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1.
地下水水平井流的模型及数值模拟方法—考虑井管内不同流态 总被引：10，自引：4，他引：6
评述用线汇刻画水平井管可能存在的问题, 并用理想模型证明.提出考虑井管不同流态(线性流与非线性流) 水流阻力的水平井流的模型, 并将内边界取在水平井的出水口处, 避免了采用线汇刻画水平井管时假定其流量分布和水头分布的困难.运用作者提出的等效渗透系数的概念与确定方法, 将水平井-含水层系统视为含有圆柱形透镜体的非均质含水层, 给出新的水平井流的数学模型.求解了一个理想模型, 得出河下水平井开采地下水的动态. 相似文献
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在有侧向流入(流出)的水平井流运动和连续性方程的基础上,建立了渗流与水平井流耦合数学模型,主要针对混合水头损失问题,进行了渗流与水平井流耦合数值计算,分析了常用的摩擦系数修正方法对计算结果的影响。数值模拟计算表明:层流或者光滑紊流流态时,不同的摩擦系数修正方法对结果影响较小;粗糙紊流流态时,不同的摩擦系数修正方法对结果影响较大。当水平井流是层流-光滑紊流流态时,使用了一种新的流态分界点识别方法对水平井流态进行判断,计算结果证实了方法的可靠性、合理性。 相似文献
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层流—紊流共存流场中岩溶裂隙网络演化过程的数值模拟方法 总被引：2，自引：2，他引：0
研究岩溶水系统的演化过程对许多资源与环境问题有着重要意义。岩溶地区水资源、油气资源的预测与开发、水土流失成因及防治等课题都与此密切相关。岩溶管道是地下水对裂隙的逐渐溶蚀扩展形成的,岩溶演化初期,所有裂隙宽度不大,流场整体成层流状态。随着溶蚀的进行,一部分裂隙优先扩大使其中的水流进入紊流状态,而另一部分裂隙中水流仍呈层流状态。文章提出一种数值方法,能够模拟层流-紊流共存流场的岩溶演化过程。利用蒙特卡洛(Monte-Carlo)方法模拟初始裂隙网络,通过非连续介质方法模拟裂隙网络中的渗流。裂隙扩展的速度通过岩石表面溶蚀速度经验公式计算,使用迭代方法求解层流-紊流共存条件下的水头非线性方程。构建了能够利用解析法求解的模型,把数值解和解析解的结果进行对比,验证了本研究的数值法及软件的可行性。 相似文献
4.
利用人工模拟植被试验,系统研究了6个坡度和10个流量、5种覆盖度条件下坡面流水力参数水力要素关系及阻力的变化特征,以期揭示坡面植被水流阻力的内在规律性.结果表明:流态指数随植被覆盖度的增加而显著增加,相同植被覆盖度下,试验坡度对其影响并不显著.各试验工况下,水流流态主要分布在"虚拟层流区"和过渡流区,未达到紊流区.随试验坡度的增加,水流流态由缓流向急流区域延伸,而随覆盖度的增加,流态向相反方向延伸.植被覆盖条件下坡面水流阻力与雷诺数的变化规律并非呈单调增加或者单调递减的趋势,而与植被覆盖度紧密相关,当植被覆盖度较低时,阻力系数随雷诺数的增加而减小,而覆盖度较高时,阻力系数随雷诺数增加呈线性增加的趋势. 相似文献
5.
为了分析将子域解析元素法应用于煤矿地下水流场模拟的可行性,并探究如何提高此方法的模拟精度,首先推导出了强度非线性变化的高阶线汇的复势表达式,分析了其流量势与流函数的空间分布特征,在此基础上应用python语言构建了基于子域解析元素法的煤矿地下水流场模型并应用于求解某煤矿放水试验后水位分布问题.模拟结果显示,模拟水位与观测孔水位偏差绝对值范围为1.36~5.27 m,模型外边界（实际定水头边界）上的水位接近实际值（900 m）,且通过模型外边界（实际隔水边界）的流量近似为零.对模拟原理及模拟结果的分析表明,基于子域解析元素法的煤矿地下水流场模型在全域上满足质量守恒及达西流梯度场,在全域内任意一点的水位可通过该点所处的子域所对应的流量势函数求得,因此应用子域解析元素法进行煤矿地下水流场模拟是可行的,而且将代表模型边界的非线性强度线汇剖分为更短的长度可进一步提高模拟精度. 相似文献
6.
在地下水资源评价理论方面, 陈崇希教授分析了"平均布井法"不符合质量守衡原理的实质, 纠正了以"地下水补给量计算可持续开采量"的错误, 提出了基于"质量守衡"的地下水资源评价原则, 强调分析"补给的增加量与排泄的减少量"在评价地下水可持续开采量时的重要意义.在地下水动力学领域, 陈崇希教授纠正了稳定井流"影响半径"模型的错误, 恢复了Dupuit"圆岛模型"的原貌, 拓展了Theis公式和Hantush公式的应用条件, 改进了地下水非稳定井流理论, 完善了其中的某些基本概念.在水文地质模拟仿真技术方面, 陈崇希教授提出确定滨海承压含水层海底边界的理论和方法; 提出地下水混合井流的模型和模拟方法, 解决了混合抽水试验确定分层水文地质参数的难题; 提出岩溶管道-裂隙-孔隙三重介质的地下水线性-非线性流动的模型; 建立了考虑井管水流雷诺数对滤管入流量分布的水平井-含水层系统的地下水流模型; 完成了"渗流-管流耦合模型"的砂槽物理模拟, 并用数值方法仿真了地下水流的规律; 最近向观测孔水位形成的传统观念———常规观测孔中的水头降深反映该孔滤水管中各点的平均降深———提出质疑.陈崇希教授建立的"渗流-管流耦合模型"使传统的基于线汇/线源的井孔-含水系统模型提高到新的水平.陈崇希教授积极倡导"防止模拟失真, 提高仿真性", 强调精细地分析水文地质条件、合理地概化模型和采用正确的仿真技术的重要性. 相似文献
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"渗流-管流耦合模型"的物理模拟及其数值模拟 总被引：16，自引：2，他引：16
井孔 -含水系统问题是当今水文地质学最重要的研究课题之一。长期以来 ,水文地质模型中对井孔的刻画基本上都是引用“热传导”中的“线汇”理论 ,需要人工预先给定线汇 线源的流量或水头的分配 ,其正确性或适用性至今没有得到理论证明。陈崇希 (1993 )提出的“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”在理论上已解决多个水文地质问题 ,也用于几个实例 ,本文再用物理模拟检验其可靠性。论文针对具有典型意义的河床下水平井或傍河垂直井地下水流问题做了砂槽物理模拟 ,并用基于“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”的数值方法仿真模拟了此条件下地下水流的规律。成果表明 ,数值模拟观测孔水头动态相当好地再现了物理模拟结果。论文指出了“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”在井孔 -含水系统问题上的广泛应用前景。 相似文献
8.
三维地下水流中常规观测孔水位的形成机理及确定方法 总被引：5，自引：1，他引：4
对地下水三维流中常规观测孔中水位的传统计算方法提出质疑, 认为计算观测孔中水位的Hantush Бочевер方程是缺乏物理基础的纯数学方法.分析了形成观测孔中水位的机理, 提出三维地下水流中常规观测孔中只是孔口的流量为零, 而孔内却存在"抽水"和"注水"的井孔; 多层井(multilayerwell) 不一定要求"多层"的条件, 在均质单一含水层中的井孔可以具有多层井的基本特征; 混合井孔的水位并不"混合", 混合观测孔中存在符合机理的水头分布和流量分布规律等观点.普遍而言, 三维流中的观测孔不能用通常所说的线汇/线源刻画, 也不能用近几年提出的孔内为层流(线性流) 的假定来研究该问题, 然而可用笔者于1993年提出的"渗流-管流耦合模型"和"等效渗透系数"方便、有效地模拟.就说明性算例而言, Hantush Бочевер方程只能近似用于孔径大于0.2m且径距大于10~20m的条件. 相似文献
9.
水资源和环境工程中水平井研究简介 总被引：1，自引：0，他引：1
简单介绍了水平井在水资源和环境工程中的近期研究进展, 重点介绍了在不同含水层(如承压含水层、潜水含水层、越流含水层及河下含水层) 中, 水平井抽水条件下降深的半解析解, 同时分析了降深随抽水时间变化的标准曲线和微分标准曲线.这些半解析解可用于分析小流量水平井在中长时段的降深特性.分析了用于排水和供水的大流量水平井的水力学特征, 并介绍了求解渗流-管流耦合井流系统的一种新方法.同时介绍了在非饱和含水层中水平井抽取气体的动力学特征, 并分析了地面覆盖和未覆盖2种情况下的气体清除效率, 报告了在不同饱和含水层条件下水平井的捕获区和捕获时间的计算. 相似文献
10.
基于波浪边界层理论及单向流泥沙起动Shields曲线,推证出波浪泥沙起动Shields曲线;基于波流边界层理论,提出表述波流边界层动力特征的波流比因子X及非线性作用因子Y,并建立了Y与X的相关关系;在此基础之上,结合单向流及波浪泥沙起动Shields曲线,推证出波流共同作用下泥沙起动Shields曲线。结果表明:波浪泥沙起动Shields曲线在层流区与单向流光滑紊流区曲线保持一致,粗糙紊流区与单向流粗糙紊流区曲线保持一致,过渡区线型为折线,由层流区及粗糙紊流区曲线延长交汇获得;X及Y能够合理地表征波流边界层动力对比特征及非线性作用特征;波流泥沙起动Shields曲线介于波浪及单向流泥沙起动Shields曲线之间,随着波流比因子X的不同,依据非线性作用因子Y,自动在波浪及单向流泥沙起动Shields曲线之间非线性过渡。建立的波流泥沙起动Shields曲线与试验结果吻合较好,且能够概括单向流、波浪及波流等不同动力及细沙、粗沙等不同粒径的泥沙起动条件。 相似文献
11.
Solution for a plane strain rough‐walled hydraulic fracture driven by turbulent fluid through impermeable rock 
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下载免费PDF全文 The impact of turbulent flow on plane strain fluid‐driven crack propagation is an important but still poorly understood consideration in hydraulic fracture modeling. The changes that hydraulic fracturing has experienced over the past decade, especially in the area of fracturing fluids, have played a major role in the transition of the typical fluid regime from laminar to turbulent flow. Motivated by the increasing preponderance of high‐rate, water‐driven hydraulic fractures with high Reynolds number, we present a semianalytical solution for the propagation of a plane strain hydraulic fracture driven by a turbulent fluid in an impermeable formation. The formulation uses a power law relationship between the Darcy‐Weisbach friction factor and the scale of the fracture roughness, where one specific manifestation of this generalized friction factor is the classical Gauckler‐Manning‐Strickler approximation for turbulent flow in a rough‐walled channel. Conservation of mass, elasticity, and crack propagation are also solved simultaneously. We obtain a semianalytical solution using an orthogonal polynomial series. An approximate closed‐form solution is enabled by a choice of orthogonal polynomials embedding the near‐tip asymptotic behavior and thus giving very rapid convergence; a precise solution is obtained with 2 terms of the series. By comparison with numerical simulations, we show that the transition region between the laminar and turbulent regimes can be relatively small so that full solutions can often be well approximated by either a fully laminar or fully turbulent solution. 相似文献
12.
为了描述岩溶多重含水介质存在非达西流问题,研究管道流CFP模型在岩溶区数值模拟中的应用。在分析管道流CFP基本原理的基础上,通过建立概念模型算例(5个管道,上下临界雷诺数分别为2 000和4 000),探讨不同管道水文地质参数对出口流量及水流状态的影响,并对参数敏感性进行分析,最后将CFPM1模型应用于广西寨底岩溶地下河系统,探讨在实际应用中的管道流模型适用性。概念模型结果表明,参数敏感度从大到小依次为:管道直径、水力梯度、管道渗透系数、弯曲度及粗糙度,流量与雷诺数随管道参数增大而增大,水流状态从层流变为紊流。寨底岩溶管道流模型中3个观测井及地下河出口实测流量表明CFPM1能较好地模拟出岩溶地下水水位变化趋势。得出结论:CFPM1管道流模型允许岩溶管道与基岩含水层进行水流交换,能够较好地刻画岩溶区管道介质非达西流特征,但管道参数获取较为困难,且不能刻画岩溶管道形态变化。该方法具有一定通用性,可为实际应用提供指导。 相似文献
13.
CHENChong-xi 《水文地质工程地质》2012,39(5):1-7
建立了地下水定流量抽水的稳定混合井流模型和不稳定混合井流模型,后者包括未抽水条件的混合水位（初始混合水位）模型和定流量混合抽水模型。得出若干基本规律。并与前人的相关问题做了对比,证明了Sokol D.,Hantush M.S.,Бочевер Ф.М. 和 Веригин Н.Н.及 Neuman关于混合观测孔水位建议方程所需要的条件以及MODFLOW软件关于混合抽水井各层流量的分配与各层的导水系数成正比建议所需要的条件。 相似文献
14.
15.
Jun-Zhi Wang Xiao-Wei Jiang Li Wan Xu-Sheng Wang Hailong Li 《Hydrogeology Journal》2014,22(7):1625-1638
Analytical studies on release/capture zones are often limited to a uniform background groundwater flow. In fact, for basin-scale problems, the undulating water table would lead to the development of hierarchically nested flow systems, which are more complex than a uniform flow. Under the premise that the water table is a replica of undulating topography and hardly influenced by wells, an analytical solution of hydraulic head is derived for a two-dimensional cross section of a drainage basin with horizontal injection/pumping wells. Based on the analytical solution, distributions of hydraulic head, stagnation points and flow systems (including release/capture zones) are explored. The superposition of injection/pumping wells onto the background flow field leads to the development of new internal stagnation points and new flow systems (including release/capture zones). Generally speaking, the existence of n injection/pumping wells would result in up to n new internal stagnation points and up to 2n new flow systems (including release/capture zones). The analytical study presented, which integrates traditional well hydraulics with the theory of regional groundwater flow, is useful in understanding basin-scale groundwater flow influenced by human activities. 相似文献
16.
Application of MODFLOW for simulating groundwater flow in the Trifilia karst aquifer, Greece 总被引：8，自引：1，他引：7
Georgios Panagopoulos 《Environmental Earth Sciences》2012,67(7):1877-1889
Karst aquifers can have a complex flow as a result of the formation of large conduits from dissolution features. As a result, a three-dimensional finite-difference groundwater flow model (equivalent porous media) may not apply as the dual porosity nature of karst features and the effects of turbulent flow cannot be directly simulated. Statistical analysis of karst hydrographs of the Trifilia aquifer in Greece showed the existence of a slightly karstified mass with high primary porosity that regulates the flow. An equivalent porous media model was developed to simulate the Trifilia karst aquifer using MODFLOW. Steady state and transient state calibration gave encouraging results for the equivalent porous media approach, which does not consider pipe flow or turbulence. Detailed hydrogeological research conducted in the area helped define the aquifer hydraulic conductivity zones and extent; and flux to/from the aquifer. Only hydraulic conductivity and specific yield were adjusted during calibration, as the flux to/from the system was considered known and applied as boundary conditions. Small mean absolute and RMS piezometric head error of the model under both steady and transient state conditions were achieved. 相似文献
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Due to the high heterogeneity and complexity of water flow movement for multiple karst water-bearing mediums,the evaluation,effective development,and utilization of karst water resources are significantly limited.Matrix flow is usually laminar,whereas conduit flow is usually turbulent.The driving mechanisms of water exchange that occur between the karst conduit and its adjacent matrix are not well understood.This paper investigates the hydrodynamic characteristics and the mechanism of flow exchange in dual water-bearing mediums(conduit and matrix)of karst aquifers through laboratory experimentation and numerical simulation.A karst aquifer consisting of a matrix network and a conduit was proposed,and the relationship between the water exchange flux and hydraulic head differences generated from the laboratory experiments was analyzed.Two modes of experimental tests were performed with different fixed water level boundaries in the laboratory karst aquifer.The results indicate that the water exchange capacity was proportional to the square root of hydraulic head differences.The linear exchange term in the conduit flow process(CFP)source program was modified according to experimental results.The modified CFP and the original CFP model experimental data results were compared,and it was found that the modified CFP model had better fitting effects.These results showed that the water exchange mechanism between conduit and matrix is very important for solid-liquid interface reaction,water resource evaluation,and understanding of karst hydrodynamic behavior. 相似文献