基于GIS技术与水动力数学模型的航道水流模拟系统

简述了电子航道图水流实时模拟系统的基本需求和国内外水流数学模型与GIS技术结合的研究现状,综合河流模拟、GIS及软件开发相关技术,提出开发基于GIS与水动力数学模型的航道水流模拟系统的一种方法,介绍了系统预期能够实现的功能以及系统总体结构和设计思路.给出了系统实现中关键技术的处理方法,包括数据采集与管理;C#与Fortran混合编程;AE中流场、水深的表达;地图浏览以及航道水流条件交互式查询.实现了在电子航道图基础上的水流实时模拟、航道水流条件在GIS平台上叠加显示以及信息交互式查询等各项功能,为内河智能航道建设提供了参考.     

基于数字信号处理技术的地下水资源管理模型研究--以西北某水源地规划管理模型的建立为例

根据地下水资源管理模型响应矩阵法的建模思想，一般的二维承压含水层系统可分解为两个承压含水层子系统，一个为由人工干扰作用下的，另一个为由天然补径排条件作用下的．本基于数字信号处理技术和方法的基本理论，证明了前为线性时不变(LTI，Linear Time Invariability)系统，并应用LTI系统响应特征的卷积表示法，论述了将地下水流离散系统通过响应矩阵与规划管理模型进行耦合的方法．最后，建立某水源地规划管理模型，计算结果表明数字信号处理技术可应用于地下水资源优化配置和管理。     

基于数值模拟的含水层参数识别

利用地下水流数值模拟软件Modflow耦合大型抽水试验和长观孔水位两个模型的方法,对含水层参数进行了识别与校验,该方法求得的含水层参数避免了只利用抽水试验模型校验所带来的不确定性。同时利用抽水实验数据进行抽水与恢复的全过程曲线拟合,水位降深模拟相对误差小于6%,并且对均衡水量、泉水的溢出量以及末流场拟合程度进行了分析,均衡水量模拟相对误差最大为2.6%,泉水溢出量模拟相对误差最大为8.14%,末流场拟合程度也较好,从而提高了含水层参数的准确性。实例研究表明,这种求参方法精度高、切实可行,可以推广到其他的含水层参数确定中。     

地表径流与地下渗流耦合的水动力数学模型

深入研究暴雨作用下地表径流与地下渗流过程,对山洪与滑坡灾害防治意义重大.然而,迄今为止对地表与地下水流的相互作用机制的理解还极为有限.基于地表完整一维浅水动力学方程与地下二维饱和-非饱和渗流方程,建立地表径流与地下渗流耦合水动力数学模型,并分别运用WAF-TVD二阶数值格式和ADI法进行离散求解.与现有实验数据比较,结果表明该模型能更好地模拟坡地的降雨产流和下渗过程.该计算模型具有健全的物理机制,将为深入研究地表-地下水流运动过程提供理论基础,有助于增强山洪与滑坡风险预测的可靠性.     

基于水环境复杂系统理论的地下水氮污染负荷来源的测度方法

开发了地下水环境综合模拟框架(IGESF),用以测度地下含水层氮污染来源。考虑到地下含水层氮污染来源测度的复杂性,基于流域水循环及其伴生过程的理论基础,利用分布式水文模型、分布式水环境模型、地下水数值模拟以及污染物运移模型构建了IGESF。在对地下含水层氮污染来源测度时,结合地下水总氮浓度的实测数据,以华北平原作为典型区进行了分析。结果表明:华北平原在1995—2004年来自面源的地下含水层氮污染负荷为38 400 t/年;来自河道的线源污染为26 000 t/年。得出的结论与海河流域水资源综合规划数据基本相同。     

基于GIS的三维空间导航数据评估系统研究

利用SuperMap Object组件式GIS技术,将机载导航数据库的ARINC424编码数据解析与地理信息数据融合,提出了一种基于GIS的三维空间导航数据评估系统.该三维导航数据评估系统具备导航数据质量分析、终端区程序校对、轨迹衔接性验证、航行通告空间分析、信息查询以及模拟导航等功能.本研究不仅能够提高机载导航数据库数据质量验证的准确性和高效性,而且还能提高公司运控人员对航空情报数据的分析和利用能力,从而提高航空公司的安全和效益水平.     

地下水源热泵含水层水头分布及温度场的模拟分析

为使地下含水层能量更好为实际工程所用,进一步保护地下水空间,通过对地下水源热泵系统地下含水层中渗流场的分析,建立一抽一灌(对井抽灌)系统和一抽两灌系统地下水渗流数值模型,应用数值模拟方法对地下含水层渗流场水头分布及温度场进行模拟分析。结果表明:在相同的运行周期内,一抽两灌系统温度场的影响半径相对较小,并且抽灌井周围的等水头线分布较疏,水头变化缓慢,更利于地下水的回灌。尽量使回水井远离取水井,可以有效避免热贯通现象的发生。     

基于质点-弹簧模型的交互式服装仿真系统的设计与实现

基于质点——弹簧模型,结合OpenGL的拾取技术和虚拟缝合技术,设计并实现了交互式服装虚拟仿真系统,具备衣片信息获取及离散、三维空间中服装缝合信息的快速设定、服装虚拟缝合等功能,实现了多款服装虚拟试穿效果的模拟.     

地下水流三维数值模拟中弱透水层初始水位的推求方法分析

弱透水层初始水位对地下水流三维数值模拟模型的计算结果有较大的影响,并且这种影响在模型运行的初始阶段表现最为明显。取上下相邻含水层水位平均值或以稳定流模拟结果作为弱透水层初始水位的方法可以在一定程度上减小赋值误差。     

基于离散元模拟和微震监测的地下厂房围岩稳定性研究

针对猴子岩水电站地下厂房洞室群在开挖过程中围岩的稳定性问题,运用基于离散元基本理论的2维颗粒流PFC^2D（particalflowcodein2Dimensions）软件,模拟了地下厂房洞室群开挖过程中控制性结构面对围岩变形和破坏的影响,再现了围岩损伤演化规律;同时引入微震监测技术对地下厂房围岩微震活动进行实时监测和分析,并将数值模拟与微震监测结果进行对比研究。结果表明,围岩开挖卸荷损伤与断层密切相关,颗粒流模拟得到的大型地下洞室群开挖过程中围岩损伤与微震监测结果基本一致。采用数值模拟和微震监测相结合的综合研究方法,可以有效评价地下厂房开挖过程围岩的损伤和预测潜在的失稳区域。     

应用灰色关联分析法识别导致地面沉降的抽水层位

沿海大中城市普遍出现了严重的地面沉降问题,而过量开采地下水是造成地面沉降的主要原因.沿海地区的地下水一般赋存于由多个含水层和弱透水层相间构成的含水层系统中,各层地下水均有不同程度的开采.识别地面沉降究竟是由于抽取何层地下水所引起的,是防治地面沉降实践中迫切需要解决的技术问题之一.以天津市西青区的地面沉降为例,采用灰色系统中的关联度分析方法对地面沉降量分别与各含水层开采量、水位降深的关系进行了研究,并用相关分析法进行了检验.研究表明,地面沉降与第Ⅱ含水组地下水的开采关联度最小,而与第Ⅲ及以下各含水组地下水的开采关联度最大,停止或减少开采第Ⅲ及以下含水组地下水能够更有效地控制地面沉降.     

田野考古GIS数据模型研究

以田野考古发掘中的各种三维空间对象为研究背景，进行详细的数据对象分类与描述．基于面向对象的思想，在进行田野考古三维现象剖析的基础上提出了适合考古发掘对象的矢量与栅格集成的混合数据模型，并以地层模型和地物模型分别加以描述和建模，论述了建模方法，即结合地层数据源类型，进行基于多层DEM与QTPV的地层建模，同时根据地物类别、形状和内部堆积进行基于TIN与TEN表示的三维地物建模，并提出了两者的集成方法和实施步骤．研究结果实现了田野考古GIS空间数据模型的统一表达，为田野考古GIS的开发提供了模型支持和基础．     

Influence of underground water seepage flow on surrounding rock deformation of multi-arch tunnel

Based on a typical multi-arch tunnel in a freeway, the fast Lagrangian analysis of continua in 3 dimensions（FLAC^3D） was used to calculate the surrounding rock deformation of the tunnel under which the effect of underground water seepage flow was taken into account or not. The distribution of displacement field around the multi-arch tunnel, which is influenced by the seepage field, was gained. The result indicates that the settlement values of the vault derived from coupling analysis are bigger when considering the seepage flow effect than that not considering. Through the contrast of arch subsidence quantities calculated by two kinds of computation situations, and the comparison between the calculated and measured value of tunnel vault settlement, it is found that the calculated value（5.7-6.0 mm） derived from considering the seepage effect is more close to the measured value（5.8-6.8 mm）. Therefore, it is quite necessary to consider the seepage flow effect of the underground water in aquiferous stratum for multi-arch tunnel design.     

松散堆积土中的隔水层对边坡稳定性的影响

通过大量滑坡案例的地质调查,发现隔水层在滑坡过程中产生重要的影响.为了揭示相对隔水层对边坡稳定性的影响机制,构建包含隔水层的边坡模型,模拟降雨和斜坡后缘地下水入渗的物理力学作用.模型试验结果表明,降雨入渗主要影响隔水层上部土体,使含水量快速升高、土体变形和坡体的下滑推力迅速增大,隔水层下部土体的含水量等参数基本不变.在模型试验中当使后缘地下水入渗到隔水层下部坡体时,虽然只影响隔水层下部坡体的含水量和孔隙水压力,但力学作用影响整个边坡,不仅引起隔水层下部土体的变形,使下滑推力增大,而且在更大程度上影响隔水层上部土体的变形,使隔水层上部土层的下滑推力大幅提高.     

隆尧县高氟地下水的分布特征与利用

依据大量地下水化学分析资料,揭示了高氟地下水的分布规律和水化学特性,并从气候、地貌、地层岩性和水文地球化学环境等方面分析了高氟地下水的形成机理。认为高含氟地层的存在是形成高氟水的基础,地貌、气候和水文地球化学条件是三个重要的控制因素,并建立了地下水中氟含量与相应深度地层氟盐含量的关系式,用于指导低氟地下水的寻找与开发。     

高密度电法与钻探法点面结合综合探查场地填埋层空间分布特征

当各类垃圾埋入地下后,垃圾渗滤液会逐渐由包气带渗入土壤中,对土壤环境造成一定影响。鉴于上部填埋层与下部原状土层之间会存在显著的物性差异,高密度电法定性探查精度有限,钻探勘察耗时耗力且成本高,两种方法优劣互补,对综合查明填埋层的空间分布特征具有实际应用意义。主要利用高密度电法无损探测和钻探法重点勘察的点面结合综合探查了某填埋场,查明了场地的地层结构及填埋层的空间展布情况,借助Volxer软件绘制了高密度电法反演形体渲染成果图,同时采用GMS软件构建了三维填埋层实体可视化模型,对比分析了两种手段的应用成果,为填埋场污染治理修复与风险管控提供了理论依据。     

基于Vega的三维地层信息浏览查询系统

考虑到三维地层信息系统在岩土工程实际应用中的价值及意义，选择以Vega为平台．用实例详细地介绍了创建三维地层信息浏览查询系统的建模和开发流程，同时指出了模型建立过程中应注意的问题以及需要进一步解决的问题。     

延安城市供水二期工程水源地选区方略

通过对延安市城区及临近地区水资源与水文地质条件分析,排除了就近在这些地区再新建水源地的可 能性,接着从延安市所辖县区范围内的水文地质条件出发,在原有1∶20万水文地质普查资料的基础上,确定了 未来供水含水层选用白垩系洛河组潜水、承压水及第四系潜水。在分析比较区内的白垩系、第四系富水地段之 后,概略计算了这些地段的地下水补给量,并从中选出3个富水地段,拟在此3个富水地段开展水文地质详查工 作,作为寻找地下水源的重点工作区。     

PTS采动沉陷模型研究

在厚冲积层条件下，采动沉陷盆地中基岩上表面形成的下沉空间可以认为是采空区向上传播的结果，也是地表得以下沉的必要条件。由于冲积层结构松散，抗弯能力低。抗剪强度也小，与基岩相比，属于软弱层，而基岩对整个上覆岩层的移动变形及破坏过程起着控制作用，因此，基岩可认为是地表沉陷的控制层。本文采用不同的思路和方法来建立厚冲积层条件下的采动沉陷模型，并推导出了计算公式最后用实例进行了验证。     

双重分形多孔介质孔隙率的研究

根据双重分形多孔介质孔隙分布分形维数D与孔隙迂曲分形维数DT的定义和计算公式,推导了多孔介质孔隙率的计算公式.通过孔隙率计算公式的函数图像分析了双重分形维数D和DT的变化对孔隙率的影响,分析结果表明孔隙率随多孔介质双重分形维数D和DT的增加而增大;多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率增加的就越慢;当D＋DT〈3时,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率就越大,但当D＋DT〉3时则相反,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率反而越小,D＋DT=3是特殊点,令D＋DT→3时的孔隙率极限值为它的孔隙率.