考虑大孔隙的土壤入渗模型

为了研究大孔隙对土壤入渗及侵蚀的影响,建立了一个土壤入渗数学模型。模型包括2个流区:①基质流区,该区水流由达西公式模拟;②大孔隙流区,运用运动波方程以及与大孔隙形状相关的参数进行水流模拟。大孔隙流区和基质流区水量交换在质量守恒方程中作为汇项,而在基质流区连续方程中则是作为源项来考虑,大孔隙壁对基质的入渗通过扩散方程来模拟。通过土柱试验验证模型对入渗结果的模拟,试验观测土柱底部的出流量,用TDR探针在规则时段间隔记录土壤含水量。验证结果表明所建立的模型能够充分模拟土柱底孔出流过程线和含水量的时间变化。     

考虑地下水入渗的一维水动力学模型研究

考虑地下水入渗的一维水动力学模型可从物理机制上综合模拟河道水流与地下水之间的互动关系,为地下水入渗过程活跃河段的水流模拟提供基础方法。引入达西定律,通过渗流方向假设及渗流路径长度假设,推导构建了地下水入渗项的数学表达式。分析表明,该项可合理反映河道水流与地下水间的补给与反补给关系;将其整合至圣维南方程组,并通过Preissmann四点线性隐式差分格式求解。从理论上讨论了该模型的适用条件。当地下水入渗没有严格符合假设条件时,可通过调整渗透系数及平均导渗率弥补。考虑地下水入渗的一维水动力学模型能够动态反映河道上各断面水流与地下水之间的交互关系,定量分析地下水入渗水量,有利于提高一维水流的模拟精度。     

地下水深渗井补源试验研究

针对地下水深渗井补源效果问题进行试验研究 ,试验采用地下灌注型入渗建筑物 ,模拟洪水突发性过流和洪水含泥沙过流的入渗补给方式 .通过试验观测资料 ,分析计算出深渗井单井入渗量 ,表明地下水深渗井补源效果显著     

受潮浪、径流和越流影响滨海承压层抽水数学模型及解析解

为研究滨海承压含水层地下水在潮浪、抽水井流扰动及径流和越流补给综合影响下的渗流和水位变化，建立了滨海承压水抽水不稳定流的数学模型，并得到其解析解。通过实例计算和分析可知：潮浪的波动作用与抽水的井流作用将相互影响，潮位升高时承压水水位上升，减缓了抽水引起的水位下降量，而潮位降低时承压水水位下降，将加剧抽水引起的水位下降；越流和径流作用可以减缓承压水水位下降；当承压水径流朝向海洋时，径流作用使水位降“漏斗中心”逆着水流而朝远离海岸线方向移动，并且承压水径流补给对减缓地下水水位下降的作用随时间越来越明显，因此径流作用可以减轻井水受潮浪和海水入侵的影响程度；如井设置在距海岸较远处，潮浪对抽水水位降“漏斗”形状改变不明显；受潮浪和抽水共同作用时的地下水水位-时间曲线围绕仅受抽水作用时的地下水水位-时间曲线上下波动。     

降水入渗补给系数空间变异性分析

分析了降雨不均匀入渗补给的产生机理，应用地质统计学方法研究了次降雨入渗补给系数的空间变异性，建立了协方差函数与方向角的函数关系；对次降雨入渗补给系数进行了Karhunen-Loveve展开，通过求解特征值、特征函数及随机向量模拟次降雨入渗补给系数随机场。分析结果表明，在水平径流微弱、潜水面坡度小的地区，平稳场理论可以有效地描述次降雨入渗补给系数空间分布规律，KL展开法具有优越的收敛速度。     

地表河网-地下水流系统耦合模拟Ⅰ：模型

本文通过采用联立求解地表河流一维明渠非恒定渐变流与地下水拟三维非稳定流运动方程的技术路线，提出了地表河网与地下水流耦合模拟算法。该算法中地表河网流动分别由质量和动量守恒定律而建立的连续性方程和运动方程所组成；地下水流采用多层“拟三维”非稳定流模型，通过彼此间的水力联系，建立了地表河网-地下水流耦合模拟评价模型，该模型可用于地表水与地下水转化关系较为密切地区的水资源综合评价预测中。     

大区域地下水流数值模型的多指标校正方法——以那陵格勒河冲洪积扇地下水数值模型为例

为了提高大区域地下水流数值模拟模型的可靠性,以那陵格勒河冲洪积扇地区为例,建立了水文地质概念模型和地下水三维非稳定流数学模型,采用试错法调整水文地质参数并保持其在合理范围内。然后,从地下水位、泉流量、溢出带位置以及地下水均衡状态等四项指标,对模型的识别与验证效果进行评价,仅当全部校正指标的模拟结果与实测数据均有良好拟合表现时,方能通过模型校正。模型校正结果表明:识别期观测孔水位趋势拟合表现良好,水位拟合误差符合正态分布;模型计算的泉流量为2.2×108m~3/年,处于推测合理范围内;溢出带拟合与遥感图上的天然地下水溢出带位置基本一致;计算得区域地下水补给量为7.61×108m~3/年(其中河流入渗占99.58%),排泄量为7.07×108m~3/年(泉排泄和蒸发分别占31.28%和36.51%)。研究成果对描述区域地下水资源演化特征及地下水与生态环境的相互作用关系具有参考价值。     

次降雨入渗补给系数空间变异性研究及模拟

本文分析了降雨不均匀入渗补给的产生机理，应用地质统计学方法研究了次降雨入渗补给系数的空间变异性，建立了协方差函数与方向角的函数关系；对次降雨入渗补给系数进行了KarhunenLoeve展开，通过求解特征值、特征函数及随机向量模拟次降雨入渗补给系数随机场。分析结果表明，在水平径流微弱、潜水面坡度小的地区，平稳场理论可以有效地描述次降雨入渗补给系数空间分布规律，KL展开法具有优越的收敛速度。     

降雨入渗过程的水-气二相流模型研究

本文根据多孔介质中水、气的质量守恒定律，结合多相流理论，建立了求解饱和-非饱和渗流的水-气二相流数学模型，并采用积分形式的有限差分法和NewtonRaphson迭代方法进行数值求解，提出了各种边界条件，包括水相、气相和降雨入渗边界的数学处理方法。利用上述模型对土柱试验进行模拟，将计算结果与试验数据比较，验证了模型的正确性；然后对土质边坡降雨入渗过程进行计算，得到孔隙水压力、孔隙气压力和毛细压力的变化过程，其变化规律符合实际，实现了降雨入渗的水-气二相渗流过程，为定量研究空气阻力对入渗水流的影响提供有效途径。     

岩溶山区泉流量对降雨响应规律模拟研究

以山西某岩溶泉为研究对象,对其水文地质条件进行概化,建立水文地质块状结构概念模型.运用多年观测资料对模型进行物理模拟,进一步识别地下水流系统的补给、排泄条件;采用MODFLOW软件对模型进行数值模拟,研究地下水均衡.通过物理模拟与数值模拟相结合,得出泉流量对降雨强度响应的正相关性规律.     

分流对弯道水流紊动强度影响的试验研究

采用先进的三维超声波多普勒流速仪（ADV）对不同分流比情况下弯道水流紊动特性进行了系统的试验研究。根据试验数据,探讨了不同分流比工况下弯道水流的紊动机理,分析了其紊动特性,同时对紊动强度分布特点进行了比较。     

In the Central Committee of the Communist Party of the Soviet Union and the Council of Ministers of the USSR

Power Technology and Engineering -     

前置掺气坎坡度对阶梯溢洪道掺气水流影响的数值模拟

为研究复杂边界条件下气液两相界面的流动及混掺现象对工程建设的影响,结合某大型水电站的溢洪道,利用RNG k-ε模型对其进行三维流场模拟,采用有限体积法离散控制方程,并用GMRES算法进行压力求解,对前置掺气坎式阶梯溢洪道和传统阶梯溢洪道泄流壁面上的高速掺气水流进行数值模拟。结果表明:随着掺气坎坡度的增加,其掺气空腔及掺气浓度均有所增大,随着水流下泄掺气浓度沿程降低,达到一定距离后趋于稳定,掺气浓度值达到了减免空蚀破坏的要求;与传统阶梯溢洪道的模拟结果进行对比可知,增设前置掺气坎后,既可以增加前几级阶梯的掺气浓度使水流提前达到水气平衡,也没有降低阶梯式溢洪道的消能率,为解决传统阶梯溢洪道中出现的工程难题提供了一种新思路。