落水洞对裂隙-管道介质排水过程的影响

利用自行研制的裂隙-管道介质物理模型进行多组试验,探究落水洞对介质排水过程的影响。对裂隙-管道介质按照介质空隙结构特点进行分区,引入反映介质排水过程中水体排泄快慢的单位时间排水量,进而得到对应不同介质分区和介质整体的四个单位时间排水量。利用单位时间排水量分析九种落水洞横截面积对裂隙-管道介质排水过程的影响。结果表明:落水洞横截面积的增大对裂隙-管道介质结构的影响为增大其储水空间和导水空间;落水洞横截面积的增大会加快裂隙-管道介质的排水过程,排水过程对落水洞横截面积增大的响应在横截面积的增大量达到某一阈值后才会发生,该阈值和介质空隙结构有关;排水过程的三个不同阶段的阈值不同,末期的阈值小于初期、中期的阈值。     

裂隙-管道介质泉流量衰减过程试验研究及数值模拟

岩溶多重介质含水系统泉流量特征的研究对岩溶水资源的开发利用具有重要的指导意义。利用自主研发的裂隙-管道介质物理模型,模拟岩溶裂隙-管道介质的泉流量衰减过程,设计多组试验探讨不同因素对泉流量衰减过程的影响。试验结果表明,衰减过程随释水介质的变化分为3个亚动态;衰减系数的大小主要受泉口大小、补给状态、含水介质初始蓄水状态的影响。基于物理试验结果,通过Visual MODFLOW软件结合等效渗透系数法建立符合物理模型机制的水流数值模型,对数值模型进行参数灵敏度分析,研究模型内部结构对泉流量过程的影响。结果表明,排水沟的综合水力传导系数对泉流量过程影响最大,垂直层面裂隙等效渗透系数的影响次之,管道等效渗透系数的灵敏度再次之,泉流量过程对层面裂隙等效渗透系数最不敏感。     

落水洞直径对岩溶泉流量影响的试验研究

基于裂隙-管道介质物理模型,通过设计多组试验方案,研究落水洞直径的改变对岩溶含水系统调蓄能力及泉流量过程的影响。经试验数据分析发现:调蓄系数随着落水洞直径增大而增大;在低强度下,落水洞直径的改变对裂隙和落水洞共同释水阶段的衰减能力影响不大,而在高强度下,其衰减能力随着落水洞直径的增大明显减小;底部管道释水阶段的衰减系数不受补给强度和落水洞直径的影响,其值约为0.0017 1/h;调蓄系数与第一阶段衰减系数的乘积与落水洞直径无关,与补给强度呈负相关关系。     

落水洞水位对水文情景响应变化的试验研究

岩溶含水系统水流运动规律的研究对岩溶地区水资源可持续利用和经济发展具有重要意义。物理模型一定程度上可以随意设置不同的试验条件及水文情景,是研究岩溶水流运动规律的有效工具之一。利用自行设计研制的裂隙网络-管道双重介质物理模型,设置3种不同的补排关系、6个不同的泉口直径、3个不同的含水层倾角,研究落水洞水位变化规律。结果表明:补给大于排泄、含水层无倾角时,落水洞水位呈对数曲线趋势上升;补给大于排泄、含水层有倾角时,落水洞水位变化可用二次函数描述;补给小于排泄、含水层无倾角时,落水洞水位呈阶梯状下降,且阶梯个数与层面裂隙条数相等;补给小于排泄、含水层有倾角时,落水洞水位呈直线下降。同一泉口直径,无论含水层有无倾角,落水洞水位下降可由同斜率、不同截距的直线簇表达。     

管道-裂隙岩溶含水介质非均质性的水文效应

非均质性是含水介质的固有特性之一,对自然界的水文循环,地球浅层地质演变具有积极的贡献,因此是评价复杂地下水系统时所面临困难的最根本原因。通过SWMM模型对水文过程进行了室内模拟试验,研究了管道-裂隙岩溶含水介质非均质性对系统水文过程的影响。结果表明,管道尺寸、含水介质空隙度和地下水与地表水水量交换系数对系统出口处的水位和流量过程的影响均较小,但管道尺寸对地下水的最高水位有一定的控制作用;含水介质空隙度对地下水水位的增长和消落过程有一定影响;地下水与地表水水量交换系数则是对地下水水位的变化率和其能达到的最大值有着重要的影响。模拟结果证实,利用SWMM模型模拟管道-裂隙含水系统的水文过程是有效的。     

济南市四大泉群泉流量衰减规律研究

分析了济南市泉域的降水入渗效率、排泄总量、泉流量的历年变化规律,利用spss分析软件模拟了泉流量的衰减规律。结果表明:随着城市化快速发展,道路、建筑物的大量修建,影响了地下水入渗补给量,地下水排泄总量呈衰减趋势,降水入渗效率明显降低,排泄总量衰减幅度达16.7%,降水入渗效率衰减幅度达24.6%;地下水排泄总量的减少,在降水量和开采量不变条件下,必然导致泉流量衰减,目前在相同降水量、开采量的情况下,泉流量已无法恢复到1959—1980年水平;当年泉流量与前一年降水量、当年降水量、当年开采量具有较好的线性关系,采用spss统计软件建立的泉流量预测模型模拟效果较好。     

大气降雨变化对神头泉流量影响的研究

运用季节分解的方法分析了我国北主著名岩溶大泉－神头泉流量与大气降雨变化的关系。结果表明，大气降雨变化是影响神头泉流量变化的根本原因，其间存在着11年的滞后时期；人类活动，主要是人类在70年代中期到80年代末对第四系孔隙水的大规模开采对泉流量的衰减起一定促进作用。受大气降雨变化的影响，神头泉流量在未来11年中将不断回升，2007年后流量将稳定在7．66m^3/s。     

流量过程对平滩流量的影响

在分析年平滩流量与来水来沙关系的研究中多关注当年或多年水量、沙量、水沙系数等总量特征参数,部分研究中增加考虑了洪峰峰值等特征参数,而针对流量过程对年平滩流量影响的研究较少。通过花园口断面1954-2000年实测流量过程及大量实测断面资料,采用流量历时曲线法来描述流量过程,采用改进的WOL方法估算实时平滩水位,进而估算年/实时平滩流量,分析流量历时曲线特征参数与年/实时平滩特征之间的关系。分析认为,在流量峰型扁平时,断面的年/实时平滩水深基本不变,断面形态变化不大;当流量峰型尖瘦时,断面的年/实时平滩水深变化较大,断面形态变化较大。分析认为,影响年平滩流量的水沙特征参数除水量、沙量、水沙系数等表征总量特性的参数外,还应该适当考虑流量过程的影响,即流量过程峰型相对尖瘦时年/实时平滩流量均变化较大。     

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.     

改进的CW模型在岩溶泉流量模拟中的应用

为从整体上研究岩溶含水系统泉流量对降雨量的响应特征,以贵州后寨典型小流域为例,改进基于一维扩散流的Criss和Winston流量曲线模型(CW模型),使得模型适用于有岩溶管道流等流态的非达西流地区。模拟结果表明:改进的CW模型在流量峰值和峰值后的衰减段都比原模型的模拟精度高,冒水坑28场降雨流量模拟获得平均滞后时间为1.77d,与谱分析计算的滞后时间范围相吻合;通过灵敏度分析发现,参数b对流量的灵敏程度高于参数β且流量变化幅度不同。     

长期中小流量下河道整治工程迎送流关系研究

小浪底水库控制运用以后,改变了进入黄河下游河道的水沙条件及洪水过程,中小流量出现的几率大大提高。在长期中小流量过程的作用下,游荡性河道整治工程送流能力减弱,控导河势作用降低,送流不到位,工程之间发生畸弯,因此开展中小流量下河道整治工程迎送流关系研究对指导黄河下游河道整治工程布局有着重要意义。为此,我们开展了大量的实体模型单元素试验研究,初步建立了工程送流距离与流量、工程弯曲半径、靠溜长度及入流角度等整治参数的指标体系,继而又通过不同比尺的模型试验和大量的原型实测资料对送流距离公式进行了检验,相关性极好。该公式已经被黄河下游河道整治方案研究采用,直接指导了黄河下游游荡性河段河道整治工程的平面布局研究。     

春小麦灌溉制度试验研究

春小麦在辽宁省分布较广，当前辽宁省春小麦灌溉开始应用喷灌技术。以春小麦为主，进行了喷灌灌溉制度试验研究。根据试验结果，分析了春小麦实施喷灌的增产和节水效果，并提出了春小麦适宜的喷灌灌溉制度。     

利用表面过剩吸附模型研究低界面张力体系下油水两相渗流

利用表面过剩吸附理论,建立了表面活性剂在油层中的输运及吸附模型,并利用有限差分法将该模型与油水两相质量守恒方程进行了耦合求解。通过与实验结果的验证表明,表面过剩吸附模型的计算结果与实验结果符合地较好。应用此模型可以较好地研究表面活性剂在油层中的分布及其对油水两相渗流的影响。讨论了表面活性剂浓度及用量对活性剂分布及原油采出程度的影响,结果表明,表面活性剂注入浓度的影响与注入体积密切相关。     

Numerical study of the effects of layers on unsaturated-saturated two-dimensional flow

Unsaturated-saturated flow due to infiltration and/or redistribution in heterogeneous soils is a complex phenomenon. Numerical problems are considered and the effects of size and location of continuous or discontinuous layers of low permeability on cumulative infiltration, infiltration rate, moisture content profile, and water-table response under spatially-discrete ponding conditions are studied at an experimental scale using a two-dimensional unsaturated-saturated model based on the Richards equation. The results illustrate complex response but indicate that the spatial distribution and soil characteristics of layer(s) are dominant factors. Fine layers significantly reduce surface infiltration, although the reduction of infiltration is not sensitive to their thickness. Two-dimensional effects are important; perched water tables above fine layers spread laterally and may result in air entrapment.     

多孔介质中非均匀流活动性流场模型本构关系研究

本文在土壤染色示踪试验的基础上,对多孔介质活动性流场模型的本构关系进行了分析.在此基础上讨论了流动非均匀性和本构关系参数之间的关系.研究表明:土壤剖面不同深度和宽度处的染色比例值都增大时,活动性流场模型本构关系中的分形参数值减小;本构关系参数值和水流最大入渗深度与50%面积染色深度的比值及土壤剖面宽度处染色比例的最大值与最小值的比值均成正相关关系.此外,本文还利用黏土中的染色示踪试验数据分析了活动性流场模型本构关系参数的取值.     

Digital image processing of saturation for two-phase flow in planar porous media model

In this paper, the accuracy of estimating stained non-wetting phase saturation using digital image processing is examined, and a novel post-processing approach for calculating threshold is presented. In order to remove the effect of the background noise of images and to enhance the high-frequency component of the original image, image smoothing and image sharpening methods are introduced. Depending on the correct threshold, the image binarization processing is particularly useful for estimating stained non-wetting phase saturation. Calculated saturation data are compared with the measured saturation data during the two-phase flow experiment in an artificial steel planar porous media model. The results show that the calculated saturation data agree with the measured ones. With the help of an artificial steel planar porous media model, digital image processing is an accurate and simple method for obtaining the stained non-wetting phase saturation.