型的求解方法和步骤。     

承压含水层非稳定流拉普拉斯变换有限层分析

以有限层法为基础，利用拉普拉斯变换，将时间域上的地下水非稳定流的问题转化到拉普拉斯域求解,提出了求解地下水三维非稳定流的拉普拉斯变换有限层法，建立了拉普拉斯空间中的有限层方程，在求得拉氏空间解的基础上，利用Stehfest数值逆变换方法实现了一步求解给定时刻任意位置的地下水降深。在数值算例验证本文方法的正确性的基础上，讨论了Stehfest数值逆变换中计算项数K的合理取值和计算参数对K取值的影响。本文方法不仅具备将三维问题简化为一维问题求解的优点，而且克服了传统数值方法只能对离散点分别进行数值逆变换的局限性，进一步提高了计算效率。     

基于Monte Carlo方法的地表水地下水耦合模拟模型不确定分析

为分析参数的不确定性对地表水地下水耦合模拟模型输出结果的影响,本文运用Monte Carlo方法对地表水地下水耦合模拟模型进行不确定性分析,并根据不确定性分析结果进行生态恶化风险评估。以石头口门水库上游饮马河汇水流域为例,建立地表水地下水耦合模拟模型,并运用HydroGeosphere(HGS)软件求解。利用局部灵敏度分析方法甄选出耦合模拟模型中灵敏度较高的参数,作为随机变量。最后,运用Monte Carlo方法对耦合模拟模型进行不确定性分析。为了减少不确定性分析过程中的计算负荷,应用Kriging方法,建立耦合模拟模型的替代模型。结果表明:地表水地下水耦合模拟模型中灵敏度较高的参数为渗透系数、孔隙度和曼宁粗糙系数,其中渗透系数的变化不仅对耦合模型中地下水水位产生影响,也对地表水流量产生影响;Kriging替代模型可以在保证一定精度的条件下大幅度减少计算负荷;风险评估结果表明,在当前的水资源开发利用条件状态下,研究区地下水生态环境恶化风险的概率为6%,地表水生态环境恶化风险概率为15%。     

大厂镇江段污水排江近区的剖面计算

本文建立的潮汐流动中垂向排污的近区计算模型，为ｋ—ε双方程精细模型，当采用有限控制体积法将各方程离散后，用压力校正法求解流场和浓度场。模型经潮汐水槽资料验证，并对长江大厂镇江段５个排污方案进行了分析计算，计算结果合理可靠。     

大厂镇江段污水排江近区的剖面计算

本文建立的潮汐流动中垂向排污的近区计算模型，为ｋ－ε双方程精细模型，当采用有限控制体积法将各方程离散后，用压力校正法求解流场和浓度场。模型经潮汐水槽资料验证，并对长江大厂镇江锻５个排污方案进行了分析计算，计算结果合理可靠。     

弯道水流的三维解法

本文提出分区域研究弯曲河道水流动特性的概念，在此基础上，从Ｎ－Ｓ方程出发，对弯曲河道分凸岸和凹岸两个区域分别建立三个维水流速计算模型，并采用摄动法对模型进行了求解，经美国原型观测资料验证，表明模型精度较高，结果令人满意。     

微分动态规划在潜水含水层优化管理中的应用

本文将微分动态规划应用于地下水资源管理中,推导了微分动态规划求解地下水资源管理问题,建立以抽水费用最小为目标的潜水非线性规划管理模型,并编制了计算程序进行了计算,结果表明该方法的理论是可靠的,计算方法是可行和有效的。     

利用非结构化网格三维模型探讨桥墩周围流动现象

本文简要介绍了一种基于非结构化网格的三维水动力模型,模型采用有限体积法的思想,考虑水流垂直方向流速,建立三维水动力控制方程。引用通量差分分裂(FluxDifferenceSplitting)算法对控制方程进行了数值求解。最后基于该模型建立了日本川上河上的包含两个桥墩河段的三维水动力模型。通过模拟计算,对两个桥墩周围的流动状态进行了分析。结果表明,该模型能够体现复杂情况下桥墩周围的流动现象。