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1.
20世纪60年代初期，Tóth基于定水头上边界条件推导出解析解，得出多级次地下水流系统，是水文地质学里程碑式的突破，成功地解决了一系列理论和实际问题。但Tóth解析解存在的缺陷也长期沿袭:单纯重视数学模拟而忽视物理机制；将地形控制地下水位看成是普适性规律；忽视给定水头上边界数学模拟的失真。这些缺陷，尤其是忽视物理机制探究，不仅妨碍Tóth理论自身发展，而且导致地下水流系统理论尚未被国际水文地质界普遍接受。参照河流动力学中应用的最小能耗率原理，类比提出地下水流最小能耗率的表达式。基于已有的通量上边界地下水流模式数值模拟结果，进一步探究物理机制，归纳得出地下水流系统遵循最小能耗率原理的结论。 相似文献
2.
为防治肥城盆地区域地下水位持续下降，科学管理盆地地下水资源，建立了盆地内岩溶水系统地下水优化管理模型．并采用改进单纯形法求解该模型，取得了较好地效果。首先根据1994年11月1日～1997年7月31日历时33个月盆地内各用水部门岩溶水开采量调查资料、地下水位长观资料等，采用有限单元法建立了盆地岩溶地下水流数值模型；然后在对盆地内2001年水资源开发利用现状及存在问题进行分析的基础上．提出了盆地内岩溶地下水资源的开源节流措施．并指出通过开源节流、加强管理、优化水量分配方案、控制开采、积极外引客水资源等措施．有望控制住盆地内地下水位持续下降。最后采用响应矩阵法耦合地下水流数值模型与优化模型建立了管理模型。在求解方法上．对于因资源不足而无解时，可在形成背景水位时．根据既定的供水优先秩序，对优先级较低的用户分配较少的资源，通过试算的方法求得当前资源约束下的满意解。 相似文献
3.
在人为选定的模拟无限边界的有限位置处设置无界单元。在该单元上配置带有衰减特征的线性插值函数,进而可建立按有限元法或不规则网格有限差分法解算地下水流问题所需要的单元刚度矩阵。该单元刚度矩阵可很容易地进入总刚度矩阵。无界单元的应用较好地解决了地下水流数值模拟中无限边界不易确定的问题。计算实例表明本方法具有较高的精度。 相似文献
4.
本文介绍了一种求解地下水流问题的有限分析法,该方法将解析解结合到数值方法中,从而提高了计算精度,改善了稳定性。算例表明,在网格尺寸相同的情况下,有限分析解比有限差分解高一个数量级,与解析解吻合很好。 相似文献
5.
定水头注水引起的含水层水平运动和应变 总被引：2，自引：2，他引：0
基于含水层固体颗粒与孔隙水不可压缩的假设 ,本文导出了单井注水情况下泰斯承压含水层水平运动速度与水头之间的基本关系式。然后利用注水井壁处的应力、应变边界条件 ,进一步导出了单井定水头注水引起的泰斯承压含水层水平运动速度、位移和应变解析表达式。该水平位移与应变由两部分组成 :一部分为由注水压力本身引起的经典弹性力学解项 ,它仅随半径而变化 ,与注水时间无关 ;另一部分为由地下水头变化引起的水动力学位移和应变解项。其中 ,含水层水动力学水平位移随时间加长呈指数增长特征 ,水动力学径向应变则表现为近井处拉张、远井处挤压的分区特征 ,且近井拉张区随时间加长逐渐向外扩展。单井注水含水层水动力学水平位移、应变解的导出 ,完善和发展了单孔内压经典弹性平面力学问题解 相似文献
6.
工程建设改变地下水流场危及建筑物的安全。以济南经十路沿线大型地下综合体为例, 通过数值模拟计算工程建设对地下水渗流场的影响, 并建立了地下水流场修复模型。结果表明: 地下空间结构会阻挡地下水运移, 地下水水位壅高造成地基承载力降低; 将地下工程设置导流措施后, 其迎水面水位随时间呈现衰减趋势, 且越接近天然状态水位衰减速率越慢; 因地层结构差异, 壅高水位基本回落的时间存在较大差异; 不同地质条件下流场修复所需导流井数量与导流几何体结构参数呈负相关关系, 所需导流井数量的预测方程反映了地质条件的复杂性和多变性。除导流几何体自身结构外, 围岩水力梯度与渗透系数对导水能力产生影响, 其中渗透系数大小制约导水速率的快慢, 水力梯度则控制导水行为的发生。导流措施的实施可减小工程建设对地下水环境的影响, 确保地下工程建设对水环境影响可控。 相似文献
7.
地下水流系统理论的提出,推动了现代水文地质学的发展。以Tóth经典地下水流系统理论建立方法为基础,综述了基
于Tóth方法的地下水流系统的模拟成果,分析了Tóth方法得出的水流模式与控制因素的关系,以及地下水流系统理论从概念到
实际应用的发展。同时,对中国地质大学(武汉)提出的地下水流系统通量上边界模拟方法也进行了系统论述,在物理模拟实验与
数值模拟基础上,认为通量上边界分析方法是对Tóth方法的改进与完善,有利于对地下水流系统发育的物理机制理解;该方法能
够更全面认识地下水流系统模式及其转化,定量出各影响因素对地下水流模式的控制关系。最后指出地下水流系统理论是当代
水文地质学的核心概念框架,应该重视地下水流系统理论物理机制和数学模拟方法的研究,加强新技术方法的引入,拓宽其应用
领域的研究等。 相似文献
于Tóth方法的地下水流系统的模拟成果,分析了Tóth方法得出的水流模式与控制因素的关系,以及地下水流系统理论从概念到
实际应用的发展。同时,对中国地质大学(武汉)提出的地下水流系统通量上边界模拟方法也进行了系统论述,在物理模拟实验与
数值模拟基础上,认为通量上边界分析方法是对Tóth方法的改进与完善,有利于对地下水流系统发育的物理机制理解;该方法能
够更全面认识地下水流系统模式及其转化,定量出各影响因素对地下水流模式的控制关系。最后指出地下水流系统理论是当代
水文地质学的核心概念框架,应该重视地下水流系统理论物理机制和数学模拟方法的研究,加强新技术方法的引入,拓宽其应用
领域的研究等。 相似文献
8.
地下水流是一种运动流体，空间上分布连续且能传递压力，在能量（势）差驱使下发生从水头高处向低处的运动。通常在补给（势源）区，地下水垂向上由上向下运动，而在排泄（势汇）区地下水由下向上运动，即地下水整个生命过程中总是由源到汇、向着能量减小的方向做径流运动，无论是在单个或多个透水岩层中都是如此。地下水分层勘查技术使在垂向上分层监测水头、水温和水质等成为可能，从而实现对不同及同一含水岩层的上下不同点间地下水流要素的比较，并判断全井或单井不同垂向区段的势源汇条件，为地下水流空间运动方向判定和地下水流系统划定奠定基础。本文以地下水流系统理论与试验观测研究为基础，论述了地下水分层勘查技术的原理、系统结构和功能，结合张掖盆地实例阐述了分层勘查技术在地下水补给与排泄区判识的应用方法。 相似文献
9.
目前缺乏针对较强空间特性水文地质计算参数的高效采集方法与管理机制,而且现有孔隙地下水流有限元数值模拟在三维可视化与空间分析等方面仍存在很多不足。因此,本文以有限元数值计算方法和三维地理信息平台为基础,结合GIS空间分析算法和计算机图形学理论,针对孔隙承压地下水有限元分析过程的关键步骤（概念模型构建、空间离散、水文地质参数提取与赋值等）,提出了孔隙地下水有限元数值模拟过程在3D GIS下的实现方法和技术框架。基于水文地质钻孔数据和GTP（Generalized Tri-Prism）空间数据模型,以盐城市滨海平原水文地质区为研究区域,实现了地下水系统空间结构特征的三维表达,同时与地下水流有限元数值模型相耦合,提出了3D GIS模型与地下水非稳定流有限元数值模型耦合的核心处理算法,并在此基础上开发了3D GIS地下水流数值模拟系统。应用实例表明,该技术框架可有效简化有限元分析流程、优化模型计算效率、实现地下水有限元数值模拟过程及计算结果的三维可视化。 相似文献
10.
为探究致密储集层在毛管力、重力作用下的渗吸机理,考虑致密储集层特征(相渗、毛管力等),推导出了一维两相逆向渗吸模型,利用Mattax和Kyte方法对时间无因次处理后,采用差分方法进行求解,给出了3种边界条件下方程的解,并对常规砂岩和致密岩心渗吸结果进行了对比。结果表明:①体积改造后形成复杂缝网,储集层渗吸作用可分为重力辅助渗吸、重力抑制渗吸和零重力渗吸;②尽管致密储集层孔喉半径小,毛管压力高,渗吸动力强,但由于其孔渗条件差,流体流动受限,综合来说其饱和度前缘慢于常规高渗储集层;③毛管力在常规砂岩和致密储集层的渗吸中均起主导作用,重力在高渗砂岩渗吸中表现明显,而在致密储集层渗吸中表现不明显;④对于致密储集层,通过水平井分段多簇、细分切割,甚至“体积改造”的压裂模式,增加润湿相与裂缝壁面的接触面积和接触体积,则可充分发挥渗吸作用,置换出更多的油气,提高原油产量。新疆油田玛18区块现场试验表明,致密储集层发挥渗吸作用可提高原油产量2~4 t/d。 相似文献
11.
陈家军 《地球科学与环境学报》1989,(1)
本文是边界元法在地下水补给量计算中应用的一次尝试,它成功地把边界元法应用到考虑有垂向补给或排泄的实际水文地质问题中。文中详细地推导了考虑有垂向补给或排泄均质各向同性承压含水层非稳定流边界元法的计算公式,结合长春市八里堡群井开采试验的水位观测资料计算了河流边界的补给量;分析了目前边界元法在水文地质计算中出现的时间积分和面积积分问题,在这两个问题的解决上做了些改进;结合简单水文地质模型给出了边界元法的精确度。 相似文献
12.
Efficiency in solving the Saint-Venant equations for watershed rainfall-runoff routing is important in flood hydrology. This paper presents a high-efficiency numerical solution of one-dimensional dynamic wave equations (HEDWE) for watershed rainfall-runoff routing, in which the full momentum equation is written as a quadratic equation with only one unknown variable Q, water depth is derived from the continuity equation using the two-step predictor-corrector method, and the discrete scheme is the explicit upwind scheme. The results of numerical tests showed the HEDWE approach has several major advantages. 1) It is a stable numerical method, even for an initially dry area. 2) Its computational efficiency is higher than 4.76E+05 times/s. 3) It can be used for overland flow, river flow, and combinations thereof. The primary disadvantages of the HEDWE approach are its unsuitability for rapidly varying flow, such as dam-break floods. 相似文献
13.
The fatigue life of top tensioned risers under vortex-induced vibrations (VIVs) with consideration of the effect of internal
flowing fluid on the riser is analyzed in the time domain. The long-term stress histories of the riser under VIVs are calculated
and the mean stresses, the number of stress cycles and amplitudes are determined by the rainflow counting method. The Palmgren-Miner
rule for cumulative damage theory with a specified S-N curve is used to estimate the fatigue life of the riser. The corresponding
numerical programs numerical simulation of vortex-induced vibrations (NSVIV) which can be used to calculate the VIV response
and fatigue life of the riser are compiled. Finally the influences of the riser’s parameters such as flexural rigidity, top
tension and internal flow velocity on the fatigue life of the riser are analyzed in detail and some conclusions are drawn. 相似文献
14.
在应用中(如数值天气预报等),经常需要对时空偏微分方程进行数值求解,通常大多采用有限差分计算或有限元法,虽然它们是应用得最广的数值解法(如差分方法),但也有某些局限和不足,本文提出了一种边界元积分方程法。作为示例,我们对扩散方程的初边值问题进行了基本原理和方法的讨论,其基本思想是通过积分变换,消除对时间的依赖性,再在变换空间中,用边界元法对积分后的方程进行数值处理,最后用数值逆变换以完成该问题的数值求解,本方法可对更为复杂的依赖于时间的方程进行类似处理,它具有不同于传统有限差分法和有限单元法特点的优越性,可供有关工作者解初边值问题试用和参考。 相似文献
15.
An investigation on the dynamic response of a top tensioned riser (TTR) under combined excitation of internal solitary wave, surface wave and vessel motion is presented in this paper. The riser is idealized as a tensioned slender beam with dynamic boundary conditions. The KdV-mKdV equation is chosen to simulate the internal solitary wave, and the vessel motion is analysed by using the method proposed by Sexton. Using finite element method, the governing equation is solved in time domain with Newmark-β method. The computation programs for solving the differential equations in time domain are compiled and numerical results are obtained, including dimensionless displacement and stress. The action of internal solitary wave on the riser is like a slow powerful impact, and is much larger than those of surface wave and vessel motion. When the riser is under combined excitation, it vibrates at frequencies of both surface wave and vessel motion, and the vibration is dominated by internal solitary wave. As the internal solitary wave crest passes by the centre of the riser, the maximum displacement and stress along the riser occur. Compared to the lower part, the displacement and stress of the riser in the upper part are much larger. 相似文献
16.
The thermally and wind-driven ocean circulation is a complicated natural phenomenon in the atmospheric physics. Hence we need to reduce it using basic models and solve the models using approximate methods. A non-linear model of the thermally and wind-driven ocean circulation is used in this paper. The results show that the zero solution of the linear equation is a stable focus point, which is the path curve trend origin point as time (t) trend to infinity. By using the homotopic mapping perturbation method,... 相似文献
17.
With the horizontal Coriolis terms included in motion equations and the influence of compressibility of seawater on Brunt-Visl frequency considered, a numerical method of calculating the dispersion relation for linear internal waves, which is an improvement of Cai and Gan (1995), and hence Fliegel and Hunkins (1975), had been set up. For different models (Pacific model, Atlantic model and Arctic model), simulations using the three different methods were compared and the following conclusions were reached:(1) the influence of horizontal Coriolis terms on dispersion relation cannot be neglected and is connected with the direction of the wave celerity, the latitude, and the modes of the wave;(2) the effect of compressibility of seawater in stratification is not an important factor for the dispersion relation of linear internal wave, at least for those three models. With the improved method, the wavefunction curves for the Pacific model had also been built. 相似文献
18.
刘国东 《地球科学与环境学报》1989,(2)
以地下水流的支配方程(有限元形式)作为线性规划的部分约束条件构成的地下水管理模型,称之为嵌入法;以各时段内务节点的水头之和最大作为目标函数在各时段内寻优,就是本文探讨的地下水管理模型的分段决策技术。该模型所形成的庞大的约束矩阵,往往需要超大容量计算机。本文利用线性变换消去约束条件中的有限元方程,并将决策变量转化为该时段的抽水量和补给量。将该模型运用于一个实际水源地,其结果令人满意,说明此模型是具有实用意义的。 相似文献
19.
随机微分方程的Euler数值解法 总被引：1，自引：0，他引：1
胡建成 《成都信息工程学院学报》2007,22(3):388-393
基于常微分方程(ODEs)的Euler数值解法,提出了求解一类随机常微分方程(ODEs)的3种Euler格式:显Euler格式,半隐Euler格式和隐Euler格式.讨论了3种Euler格式的T-稳定条件,并给出了部分数值实验结果. 相似文献