岩溶含水层水流模型研究进展

以岩溶含水层的复杂结构和水流运动特性为重点,简要阐述了岩溶含水层系统中物理概念和水流模型,包括等效连续介质模型、裂隙网络模型、双重介质模型、三重介质模型、连续管流耦合模型以及Darcy-Stokes耦合模型,对各模型特点及在应用中的优缺点进行了分析比较和评述,指出Darcy-Stokes耦合模型可以广泛应用于岩溶含水层的水流模拟细观研究;三重介质模型能较真实反映简单结构岩溶含水介质及岩溶水流态复杂性,应用和发展前景非常广阔。已有岩溶水流运动数学模型还不能够真正解决工程实际问题,有待进一步探索;在岩溶含水层非饱和水流运动机理、交叉岩溶裂隙水力特性、水文地质不确定性以及多场耦合数学模型研究等方面也有待进一步发展。     

大区域含水层中局部复杂水流过程的多尺度模拟

精细刻画带有小尺度特征的局部复杂水流运动过程,是大区域地下水流运动数值模拟的重要议题。本文建立了一种能进行多时空尺度数值离散的三维地下水流运动耦合模型,用以获取全区域大尺度解及多子域小尺度高精度解。模型采用基于达西定律的三维水头插值算法,以实现多空间尺度模型耦合;同时,针对局部复杂水流条件,进行小尺度模型边界水头二阶时间曲线拟合及自适应时间步长插值,以实现多时间尺度模型耦合;此外,在局部问题的求解上支持任意边界形状及空间范围内的多个自由加密子网格离散,从而充分节省计算成本并保证计算精度。本文以通用地下水模型求解软件MODFLOW在高密度时空网格上的解作为参照解,对比分析了模型在多时空尺度、非匹配自由网格问题中的求解精度。相比传统局部加密或全局加密模型方法,本文模型能大幅度减小矩阵规模和求解工作量;相比传统局部加密多网格耦合模型,本文模型能更精确地刻画局部尺度的复杂水流运动过程。本文模型耦合方案可作为大区域含水层中精细刻画小尺度复杂水流过程的高效数值工具。     

多层含水层系统中的地下水流动

问题的范围; Gromula程序是用来计算在抽水和补给(人工回灌或天然补给)的情况下多层含水层中的地下水流动。地下水管理在地下水开采中是十分重要的,就整体而言,控制地下水位的原则应为在开采中所用代价最低,对社会的不利影响最小。在发展中国家,地下水也日益变成重要的供水水源。为了长远利益,必须对地下水开采进行有效的管理。Gromula程序用来予测不同开采方式下含水层系统稳定的和不稳定的反应,因此,它可以用作一个有效的     

哈尔滨市松北区地下水流系统数值模拟

在含水系统三维立体模型的基础上,进行合理的概化,建立起水文地质概念模型和地下水流数值模拟模型,所建立的数学模型能较真实地刻画研究区的地下水系统特征,仿真性强。     

多含水层渗流系统电导示踪模型

在利用钻孔测定含水层水文地质参数时,如遇到多含水层情况,需使用栓塞系统对各含水层进行隔离探测,由于现场操作较为不便且钻孔条件要求高,故提出多含水层渗流系统电导示踪模型。在不使用栓塞系统的情况下,考虑含水层涌水或吸水等不同情况,通过测定抽水条件下各含水层的电导率,建立多含水层渗流系统电导示踪模型确定含水层渗透性参数。当钻孔中只存在涌水层时,直接利用电导率曲线面积与溶质质量的比例关系求解出流量;当钻孔中同时出现涌水层和吸水层时,根据溶质质量曲线的斜率可较准确地确定吸水层的位置,再由斜率的变化计算出含水层的流量。基于某工程实例采取3种方法求解各含水层的渗透系数、静水头、渗流速度、导水系数等水文地质参数,结果表明,采用电导示踪模型计算结果与同位素示踪测试及注水试验测试结果吻合较好,且电导示踪模型方法现场操作更为简便,可极大地提高含水层水文地质参数的测定效率。     

银北平罗地区含水层参数率定模型

为了分析我国北方地下水特性，考虑到地下水位变化受大气降大，地表水、和地下水三者相互转化的综合影响，在地下水长期观测资料基础上，以地下水水量均衡原理为依据建立了宁夏平罗地区含水层参数率定模型。率定模型共选取了降雨入渗补给量、潜水蒸发量，渠系渗漏补给量、田间入渗补给量、机井开采量、回归补给量、排向黄河排泄量、沟排量等９个因子系列，并对资料系列进行了处理改进，利用ＢＡＳＩＣ程序在计算机上进行线性回归求解     

FEFLOW在模拟大区域地下水流中的特点

大区域(大尺度空间范围上的)地下水系统通常由不同的地貌单元组成,水文地质条件复杂,建立地下水流模型的目的和要求、水文地质结构、流场、参数分区、各种补排项概化和处理方面与小区域模型有较大的差异,因此建模的准则也不同.FEFLOW对含水层分层、单元剖分、离散点插值、数据转换、边界条件赋值、河流边界、含水层均衡项等处理的特点,提高了建立地下水流模型的效率,使它更加适宜于建立大区域地下水流模拟模型.     

地下水水流模型的摄动待定系数随机有限元法

把Taylor展开式、摄动技术、待定系数法和有限元方法相结合，提出了求解随机地下水水流问题的摄动待定系数随机有限元法(PCSFEM)，推导出地下水水头均值和方差的表达式，避免了求地下水水头的一阶导数和二阶导数，对于一般的随机地下水问题均能给出地下水水头的随机特征，对随机变量数较少的随机问题特别有效。同时选取二维承压地下水水流问题(有解析解)作为例子，进行随机数值模拟试验，以检验方法的有效性和局限性。     

基于MRT-LBE模型的植被水流数值模拟研究

河道中水生植物的存在会影响水流结构,从而对河床冲淤、航运、防汛工程等产生影响。基于格子Boltzmann方法,对具有刚性植被的实验室水槽水流进行了二维数值模拟研究。为了验证数值模拟结果,采用三维激光多普勒流速仪对含不同直径、不同排列方式植被群的实验室水槽水流进行了实测。由于单松弛模型在高雷诺数下不太稳定,因此引入了多松弛模型(MRT模型),并在模型中加入了植被拖曳力,给出了MRT-LBE模型的具体算法。对稀疏交错、稠密交错、稀疏并排、稠密并排4种典型工况下非淹没刚性植被的水流结构进行了数值模拟。结果表明模拟结果与实测数据吻合较好,说明MRT-LBE模型能够合理地模拟具有刚性植被的明渠水流。同时,根据数值模拟结果,分析并讨论了4种典型工况下的水流特性。     

地下水二维非稳定水流与对流弥散水质模型

本文对地下水二维非稳定水流与对流弥散水质模型建立的基本假定,所依据的原理,以及模型求解的一种新的数值方法—上游权各单元均衡法,作了比较详细的阐述。介绍了该模型在秦皇岛市海水入侵区应用实例,并取得了较为满意的成果。     

抽取无压含水层地下水引起地面沉降的计算机模拟

在亚利桑那州中南部Ｐｉｃａｃｈｏ盆地的模型中应用了一种模拟承压和无压含水层的压缩与地面沉降的新方法。原模型是用承压含水层在恒定地静荷载条件下模拟压缩的方法建立与率定的。率定时通过改变单位弹性贮水系数和单位重力储水系数，得出的地面沉降量计算值与实测值进行比较。当新方法用原模型率定所得到的单位储水系数值进行计算时，模拟得出的地面沉降量是原方法的２／３。把单位储水系数值增加一倍可以使计算的面沉降量与实测 ...     

抽取无压含水层地下水引起地面沉降的计算机模拟

在亚利桑那州中南部Ｐｉｃａｃｈｏ盆地的模型中应用了一种模拟承压和无压含水层的压缩与地面沉降的新方法。原模型是用承压含水层在恒定地静荷载条件下模拟压缩的方法建立与率定的。率定时通过改变单位弹性贮水系数和单位重力储水系数，得出的地面沉降量计算值与实测值进行比较。当新方法用原模型率定所得到的单位储水系数值进行计算时，模拟得出的地面沉降量是原方法的２／３。把单位储水系数值增加一倍可以使计算的面沉降量与实测     

在地下水流模拟中系统和边界的概念化

地下水模型是用数学方式表示的一个实际地下水系统。在地下水系统中，水源从哪里来，如何概念化，它是从哪里流出，如何流出这个系统的，这些对于一个正确的模型，都是十分关键的。在数学模型中边界的代表性是十分重要的，因为许多水文边界条件地数学上可能不是唯一的。数学边界条件代表性的确定，一般根据研究的目标作出。本文着重叙述数字模型中模拟的各种不同方法，以及在实际的地下水系统中作用于水文边界的物理特征。每个方法的优缺点和细节予以详述，且说明模型的边界代表性。并以纽约长岛、新墨西哥的中央Rio Grande流域为例说明各种方法的应用。     

尚志镇地下水流三维数值模拟

尚志镇位于山前河谷平原区，地下水主要赋存于多层孔隙介质含水系统中，由于受自然地理条件及人为开采的影响。形成了地下水三维流区，文章根据水文地质模型，建立起了地下水的三维流水分运移数学模拟模型。通过模型求解，模型识别与验证，证实了所建模型可靠。     

基于GIS的地下水流数值模拟

地下水流数值模拟模型能够模拟地下水动态特征,地理信息系统（GIS）具有强大的空间数据处理与分析功能,建立地下水流数值模拟模型与GIS的集成系统,将有助于对地下水流模拟模型的推广应用和决策分析。充分利用GIS的空间分析功能及其可视化表达能力,研究了地下水流数值模拟过程中的模型建立、计算区域的确定和网格生成、计算参数赋值、模型的识别和验证、模型模拟预测的可视化表达方法。     

应用正交试验法分析地下水流模型参数灵敏度

在地下水数值模拟中,实际水文地质条件的复杂性、概念模型和相关拟合数据的不确定性,往往造成数值模型和率定参数的随机性,从而降低模拟的精度。对参数进行敏感性分析,分清随机模型中参数的主次作用,可以有效提高模拟精度。以北京市朝阳区为研究区,选取与地下水流场相关性较大的渗透系数k、给水度u及贮水率s三种参数作为灵敏度分析因子,采用正交试验法中的极差分析和方差分析两种方法分析参数对模拟结果的影响程度。结果显示:含水层的渗透系数灵敏度值最大,给水度灵敏度次之,贮水率灵敏度最小。因此,在进行数值模拟时应重点提高含水层渗透系数的精度,以确保数值模拟的准确性。     

地下水流模型的建立——以华北平原为例

地下水流模型是辅助地下水资源量评价的一种工具,采用的建模方法主要是有限元法、有限差分法和边界元法。基于有限元法的地下水流模型包括地下水概念模型、数学模型、数值模拟模型3部分。概念模型建立包括含水层结构概化、研究区边界概化及水力特性确定3个步骤;数学模型和数值模拟模型建立包括数学方程式描述、区域剖分、定解条件处理、源汇项、水文地质参数确定、模型识别与检验及水量均衡分析7个步骤。以华北平原地下水流模型为例,阐述建模过程。     

多含水层稳定流非干扰多孔混合井流理论及示踪测井方法

本文提出了一种多含水层稳定流非干扰混合多孔井流理论，研究了在不抽水（或不注水）条件下，通过测定多含水层中各层的垂向流速，流向，渗透流速等求解各含水层的渗透系数，静水头、降深与流量的关系等水文地质参数的一种方法、该方法完全是在天然流场下进行渗流场的测试，可以获得比抽水流试验更多的水文地质参数。