降水期间排水沟附近潜水非稳定流模型及其应用

建立在降水入渗影响下、直线型排水沟边界控制的半无限域中潜水非稳定渗流模型.利用Boussinesq第一线性化方法,通过Laplace变换,给出模型的解析解;并以该解为基础,建立利用实测潜水位计算含水层参数的方法.以安徽淮北平原中部的排水沟渠--潜水系统为例,阐述上述水力学参数计算和潜水位模拟的过程与步骤.     

复杂函数边界控制下的潜水非稳定流模型及解的应用

为解决复杂河渠水位边界影响下的潜水非稳定流模型难以求解的问题,建立不依赖边界函数的变换过程的Fourier变换方法,利用卷积定义和卷积的微分性质,给出模型的理论解;对实际河渠水位过程采用Lagrange线性插值,将插值函数代入理论解,可简便地获得问题的实际解。研究表明:(1)该方法求解过程比较简明,且解是由形式较简单的常用函数组成;(2)依据潜水位变动速度的时间过程计算模型参数的配线法,方法简便;(3)边界水位变化过程,对河渠与潜水之间的水量交换作用,有2倍于边界水位变幅的累积效应。     

多层地层中的井筒及地层温度解析解

本文采用分层地层的假设来近似实际情况下的地层垂向的非质性，并在此基础上建立了多孔介质中的热传导问题的数学模型，通过对方程的无量纲化及Laplace变换，给出了Laplace空间上的油气井在注入及生产情况下的方程解。最后将Laplace空间的解解析反演到实空间上。     

有作物生长影响和无作物时潜水蒸发关系的研究

本文利用田间实测资料建立了夏玉米根系吸水函数并推导出作物生长条件下地下水位为定水位时一维非饱和土壤水分稳定运动的解析解。利用所得解析解,对有作物生长影响和无作物时潜水蒸发的关系进行了研究,提出了计算有作物生长时潜水蒸发的简易方法。     

考虑表皮的射孔水平井产能评价

射孔水平井中地层流体的流动是符合达西定律的,但水平井射孔工艺、完井方式以及井位等因素的影响,比垂直井复杂。本文将射孔后的流动看成线源,根据Newman乘积原理,用Green函数的方法得到井底压力解析解。在此基础上,将射孔时的地层压实和井壁污染用表皮来表示,并考虑井筒存储,得Laplace空间上的表达,最后用Laplace数值反演得到时空间上的解,利用该解可以有效预测水平井的产能。     

考虑弥散尺度效应的一维反应性溶质运移两区模型及应用

为考虑溶质运移的弥散尺度效应,将弥散度概化为运移距离的线性和指数函数,并考虑溶质的吸附和降解,建立了非均质介质中溶质运移的一维两区模型(TRM),采用Laplace变换和de Hoog数值逆变换方法求得了模型的半解析解,分析了考虑弥散尺度效应与弥散度为常数的TRM之间的对应关系,利用算术平均方法计算了考虑弥散尺度效应的...     

悬挂式止水帷幕圆形基坑承压含水层地下水非稳定流计算

针对悬挂式止水帷幕基坑中复杂的地下水流动,建立了考虑止水帷幕的圆形基坑承压含水层地下水非稳定流动计算模型。通过对地下水流动计算模型的Laplace变换和有限Fourier余弦变换,推导了Laplace空间的水头降深解,采用Stehfest数值逆变换提出了悬挂式止水帷幕圆形基坑承压含水层地下水非稳定流水头降深半解析解。在验证计算方法正确性和数值逆变换计算准确性的基础上,利用工程实例验证了计算方法的工程适用性。分析了悬挂式止水帷幕插入深度对圆形基坑地下水流动的影响规律,阐明了止水帷幕对基坑内外地下水控制的积极作用,为合理开展悬挂式止水帷幕圆形基坑承压含水层的减压降水设计提供了计算方法。     

多孔介质中粘弹性液体广义流动分析

将分数阶导数引入渗流力学建立了多孔介质中具有松驰特性的非牛顿粘弹性液体的含有分数阶导数的不稳定渗流模型，利用离散逆Laplace变换技巧和广义Mittag-Eeffler函数研究了多孔介质中非牛顿松弛粘弹性液分数阶流动特征。对任意的分数阶导数得到了精确解，并先求出了长时和短时渐进解，然后用拉普拉斯数值反演Stehfest方法分析无限大地层粘弹性液的流动。结果表明粘弹性流体对分数导数的阶数具有极强的敏感性。     

考虑弥散尺度效应的抽水井附近溶质运移模型及半解析解

为考虑溶质径向运移的弥散尺度效应,将弥散度概化为径向距离的线性函数,并考虑溶质的吸附和降解,建立了抽水井附近溶质运移的简化模型(SDM,Scale-dependent Dispersion Model),通过Laplace变换和de Hoog数值反演方法求得SDM的半解析解,并采用混合拉普拉斯变换有限差分法验证了半解析解的正确性。通过SDM与弥散度为常数的溶质径向运移模型(CDM,Constant Dispersion Model)的比较,分析了弥散尺度效应对反应性溶质径向运移过程的影响,并利用渗流槽中的径向弥散实验资料检验模型的适用性。结果表明:随着弥散尺度效应的增强,抽水井处溶质穿透曲线分布范围越广,浓度峰值越小且达到浓度峰值所需的时间越短;当CDM的弥散度为SDM弥散度最大值的1/4时,CDM和SDM模拟的抽水井处穿透曲线近似一致;由于吸附和降解作用,溶质在运移过程中会出现消耗和滞后的现象;与CDM相比,SDM的模拟结果与径向弥散实验结果吻合更好,说明本文建立的考虑弥散尺度效应的简化模型可以用来模拟较大区域上溶质的径向运移过程。     

考虑弥散尺度效应的抽水井附近溶质运移模型及半解析解

为考虑溶质径向运移的弥散尺度效应，将弥散度概化为径向距离的线性函数，并考虑溶质的吸附和降解，建立了抽水井附近溶质运移的简化模型(SDM, Scale-dependent Dispersion Model)，通过Laplace变换和de Hoog数值反演方法求得SDM的半解析解，并采用混合拉普拉斯变换有限差分法验证了半解析解的正确性。通过SDM与弥散度为常数的溶质径向运移模型(CDM, Constant Dispersion Model)的比较，分析了弥散尺度效应对反应性溶质径向运移过程的影响，并利用渗流槽中的径向弥散实验资料检验模型的适用性。结果表明：随着弥散尺度效应的增强，抽水井处溶质穿透曲线分布范围越广，浓度峰值越小且达到浓度峰值所需的时间越短；当CDM的弥散度为SDM弥散度最大值的1/4时，CDM和SDM模拟的抽水井处穿透曲线近似一致；由于吸附和降解作用，溶质在运移过程中会出现消耗和滞后的现象；与CDM相比，SDM的模拟结果与径向弥散实验结果吻合更好，说明本文建立的考虑弥散效应的简化模型可以用来模拟较大区域上溶质的径向运移过程。     

水库水位非均匀下降情况下库岸浸润线求解

以往计算库区边坡浸润线大都是基于库水的均匀下降。当库水位较高时,随着泄水时间的增加,泄水口水压将不断减小,下泄流量和库水变幅速度都会非均匀变化,此时再以库水均匀下降来计算得到的浸润线必然会存在误差。为此,首先建立库水位下降高度和时间的函数关系,再根据布西涅斯克非稳定渗流微分方程和一定假设条件,应用拉普拉斯正变换和逆变换,得到了考虑库水非均匀下降条件下的坡体内浸润线的简化计算公式。通过算例分析了下降时间和初始速度对浸润线的影响,结果表明下降时间对浸润线的影响比较显著。     

坡面薄层水流中电解质脉冲迁移模型

确定坡面薄层水流速度是研究土壤侵蚀动力学的基础。本研究中利用薄层水流中电解质脉冲的迁移特性，建立电解质脉冲在水流的迁移的数学模型，用拉普拉斯变换计算出解析解，最小二乘法计算了有关参数，建立了测量水流速度的电解质脉冲法。实验结果初步表明此方法是可行的，这为测量坡面薄层水流速度和研究溶质在水流中的迁移提供了理论依据。     

排水管网优化坡度设计计算

在满管流或水面平接非满管流多管段排水管网中,各管段在交汇节点上的水位高程相等,可以归纳为能量连续的排水设计管段。以最小工程造价为目标函数,充分利用设计管网起端至终点之间可利用最大水位差为输水能量,以设计规范规定为约束条件,建立排水管网优化设计坡度数学模型,求解各管段的经济坡度和优化管径。     

垂向入渗与河渠边界影响下潜水非稳定流参数的求解

在受垂向入渗影响及河渠边界控制的半无限含水层中，利用作者已推导出的潜水非稳定渗流模型的新Laplace解，建立不同水文地质条件下的模型参数求解方法。在垂向渗流和河渠水位变幅都不可忽略时，利用潜水位变动速度随时间变化曲线的拐点，给出参数求解的计算公式；在河渠水位变幅可忽略时，提出利用实测曲线与理论曲线进行配线的求解方法，并给出理论曲线的建立方法。以安徽省淮北平原中部的一个河渠-潜水含水层系统为例，阐述上述方法的求解过程与步骤。计算结果表明,关于导压系数计算,依据模型新解所提出的拐点法和配线法，计算结果与实际比较吻合，两方法之间的相对误差为5.3％。     

潜水含水层底板倾斜情况下排水地段的地下水非稳定流计算

本文采用描述潜水面Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ偏微分方程，求解含水层底板倾斜情况下，地下水流向完整沟时－维非稳定的解析解，计算了含水层底板坡度７０％以内地下水面线最高点地下水位及位置，与Ｌｕｔｈｉｎ和Ｇｕｉｔｊｅｎｓ模型试验结果及Ｓｈｕｋｌａ等的有限差分计算结果比较，认为排水历时较短时，坡度小于４０％解析解计算结果与他们的成果相符合，该文提出了含水层底板水平及倾斜情况下的排水沟距计算公式，供设计部门参考。     

新疆阿图什哈拉峻地区地下水系统模型研究

根据阿图什哈拉峻地区地下水系统水文地质特征，采用系统分解合成方法，在单一的潜水、承压水地下水模型子系统基础上，建立了冲洪积扇地区地下水数学模型。用有限元方法对模型进行数值离散，利用Develop Studio软件编制计算程序，对边界条件及垂向水交换量进行动态模拟，对潜水和承压水稳定流静态流场、非稳定流动态流场进行了拟合，得到了该地区地下水系统水文地质参数，参数分布与水文地质勘察所得含水层结构特点及富水区分布基本相符。     

双层堤基的非稳定渗流

论述下为砂层、上为粘性土覆盖层双层堤基的非稳定渗流, 计算了砂层和覆盖层因体积胀缩、水动延滞所引起的水头滞后. 对于某些特殊的土质条件, 导出了解析解; 对于普遍的情况, 则应用数值法拉普拉斯逆变换求出了数值解. 研究结果可用于堤防的渗流计算, 以供堤防设计和管理等工作参考.、、     

库水波动下库岸边坡地下水浸润线解析解及误差分析

解析法是库岸边坡地下水浸润线计算中便于实际应用的方法,但该方法须基于若干假定并对潜水运动基本方程线性化后才能求解。针对各假定和线性化过程建立不同的地下水渗流数学模型,用解析法和有限元法解答上述数学模型,分析各误差大小及其规律。结果表明：库岸垂直处理带来的误差要小于方程线性化处理和不考虑非饱和渗流带来的误差,而且它们都随渗透系数变大而减小;在三峡库区库水调度情况下,假定库水位等速变化带来的误差对大多岸坡而言可以忽略;计算库岸边坡地下水浸润线时,解析法只适用于水位变化幅度相比含水层厚度较小,且几何边界规则、岩土结构简单、岩土体渗透性较好时的情况。     

松嫩平原南部区域地下水数值模拟预报所反映出的水文地质条件变化

建立了研究区水文地质概念模型和数学模型,采用WINFEM软件对第四系孔隙潜水、孔隙承压水双层含水层进行了仿真模拟,结合新提出的模糊均生函数残差模型REMFAF和其它统计模型对源、汇项的科学处理,对2005、2010及2015年地下水位进行了预报,并通过模拟提出了研究区地下水可开采资源量,与水均衡法的结果基本一致.