多层含水层系统的地下水流模拟模型

河北平原(北京、天津以南部分)东部地区浅层地下水中咸水广布,深层地下水是工农业用水的主要开采对象。很多地区因过量开采地下水引起了地下水位持续下降、降落漏斗不断扩大等不良水文地质现象的产生。本文通过对河北平原东部地区地质、水文地质条件的分析,把多层结构的地质体概化为三层结构的含水层系统,其中上下两层分别为潜水含水层和承压含水层,中间层为弱透水层。并用准三维流数学模型对含水层系统进行数值模拟,通过模型识别进一步查明研究区的水文地质条件,并对整个地区地下水资源从水量上进行评价,以利本区地下水特别是深层地下水的合理开采。     

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。     

基于随机微分方程的流域汇流模型的构建

针对水文过程中存在的许多随机不确定性因素，本文以n=3的Nash模型为基础，利用随机微分 方程理论，引入随机输入项，建立了输入具有白噪声特性的随机Nash汇流模型，求解得到出流过程均值和方差的解析解和数值解，并利用出流过程的均值和方差确定各时刻出流过程的概率分布。该方法借助于各时刻的方差得到流量过程的分布概率，从而考虑预报的不确定性，为防洪决策中提供预报值的不确定度以考虑风险损失。     

基于EIT摩阻模型与随机摩阻模型的水击随机分析

在以往水击随机分析中,摩阻按确定量考虑,其影响往往被忽略;而实际的水击过程中,摩阻为非恒定值,为一不确定量,文中研究非恒定摩阻对随机水击波动过程的影响.从水击的基本方程出发,分别建立了基于广义不可逆热力学理论的水击随机模型(EIT摩阻模型)与含有随机摩阻项的水击随机模型(随机摩阻模型),采用矩特征线法对水击过程进行数值模拟.算例表明,与采用恒定摩阻的水击随机分析比较,本文提出的两种随机模型在计算最大水击压力值的同时,可以模拟水击压力的波动过程,而且随机摩阻模型的数值计算更为简便.     

具有水文物理概念的日径流随机模型

应用伊藤(ITO)型随机微分方程，建立了具有水文物理参数的日径流随机模型.在金沙江屏山站的日径流模拟中，采用确定性方法分析并定出了模型中的水文物理参数；实现了具有一定水文物理概念的日径流随机模拟     

基于PEST模型的海岛海水淡化产业环境分析

海水淡化是解决海岛淡水短缺的重要途径之一。为推广海水淡化在海岛的应用,在对海岛特点和海水淡化工程分析总结的基础上,结合PEST模型,从政治政策、经济、社会、技术4个方面系统分析了海水淡化产业在海岛发展的外部环境;运用SWOT-PEST矩阵全面分析这4个方面的优势和劣势、机遇和挑战,探讨海岛海水淡化产业发展现状及前景。并从国家政策、市场经济、公众接受、技术创新等方面提出战略对策建议和保障措施,为海岛海水淡化产业的发展提供依据。     

基于随机微分方程的流域汇流模型

摘要：针对水文过程中存在的许多随机不确定性因素,本文以Nash模型为基础,利用随机微分方程理论,在确 定性汇流模型中引入随机输入项,建立了输入具有白噪声特性的随机Nash汇流模型,求解得到出流过程均值和 方差的解析解和数值解,并利用出流过程的均值和方差确定各时刻出流过程的概率分布。该方法借助于各时刻的 方差得到流量过程的分布概率,从而考虑预报的不确定性,为防洪决策提供预报值的不确定度,有利于降低水库 调洪风险率。     

基于随机森林模型的需水预测模型及其应用

为解决需水预测模型精度问题,尝试基于随机森林模型的分类和回归功能构建需水预测模型。以苏州市需水量预测为研究实例,首先应用随机森林模型的分类功能将需水预测因子分类,经计算发现第一产业比例、人口、灌溉面积、万元产值用水量和国民经济生产总值为最重要的解释变量。在此基础上,用随机森林模型的回归功能对需水进行预测,同时采用相同的训练数据建立基于BP神经网络和RBF神经网络的需水预测模型,通过对比3个模型的预测结果,发现随机森林模型能有效预测需水量,且精度较高。     

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。     

基于随机骨料模型的混凝土弹性模量预测研究

为确定混凝土的弹性模量,基于细观层次假定混凝土是由骨料、砂浆和两者之间的粘结界面组成的三相复合材料,借助蒙特卡罗方法和瓦拉文公式,在二维平面上建立了随机骨料模型。通过有限元法预测混凝土的弹性模量,并将数值计算结果与试验结果进行比较,验证了该细观有限元模型的有效性。在此基础上研究了混凝土各细观组成成分的弹性模量、骨料体积率、骨料最大粒径、骨料级配、界面厚度以及孔隙等因素对混凝土弹性模量的影响规律。结果表明:在混凝土的各细观组成成分中,砂浆弹性模量对混凝土弹性模量的影响最大;连续级配的混凝土弹性模量在相同条件下大于间断级配的混凝土;孔隙的存在以及界面层厚度的增大均会使混凝土的弹性模量减小。研究结果为混凝土配合比的设计及力学性能的优化提供参考。     

大区域地下水模拟的理论和方法

大区域地下水数值模拟中，存在时空尺度选择和信息不足问题。本文在融合地质统计、逆问题理论和地下水运动理论的基础上，提出了建立大区域地下水运动模拟的理论和方法。提出了大区域地下水有限元计算的时空尺度理论公式。针对信息不足，提出了大区域地下水位推定的方法。根据推定的地下水位，运用逆解析理论对大区域地下水含水层导水系数进行逆推定。本文将所提出的方法运用到日本北海道Sarobetsu湿地地下水模拟中，结果表明所提方法用于计算大区域湿地不恒定地下水得到较满意的结果。     

半圆管惯性分离器气固两相流动数值模拟

采用数值方法对半圆管惯性分离器内的两相流动进行了模拟,连续相、颗粒相、颗粒轨迹计算分别采用雷诺应力模型(RSM)、离散相模型(DPM)和随机轨道模型。得到了该类分离器内的速度、压力、湍流强度、湍动能、耗散率等的分布情况．气流速度对颗粒轨迹、分离效率、阻力的影响,颗粒浓度与分离效率的关系,以及最佳颗粒浓度及磨损的大致区域。     

地下水流数值模拟中抽水井水位的校正

总结了已有的抽水井水位校正方法后,通过引入不稳定井流解析解,提出了基于矩形网格和不规则多边形网格二维有限差分模型的井中水位校正公式。采用该公式分别对小尺度模型和大尺度模型进行分析,计算结果表明,常规数值法得到的井中水位降深明显偏小,甚至只有实际井中水位降深的1／3～1／4,而经本文公式校正后得到的井中水位则与实际水位接近,相对误差较小,具有较高精度。     

中国四大河月径流随机变化特性的探讨

本文依据中国四大河(长江、黄河、松花江、西江)观测资料,用随机水文学的方法探索了四大河月径流时序变化特性和空间变化特性并在此基础上研究了表征月径流变化特性的模型。结果表明简单的季节性一阶自回归模型加上随机项的偏态变换可用来表征月径流的时序变化,主站模型可用来表征月径流的空间变化。结果还表明:长江和黄河月径流量的变化基本上是同步的,长江和松花江的月径流量变化表现出异步的趋势。     

受潮浪和径流影响滨海承压层抽水数学模型及其解析解

为研究滨海承压含水层地下水在潮浪、抽水井流扰动及径流和越流补给综合影响下的渗流和水位变化,建立了滨海承压水抽水不稳定流的数学模型,并得到其解析解。通过实例计算和分析可知：潮浪的波动作用与抽水的井流作用将相互影响,潮位升高时承压水水位上升,减缓了抽水引起的水位下降量,而潮位降低时承压水水位下降,将加剧抽水引起的水位下降;越流和径流作用可以减缓承压水水位下降;当承压水径流朝向海洋时,径流作用使水位降“漏斗中心”逆着水流而朝远离海岸线方向移动,并且承压水径流补给对减缓地下水水位下降的作用随时间越来越明显,因此径流作用可以减轻井水受潮浪和海水入侵的影响程度;如井设置在距海岸较远处,潮浪对抽水水位降“漏斗”形状改变不明显;受潮浪和抽水共同作用时的地下水水位-时间曲线围绕仅受抽水作用时的地下水水位-时间曲线上下波动。     

Experimental study and modeling of pressure loss for foam-cuttings mixture flow in horizontal pipe

In this study,we first sought to elucidate foam rheology to describe foam flow behavior,and then to experimentally investigate the pressure losses for both foam and foam-cuttings flow in a horizontal pipe by considering both varied foam qualities of 80%, 85% and 90% and foam velocities.Also,a two-layer numerical model to predict pressure loss was developed based on experimental observations of cuttings behavior.Results show that the foam behaves like a power-law fluid.Furthermore,and the pressure loss signi...