确定河流横向扩散系数的直线图解法

文中以二维稳态河流水质扩散基本方程的解析解为基础，通过理论推导，提出了在忽略河流纵向弥散作用，沿河流横向与纵向取水样测定河水污染物浓度确定河流横向扩散系数的直线图解方法和相应的计算公式，与此同时还可以求出河流的平均流速．最后，通过数字算例说明了方法的具体应用     

考虑时空相关的分数阶对流-弥散方程及其解

本文在考虑弥散过程的时空相关性的基础上，用非局域性的处理方法，将二阶对流-弥散方程进行推广得到了分数阶的对流-弥散方程，方程中弥散项和对时间的导数被分数阶导数所代替。此方程的柯西问题的格林函数解是一分数稳定分布密度函数。由方程的稳定分布密度函数解说明了局域等效弥散系数与弥散过程有关，得出了等效弥散系数与运移尺度有关，是运移距离的幂函数的结论。这一结论从理论上解释了弥散系数的尺度效应。最后，用一实验的实测数据对所得结果进行检验，检验结果很好地说明了弥散过程中的偏态特征和“拖尾”现象，而传统二阶对流-弥散方程的高斯分布解却不能解释。因此，用分数阶的对流-弥散方程比二阶对流-弥散方程能更好的描述溶质在多孔介质中的弥散行为。     

求田间土壤横向弥散系数的一种实验方法及解析解

当研究溶质在土壤中的多维运动规律时,需要确定土壤的横向弥散系数。横向弥散作用是由于土壤水的微观流速沿垂直于土壤水平均孔隙流速方向的波动引起的。大量试验资料表明,对同一种土壤,纵向弥散系数和横向弥散系数是不同的。关于纵向弥散系数的确定,目前已有比较成熟的方法,计算公式也比较简单。对于横向弥散系数的计算则研究较少。早在70年代初,Fried给出了一种研究土壤横向弥散系数的水平槽装置,并给出了时间较久时横向弥散系数的计算公式. 文献[2]将上述模型应用于非饱和土壤横向弥散系数的计算。到目前为止,对土壤横向弥散系数的研究主要以室内试验为主,试验装置也只适用于室内扰动土的弥散系数研究。由于扰动土与田间原状上的结构差异     

多孔介质溶质运移问题中的分数弥散

本文在弥散核函数为负幂率函数的前提条件下,对传统的二阶对流—弥散方程进行非局域处理,通过考虑溶质运移的空间相关性推导出了分数阶对流—弥散方程,方程中弥散项是分数阶微分。弥散项分数阶微分的出现是由于考虑溶质运移的空间相关性。该方程柯西问题的格林函数解为一 Lévy分布密度函数。Lévy分布满足标度不变性,Lévy运动轨迹是分形,其运移的平均平方位移(位移平方的均值)是时间的幂函数。因而用此分数阶对流—弥散方程描述的溶质运移过程,其平均平方位移是运移时间的幂函数,由此本文得出了等效弥散系数与运移尺度有关,是运移距离的幂函数的结论。这一结论从理论上解释了弥散系数的尺度效应。     

河流混合污染物浓度二维移流扩散方程的解析计算及其简化计算的条件Ⅱ：顺直河流考虑边界反射

在保守物质恒定连续点源条件下,从包含河流纵向扩散项的二维移流扩散方程解析解出发,考虑两岸边界反射作用,给出了河流污染物浓度的二维解析计算方法及污染物的无量纲浓度分布方程。定义了能综合反映纵向移流作用与纵向、横向扩散作用比值的修正贝克来数Pw。在Pw相等以及在相对浓度达到10^-6的精度条件下,通过数值计算给出了边界反射次数与修正贝克来数的回归关系式。当Pw≥7.5,忽略纵向扩散项的条件下,岸边排放与中心排放浓度分布的一半具有自动相似性。给出了河流污染物相对浓度分布、排放岸和对岸特征浓度点的无量纲纵坐标以及     

饱和条件下田间土壤纵向及横向弥散系数的试验和计算

本文初步研究了野外条件下求田间土壤纵向及横向弥散系数的方法,并提出了一种试验装置.此装置结构简单,弥散试验可与入渗试验同时进行.针对横向弥散试验模型,本文给出了一种特殊的Euler-Lagrange有限元法模拟计算溶质运动规律,此有限元法可以消除数值弥散和数值跳动现象.利用实测资料,分别计算了田间土壤的纵向弥散和横向弥散系数及吸附参数.     

珠江干流的湍流扩散和弥散过程及其模拟

本文主要讨论污染物在珠江干流扩散和弥散过程及其模拟。 弥散模式中弥散系数是关键数值。根据国外经验公式计算,珠江干流垂向混合系数为10~(-2)m~2/s,横向系数为10~(-1)m~2/s,与国外实测和模拟的结果相似。纵向弥散系数为10~3至10~5m~2/s,与国外类似河流比较偏高。 对西、前、后航道弥散情况进行数值模拟,纵向弥散系数采用10至65m~2/s,计算值与实测值接近。对伶仃洋深槽弥散情况进行数值模拟,纵向弥散系数采用10~4m~2/s,计算值与实测值相近。依此看来,国外经验公式用于珠江干流段,须予以修正,西、前、后航道纵向弥散系数可用10~2m~/s,黄埔至虎门口航道可用10~4m~2/s。     

漫滩水流水沙运动规律的研究

本文根据漫滩水流的运动特点，将漫滩水流的复式断面分为主槽平衡区、滩槽交互区、滩地平衡区及边壁区等4个区，并给出了各区宽度的经验公式.根据滩槽交互区垂线流速分布的变化特点，提出了附加尾流函数的对数流速分布公式.在简化水流运动方程和泥沙扩散方程的基础上，对滩槽交互区内垂线平均流速及含沙量沿横向分布进行了理论分析，提出了反映滩槽水流动量交换强度的横向涡量粘性系数及横向扩散系数的表达式，得到了漫滩水流垂线平均流速及含沙量沿横向分布的解析解，并与实测资料吻合较好。     

考虑河流流速和横向扩散系数变化的污染混合区理论分析及其分类

宽阔河流的中部深槽和远岸地形变化,对排放岸附近污染混合区范围的影响很小。因此,河流断面平均流速和横向扩散系数不能很好地反映排放岸附近污染物的移流扩散特性。通过对长江黄沙溪排污混合区平水期同步观测资料的分析,提出了深度平均流速的横向指数分布和横向扩散系数的二维变化关系式。在宽阔河流顺直岸边稳定点源条件下,求解了变系数二维移流扩散方程浓度分布的解析解,进行了浓度分布的特性分析。在此基础上,推导了污染混合区最大长度、最大宽度和对应纵向坐标以及面积的理论公式,给出了污染混合区边界归一化(等浓度)曲线方程。讨论了深度平均流速和横向扩散系数分布的特性参数(m,n和α)对污染混合区形态的影响规律,提出了河流岸边排放污染混合区的类别、形状特征、分类条件和变横向扩散系数的估算方法。实例表明,α-Ⅰ型污染混合区、边界曲线方程和几何特征参数,能够较好地表征长江黄沙溪排污混合区平水期COD_(Cr)现场观测等值线形状。     

球对称弥散问题的解析解

本文研究定浓度连续注入和段塞式注入条件下的球对称弥散问题。通过对像函数的解析反演，找到了弥散问题的解析解。文中给出了无量纲浓度的分布与变化曲线，这些曲线反映了球形源在孔隙介质中形成的浓度场特征。本解可为巨厚地层的野外球对称弥散试验提供分析手段。为与注入有关的工程提供理论依据，求解技术也可供其它相关问题参考。     

岩溶地区弥散系数研究

弥散系数是多孔介质对某种污染物质弥散能力的参数,在宏观上反映多孔介质中地下水流动过程和空隙结构特征对溶质运移过程的影响。碳酸盐岩地区存在岩溶发育分布不均匀的特性,决定了岩溶场地的弥散系数在空间上具有不均匀性。笔者藉火电厂贮灰场工程实例的弥散试验,通过监测钻孔的示踪剂离子浓度数据,反算各方向上的有效孔隙,获得了强岩溶发育区不同岩溶发育方向的纵向横向弥散系数特征。     

一维非饱和溶质随机运移模型的谱分析

本文根据宏观尺度条件下溶质运移的随机特征，在不考虑孔隙弥散的条件下，对一维非饱和溶质运移方程进行了简化。假设流速场及溶质浓度无普空间平稳随机函数，通过对一维非饱和溶运移的简化方程进行平均处理，导出了与小尺度对流一弥散方程相似的宏观尺度溶质运移的基本方程，并由谱分析导出了宏观弥散系数及溶质浓度方差的表达式。应用宏观尺度溶驼移方程为基础的数学模型对野外盐分迁移过程进行了模拟。模拟所得的溶质平均浓度及浓     

溶剂驱油中的扩散现象研究

本文通过求一对流－扩散方程的半解析解，分析了扩散系数大小及影响扩散系数的参数对计算出的浓度分布的影响；通过将该半解析解与忽略扩散的数值解进行对比分析，讨论了数值弥散代替物理扩散的条件。结果表明，虽然随渗流速度增加，扩散系数增加，但对浓度分布几乎没有影响；而且在精度要求不高，物理扩散较小时，数值稳定性好的对流方程的数值弥散可以代替物理扩散。     

河流污染物浓度的二维解析计算及移流扩散方程的简化条件

摘要：在保守物质恒定时间连续点源条件下，从计入河流纵向扩散项的二维移流扩散方程解析解出发，考虑两岸边界反射作用，给出了河流污染物浓度的二维解析计算方法和污染物的无量纲浓度分布方程；定义了综合反映纵向移流作用与纵、横向扩散作用比值的无量纲数——修正佩克莱特数 。在 相等的条件下，论证了岸边排放与中心排放浓度分布的一半具有相似性，以及在相对浓度达到10-6的精度条件下，通过计算实验给出了边界反射次数与修正佩克莱特数的回归关系式；在 ，忽略纵向扩散项的条件下具有自动相似性；给出了河流污染物相对浓度分布、排放岸和对岸特征浓度点的无量纲纵坐标以及全断面均匀混合的无量纲距离与修正佩克莱特数 之间的关系曲线；在相对坐标中污染物达到全断面均匀混合的距离在排污口断面上、下游相等，在排污口断面下游均匀混合浓度为Cd=CM，在排污口断面上游均匀混合浓度为Cu=(0～1)CM；以修正佩克莱特数作为移流扩散方程简化的判据，给出了移流扩散方程的简化条件，具有很好的可操作性和实用性。     

改进交替方向有限单元法求解对流—弥散方程

当Peclet数或Courant数较大时,用常规的数值方法求解对流-弥散方程极易产生数值弥散及过量现象。本文引入一种新的浓度变换函数,采用交替方向有限单元法(ADG),根据不同的Courant数多次交替求解,结果表明,这种改进的ADG法(IADG)较一般的数值方法来说,其数值弥散及过量现象得到了较有效的控制,因而其适用范围也大大增加。     

弯曲河道纵向垂线平均流速平面分布的研究

本文以弯道水流运动方程作为分析的基础，根据弯道水流纵向流速沿垂线分布在凸岸区域眼从对数分布律，在四岸区域眼从抛物分布律，导出了分区域变自率动床弯道水流纵向垂线平均流速计算公式，并从理论上对河湾纵向垂线平均流速的横向分布和沿程变化规律进行了分析，同时给出了适用于定半经弯道的纵向垂线平均流速平面分布公式的简化形式。最后采用美国ＦａｌｌＲｉｖｅｒ野外水流观测资料对纵向垂线平均流速计算公式进行了验证计算，结果令人满意。     

野外单孔试验确定二维水动力弥散度

在建立地下水污染物运移模型,研究河水对地下水水质的影响时,弥散度是一个不可或缺的参数。在野外进行二维水动力弥散试验,用单孔观测数据确定弥散度。采用最小二乘拟合方法求取参数,选用1stOpt软件对观测数据进行非线性最小二乘拟合计算,求得了纵向和横向弥散度。     

土壤中吸附性溶质运移对流-弥散模型的准解析解及其数值模拟

给出了稳定流条件下，同时考虑随深度变化的一阶降解和随深度变化的线性平衡吸附时，一维溶质运移的对流-弥散方程。在初始浓度为零，半无限一维空间内定通量边界条件下，推导出了溶质相对浓度的准解析表达式。用特征有限元法建立了相应的数值模型，从数值解和准解析解的计算数据可以看出：数值计算所产生的误差很小，能满足实际工作对计算精度的要求。     

应用非线性回归法分析一维河流水团示踪试验数据

<正> 进行一维河流水团示踪试验的目的之一是为了估算河流纵向弥散系数。由于描述试验河段不同位置在不同时刻示踪剂浓度变化规律的数学表达式是弥散系数的隐函数,故无法由浓度观测数据直接求算出参数,于是人们提出了诸如矩量法,演算法等求参方法。在实际试验工作中,采取示踪剂浓度数据的方式与分析方法有着直接的联系。也就是说,室内分析数据的方法不同决定了野外现场采取数据工作量的大小和计算成果的准确性。例如,矩量法中的     

地下水弥散系数的野外试验新方法

弥散系数是地下水污染数学模型的基本参数.本文提出一种获得纵向和横向弥散度的野外试验新方法.该法能很好地控制野外试验的水位和流场形态，提高地下水坡降，且方便可行.同时还介绍一种与配线法不同的，用联立方程迭代求解的弥散度新算法。