非均质承压含水层混合井数值模拟方法对比研究

针对混合井的数值模拟一直为地下水数值模拟中的难题,通过非均质承压含水层的数值试验,对比分析了各种刻画混合井方法的效果,并提出考虑垂直水力梯度影响的改进导水系数水力梯度法.结果表明,与导水系数权重分配法相比,采用导水系数水力梯度法计算,导水系数较大的含水层分配的流量偏大,而采用Thiem模型法偏小;网格步长对抽(注)水井的模拟结果的影响大于对观测孔的影响.     

地下水数值模拟分析中降水入渗补给强度及渗透系数不确定性评价

由众多因素造成的地下水数值模拟的不确定性,在很大程度上影响了模拟结果的可靠性,因此分析地下水数值模拟的不确定性十分必要。以假想地下水流问题为例,选择降水入渗补给强度和渗透系数为代表参数,采用蒙特卡洛模拟方法,基于拉丁超立方抽样和替代模型,定量分析了源汇项和水文地质参数不确定性对地下水数值模拟结果的综合影响。结果表明,地下水数值模拟源汇项及水文地质参数的不确定性对模拟结果有较大影响,基于概率统计方法对模拟结果做进一步分析,可有效提高结果的可靠程度;模拟结果的不确定性特征既取决于计算点的空间位置,又与模拟时间有关;借助替代模型进行基于蒙特卡洛模拟的不确定性分析,有效节省了计算成本,具有较大的发展潜力。     

呼和浩特市平原区地下水数值模拟

以呼和浩特市平原区为例,考虑区域水资源条件与地下水开发利用现状,基于"自然—人工"二元水循环理论,依托水文地质概念模型,构建流域分布式水循环模型,通过2010～2014年实测月地表径流过程系列及典型观测井信息对模型进行了率定与验证,发现模拟结果与观测结果一致性好,满足精度要求,为研究平原区地下水补排演变特征提供了可靠的技术工具。     

资源评价与数值模拟在对井回灌系统中的应用

主要针对低焓热水型地热热储，分析了对井系统种类参数依赖的因素，关系以及相关程度，回灌率的选取，渗透率在含水层中三维分布情况对开采区域的影响，回灌对维持热储压力的水平范围和回灌冷水的影响程度，对井的合理井间距等，并针对兰庄地热田地热地质的非均质，各向异性特点，研究了该区的地热地质构造特性，地下资源储量，水资源补给可能性，评价了该地区地热资源的开发潜力。     

地源热泵系统工作井优化布设地下水热量运移模拟

以某拟建地下水源热泵系统为例,针对地缘热泵空调系统工作井优化布设问题,通过建立理想的对井抽-灌概念及数学模型,模拟了特定水流及热源条件下抽水、回灌井不同间距夏季运行期间地下水热量运移过程.数值模拟结果表明,抽、灌井不同井间距对热泵系统夏季运行期间地下水热量运移过程影响显著,该方法为优化布设抽、灌井的合理间距提供了实现热泵系统良好运行的理论依据.     

室内火灾数值模拟方法的探讨

通过场模拟方法与Steckler的单室火灾实验资料比较，验证了作者开发的火灾场模拟模型Fire3D，同时讨论了不同燃烧模型和热辐射对计算结果的影响。定量比较显示，如果考虑燃烧和热辐射的模拟，则Fire3D能够提供与实验相吻合的速度和温度。C0含量是建筑火灾预报中的重要指标，以Flamelet，为基础的燃烧模型能计算出C0浓度。Flamelet模型和模拟热辐射的DOM方法联合运用会比较适合于建筑火灾的预报，值得进一步探讨。     

亚音速条件下Bakhtar叶栅内蒸汽流动的数值模拟

汽轮机末几级内蒸汽的凝结流动对机组效率及安全运行都会产生重大影响,但对这种双相流动的研究却比较困难,因此有必要对透平叶栅内蒸汽的凝结过程进行深入的研究。Bakhtar等通过特殊设计的实验装置,在平面叶栅上对某次末级叶栅进行了实验研究。对其实验结果进行了亚音速条件下的数值模拟研究,以期对该流动机理有深入一些的了解。     

超低水头竖井贯流式水轮机数值模拟

为便于结构简单、安装维护方便、水力性能优良的竖井贯流式机组在我国得到推广应用,结合苏北某电站的设计参数,研究开发了一种设计水头约为2m的超低水头竖井贯流式水轮机,利用CFD软件,采用雷诺时均Navier-Stokes控制方程、S-A湍流模型和SIMPLC算法,对水轮机进行了三维全流场数值模拟,分析了最优方案的内部流场,并对比得到原型数模、模型数模的效率及流量整体相差均在±3%之内,模型数模与模型试验的数据吻合较好。     

临汾盆地地下水位动态变化数值模拟研究

采用GMS软件构建临汾盆地地下水数值模型,预测了不同驱动因素情景下地下水位的变化规律,并量化不同驱动因素对地下水位变化的影响程度,发现仅降水情景(枯、平、丰)时,浅层地下水位变幅大于承压地下水水位,降水量由458.8 mm至568.0 mm时,浅层地下水年平均水位变化速率差绝对值为0.11 m;仅压采情景(以2018年开采量为基准)下,浅层地下水位与承压地下水位有较大变化,压采由0%升至50%时,浅层地下水和中深层承压水年平均水位变化速率差绝对值分别为0.16、0.25 m;在汾河水位抬升情境下,仅对河流两侧的浅层地下水产生一定影响。研究结果可为临汾盆地地下水的合理利用提供参考依据。     

超细CaO粉炉内喷射脱硫的数值模拟

在总结已有模型的基础上，考虑到CaO孔隙结构参数在反应过程中的变化，提出了CaO硫化反应的特定层数晶粒模型。通过对文献报道的实验结果和作者的实验结果进行比较，发现两者吻合较好，表明该模型预报炉内喷射超细CaO粉脱硫过程是可信的。这对于选择最佳的脱硫工况具有一定的指导意义。     

热渗耦合的地下水源热泵抽灌井传热数值模拟

基于达西定律,分析了饱和区土壤中地下水源热泵抽灌井传热机制,构建了热渗耦合共同作用下的数学模型,研究了有无地下水渗流及渗流速度对抽灌井周围温度场变化的影响,使用COMSOL Multiphysics软件对建立的模型进行了分析模拟.实例结果表明,该模型具有较好的适用性,为系统的优化设计与参数合理匹配提供了理论支持.     

汾河三期蓄水工程人工湖渗漏对太原市浅层地下水影响的数值模拟

为分析汾河三期工程人工湖渗漏对太原市浅层地下水的影响,建立人工湖与地下水流耦合数值模型,并选取渗透系数、给水度、降水入渗系数、最大蒸发系数和湖底电导率5个影响因素进行正交试验分析。数值模拟结果表明,人工湖不进行防渗处理时,年渗漏量为1 259.6×10~4 m~3,最大壅高值为2.4m,壅高影响距离6.7km,对太原市浅层地下水影响较大,垂直封闭防渗有效地减小了湖泊渗漏量与地下水壅高范围,渗漏量随防渗墙进入潜水隔水层深度的增大而减小。正交试验结果表明,各影响因素对年渗漏率的影响程度从大到小依次为湖底电导率渗透系数最大蒸发系数给水度降水入渗系数。研究成果可为太原市人工湖建设与工程防渗设计提供依据。     

基于人工调蓄的石川河河谷疏干含水层恢复效果分析

石川河河谷阶地区地下水资源长期大量超采,致使一定区域的含水层被疏干,利用疏干的含水层储水空间进行水资源的人工调蓄对恢复区域地下水位意义重大。对此,设计并模拟了在维持开采、压缩开采和增加开采的基础上进行人工回灌等调蓄方案,对石川河河谷区阶地区进行水资源人工调蓄,并分析了各方案下的地下水位恢复情况。结果表明,地下水调蓄可显著改善该区域地下水的失衡状况,增加回灌量与减少开采量相结合的调蓄方案,使地下水环境的恢复效果明显。在压缩开采量的基础上,可采取分季节人工回灌4.6×107 m3/a的方案;在增加开采量的基础上,可采取分季节人工回灌5.4×107 m3/a的方案。研究成果可为区域地下水资源恢复工作提供决策依据。     

基于关键控制因子的地下水补给源判别方法

为了在缺乏同位素数据时更简单准确地识别地下水补给源,使用因子分析法对水化学数据进行降维,利用层次分析法与熵值法加以辅佐确定关键控制因子,结合判别分析理论构建地下水补给源判别模型,提出一种地下水补给来源识别的新方法。结合日照市五莲地区地下水水化学数据,选取TDS、Ca²⁺、Mg²⁺、K⁺、Na⁺、Cl^-、SO₂^4-、HCO₃^-、NO₃^-为判别指标,确定了使该地区丰水期碎屑岩类孔隙裂隙水与基岩裂隙水水化学特征发生改变的外部补给水源为松散岩类孔隙水,对该地区的水资源开发利用具有指示意义。     

基于GMS的日喀则市区地下水数值模拟

根据日喀则市区地下水开采现状与含水系统结构特征,建立了二维地下水数值模型,利用研究区的观测井实测水位对模型进行校正和检验,并开展了模型参数的敏感性分析,发现渗透系数对模拟结果最为敏感。进一步将校准后的数值模型用于预测研究区未来逐步扩大化开采地下水条件下的地下水流场。结果表明,与现状条件相比,2030年研究区各地下水水源地的地下水位表现为下降趋势,其地下水位平均下降2.25m,尤其在北郊水厂抽水井附近最大降深超过7m。结果可为日喀则市东嘎水库兴建的必要性论证与备用水源地的建设提供依据。     

地下水环境影响评价中数值模拟的关键问题讨论

针对《环境影响评价技术导则地下水环境》(简称《导则》)中利用数值模拟技术进行地下水量和水质的影响预测评价工作在技术应用方法上存在的诸多问题,根据《导则》的具体要求,结合地下水环评项目的特点,提出了水文地质模型的概化、初始模型的建立和工况情景的设计与实现等三方面的关键问题,以多个项目实践经验为基础,基于FEFLOW平台,讨论了水文地质概念模型概化中的边界条件问题;对初始模型建立中的地表高程模型的生成、含水层结构的刻画、空间离散等三维地质建模问题给出了技术方案;并论述了边界条件及参数的输入、模型的校准和验证等初始流场建立工作中的基本工作方法和原则;同时探讨了弥散参数的确定、污染物总量的控制、连续源强和间断源强的设计实现、抽排水等工况设置方面的问题,以期为地下水环境影响评价中数值模拟工作的开展提供技术思路,同时为《导则》内容的实施提供一定的参考。     

入渗池回灌效率的试验模拟

在试验室砂槽模型中利用不同截面形状的入渗池模拟清水回灌过程,通过观测潜水水丘变化,研究了水丘位置与回灌效率的关系,比较了相同时刻瞬时入渗量与回灌总量的数据,并分析了不同截面形状入渗池的回灌效率.试验结果表明,入渗池回灌效率受截面形状影响,截面为正三角形时入渗池回灌效率最高,依次为矩形、正方形和圆形,且截面周长与入渗池的...     

地下水位埋深对地表径流量及入渗补给量影响的数值模拟

针对五道沟实验站亚粘土（砂姜黑土）且无植被覆盖区内的蒸渗仪中的不同地下水位埋深之上的非饱和土层,建立了非饱和带数值模型,进而模拟出不同地下水位埋深时的地表径流量及入渗补给量变化规律。数值模拟结果表明,地表径流量及入渗补给量随降雨量增大而增大,地表径流系数总体随降雨量增大而增大,随地下水位埋深增加而减小;但对强降雨,地下水位埋深对地表径流系数影响较小。