竖直微润灌土壤水分运动数值模拟与验证

为进一步认识微润灌土壤水分运动规律,进而指导微润灌工程设计,依据非饱和土壤水分运动理论,建立了竖直微润灌土壤水分运动模型,并用SWMS-2D软件进行求解。通过室内试验,对单位长度微润管入渗量、土壤湿润锋运移值和土壤剖面含水率等指标的模拟值进行分析验证。结果表明,模拟值与实测值一致性较好,所建模型能比较真实地反映竖直微润灌土壤水分运动的状况,利用SWMS-2D软件对竖直微润灌土壤水分运动进行模拟具有可行性。     

地下滴灌条件下水热运移数学模型与验证

基于土壤水、热运动基本方程,结合地下滴灌水分运动特点,建立了地下滴灌水热运移数学模型。利用HYDRUS-2D软件对模型进行了求解,并用田间实测数据进行验证。模拟和验证结果表明,模型对地下滴灌条件下的土壤水分和土壤温度运移变化动态的模拟效果较好,该水热运移数学模型可以用来监测和调控作物生长所需的土壤水、热环境条件。模拟值和实测值的结果对比表明,上层土壤的水分和温度的模拟值较下层土壤值差异较明显,且数值波动大,主要原因是上层土壤易受到土壤蒸发和大气温度剧烈波动的影响。     

砂土管涌－滤层防治的离散元数值模拟

结合小比尺细观模型试验，利用并开发基于离散元理论的颗粒流程序（PFC3D），充分考虑流固耦合作用，建立渗流理论模型，对不同层间系数比下砂土管涌的基料-滤层系统进行离散元数值模拟，跟踪记录渗流过程中砂样运动、流失量、孔隙率、渗透系数、颗粒间接触力、水力梯度等参数的动态变化过程，从细观角度揭示管涌发展过程中颗粒的运动特性和滤层防治机理。数值模拟结果表明，层间系数D15/d85s大小是滤层是否有效的关键因素；在有效的层间系数下，随着水力梯度的加大，基料的细颗粒运动并进入滤层，在滤层－基料交界处存在的自滤现象。模拟结果与有关的模型试验结果吻合甚好，一定程度上验证了该数值方法的和可行性和合理性。本文所揭示的结果有益于对砂土管涌和滤层防治机理的更深入研究。     

FLAC~(3D)快速建模方法及在桥址建模中的应用

随着计算机技术的快速发展,FLAC3D数值模拟软件在各行业中发挥着越来越巨大的作用,尤其在公路、矿山、市政等各岩土工程领域都得到了广泛的应用。复杂三维模型建模技术是数值模拟的关键和困难的问题,FLAC3D复杂三维地质模型建模方法是综合运用CAD、SUFFER、ANSYSY及FLAC3D软件进行的模拟,其在桥梁桥基稳定性数值模拟分析中发挥重要作用。以清江水布垭拟建跨江特大桥梁桥位区三维地质模型的建立为例,分析其在工程中的应用。     

作物生长田间水分平衡的系统模拟

以作物生长模型MACROS(L1D)为基础，建立了土壤水分运动和作物生长耦合关系综合模拟系统. 着重介绍了SPAC体系水分运动子模型，并对土壤水分运动模拟的结果和各类参数的灵敏度等进行了分析.最后，应用该模拟系统对南方多雨地区冬小麦田土壤水分平衡和土壤渍害的发生过程进行了模拟分析。     

基于HYDRUS的微润灌溉线源入渗数值模拟

为探究微润灌溉在沙壤土中的入渗规律,以非饱和土壤水分运动理论为基础,建立1.0、1.5、2.0 m三种水头下微润灌溉土壤水分运动的数学模型。利用HYDRUS(2D/3D)软件对模型进行求解,求解结果表明:微润灌溉入渗流量随水头的增大而增大;湿润体沿渗灌管呈圆柱形分布,相同灌水时间下,湿润体大小随水头的增大而增大,湿润锋运移速率在灌水48 h内迅速减小,之后逐渐趋于稳定;含水率等值线为以渗灌管为中心的同心圆,平均含水率随水头的增大而增大,灌水均匀度随水头的增大而减小。为了验证软件模拟的精确性,将田间试验结果与模型模拟值进行对比,结果表明:模拟值与实测值无显著性差异,两者具有较好的一致性,说明HYDRUS软件可用于模拟微润灌溉条件下土壤水分运动及设计地下线源入渗灌水策略。     

复合土工膜-垫层界面本构模型在FLAC~(3D)中的开发及验证

为了解决FLAC3D软件不能准确模拟土工膜与垫层材料相互作用问题,根据复合土工膜-垫层界面力学特性直剪试验结果,运用FLAC3D软件内嵌fish语言自编程序对Geogrid单元界面本构模型进行二次开发,成功将复合土工膜-垫层界面非线性弹性-理想塑性模型移植到软件中。应用开发的模型对界面直剪试验进行了数值模拟,计算结果验证了改进模型的正确性和可靠性。本文运用fish语言对FLAC3D软件Geogrid单元自带界面本构模型进行二次开发的基本思路和方法,可以为其他类型土工合成材料界面本构模型的开发和实现提供一定参考。     

渗流对重叠盾构隧道的影响分析

为研究渗流对重叠盾构隧道的影响,以杭州地铁1号线武-文区间工程为背景,采用FLAC3D软件的渗流模拟方法对交叉重叠盾构隧道的地表沉降、衬砌位移与内力等进行了分析,如何有效预测隧道施工引起的地表沉降或衬砌内力就显得尤为关键。采用数值模拟分析方法显然是一种行之有效的方法,但其前提是保证模型参数和分析方法必须尽可能与实际保持一致。然而现有隧道的数值分析结果却大多没有考虑地下水的渗流影响,导致数值模拟结果与实际存在较大误差。因此,文章基于杭州地铁1号线武文-区间工程,采用FLAC3D的渗流模拟分析方法,研究渗流作用下重叠盾构隧道的地表沉降、围岩塑性区、衬砌内力等,以为实际工程以及今后类似工程提供借鉴或参考。     

地表-土壤水动力学耦合模型在 复杂沟灌条件下的应用

反映地表水流运动和土壤水分运动的数学模型大多都是非线性偏微分方程,通常采用数值计算方法来求解较为复杂的地表水流运动模型和土壤水分运动方程。本文以辽宁某灌区玉米覆盖垄为例,利用零惯量模型和土壤水分运动方程(Richards方程)来描述沟灌灌水时水分的运动特征,构建沟灌地表-土壤水动力学的耦合模型,通过迭代法实现有效耦合,借助Matlab软件进行数值模拟与计算,将模拟结果与实测结果相对比,模拟结果符合实际情况,能够满足实际工作要求。     

基于CCHE模型的石门子渠首弯道水沙数值模拟

采用CCHE 2D软件中的k-ε闭合紊流模型,对大西沟石门子渠首人工弯道段进行二维水沙数值模拟研究,得到弯道水位横比降、典型断面泥沙冲淤形态、泥沙的横向输移现象以及泥沙冲淤后的河床变形,并将断面泥沙冲淤形态与物理模型试验数据进行对比,二者吻合较好,并且符合弯道凹岸冲刷,凸岸淤积的机理。通过对比分析可知,CCHE2D软件在用于模拟弯道水沙运动时,可充分展现弯道环流作用下的泥沙冲淤效果,但对于横断面环流作用下的流速矢量分布及水沙变化过程还需借助三维软件。     

作物生长与土壤水氮运移联合模拟的研究Ⅰ——模型

在前人研究成果的基础上，构建了土壤-作物系统农田水氮运移及作物生长联合模拟模型SPWS。模型中，采用了FAO的气象模型来完成参考作物潜在蒸散的计算，直接引用美国HYDRUS1D模型来完成土壤水热运移的数值模拟，并利用改进的溶质运移方程来实现土壤氮素迁移转化的模拟，利用改进的荷兰PS123模型实现了作物生长发育进程、干物质生产、干物质分配及光温条件下作物产量的模拟。通过对叶面积指数、根系吸水的模拟，得到了水分限制下的作物产量；通过对作物需氮量、土壤供氮量及作物实际吸氮量的模拟，得到了水氮限制下的作物产量。     

A coupled model simulation assessment of shallow water-table rise in a Saudi Arabian coastal city

The problem of a rising shallow water-table level in the coastal city of Dammam in eastern Saudi Arabia was investigated through data collection, analysis, and numerical modelling. The research focused on applying a coupled model that considers flow in both the saturated and unsaturated zones. Geophysical and hydrogeological data were collected through field investigations, and various analyses of this data were performed. A computer simulation model of shallow groundwater flow was developed and applied to define the recharge sources. The generalised HYDRUS and MODFLOW modelling packages were coupled to simulate the vadose zone and saturated zone, respectively. The calibrated coupled groundwater model was used to determine the contributions of each possible recharge source, and thus to identify the major causes of the rise in the water table. The shallow water-table rise was found to be a serious threat to the present and future development of this large city.     

浅层包气带土壤水昼夜分布变化规律模拟研究

西北干旱半干旱地区,浅层包气带含水率与地温等地下水文要素的分布特征对保护旱区表生生态环境起到至关重要的作用。以鄂尔多斯风沙滩地区原位土柱试验为基础,采用HYDRUS-1 D对一维入渗过程的水蒸汽变化、含水率和温度分布进行数值模拟并通过实测值进行验证。结果表明:温度梯度对浅层包气带土壤含水率昼夜变化及水蒸汽通量分布起到主控作用;日尺度剖面水蒸汽运动过程可分为3个阶段:阶段1(1:00-7:00),阶段2(8:00-16:00)及阶段3(17:00-23:00);当温度梯度方向向上,水蒸汽通量向上运动时,含水率变小,反之,含水率变大。利用HYDRUS模型分析水蒸汽的运动规律,揭示了土壤温度对土壤水分布的影响机制,为旱区蒸发过程及生态环境保护提供科学依据。     

低影响开发单项设施模拟模型研究与应用进展

随着我国城市化进程的加快,城市内涝、雨水径流污染及水质恶化等问题日益严峻。低影响开发(LID)作为目前国际上城市水环境保护和可持续发展的雨洪管理新策略,在削减城市雨洪和滞留污染物等方面效果显著。为更好的模拟LID措施对环境带来的影响,不同尺度低影响开发模拟模型应运而生。本文总结了SWC、HYDRUS、DRAINMOD、RECARGA等典型小尺度单项设施模拟模型的特点、结构、适用条件和优缺点,分析了现有典型单项设施模拟模型的不足之处,指出模型参数选择、模型适应性检验以及水质水量耦合模型研发为今后的研究方向。     

NUMERICAL SIMULATION OF 2D HORIZONTAL COOLING WATER DISCHARGE IN GENERALIZED CURVILINEAR COORDINATE

1. INTRODUCTIONResearch on the movement characteristics ofcooling water is a hot spot presently , which hasgreat significance to maintain the balance of eco-logical system. Mathematical models and physicalmodels are major means for this study .In recentyears , Chen[1 ,2]has presentsed a 2D horizontalmathematical model based on the hybrid methodand finite element mesh, Zhang[3]has provided afinite layer model for 2D thermal density flowinopen channel . Wu[4]has developped an unsteady2D h…     

非正交曲线坐标系平面二维电厂温排水模拟

结合河道水流及温排水的运动特性，从非正交曲线坐标系下温排水基本方程出发，采用有限体积法及SIMPLE算法离散求解方程，建立了基于非正交曲线坐标系下非交错网格的平面二维温排水数学模型．用该模型模拟天然河流电厂温排水运动的计算结果表明，该数学模型能合理反映河段电厂温排水运动。     

宽垄沟灌垄上覆膜条件下土壤水分运移试验研究

为研究宽垄沟灌时灌水前后且有覆膜条件下水分在垄沟间的运移及再分布,采用对比试验方法,在大棚内模拟宽垄沟灌垄上栽培条件和灌水方案,采用中子仪进行水分观测。试验数据显示,采用垄上覆膜,灌水后垄沟水分的侧向入渗,表现出明显的侧向运移变化。垄背剖面两观测点表层,在灌水后144 h（6 d）,覆膜条件下分别达到田间持水量的80%...     

松土覆盖时土壤内水,汽,热传输的模拟

本文根据Ｐｈｉｌｉｐ、ＤｅＶｒｉｅｓ和Ｍｉｌｌｙ的多孔介质中水、汽、热传递的理论，给出了冬小麦苗期松土耕作时的土壤内水热分布的耦合模型，将其数值解结果与实测值进行了对比验证，表明该模型较准确地模拟了土壤水热动态。对土壤内水分动态的模拟表明，松土时土壤内水汽流动在整体水分流动中所占比例较小，但用等温模型与水、汽、热耦合模型模拟，仅开始时用等温模型简化对水分流动的差异较小，随着进一步蒸发，差异将较大，需考虑水汽运动的热效应。因此，在松土保墒条件下，连续蒸发时用非等温模型模拟土壤水分运动状态是十分必要的。     

电厂循环水流道进口水力优化研究

为减少占地、节省工程量,某电厂循环水流道初步设计选择平面弯曲、总体长度相对较短的曲线形布置形式。应用二维紊流模型进行数值模拟,分析了流道曲线引水段弯道环流运动所产生的不利影响,为遏制弯道环流运动、调整水流流速分布,对流道进口进行水力优化,将进口前沿冷却塔人字柱支墩改造成导流墩,用以控导引水段水流运动。模型试验表明,该项措施能够有效梳理弯道段水流流向,均化流速分布,控导效果可以满足要求。