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岩溶区地下水数值模拟研究进展 总被引：2，自引：2，他引：0
岩溶含水介质的不均一性导致岩溶地下水流动、溶质运移和热量迁移的数学模拟研究成为地下水模拟的难点。本文综述了岩溶区地下水流模拟的几种方法,重点阐述了等效多孔介质法、双重连续介质法和三重介质法的定义、发展过程和适用范围,并回顾了这几种方法的研究成果。从等效多孔介质法到三重介质法,模拟精度不断提高,适用范围也逐渐由大区域实际问题向小区域理论研究过渡。介绍了溶质运移模拟和热迁移模拟的研究方法及实例。溶质运移模拟以对流弥散方程为基础,其中尺度效应是溶质运移模拟的重点研究问题;热量迁移模拟应考虑地下热水密度变化对地下热水运动的影响。溶质运移模拟和热量迁移模拟往往是将迁移模型和已经调试成功的地下水流动模型相耦合,从而达到模拟溶质及热量迁移的目的。由于溶质运移和热量迁移的复杂性,现阶段水流模型多数处于等效多孔介质模型阶段。综合理论及实际应用,指出精确刻画裂隙及管道和注重基础数学算法是岩溶水数值模拟进步的关键。 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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简要回顾了近几十年来我国北方型裂隙岩溶水流及污染物运移数值模拟方面的研究成果,评述了裂隙岩溶水资源评价和污染物运移模拟的计算方法和模拟技术,其中对一些与数值模拟相关的重要问题、近年来研究的热点问题,如模型参数识别及其尺度效应问题、数值弥散和数值振荡问题、Non-Darcy流和Non-Fickian运移问题以及随机方法研究等进行了重点评述,对已有的解决办法进行了比较和对照,并探讨了今后的研究趋势. 相似文献
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溶质暂态存储是岩溶地下水溶质运移过程中的普遍现象。为揭示岩溶管道与裂隙介质间溶质暂态存储机制,本文构建室内管道-裂隙物理模型,开展集中补给条件下的定量示踪试验,运用双区对流弥散模型实现溶质运移过程模拟。研究表明:随着集中补给水动力条件的增强,裂隙暂态存储水量呈线性增加趋势,溶质穿透曲线由单峰型向双峰型转变;管道和裂隙中的平均流速呈负相关关系,溶质在管道和裂隙中的滞留时间差决定了穿透曲线的形态;溶质暂态存储引发了穿透曲线的拖尾效应和双峰现象,对岩溶地下水溶质运移过程具有重要的控制作用。 相似文献
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地下水中污染物运移的数值模拟方法一直是学界的研究热点问题.而如何减少与消除对流-弥散方程数值解中浓度陡锋面附近的数值振荡与数值弥散,更是研究的前沿与难点.提出了一种地下水溶质运移数值模拟中减少数值弥散的新方法.该方法的核心思想是在水动力弥散系数上加上一个数值弥散估算值,得到一个修正弥散系数,用其替代方程中有明确物理意义的水动力弥散系数进行计算.并提出了一个参数——数值弥散因子(μNDF),可以根据研究需要进行参数分区并适当调节该因子的大小,从而达到控制数值振荡,减小数值弥散的目的.从一维到二维的多个数值算例的模拟计算结果表明,该方法能在消除数值振荡的基础上,较好地减少数值弥散,达到满意的精度. 相似文献
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岩溶地区往往具有高渗透性的岩溶管道,低渗透性的基岩,与多孔介质相比,水流在管道中的运移速度要大得多,穿过含水层的时间很小。岩溶地区含水层的这种特征给水流的数值模拟带来很大困难。 Conduit Flow Process （ CFP）管道流模拟程序,专门为岩溶地区的地下水数值模拟而设计,本文详细介绍其适用范围、实现原理及使用方法。 相似文献
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岩溶水系统结构复杂难以刻画,介质结构对地下水文特征的控制机制不清.以三峡鱼迷岩溶水系统为研究对象,利用人工示踪试验和地下水动态监测技术,建立了对流-弥散模型和扩散模型,求取了标准衰减曲线,构建了电导率和流量的高斯混合分布模型.结果表明:该系统中存在“单源单汇”、“单源多汇”和“多源单汇”3种地下水循环模式;水文事件的响应阶段地下水运动以对流为主,管道流占优势,衰减阶段则以扩散为主,裂隙流和孔隙流占优势;鱼泉洞在丰、枯水期分别识别出5种和6种地下水径流组分,以电导率180 μS/cm和流量0.6 m3/s为界,低电导率和大流量组分为快速流,其平均时间贡献占比为3.5%,径流量占比为19%.岩溶水系统中,管道和溶洞是快速流的储蓄和运移空间,空间尺寸大、开放性强、易受降雨影响;裂隙和孔隙是慢速流的储蓄和运移空间,空间尺寸小、开放性弱、对降雨有一定调蓄作用.研究可为岩溶水系统结构识别和水文机制研究提供参考,为岩溶流域水文地质调查提供理论依据. 相似文献
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Groundwater aquifer vulnerability has been assessed by incorporating the major geological and hydrogeological factors that affect and control the groundwater contamination using GIS-based DRASTIC model along with solute transport modeling. This work demonstrates the potential of GIS to derive a vulnerability map by overlying various spatially referenced digital data layers (i.e., depth to water, net recharge, aquifer media, soil media, topography, the impact of vadose zone and hydraulic conductivity) that portrays cumulative aquifer sensitivity ratings in Kishangarh, Rajasthan. It provides a relative indication of groundwater aquifer vulnerability to contamination. The soil moisture flow and solute transport regimes of the vadose zone associated with specific hydrogeological conditions play a crucial role in pollution risk assessment of the underlying groundwater resources. An effort has been made to map the vulnerability of shallow groundwater to surface pollutants of thestudy area, using soil moisture flow and contaminant transport modeling. The classical advection-dispersion equation coupled with Richard’s equation is numerically simulated at different point locations for assessing the intrinsic vulnerability of the valley. The role of soil type, slope, and the land-use cover is considered for estimating the transient flux at the top boundary from daily precipitation and evapotranspiration data of the study area. The time required by the solute peak to travel from the surface to the groundwater table at the bottom of the soil profile is considered as an indicator of avulnerability index. Results show a high vulnerability in the southern region, whereas low vulnerability is observed in the northeast and northern parts. The results have recognized four aquifer vulnerability zones based on DRASTIC vulnerability index (DVI), which ranged from 45 to 178. It has been deduced that approximately 18, 25, 34, and 23% of the area lies in negligible, low, medium and high vulnerability zones, respectively. The study may assist in decision making related to theplanning of industrial locations and the sustainable water resources development of the selected semi-arid area. 相似文献
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山东烟台夹河中、下游地区海水入侵三维水质数值模拟研究 总被引：17，自引：0，他引：17
建立了三维变密度对流弥散水质数学模型来研究山东省烟台夹河中、下游地区咸淡水界面的运移规律。以四面体为基本离散单元 ,推导出三维海水入侵变密度水质模型求解的数值方法 ,其中水流方程求解时运用了迦辽金有限单元法。溶质运移方程求解时运用了欧拉拉格朗日混合方法 ,将对流项与弥散项分离 ,用传统迦辽金有限元方法求解弥散项 ;采用自适应MOC MMOC法求解对流项 ,以消除人工过量和数值弥散。根据地下水的潮汐效应观测信息 ,确定了含水系统的海底延伸边界 ;利用该地区地下水水头及水质长观资料识别了模型的水文地质参数 ,探讨了夹河地区海水入侵的原因 :认为夹河下游地区滨海地带地下水过量开采是造成烟台地区海水入侵的主要原因。此外 ,海水随潮定期地倒灌进入夹河 ,通过局部岩性天窗侵入淡水含水层加剧了沿夹河河床两侧地下水的咸化。同时还预测了几种情况下地下水的水质演化趋势 ,为防止和减轻夹河地区海水入侵提供合理、科学的依据。 相似文献
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ZHU Xueyu Department of Earth Sciences Nanjing University Hankou Ro Nanjing QIAN Xiaoxing Faculty of Civil Engineering Hohai University Nanjing LIU Jianli Institute of Soil Science Chinese Academy of Sciences Nanjing 《《地质学报》英文版》2001,75(3):294-297
In this paper, the hydraulic characteristics of the fracture-karst aquifer and the distribution patterns of petrochemical contaminants are studied. Then, a numerical model using the mixed Eulerian-Lagrangian approach is constructed to predict the distribution and transport of petrochemical compounds in groundwater. The results of numerical modelling and sensitivity analysis show that it may be a workable way for aquifer remediation to combine contamination sources control and capture zone establishment. 相似文献
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淄博孝妇河源区地下水资源的开发利用研究 总被引：3，自引：0，他引：3
在分析淄博市孝妇河流域源头的南神头－窑广地下水富水区水文地质条件的基础上，应用数值模拟方法建立了该区的地下水流模型，并根据当地的资源需求建立了地下水动态预测模型，研究了可能通过该区出流边界补给下游地区地下水的侧向排泄量。应用系统工程学和运筹学理论，以“开采费用最小”为目标函数，以研究区的需水量及开采井的供水作为约束条件，建立了该区的地下水最优控制模型。通过优化地下水开采布局对出流边界的流量进行了研究，既为富水区的地下水资源利用确定开采方案，又科学地评价地富水区北部边界对下游地区的地下水侧向补给量。 相似文献
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Krzysztof Dragon Jozef Gorski Marek Marciniak Dariusz Kasztelan 《Hydrogeology Journal》2009,17(5):1257-1264
Hydrogeological research was performed to establish the origin of organic-rich water in a Quaternary aquifer (Wielkopolska Buried Valley aquifer, Poland). The spatial distribution of such water was determined by means of multilevel sampling with a packer. The nature, spatial distribution and chemistry of the organic-rich water suggest hydraulic connection between the Quaternary aquifer and the underlying Neogene aquifer. This connection may be enabled by an old abandoned, improperly plugged well, and must therefore be considered as an artificial hydraulic connection between hydrogeologically separated aquifers. For the verification of this hypothesis, a groundwater contaminant transport model was constructed. The results of contaminant transport modeling allow the contaminant transport parameters (transverse and longitudinal dispersivity) to be identified in the field. The numerical groundwater model was used for the prognosis of organic-rich water remediation, and for specification of water-resource management principles in the region where organic-rich water occurs. The results of this research enable the verification of assumptions regarding complex groundwater flow conditions in the boundary zone of a buried valley. 相似文献
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裂隙岩溶含水系统溢流泉演化过程的数值模拟 总被引：5，自引：5，他引：0
本文利用非连续裂隙网络介质模型,耦合水动力条件和碳酸盐溶蚀动力条件,建立岩溶含水系统演化的数学模型,并用数值法进行模拟分析。在已建数值模型基础上,构造了两组实例模型(降水入渗补给的裂隙岩溶含水系统和河流补给的裂隙岩溶含水系统)来研究裂隙岩溶系统中溢流泉早期演化过程。模拟发现,裂隙岩溶含水系统演化过程中,裂隙不断被溶蚀拓宽,致使系统中潜水位不断下降,许多小泉被疏干;同时不同裂隙之间存在溶蚀差异,在潜水位及优势通道附近的裂隙溶蚀速度快,而其它位置则相对慢得多,差异溶蚀促使系统形成优势溶管,优势溶管逐渐袭夺水流,形成大泉。另外对比两模型发现,降水入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道从汇向源发育;而河流入渗为主要补给源的裂隙岩溶含水系统,泉管道则由源向汇发育。 相似文献
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This paper is concerned with numerical methods for the modeling of flow and transport of contaminant in porous media. The
numerical methods feature the mixed finite element method over triangles as a solver to the Darcy flow equation and a conservative
finite volume scheme for the concentration equation. The convective term is approximated with a Godunov scheme over the dual
finite volume mesh, whereas the diffusion–dispersion term is discretized by piecewise linear conforming triangular finite
elements. It is shown that the scheme satisfies a discrete maximum principle. Numerical examples demonstrate the effectiveness
of the methodology for a coupled system that includes an elliptic equation and a diffusion–convection–reaction equation arising
when modeling flow and transport in heterogeneous porous media. The proposed scheme is robust, conservative, efficient, and
stable, as confirmed by numerical simulations.
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