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采用剖开算子法,把二维输运问题剖分为两个子初值问题(对流分步、扩散分步)。在任意三角形网格中,分别对不同性质的算子采用各自适合的算法,即采用特征线法求解对流分步,采用半隐式有限元法求解扩散分步。重点探讨了对流插值问题,给出了一种完全对称三次插值模式,有效地减少了数值阻尼。为了克服高阶插值数值震荡问题,计算中保证了函数及其一阶偏导数连续。算例表明,数值方法模拟结果与精确解吻合较好。该算法在求解输运方程(包括纯对流输运方程)时,既能有效减少数值阻尼,也能保证计算中不出现数值震荡。 相似文献
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在考虑水体入流和出流不等的条件下,提出了水体交换周期的计算模型和相应的数值算法.并选取黄河上游兰州-下河沿、下河沿-石嘴山、石嘴山-头道拐三河段,在天然径流状态下和有水库调节作用下分汛期和非汛期分别计算了历年各河段水体的交换周期.结果表明:(1)在天然径流状态下,三河段非汛期历年的交换周期几乎均长于相应汛期的交换周期,而在水库调蓄作用下,则没有表现出这一特点;(2)无论汛期还是非汛期,在水库的径流调节作用下各河段水体的交换周期普遍长于天然径流状态下的交换周期,即水库的径流调节作用使得下游河段水体的交换周期普遍延长,从而减缓了该河段的水量循环速率,对相应河段的水资源的可再生量产生了制约作用. 相似文献
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应用河床温度时序资料对地表水与地下水交换过程进行评价。首先假设半无限空间上部温度边界按正弦波动,由1D地下水渗流传热模型,得到采用温度衰减规律计算地下水流速的解析模型;典型的解析模型求解有Hatch解析解和Keery解析解, Hatch解考虑了热弥散效应所引入的误差,因此其计算精度优于Keery解。然后基于典型渗透性介质,通过算例讨论了解析模型的适用性和局限性。研究结果表明：只有研究区能简化为均质多孔介质、地下水的1D垂向运动占主导地位时,才能采用解析法确定地下水流速;采用常规的测点距离（1.0 m左右）,振幅比法能有效评价流速在(-1.0～8.0)×10-5 m/s的地下水活动,而相位滞后法能有效评价流速在(0.0～1.6)×10-4 m/s的地下水活动;采用温度时序资料解析模型计算地下水流速时,2个测点间必须存在振幅衰减或相位滞后,因此需要预估研究区地下水流速以便设置合理的测点间距。实例研究表明,该解析方法能够有效地评价地表水与地下水交换的时域特征。 相似文献
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本文采用径向基函数配点法建立了河渠间地下水非承压稳定流问题的数值模拟模型。径向基函数配点法的计算结果与形状参数的取值密切相关。将计算所得的近似解与解析解对比产生的误差很小,说明径向基函数配点法是一种既有效又有较高精度的求解方法。 相似文献
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解决地下水溶质问题,多用数值法和解折法。我们探讨了R-C 网络混合模拟计算机求解溶质运移的问题。通过地下水模型与水质弥散模型联合求解,对含成水体的地下水进行了模拟预测。并用于河南省民权县咸水体的动态预报研究,取得了较好的计算结果。 相似文献
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本文对黑龙洞泉域封闭式地质含水体的水文地质条件进行了论述，用总补给量法和总排泄量法对泉域的地下水资源量进行了计算，预测了在单元内多处水源地集中开采地下水所造成的环境影响，同时提出了建立多目标水资源管理模型。 相似文献
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针对边界曲折复杂的河川型水库,以质量平衡方程为基础,以各生态变量的生态动力过程为核心,并结合水库的二维水动力学模型,建立了曲线坐标系下的水体叶绿素二维生态动力学模型,该模型结合水动力学条件,考虑了富营养化过程中的生物、化学和物理变化,给出了更为详细的富营养化信息,适用于计算区域复杂的水体。结合隔河岩水库的实测数据,用矩阵追赶法给出了模型的数值解,从而得到水库中总氮、总磷和叶绿素a的分布。经验证,模型的计算结果与实测值吻合较好。 相似文献
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地下水开发利用和疏排水过程引起的地面沉降是一个渗流场与应力场耦合的过程。基于算例模型,分别采用目前常用的基于渗流-沉降分步计算的土力学经验公式、渗流-沉降部分耦合的GMS软件中SUB模型以及目前少用的基于渗流-沉降全耦合的COMSOL Multiphysics模型对疏排水引起的地面沉降量进行了计算。对比不同方法计算结果表明,COMSOL Multiphysics计算疏排水引起的地面沉降可行且计算结果较经验公式法、GMS中SUB模型的结果更为合理、更符合实际沉降特征。在此基础上,采用COMSOL Multiphysics和GMS中SUB模型对比研究了不同渗透系数对地面沉降计算的影响,结果进一步验证了COMSOL Multiphysics求解疏排水引起地面沉降的可靠性。 相似文献
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针对投影寻踪模型中投影指标函数的最优化计算复杂问题,采用加速遗传算法加快寻优速度,解决了投影寻踪过程中最优化问题。实例计算表明,该模型可处理复杂多指标优化问题,是解决复杂水质综合评价的有效途径。 相似文献
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库岸边坡中的地下水对其稳定性起决定作用,然而目前却没有统一的公式用来计算岸坡中的浸润线.为此,根据三峡库区广泛存在的隔水底板倾斜的层状非均质岸坡建立了基本模型,求得了稳定渗流和非稳定渗流两种情况下,库水位下降时岸坡中浸润线的解析解.同时,结合算例进行了分析,证明该方法在实际工程中具有指导意义. 相似文献
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为了描述天然软土的时间相依以及结构性特征,提出了一种能考虑土体超固结和结构性的实用弹黏塑性本构模型。它以Asaoka和Hashiguchi的上下负荷面作为某一应变速率下的参考屈服面,按照相对过应力的基本思路,新引入了两个能通过不同应变速率三轴压缩试验测定的率敏性参数 和 ,建立了以当前应力、黏塑性应变以及黏塑性应变速率为状态变量的动屈服准则函数,并给出了基于Newton-Raphson迭代的应力积分算法,且成功地将其嵌入到大型有限元软件ABAQUS中。最终通过数值算例来验证模型的正确性以及应力积分算法的可靠性。结果表明：该模型能同时描述土体的率敏性、蠕变以及结构性特征,模型参数物理意义明确、易懂可测,预测结果与试验数据吻合良好,可用于复杂边值问题的有限元计算。 相似文献
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A 3D discrete FEM iterative algorithm for solving the water pipe cooling problems of massive concrete structures 
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下载免费PDF全文 Water pipe cooling has been widely used for the temperature control and crack prevention of massive concrete structures such as high dams. Because both under‐cooling and over‐cooling may reduce the efficiency of crack prevention, or even lead to great harm to structures, we need an accurate and robust numerical tool for the prediction of cooling effect. Here, a 3D discrete FEM Iterative Algorithm is introduced, which can simulate the concrete temperature gradient near the pipes, as well as the water temperature rising along the pipes. On the basis of the heat balance between water and concrete, the whole temperature field of the problem can be computed exactly within a few iteration steps. Providing the pipe meshing tool for building the FE model, this algorithm can take account of the water pipe distribution, the variation of water flow, water temperature, and other factors, while the traditional equivalent algorithm based on semi‐theoretical solutions can only solve problems with constant water flow and water temperature. The validation and convergence are proved by comparing the simulated results and analytical solutions of two standard second‐stage cooling problems. Then, a practical concrete block with different cooling schemes is analyzed and the influences of cooling factors are investigated. In the end, detailed guidance for pipe system optimization is provided. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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以温州市温瑞塘河为背景,基于不确定性分析的框架,开发了动态环状河网水质模型。用HSY(Hornberger,Spear and Young)算法作水质参数的不确定性分析,求得模型参数的空间分布,从而提高模型使用的可靠性、降低决策的风险度。模型由水量子模型及水质子模型两部分组成:水量子模型采用圣维南方程并用四级解法求解;水质子模型采用CSTR(Continuously Stirred Tank Reactor)模型的机理,并结合环状河网特征作了修正,由于只需解常微分方程,因而避免了矩阵求解,显著提高了计算效率,使得用HSY算法进行不确定性分析成为可能。模型选取温州市温瑞塘河流域的鹿城区河网进行了首次应用,用HSY算法率定水质参数并讨论了参数的不确定性。对参数率定结果进行验证,结果比较理想。最后简要讨论了参数不确定性传递。 相似文献
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三江平原地下水资源潜力评价 总被引：6，自引：0，他引：6
三江平原地区第四系松散堆积物厚度一般为100～200m,最厚达：300m,为结构单一、大厚度的砂、砂砾石含水层,储存运移着巨量的孔隙水(部分为微承压水)。含水层疏导功能与富水性强,单井涌水量多在1000m^3／d,且水质为矿化度小于lg／L的淡水。依据含水层的地质时代和贮水介质类型,将三江平原地下水系统划分成第四系孔隙含水层亚系统、第三系孔隙裂隙含水层亚系统、基岩裂隙含水层亚系统。其中第四系孔隙含水层亚系统进一步分成更新统含水层次级亚系统和全新统含水层次级亚系统;第四系更新统含水层次级亚系统又细分为下、中、上更新统含水层。根据盆地浅部区域地下水分布的主要控制因素(流域水系、地质构造、地貌条件、含水层结构及地下水补、径、排条件),对三江盆地地下水系统进行了系统的描述;各地下水动力亚系统受外部动力条件(降水、蒸发、地表水、地下水)的制约,同时受内动力条件(含水介质循环条件)的控制,形成了独特的地下水动力场;论述了含水层系统的特征、边界条件、输入特征、输出特征、内部功能特征等。最后对三江平原的地下水资源潜力进行了计算与评价：依据水均衡原理,充分地考虑了计算区及计算单元在开采状态下多年补、排均衡的基础上,利用长系列的气象、水文资料,应用三维模型模拟计算了丰、平、枯水年各计算单元的地下水补给量和可开采量,进而求得了多年均衡条件下全区地下水可开采资源量。 相似文献
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传统的投影寻踪回归(PPR)的矩阵表示法用于水质评价,当指标较多时,不仅优化参数矩阵元的学习效率低,而且优化效果亦受到影响。若适当设置3类水体(地表水、地下水和富营养化水体)各指标的参照值及指标值的规范变换式,使不同指标的同级标准的规范值差异不大,从而可以认为用规范值表示的不同指标皆与某个规范指标"等效"。因此,只需构造并优化得出对各指标规范值都共同适用的2个指标变量的NV-PPR(2)和3个指标变量的NV-PPR(3)模型,对于指标变量较多的NV-PPR建模,只需将其分解为若干个NV-PPR(2)和(或)NV-PPR(3)的组合表示即可。对模型的实用性进行的效果检验表明:基于指标规范变换的3类水体的水质评价的投影寻踪回归模型具有形式简洁、计算简便和普适通用的特点。 相似文献
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为了提高煤矿井下钻孔瞬变电磁反演成像结果中的异常响应边界识别和解译能力,完成掘进工作面前方隐伏水害精准刻画、隐蔽致灾因素精细分析等地球物理解释,提出应用无监督机器学习中的聚类方法分析钻孔瞬变电磁处理成果。根据电阻率数值分布特征和2种聚类方法的特点,选择K-Means聚类算法对电阻率成像结果进行聚合分类;在聚类计算过程中,应用最远距离原则确定类簇的初始质心,选用欧氏距离作为距离计算方法,采用基于组内平方误差和的肘部法则确定聚类数目。针对掘进工作面前方的隐伏水害,分别采用三维数值模拟和井下现场应用实例进行了实用性和有效性验证。研究结果表明:该方法可自动识别最佳类簇数目,对电阻率实现准确聚类,聚类成像结果能改善原始成像模型的光滑过渡问题,突出异常响应边界,清晰显示异常响应形状和位置,有效帮助对钻孔瞬变电磁超前探测反演结果中的隐蔽致灾水体进行识别和归类。 相似文献
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解决干旱区水资源缺乏问题必须要从水资源系统配置的角度考虑,虚拟水理念有别于传统的水资源直接配置,通过改变农产品流通格局,进而优化虚拟水流动状态,实现水资源系统配置。结合甘肃省实际情况,在满足"农产品不减收""各地农业用水量不增加"两大约束条件下,以优化算法为工具,搭建了基于甘肃省14个市(州)的以农产品为调控对象的数学模型,调控后,地区总收入呈上升趋势,上升约7%,但农业用水量呈下降趋势,下降约4%。玉米的进口总量上升了9%~10%,而小麦进口总量同比下降了28%~30%。调控方案使虚拟水流动均衡性在当地农业用水综合调控中集中体现,提高了地区水资源系统配置实现的可能性,实现了水资源直接配置和间接调配的综合管理,对缓解干旱区未来社会经济发展中水资源配置面临的问题提出了新的思路。 相似文献