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三维溶质运移问题的分步广义迎风解法 总被引：1，自引：0，他引：1
姚磊华 《长春地质学院学报》1997,27(4):424-428
对对流占优的三维溶质运移问题提出了分步广义的迎风解法，首先利用Ｎ，Ｎ，Ｙａｎｅｎｋｏ对水动力弥散方程分步求解的思想，将原来的一个定解问题分解为两个定解问题即对流定解问题和扩散定解问题，对对流定解问题采用广义迎风对偶单元均衡法求解，对扩散定解问题采用一般的Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法求解，不仅避免了用一般有限元法和有限差分法求解对流占优的地下水水质数学模型时常出现数值弥散和过量问题，而且避免了求节眯速度 相似文献
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姚磊华 《吉林大学学报(地球科学版)》1997,(4)
对对流占优的三维溶质运移问题提出了分步广义迎风解法，首先利用Ｎ．Ｎ．Ｙａ－ｎｅｎｋｏ对水动力弥散方程分步求解的思想，将原来的一个定解问题分解为两个定解问题即对流定解问题和扩散定解问题，对对流定解问题采用广义迎风对偶单元均衡法求解，对扩散定解问题采用一般的Ｇａｌｅｒｋｉｎ有限元法求解，不仅避免了用一般有限元法和有限差分法求解对流占优的地下水水质数学模型时常出现数值弥散和过量问题，而且避免了求节点速度这一步，节省运算步骤，对井点的浓度变化给出了更合适的求解方法。 相似文献
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潍河下游地区海咸水入侵动态三维数值模拟分析 总被引：4，自引：0，他引：4
文中以潍河下游的莱洲湾南岸地区为研究区 ,阐述了海咸水分布规律。针对海咸水运移过程中的水动力学特征和化学动力学特征 ,推导了水动力化学动力耦合的盐分运移对流弥散方程 ,水动力过程考虑了浓度变化对水流运动的影响 ,化学动力学过程考虑了含水介质表面吸附 (解吸 )作用对盐分运移的影响。采用改进的非线性特征有限元法 ,求解高浓度溶质运移三维模型。计算结果表明 ,该模型更真实地刻画了海咸水入侵系统。通过对海咸水入侵规律进行模拟 ,指出海咸水入侵的根本原因是过量开采地下淡水资源 ,要防止海咸水入侵 ,必须科学开采地下淡水资源。 相似文献
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朱学愚和孙克让先生曾在《水科学进展》1994年第1期发表了“佳木斯市地下水水量水质模型”。在该文中,作者为了克服一般数值法求解对流——弥散方程存在的数值波动现象,采用了单步反向追踪特征有限元法求解溶质运移问题。从作者所建立的溶质迁移方程看,笔者认为有不妥之处。 相似文献
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秦皇岛市洋河、戴河滨海平原海水入侵的控制与治理 总被引：5，自引：0，他引：5
秦皇岛市洋河,戴河冲洪积平原,近20年来抽取地下水量迅速增加,80年代初形成了低于海平面的降落漏斗,造成海水从海岸线向内陆和从河流下游河床向两侧同时侵入孔隙含水层。由于水质恶化,北戴河区水源地面临报废的危险。为了保护和开发淡水资源,控制海水入侵,必须对地下水的水质和水量进行综合评价。采用水动力弥散型地下水水质模型来描述滨海含水层中海水和淡水的运动,把氯离子作为水质模型的变量。在水量模型中采用孔隙压力代替水头作为变量。数学模型用有限单元法求解。模拟面积约180km2,剖分为321个单元,184个结点。作为水文地质实体的模型,它被用来模拟和预报不同降水量年份的地下水水位和水质。计算结果表明,如果保持目前的地下水开采量,海水入侵还会深入。为了控制和治理海水入侵,本文探讨了可行措施。根据数学模型模拟的结果,在洋河下游人海口修建防潮闸,同时加强滨海含水层的管理,具有较好的经济效益和环境效益。 相似文献
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垃圾填埋场滤出液、入侵海水、核废物及生产生活废水等污染物随地下水的迁移威胁人类生存。地下水渗流的随机性导致溶质运移问题更加复杂。根据流网特点,利用流线与水头等势线对求解域进行离散,基于质量守恒原理建立流网单元内溶质浓度求解的隐式有限体积差分格式。基于多孔介质孔隙流速分布规律,利用蒙特卡洛法建立流管单元随机流速场进行溶质运移过程的数值模拟,最后根据数值模拟和模型试验的结果对比,验证了数值模拟方法的准确性。基于流网单元的数值模型中沿流线方向的物质交换由对流和扩散共同作用,而流管间的物质交换只有扩散作用,因此,可在不使用弥散系数下进行污染物运移的模拟。引入随机方法确定流管内流速为研究非均匀流场中染污物的优势迁移提供了新的思路。 相似文献
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根据水质模型的具体特点，对不同的方程采用不同方法，水流问题用有限元法；对流弥散方程先用算子分裂的方法分解为两个方程，即对流方程和弥散方程，前者用高精度广义迎风格式求解，对弥散方程则采用多单元均衡格式法求解，最后合成为高精度广义迎风均衡格式求出溶质浓度。通过对数值实验例子的计算和实验溶质迁移的模拟，可以看出在求解对流弥散定解问题时，广义迎风均衡格式克服了有限元数值波动和浓度出现负值的问题，与有限元相比有较大改进。 相似文献
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烟台市夹河下游河谷地区是海水入侵的最严重区域。传统上采用的单一指标(Cl—浓度分级)对海水入侵程度进行评价具有一定的局限性。论文运用模糊数学的基本思想方法,根据烟台市夹河近河口地区地下水水质受海水侵染的特点,并基于咸、淡水中的重要特征成分的显著差异,选取了Cl-、M、SO42-r、HCO3/rCl及SAR五项化学特征指标作为模糊综合评判海水入侵程度的评价指标。将模糊数学最大隶属度原则应用到海水入侵地下水水质评价中。建立了模糊数学模型。对海侵区中具典型意义的11个监测井点分3个年份(1994,1999及2004年)的海水入侵程度分别进行了评价。评价结果认为烟台市海水入侵主体规模在1994年就已基本形成,由套子湾沿岸向内延伸,在套子湾沿岸呈带状分布,向内宽度逐渐减小。严重浸染区集中在该区滨海平原沿海一带,沿海岸呈带状分布。评价结果较客观地反映了夹河近河口地区海水入侵的时空演化特点。 相似文献
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杭州城市供水85%取自钱塘江河口段,取水水质在枯水大潮期都不同程度地受到盐水入侵的威胁,分析钱塘江河口盐水入侵时空变化及研制二维数值预测模型对保障城市供水安全十分必要。根据钱塘江河口段实测水文氯度资料,分析了强潮作用下盐水入侵的时空变化特征;据此构建考虑斜压作用的二维水流、盐度输移的耦合数学模型,计算格式采用守恒性较好的有限体积法;在模型验证的基础上,数值分析了径流和潮汐对钱塘江河口段盐水入侵的影响,结果表明河口段的盐水入侵明显地受径流和潮汐的影响,据此可通过增大上游新安江水库的下泄流量抑制盐水入侵上溯以减小取水口氯度及超标时间,确保用水安全。 相似文献
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The present study concerns the application of a numerical approach to describe the influence of anthropogenic modifications in surface flows (operation of a projected reservoir) on the freshwater-seawater relationships in a downstream coastal aquifer which has seasonal seawater intrusion problems (River Verde alluvial aquifer, Almuñécar, southern Spain). A steady-state finite element solution to the partial differential equation governing the regional motion of a phreatic surface and the resulting sharp interface between fresh water and salt water was used to predict the regional behavior of the River Verde aquifer under actual surface flow conditions. The present model approximates, with simple triangular elements, the regional behavior of a coastal aquifer under appropriate sinks, sources, Neumann and open boundary conditions. A steady-state solution to this numerical approach has been shown to precisely calculate freshwater heads, saltwater thicknesses, and freshwater discharges along steeply sloping coasts. Hence, the adequate treatment and interpretation of the hydrogeological data which are available for the River Verde aquifer have been of main concern in satisfactorily applying the proposed numerical model. Present simulated conditions consider steady-state yearly averaged amounts of external supplies of fresh water in order to determine the influences of the projected Otívar reservoir on the further behavior of the River Verde coastal aquifer. When recharges occur at the coastline, essentially because of freshwater deficits due to groundwater overexploitation, a hypothesis of mixing for the freshwater-saltwater transition zone is made in order to still allow the model to continue calculating groundwater heads under the sea level, and, as a consequence, the resulting seawater intrusion and recharges of saltwater from the sea. Simulations show that a considerable advance in seawater intrusion would be expected in the coastal aquifer if current rates of groundwater pumping continue and a significant part of the runoff from the River Verde is channeled from the Otívar reservoir for irrigation purposes. 相似文献
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River discharge, tide, wind, topography and other factors all have great impacts on the saltwater intrusion of Modaomen Waterway (MW), a major outlet of the Pearl River Estuary. A coupled 1D–3D numerical model was applied in this study to account for the dynamic characteristics of saltwater intrusion in the MW, and the impacts of tide and river discharge on the length of saltwater intrusion were uncovered. Results are as the followings: (1) River discharge from upstream induces an obvious dilution of salinity along the MW, whereas tide can exert a positive force that pushes salt water landward. The effects of river discharge and tide on the length of saltwater intrusion can be well described by a regression function; (2) the saltwater intrusion along the MW is generally aggravated by increases in tidal range from the South China Sea. The length of saltwater intrusion usually reaches a maximum 2 or 3 days before spring tide, and the hourly length of saltwater intrusion along the MW usually slows the tidal process for approximately 4 h, which can provide important information that the pumping operation along the MW to store freshwater in the backup storages needs to be at least 3 days ahead of the spring tide so as to avoid serious impact from saltwater intrusion; (3) the length of saltwater intrusion generally decreases with increasing river discharge. In 2005, 2009 and 2010, the average river discharge from upstream was 2680, 2630 and 3160 m3/s, respectively, with corresponding average lengths of saltwater intrusion of 32.7, 42.3 and 21.4 km. The inverse correlation between the water flow and the length of saltwater intrusion may provide some guidance for operations to maintain enough upstream flow to dilute the salinity and therefore satisfy the domestic water supply. 相似文献
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钱塘江河口为强涌潮、高含沙量、河床冲淤剧烈的河口,其盐度输移时空变化受河床冲淤的反馈影响十分显著。建立了考虑河床冲淤变化的一维盐度动床数学模型,耦合求解水沙运动、河床冲淤及盐度输移过程,数值计算方法采用守恒性较好的有限体积法。验证结果表明:河床冲淤对氯度的影响非常显著,动床模型的结果与实测基本吻合,在长历时盐度预报中采用动床模型是必要的。应用该模型分析了钱塘江河口咸水入侵对上游建库、治江缩窄工程等人类活动的响应,探讨了杭州城市供水水源保证率。结果表明,新安江水库、河口治理缩窄工程对改善河口淡水资源利用、保障杭州市供水安全显著;供水保证率要达95%以上,需采取上游水库泄水调度和新建备用水库等措施。 相似文献
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运用三维变密度潮汐效应模型确定滨海含水系统的海底等效边界——山东烟台夹河中下游地区为例 总被引：3，自引：1，他引：3
确定咸淡水界面的位置是滨海地区海水入侵研究的主要任务之一。对于天然条件承压含水层而言，含水层顶板向海底延伸的距离直接影响了咸淡水界面的位置，它可以通过承压含水层中地下水的潮汐效应信息来确定。考虑到咸淡水之间密度的差异，建立了山东省夹河中下游地区滨海含水系统地下水三维变密度潮汐效应模型。通过反复对比潮汐效应观测中的地下水水头波动与模型计算出的水头波动，确定了滨海承压含水系统的海底边界。同时，也初步估计出海区与近海陆区含水层的水文地质参数。 相似文献
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杭州市第二水源千岛湖配水工程（简称配水工程）的实施将引起富春江水库下泄流量及过程改变,从而对钱塘江河口盐水入侵产生影响。建立考虑涌潮作用的二维盐度数值模型,在验证钱塘江河口潮位和盐度的基础上,预测配水工程实施对河口盐水入侵距离和重要取水口含氯度超标时间的影响。研究表明:配水工程实施后,上游富春江水库若按现状调度方案,对枯水年影响大,咸水上溯距离增加3.7 km,沿岸取水口的可取水时间缩短0.2~3.6 d,丰、平水年盐水入侵和引水前相当;通过水库的优化调度,可基本消除枯水年引水造成的盐水入侵影响。为减少配水工程实施的盐水入侵影响,采用水库的优化调度模式是必要的。 相似文献
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Temperature distribution and heat transport are studied in a coastal aquifer at De Panne in the western Belgian coastal plain. Field observations include temperature profiles of groundwater in the dunes and temperature measurements at the water table in a profile on the shore. Freshwater–saltwater distribution is known from previous studies. These are used to constrain a density-dependent model simulating the freshwater–saltwater distribution and heat transport using the SEAWAT code. The yearly fluctuation of the groundwater temperature in the phreatic aquifer under the dunes, shore and sea, and the influence of a tidal inlet in the dunes are simulated. The observations show that seawater temperature variations determine the temperature variations on the shore whereas atmospheric temperature changes determine this in the dunes. Yearly temperature fluctuations imposed at the water table propagate mainly vertically in the aquifer with only limited lateral influence. Heat transport is mainly convection dominated. Thickness of the surficial zone is determined by the amplitude of the groundwater temperature at the water table and the groundwater flow. Establishment of a tidal inlet in the dunes results in asymmetric temperature profiles under and in the vicinity of it. 相似文献
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为预测不同径流过程影响下的盐水入侵强度,以长江口南支上段为研究对象,采用实测资料和理论分析相结合,建立了以大通流量和农历日期快速估算氯度值的经验模型。首先,以徐六泾实测潮位资料结合调和分析理论,在考虑11个主要分潮情况下证明日均潮差为半月周期函数,提出了用农历日期估算日均潮差的方法;其次,采用东风西沙实测氯度资料,选用不同函数形式,分析了以支汊盐水倒灌为主的情况下日均氯度对径流、潮差的量化响应关系;最后,提出了指数函数形式的氯度预测经验模型,模型计算值与实测值之间的决定系数在0.8以上。提出的经验模型可由大通流量快速估算特定位置的盐度,为相关的工程和规划研究提供了便捷途径。 相似文献