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含水介质的空间分布及其非均质性对地下水流和溶质运移有着重要的影响。以淮南顾桥矿区作为研究对象,为了刻画矿区松散层含水介质的空间分布,使用转移概率地质统计方法建立含水介质的随机模型,对矿区水文地质结构的空间连续性和空间变异性进行表征;并将随机模拟得到的顾桥矿区含水介质剖面图与矿区原始水文地质剖面进行对比。结果表明,基于转移概率地质统计模拟方法可以比较准确地刻画矿区的水文地质结构;模拟剖面与原始水文地质剖面的比较显示模拟结果与实际含水介质空间分布情况有较好的一致性,转移概率地质统计方法在对含水介质非均质性刻画中具有较好的适用性。 相似文献
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辫状河储层建模方法研究 总被引：10，自引：1，他引：9
辫状河储层在我国陆相盆地中广泛分布,而对这类储层的认识却较差。辫状河砂体的非均质性严重,这是影响开发效果的重要原因。本文以张家口地区的露头砂体为例,在密集取样的基础上建立了砂体的地质模型,分析了砂体的非均质性特征,探讨了辫状河储层的建模方法。根据孔隙度和渗透率的变差函数分别建立了孔隙度和渗透率的克里金模型和条件模拟模型;利用频谱分析法和变尺度分析法对渗透率进行了赫斯特指数的求取,得到该砂体的赫斯特指数的平均值在０.８左右,同时利用分形几何的插值理论建立了渗透率的分形几何模型。对各种模型进行的比较显示克里金模型较好地表现了物性参数的整体趋势;条件模拟模型较好地再现了储层非均质性;而分形几何模型既反映了储层宏观物性分布,又反映了其内部非均质性变化。整体上看,分形几何模型是一种相对比较好的模型,可应用于油田开发早期。 相似文献
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《岩土力学》2017,(11):3287-3294
盖层密封性能对CO_2地质封存工程的容量、经济性、安全性具有重要影响。盖层岩石具有明显的层状非均质特点,而这种层状非均质特点直接影响CO_2在盖层中的迁移与泄漏过程,从而影响盖层的密封性能。现有研究考虑了各向同性的非均质性对盖层密封性能的影响,但并未针对层状非均质性盖层展开相应的研究。建立了考虑孔隙度、渗透率和毛管压力参数变化关系的均质、非层状非均质和层状非均质3种盖层地质模型,并采用TOUGH2对统一边界条件的不同地质模型开展了数值模拟对比研究,分析了CO_2进入盖层、盖层内迁移和穿透盖层而形成缓慢泄漏的全过程。模拟结果表明:3种模型中,自由态CO_2饱和度分布与孔隙度、渗透率的分布基本一致;与均值模型相比,非层状非均质性会加速CO_2在盖层中的迁移,而层状非均质性将会阻碍CO_2在盖层中的迁移,增加穿透时间;与均质模型和非层状非均质模型相比,层状非均质模型将会大大降低CO_2的穿透盖层以后的泄漏速率和泄漏总量。针对建模和数值模拟过程中遇到的问题,提出了盖层地质建模过程中的一些局限性。其结果为更加客观和定量地评价CO_2在盖层内迁移规律及泄漏量奠定了一定的基础。 相似文献
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多尺度有限单元法求解非均质多孔介质中的三维地下水流问题 总被引：7，自引：0，他引：7
应用多尺度有限单元法模拟非均质多孔介质中的三维地下水流问题。与传统有限单元法相比，多尺度有限单元法的基函数具有能反映单元内参数变化的优点，所以这种方法能在大尺度上抓住解的小尺度特征获得较精确的解。在介绍多尺度有限单元法求解非均质多孔介质中三维地下水流问题的基本原理之后，对参数水平方向渐变垂直方向突变的非均质多孔介质中的三维地下水流和Borden实验场的三维地下水流分别用多尺度有限单元法和传统等参有限单元法进行了计算，结果表明在模拟高度非均质多孔介质中的三维地下水流问题时，多尺度有限单元法比传统有限单元法有效，既节省计算量又有较高的精度；在模拟非均质性弱的多孔介质中的三维地下水流问题时，多尺度有限单元法虽然也能在大尺度上获得较为精确的解，但效果不明显。 相似文献
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王河煤矿矿井涌水量数值模拟及预测 总被引：1，自引：0，他引：1
针对岩溶充水矿井涌水量数值模拟中边界条件概化和非均质性刻画难题,采用分别建立区域模型和局部模型的方法解决边界概化问题,运用信息复合技术刻画岩溶介质的非均质性.以具有完整水文地质边界的荥巩矿区为计算区建立区域模型,以区域模型计算出的流量作为边界条件建立王河煤矿矿井涌水量模拟模型(局部模型).在充分分析钻孔、构造、突水、物探等资料的基础上,运用信息复合技术对煤矿充水含水层进行垂向和平面参数分区.在此基础上,利用GMS建立了精细的王河煤矿涌水量模拟模型.利用该模型预测了不同开采工作面的矿井正常涌水量和最大涌水量.结果表明,开采111070、113090、113110、113120工作面时,正常涌水量分别为490、350、560、590 m3/h,最大涌水量分别为690、490、790、830 m3/h.预测结果可为矿山设计部门确定开采方案、布置排水设备和制定防治水措施提供科学依据. 相似文献
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近年来,基于连续时间随机游动(Continuous Time Random Walk, CTRW)理论所建立的模拟非均质多孔介质中溶质运移的方法已在大量的数值实验、室内实验、野外实验中得到了广泛的验证,为非均质多孔介质中的溶质运移行为提供了一种有效的模拟方法。简述了提出和发展CTRW的研究背景、基础理论以及与经典的对流-弥散方程等其他模拟方法的关系,综述了该理论在模拟溶质运移中的发展和应用,分析了实际应用中的关键问题,并展望了将其进一步发展应用于模拟反应性溶质运移的前景。 相似文献
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非均质介质的空间维度变化对重非水相流体（DNAPL） 的运移具有重要的影响。在充分考虑地质体的空间连续
性、不对称性以及各向异性等特征的基础上,采用基于马尔可夫链的转移概率（transition probability） 模型来构建非均质
随机场。该文通过TMVOC-MP软件来模拟DNAPL在非均质介质中的运移规律,探讨非均质随机场的水平空间连续性、
空间维度变化以及侧向运移过程对DNAPL运移的影响。结果表明,介质的水平空间连续性越好,DNAPL在水平方向的
迁移范围越大,在垂向的迁移范围越小;相比于三维模型,二维模型中DNAPL在水平方向的展布更大、在透镜体上的蓄
积量更多,在实际应用中以二维模型代替三维模型会加大模拟结果与实际污染情况之间的误差;侧向运移过程削弱了单
个平面的非均质性对DNAPL运移的控制,当存在侧向运移时,DNAPL绕过透镜体所运移的距离以及在透镜体上的蓄积
量会相应减小。 相似文献
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非均质含水层中渗流与溶质运移研究进展 总被引：1，自引：1，他引：0
含水层的非均质性控制着地下水渗流和溶质迁移特性,准确定量化描述非均质含水层中的渗流和溶质迁移问题受到广泛关注,已成为地球科学领域中的研究热点。首先从非均质含水层地下水流和溶质迁移理论模型、矩分析、多尺度进行系统综述,指出尺度转换在目前水文地质研究中主要解决的问题以及存在的问题;其次从非均质含水层场地试验、不确定性以及速度连通性等方面分析了该方向的研究进展;最后指出地球物理反演含水层非均质性、随机理论与随机模拟软件开发、尺度转换及速度连通性的不确定性问题、非均质性与水文地质条件关系研究4个方面是该领域今后的主要研究方向。 相似文献
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介质概化是水文地质概念模型建立和进行地下水流三维数值模拟的基础。目前国内、外已建立的岩溶介质地下水流模型,都有一个共同的特点:在进行岩溶介质概化的时候,大都采用等效裂隙介质模型方法。由于岩溶介质的空间不连续性和各向异性,决定了采用该方法概化岩溶介质必然造成与实际情况不符。为了更加准确地概化岩溶含水介质,同时也为了使概化后的介质模型,能比较真实地刻画出实际岩溶介质的含水层,这里以广西合山煤田为例,针对岩溶含水介质的特征,以及岩溶发育规律,提出了对模拟区域采用多种方法进行介质概化,对不同类型的岩溶介质采用不同的方法进行概化处理,从而实现了对复杂岩溶介质的概化。 相似文献
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This paper compares analytical and numerical methods by taking the forecasting of water yield of deep-buried iron mine in Yanzhou, Shandong as an example. Regarding the analytical method, the equation of infinite and bilateral water inflow boundary is used to forecast the water yield, and in the case of numerical simulation, we employed the GMS software to establish a model and further to forecast the water yield. On the one hand, through applying the analytical method, the maximum water yield of mine 1 500 m deep below the surface was calculated to be 13 645.17 m3/d; on the other hand, through adopting the numerical method, we obtained the predicted result of 3 816.16 m3/d. Meanwhile, by using the boundary generalization in the above-mentioned two methods, and through a comparative analysis of the actual hydro-geological conditions in this deep-buried mine, which also concerns the advantages and disadvantages of the two methods respectively, this paper draws the conclusion that the analytical method is only applicable in ideal conditions, but numerical method is eligible to be used in complex hydro-geological conditions. Therefore, it is more applicable to employ the numerical method to forecast water yield of deep-buried iron mine in Yanzhou, Shandong 相似文献
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基于孔隙网络模型的非水溶相液体运移实验研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
进行多孔介质中非水溶相液体（Non Aqueous Phase Liquids，NAPLs）运移的微观机理研究，微观孔隙网络模型实验是目前应用比较广泛且行之有效的方法。通过网络模型实验，获得对NAPLs在多孔介质中运移更深入的认识。从多孔介质孔隙结构测量、孔隙网络模型制作、NAPLs运移网络模型实验和数值模拟4个方面评述了该方向的研究进展，结果显示测量孔隙结构方法、图像刻蚀技术、可视化测量实验数据方法等有力地促进了本实验研究的发展。分析了孔隙网络模型实验存在的问题以及未来的发展趋势，对开展孔隙网络模型实验研究有一定的启发作用。 相似文献
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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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为了探究水文地质结构对地下水流数值模拟的不确定性,可以运用随机模拟建立地下水位的预测模型。根据转移概率地质统计方法模拟多孔介质岩性分布,利用非线性规划的思路计算岩性与水文地质参数之间的关系,从而建立相对精确的随机水文地质参数场。将不同的水文地质参数场运用到MODFLOW中,得到不同的随机模拟结果。通过比较随机模型和确定模型的末流场拟合情况以及水位动态拟合图,发现确定模型和随机模型具有相似趋势,都能与实测流场拟合较好,但是随机模型更能体现真实的水文地质特征。对随机模型预测10年后的地下水水位做不确定性分析,得到水位平均变幅介于-5～5 m之间,且95%置信度水位变幅的平均上限线约为0.146 m。研究结果为决策者提供科学依据。 相似文献
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We describe a new approach for simulation of multiphase flows through heterogeneous porous media, such as oil reservoirs.
The method, which is based on the wavelet transformation of the spatial distribution of the single-phase permeabilities, incorporates
in the upscaled computational grid all the relevant data on the permeability, porosity, and other important properties of
a porous medium at all the length scales. The upscaling method generates a nonuniform computational grid which preserves the resolved structure
of the geological model in the near-well zones as well as in the high-permeability sectors and upscales the rest of the geological
model. As such, the method is a multiscale one that preserves all the important information across all the relevant length
scales. Using a robust front-detection method which eliminates the numerical dispersion by a high-order total variation diminishing
method (suitable for the type of nonuniform upscaled grid that we generate), we obtain highly accurate results with a greatly
reduced computational cost. The speed-up in the computations is up to over three orders of magnitude, depending on the degree
of heterogeneity of the model. To demonstrate the accuracy and efficiency of our methods, five distinct models (including
one with fractures) of heterogeneous porous media are considered, and two-phase flows in the models are studied, with and
without the capillary pressure. 相似文献
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Integration of Tracer Test Data to Refine Geostatistical Hydraulic Conductivity Fields Using Sequential Self-Calibration Method 总被引：3，自引：0，他引：3
On the basis of local measurements of hydraulic conductivity,geostatistical methods have been found to be useful in heterogeneity characterization of a hydraulic conductivity field on a regional scale. However,the methods are not suited to directly integrate dynamic production data,such as,hydraulic head and solute concentration,into the study of conductivity distribution. These data,which record the flow and transport processes in the medium,are closely related to the spatial distribution of hydraulic conductivity. In this study,a three-dimensional gradient-based inverse method-the sequential self-calibration (SSC) method-is developed to calibrate a hydraulic conductivity field,initially generated by a geostatistical simulation method,conditioned on tracer test results. The SSC method can honor both local hydraulic conductivity measurements and tracer test data. The mismatch between the simulated hydraulic conductivity field and the reference true one,measured by its mean square error (MSE),is reduced through the SSC conditional study. In comparison with the unconditional results,the SSC conditional study creates the mean breakthrough curve much closer to the reference true curve,and significantly reduces the prediction uncertainty of the solute transport in the observed locations. Further,the reduction of uncertainty is spatially dependent,which indicates that good locations,geological structure,and boundary conditions will affect the efficiency of the SSC study results. 相似文献
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In engineering practices, different numerical methods for fluid flow simulation and solid deformation/stress simulation are adopted to model fluid–structure interaction problems in porous media. Cell‐centered finite volume method is widely used in fluid flow simulation, while the solid deformation/stress simulation is usually accomplished by using the Galerkin vertex‐centered finite element method, which leads to the incompatibility between cell variables with nodal variables. Therefore, the data transfer between cell variables and nodal variables is inevitable. Consequently, this kind of transfer will lead to extra artificial error. Hence, the major concern is how to minimize the error due to cell to node projections. In this paper, a problem of pore pressure diffusion within a one‐dimensional heterogeneous porous medium is investigated. We present a new projection scheme and corresponding error formula, where the error control factor is introduced. The new projection scheme is based on piecewise linear interpolations. Results demonstrate that if the error control factor is chosen properly, the error due to the projection from cell to node can be controlled effectively, and the most desired zero error can be achieved. Finally, we analyze some practical cases in consideration of permeability contrast and mesh uniformity. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献