Analytical model of the mean velocity distribution in an open channel with double-layered rigid vegetation     

《Advances in water resources》2014

An analytical model for predicting the vertical distribution of mean streamwise velocity in an open channel with double-layered rigid vegetation is proposed. The double-layered model was constructed in a laboratory flume with an array of steel cylinders of two heights. For each vegetation layer (i.e., the short- or tall-vegetation layer), the flow is vertically separated into a lower vegetation zone and an upper vegetation zone, and corresponding momentum equations for each zone are formulated. For the lower vegetation zone, a uniform velocity was adopted since turbulent shear is relatively small and the Reynolds stress is ignored. For the upper vegetation zone, a power series was used to solve the momentum equations. For the free-water zone, a new expression was suggested to obtain a zero velocity gradient at the water surface instead of the traditional logarithmic velocity distribution. Good agreement between the analytical predictions and experimental data demonstrated the validity of the model.  相似文献   

A new benchmark semi-analytical solution for density-driven flow in porous media     

《Advances in water resources》2014

A new benchmark semi-analytical solution is proposed for the verification of density-driven flow codes. The problem deals with a synthetic square porous cavity subject to different salt concentrations at its vertical walls. A steady state semi-analytical solution is investigated using the Fourier–Galerkin method. Contrarily to the standard Henry problem, the cavity benchmark allows high truncation orders in the Fourier series and provides semi-analytical solutions for very small diffusion cases. The problem is also investigated numerically to validate the semi-analytical solution. The obtained results represent a set of new test case high quality data that can be effectively used for benchmarking density-driven flow codes.  相似文献   

Application of the iterative solution method with Schur complement reduction to mixed finite elements based in a tetrahedral discretization     

《Advances in water resources》2014

The iterative solution method for mixed finite element methods is applied to a 3-D domain partitioned with tetrahedral elements. For the particular discretization technique of first partitioning the domain with hexahedral cells, and then subsequently partitioning cells with five tetrahedral elements, a Schur complement decomposition is devised wherein the actual number of equations solved is reduced by 80%. Although this Schur complement reduction requires a fair amount of computational overhead, its application within the iterative solution method can reduce overall solution time by about 44%, depending on closure criterion and other factors.  相似文献   

2014 年云南盈江Ms 6.1 地震震源机制研究     

赵旭  黄志斌  房立华 《中国地震》2014,30(3):462-473

利用中国数字地震台网记录的区域宽频带波形,通过频率域和时间域多步反演,研究了2014年云南盈江Ms6.1地震基于点源模型的震源机制解和有限断层模型.考虑到使用不同的波形资料类型和简化的一维速度模型等因素对震源参数反演结果的影响,进行了大量的测试比较.结果表明,使用近震波形和本区域简化一维速度模型M1,波形拟合误差最小.基于点源模型的震源机制解显示此次地震发震断层面参数分别为:走向176°/倾角84°/滑动角-173°,表现为一次右旋走滑错动为主的事件.矩心在水平方向上位于震中(24.99°N,97.84.E)北东向约7km,最佳波形拟合矩心深度7km.平均总标量地震矩M0为7.56×1017N·m,计算成矩震级为Mw5.8.进一步模拟高达0.5Hz的高频波形,获得了盈江地震的有限断层模型,结果显示此次地震未表现出明显的破裂方向性.破裂半径约10km,整个破裂面积为267.2km2,平均滑动量约0.05m,破裂在5 s内释放了大多数能量.震后0～2s内,破裂以孕震点为中心向四周同时扩展,在深度7～ 17km内释放了部分能量.2s后,破裂朝断层面顶部和沿走向两侧进一步延伸,约5s后破裂基本停止.  相似文献   

三维层状孔隙介质中弹性波的一种积分表达式I：理论   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

李娜  任恒鑫  黄清华  陈晓非 《地球物理学报》2014,57(6):1891-1899

孔隙介质弹性波传播理论在地球物理勘探、地震工程和岩土动力学等领域有着广泛的应用.而孔隙介质中的弹性波受孔隙度、渗透率、流体黏滞系数等参数的影响,因此研究波场的传播特征将有助于分析和提取这些信息.本文在Biot理论的基础上,针对三维层状孔隙介质模型,利用在合成理论地震图的研究中已经被证实具有稳定、高效且适用范围较广的Luco-Apsel-Chen（LAC）广义反透射方法,给出了弹性波场的一种积分形式的半解析解,可通过数值方法高效、准确地计算层状孔隙介质中的理论波场,所以该积分形式的半解析解可为三维层状孔隙介质波场传播特征的理论数值模拟研究提供一种新的途径和手段.  相似文献   

复频率参数完全匹配层吸收边界在瞬变电磁法正演中的应用   总被引：7，自引：7，他引：0       下载免费PDF全文

李展辉  黄清华 《地球物理学报》2014,57(4):1292-1299

本文将复频率参数完全匹配层（Complex Frequency Shifted Perfectly Matched Layer,CFS-PML）吸收边界应用到瞬变电磁法（Transient Electromagnetic,TEM）三维正演中,以替代传统的狄利克雷边界条件,使用时域有限差分法（Finite-difference time-domain,FDTD）进行空间离散和时间步进.本文给出了扩散场在CFS-PML内部的平面波解,分析了常规PML在TEM正演中失效的原因,并给出了CFS-PML在TEM正演中参数设置准则.最后分别使用全空间和半空间模型进行有效性检验.全空间检验结果表明,使用CFS-PML的解在我们正演的所有延迟时间内均与理论解吻合得非常好,而使用狄利克雷边界的解可与理论解偏离一个量级以上.半空间检验结果表明,CFS-PML亦明显优于狄利克雷边界,然而CFS-PML对空气中的场吸收甚微,相对误差依然会随着延迟时间缓慢增加,正演时需要根据误差容忍度设计适当的模型.  相似文献   

2014年云南鲁甸MS6.5地震震源运动学特征   总被引：2，自引：1，他引：1  

赵旭  刘杰  冯蔚 《地震地质》2014,36(4)

使用中国数字地震台网记录的区域宽频带波形,通过频率域和时间域多步反演,研究了2014年云南鲁甸MS6.5地震震源运动学特征.基于点源的震源机制解揭示:地震发震断层面参数分别为走向342°/倾角83°/滑动角-34°,表现为一次左旋走滑型为主兼有少量正断倾滑分量的事件.质心在水平方向位于震中(103.354°E,27.109°N)东南约5.4km,最佳波形拟合的质心深度约4.4km,平均总标量地震矩M0为2.1×1018N·m,矩震级MW约6.1.破裂过程图像显示:此地震为一次不对称双侧破裂事件,破裂半径约10km,整个破裂面积为227.6km2,平均滑动量约0.16m.破裂在6s内释放了大多数能量,震后0～2s,破裂以孕震点为中心向NW和SE两侧同时扩展,2s后,破裂表现出明显的方向性,主要向SE(沿走向342°相反方向)扩展,故导致SE向多数台站视破裂持续时间总体偏小,最小值为2s.约6s后破裂基本趋于停止.推断鲁甸地震破裂在上地壳浅层集中释放了大多数能量是导致灾害严重的主要原因之一.  相似文献   

基于同伦分析法的非饱和土层固结问题的级数解     

李纪伟  汪华斌  张玲 《岩土力学》2014,35(6):1795-1800

由于非饱和土的渗透系数是基质吸力的函数,使得控制方程带有强非线性的特征,进而使得控制方程的解析求解变得十分困难。同伦分析法对级数基函数和辅助线性算子的选择具有更大的自由性、灵活性,且收敛性的控制和调节更加容易实现,求解强非线性微分方程时在选择线性算子以及辅助参数上具有明显的优势。因此,针对非饱和土固结方程的非线性特征,对于处于地表浅层的非饱和土层,假设孔隙气压力为大气压力,在Richard经验公式与非饱和土一维固结理论的基础上,推导了非饱和一维固结无量纲控制方程;应用同伦分析法,通过选取适当的初始猜测解与辅助参数,将该非线性方程转换为线性的微分方程组并求解得到固结问题的级数解。此外,以压实高岭土为研究对象,在收集相关试验参数基础之上,将由同伦分析法求得的固结问题的近似解析解与有限差分法数值结果相对比,分析结果验证了解析解的正确性。  相似文献   

基坑底分层回弹量的实用计算方法     

杨建民  李嘉 《岩土力学》2014,35(5):1413-1420

基坑开挖后的卸载会引起基坑的回弹,基坑开挖越深,则回弹量越大,较大回弹量会造成各种工程问题。现有回弹量计算方法需要进行专门的回弹试验或特定应力路径试验以确定回弹计算所需的模量。为了避免进行专门试验,特研究了应用常规试验所得模量与常用Mindlin解和Boussinesq解相结合,得到一种计算回弹量的简便可行方法。通过对Mindlin解和Boussinesq解计算所得应力,与e- 模型和Duncan-Chang模型的变形计算方法进行组合,得到4种计算方法,然后应用分层总和法计算求解基坑的回弹量,通过与实测值对比,比较4种组合计算方法的精度,得出更适合于工程实际应用的、准确性更高的基坑回弹量计算方法。经3个工程实例检验,推荐采用Mindlin解和e- 模型分别计算应力和模量,再应用分层总和法累加变形量,可得到与工程实测值非常相近的坑底总回弹量和坑底分层回弹量。  相似文献   

桂林红黏土的土-水特征曲线   总被引：1，自引：0，他引：1  

孙德安  刘文捷  吕海波 《岩土力学》2014,35(12):3345-3351

采用压力板法、滤纸法和饱和盐溶液法3种方法,对压实桂林红黏土进行全吸力范围内的土-水特性量测,研究干密度对于土-水特征曲线的影响。试验结果表明：干密度1.4 g/cm3的压实桂林红黏土的进气值约为20 kPa;土-水特征曲线的过渡段与典型的土-水特征曲线不同,含水率或饱和度与吸力的对数坐标关系不是单一直线,而是出现了3段直线,并且中间一段平缓段下降斜率较小;当吸力增大到367 MPa时,含水率仅为0.74%,可认为如吸力继续增大至106 kPa时,含水率和饱和度为0;用吸力与含水率关系表示土-水特征曲线时,吸力较大时不同干密度的曲线重合,认为干密度对土-水特征曲线无影响。用吸力与饱和度关系表示土-水特征曲线时,在吸力较小时,干密度越大,对应的土-水特征曲线越高;当吸力较大时,不同干密度的土-水特征曲线几乎重合。  相似文献