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多尺度有限单元法求解非均质多孔介质中的三维地下水流问题 总被引：7，自引：0，他引：7
应用多尺度有限单元法模拟非均质多孔介质中的三维地下水流问题。与传统有限单元法相比，多尺度有限单元法的基函数具有能反映单元内参数变化的优点，所以这种方法能在大尺度上抓住解的小尺度特征获得较精确的解。在介绍多尺度有限单元法求解非均质多孔介质中三维地下水流问题的基本原理之后，对参数水平方向渐变垂直方向突变的非均质多孔介质中的三维地下水流和Borden实验场的三维地下水流分别用多尺度有限单元法和传统等参有限单元法进行了计算，结果表明在模拟高度非均质多孔介质中的三维地下水流问题时，多尺度有限单元法比传统有限单元法有效，既节省计算量又有较高的精度；在模拟非均质性弱的多孔介质中的三维地下水流问题时，多尺度有限单元法虽然也能在大尺度上获得较为精确的解，但效果不明显。 相似文献
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岩溶断块区地下水流数值模拟 总被引：3，自引：1，他引：3
本文以山东省淄博市博山区南神头－窑广岩溶断块中的地下水为例，根据研究区的构造应力场，讨论了区内构成断块的断裂构造对本区地下水 运动的影响。运用非均质、各向异性地下水非稳定流的理论和Ritz有限单元法，成功模拟了该区裂隙岩溶水的动态。在此基础上建立地下水动态预测模型，为本区地下水资源开采和管理提供依据。 相似文献
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王文科 《长春地质学院学报》1995,25(4):415-422
给出了一种求解地下水非稳定流方程的局部坐标有限分析法，证明了格式的稳定性。用该格式计算了两个典型问题，表明该方法有较高的计算精度，并能适用几何形状较复杂的渗流问题的计算。 相似文献
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王文科 《吉林大学学报(地球科学版)》1995,(4)
给出了一种求解地下水非稳定流方程的局部坐标有限分析法，证明了格式的稳定性。用该格式计算了两个典型问题，表明该方法有较高的计算精度，并能运用几何形状较复杂的渗流问题的计算。 相似文献
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根据非均质岩石参数赋值方法具有随机性的特点,以随机参数的变异系数定义岩石非均质度,推导了Weibull分布参数赋值方法的非均质度计算方法,并与形状参数进行了对比分析;推导了基于矿物细胞元参数赋值方法的岩石非均质度的计算方法;利用上述2种赋值方法研究了岩石非均质度对其力学性能的影响。研究结果表明,利用变异系数定义岩石非均质度是合理的,可用于描述不同非均质岩石模型的非均质程度;非均质岩石的力学特性由细观单元力学特性和其非均质特性共同决定,岩石的非均质性对其极限强度具有弱化影响;对于不同的非均质岩石模型,可建立相同的线性函数关系表示非均质岩石极限强度受其非均质度的影响。 相似文献
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《地质科技情报》2021,40(1)
获取含水层水力参数空间非均质分布信息是研究地下水渗流、地下水污染物运移等诸多地下水问题的重要基础。然而,受常规勘察技术所限,含水层的非均质性难以直接刻画,尤其在裂隙介质含水层中,水力参数分布的非均质性更加突出,进一步增加了刻画的难度。针对该问题,本研究首先通过德国哥廷根大学北校区内的Neutra试验场地进行的64次抽水试验,获取了该场地不同深度观测点的水头响应曲线,然后使用解析方法对64组数据进行分析和参数评估,同时采用水力走时的方法对井间水力参数分布进行反演计算,最后将得到的结果分别与经典解析解参数估计和热示踪试验结果进行对比验证。结果表明,解析解参数估计的结果虽然能够在一定程度上展现含水层的垂向非均质性,但是无法刻画井间含水层水力参数的非均质分布;与热示踪试验结果的对比验证了基于水力走时反演的水力层析法在刻画裂隙介质水力参数的空间非均质分布的可靠性。 相似文献
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煤层气开采过程中通常采用数值模拟方法进行生产指标预测,其中的数值模型普遍采用三维全隐式差分法求解,模型涉及的参数变量多,求解难度大,计算复杂。根据煤层气的储气特征、吸附特征和解吸机理建立了反映煤层气解吸、扩散及渗流过程的气、水两相流动煤层气羽状水平井三维数学模型,模型考虑了煤层非均质各向异性的影响,运用块中心差分格式,对气、水相偏微分方程进行空间差分和时间差分,采用交替隐式(ADI)法求解,实现了煤层气羽状水平井开发数值模拟计算。交替方向格式可以把二维问题转化成一维问题,对x,y两个方向的迭代矩阵均为三对角矩阵,结构相同,易于编程计算。所建立的差分格式具有计算量小,稳定性好等优点,数值试验的结果表明效果良好。 相似文献
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有限差分法与有限单元法在渗流问题中的对比 总被引：3，自引：0，他引：3
有限差分法和有限单元(指线性单元,以下同)法是目前解地下水运动偏微分方程最常用的两种数值方法。这两种方法对渗流问题来说究竟那一种更好一些,一直没有定论。由于有限单元法是一种比较新的方法,它从一开始就采用了比较灵活的三角形单元,所以给人们一种印象:似乎有限单元法比有限差分法好。然而许多人的实践表明:前者的精度并不比后者高。加上有限单元法的数学概念比较抽象,运算比较 相似文献
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基于MODFLOW参数不确定性的地下水水流数值模拟方法 总被引：1，自引：0，他引：1
考虑到模型不确定性引起的地下水数值模拟不确定性对模拟过程的影响,在简要介绍含水层水文地质参数变异性研究进展和地质统计学的基础上,基于常用的确定性地下水流数值模拟软件MODFLOW开发了MODFLOW-Gslib软件,相较于传统的数值模拟方法,将地质统计学与数值模拟结合的方法能够模拟非均质含水层中的参数变异性问题。将MODFLOW-Gslib软件运用于模拟实例中,选择常见的不确定性因素进行模拟,并对其模拟产生的数据进行统计分析,结果表明,软件转化后的参数符合水文地质参数不确定性的相关特征;与原模拟结果进行对比,该软件能够更加真实地刻画含水层参数变异性特征。 相似文献
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在地下水数值模拟过程中，由于介质的空间变异性大，水文地质参数的优分工至今仍是一个重要而又难以解决的问题，本文将非饱和带土壤中的优势流概念推广到岩溶裂隙介质中，系统地分析了形成优势流的优势结构面控水机理，结合中国北方岩溶特征提出了实际工作中优势参数分方法，并依据有限元方法进一步求解，实例计算表明：利用优势面分析方法可以确定参数最优分区，所计算结果与实际情况基本一致，该结论对地下水流数值模拟参数的识别提供一种新的途径，同时对中国北方岩溶区地下水优势流的研究地以及地下水资源的科学评价等具有重要的参考价值。 相似文献
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In an aquifer, heterogeneity plays an important role in governing groundwater flow. Hence, aquifer characterization should involve both the pattern and values of the hydrogeological parameters. A new analytical solution describing the one-dimensional groundwater flow in a multi-zone unconfined aquifer is presented, and a methodology developed from the analytical solution and a heuristic approach for determining the pattern and values of the aquifer parameters are proposed. The analytical solution demonstrates that the hydraulic head varies spatially and is influenced by aquifer heterogeneity. Simulated annealing, a heuristic approach, is incorporated with the solution to simultaneously identify the pattern and values of the hydraulic conductivity for a horizontal multi-zone unconfined aquifer. This approach may be used to give an approximate result for a two-dimensional problem by dividing the model area into a number of transects along the transverse direction, identifying the parameter values along the longitudinal direction for each transect, and then smoothing the identified results. 相似文献
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滑坡稳定性变化与地下水非稳定渗流初探--以三峡库区黄蜡石滑坡群石榴树包滑坡为例 总被引：5，自引：0，他引：5
把滑坡体离散化为一定数量的条块,基于水均衡原理建立了滑坡体地下水一维非稳定渗流的差分方程组,其中考虑了滑坡体地下水通过弱透水滑动带的越流排泄,对动态边界提出了处理方法.以三峡库区黄蜡石滑坡群的石榴树包滑坡为例,根据三峡水库蓄水前和蓄水后排泄区的不同水位条件,模拟了在强降雨过程中滑坡地下水的动态过程.结合考虑地下水渗透力的传递系数法,计算了石榴树包滑坡稳定性系数随时间的变化,结果表明无论是在三峡水库蓄水前还是蓄水后的极端降雨条件下石榴树包滑坡都是不安全的.在地下水非稳定渗流的影响下,滑坡稳定性对降雨和排泄区水位的响应具有滞后性. 相似文献
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地下水流数值模型不仅是认识深部水动力场形成演化机制的有效工具,也是建立核素迁移数值模型的基础,因而是高放废物处置场选址和安全评价中重要的技术手段。高放废物深地质处置地下水流数值模拟方法较多,如何选择适当的方法也是值得关注的问题。针对高放废物深地质处置地下水流数值模拟技术展开研究,通过阅读大量国内外文献,文章系统阐述了目前常用的4 类地下水流数值模拟方法的研究进展、适用条件和实例应用;综述了深地质处置中常用的模型不确定性分析方法及研究成果,列表给出了适用于放射性废物地质处置的地下水流数值模拟软件及其在废物处置选择和安全评价中的应用。研究结果表明:等效连续介质模型适用于大区域、长序列、裂隙发育程度较高或较均匀的地区,该类模型方法成熟、所需的数据和参数易于获得,但是不能精确刻画裂隙介质中地下水的流动特征。离散裂隙网络模型适合解决处置场地、储罐尺度等需要精细刻画的地下水流问题,但由于需要大量裂隙及其连通性数据、相关参数等,该方法存在着工作量大、耗时多的缺点。双重介质模型主要用于解决区域尺度裂隙水流问题,但并不能表现出裂隙介质的各向异性、不连续性等特征,因而适用范围存在一定的限制。等效-离散耦合模型可以通过区域分解法对裂隙密度大的区域采用等效连续介质模型,对于裂隙密度较小的地区采用离散裂隙网络模型,从而更符合一般地质条件下裂隙渗流的特征,但也存在交换量难以确定、模型耦合技术问题。通过灵敏度分析,将不同敏感因子对模型敏感指标的影响程度进行排序,提高模型精度、减少参数不确定性分析的工作量。蒙特卡罗法是目前常用的一种模型不确定性方法,原理简单、易于实现。文章展望了数值模型在仿真性、不确定性分析、预测和多介质耦合等方面的研究前景。 相似文献
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基于FEFLOW的岩溶管道模型构建方法探讨 总被引：1，自引：1，他引：0
岩溶管道流模型的刻画一直是岩溶区开展地下水数值模拟研究中的难点所在,基于此,文章以贵州六枝特区某项目为例进行地下水数值模拟研究,探索了在FEFLOW离散特性功能模块下岩溶管道流模型的刻画方式与方法。在详细分析研究区地质及水文地质条件的基础上,对研究区范围、边界、含水层结构等概化,建立了研究区的水文地质概念模型;以ArcGIS软件为辅助,基于有限元法的FEFLOW软件为操作平台,利用区内钻孔资料及野外测算结果,通过软件公式编辑、插值等功能分别获得各层顶底板高程属性,将数据输入FEFLOW后,对模拟区平面三角剖分进而空间离散构建了研究区的三维地质模型;并利用FEFLOW软件的离散特性功能模块,将研究区灰场南部岩溶洼地与岩脚泉间划定为特定区域,建立缓冲区并给予其高特异性,耦合哈根-泊肃叶流体流动公式,在模型中刻画了岩溶管道流模型;最后探讨了特殊地质构造与岩溶管道模型的刻画方式与方法刻画出了符合案例区的三维向斜褶皱地质模型和岩溶管道流模型。 相似文献
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区域尺度上含水层非均质具有复杂的结构性和随机性,难以准确刻画,造成非均质对区域地下水流系统的影响机制研究不够深入。本文以鄂尔多斯盆地白垩系地下水流系统为研究实例,选择典型剖面,采用剖面二维随机数值模拟方法,通过对比不同非均质刻画方法下地下水流场的变化,探讨含水层层状非均质对地下水流系统的影响机制。结果显示,均质条件下模型各向异性（含水层水平和垂向渗透系数比值Kh/Kv）取值为1000时,地下水流场与实际条件较为接近;非均质条件下,渗透系数方差取值0.91,水平相关长度取值5000 m,Kh/Kv取值150时,接近实际条件。研究表明,在大尺度地下水流模拟研究中,采用水平相关长度、渗透系数方差和各向异性值三个变量生成的随机场能很好地刻画含水层的层状非均质特征及其对水流系统的影响控制作用。由于含水层不同尺度层状非均质的叠加效应,采用均质各向异性介质等效概化含水层层状非均质性会造成等效各向异性值偏大失真的效应。 相似文献
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基于区域分解法的地下水有限元与边界元耦合模型—淄博市王旺庄水源地地下水数值模拟 总被引：7，自引：4，他引：7
区域分解法（DDM）是20世纪90年代兴起的一种求解偏微分方程的新方法，方法本身独到的耦合思想和高效的并行计算机理，对于求解复杂的、大型的地下水问题具有相当的优势和广阔的应用前景。本文以淄博市王旺庄水源地地下水流模型为例，应用重叠型区域分解法（DDM）构造了边界单元法（BEM）与有限单元法（FEM）耦合模型，在两种数值方法各自优点的基础上，更形象地再现了实际水文地质原型，有效地消除了人为边界造成的流场失真。 相似文献