Influence of heterogeneity on unsaturated hydraulic properties: (1) local heterogeneity and scale effect     

Pen‐Yuan Chen  Chu‐Hui Chen  Nien‐Sheng Hsu  Cheng‐Mau Wu  Jet‐Chau Wen 《水文研究》2012,26(23):3593-3603

Spatial heterogeneity is ubiquitous in nature, which may significantly affect the soil hydraulic property curves. The models of a closed‐form functional relationship of soil hydraulic property curves (e.g. VG model or exponential model) are valid at point or local scale based on a point‐scale hydrological process, but how do scale effects of heterogeneity have an influence on the parameters of these models when the models are used in a larger scale process? This paper uses a two‐dimensional variably saturated flow and solute transport finite element model (VSAFT2) to simulate variations of pressure and moisture content in the soil flume under a constant head boundary condition. By changing different numerical simulation block sizes, a quantitative evaluation of parameter variations in the VG model, resulting from the scale effects, is presented. Results show that the parameters of soil hydraulic properties are independent of scale in homogeneous media. Parameters of α and n in homogeneous media, which are estimated by using the unsaturated hydraulic conductivity curve (UHC) or the soil water retention curve (WRC), are identical. Variations of local heterogeneities strongly affect the soil hydraulic properties, and the scale affects the results of the parameter estimations when numerical experiments are conducted. Furthermore, the discrepancy of each curve becomes considerable when moisture content becomes closer to a dry situation. Parameters estimated by UHC are totally different from the ones estimated by WRC. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.  相似文献   

Investigation of directional hydraulic fracturing based on true tri-axial experiment and finite element modeling     

《Computers and Geotechnics》2016

The initiation and propagation of directional hydraulic fracturing (DHF) was investigated based on true tri-axial experiment and finite element modeling. The influences of notch angle, notch length and injection rate on the DHF were investigated. The initiation and propagation of DHF was modeled by a 3D nonlinear finite element method. A comparison between experimental investigation and numerical modeling results indicates that there is a good correlation between unbalanced force (UF) and fracturing. UF can be used to predict the hydraulic fracture initiation and propagation.  相似文献   

降水井改造为原位生产井的工艺设计及应用     

吕士东  孙友宏  李强  郭威  周科  王思远 《世界地质》2016,35(4):1185-1194

为有效地扩大油页岩原位开采区域和节约油页岩原位开采的成本,需将废置的降水井改造成为原位生产井。根据降水井与原位生产井井身结构的相似性,对农安油页岩原位开采先导试验工程基地的降水井改造工艺进行了设计和优化。同时研发了偏心轮式套管割管装置及三爪式套管打捞装置用于拔管施工。工程实践证明,该工艺具有步骤简单、合理、高效以及价格低廉等特点。偏心轮式套管割管装置及三爪式套管打捞装置应用在降水井改造中,均取得理想的效果。  相似文献   

冰盖下矩形河道的综合糙率          下载免费PDF全文

陈刚  张玉蓉  周密  顾世祥 《水科学进展》2016,27(2):290-298

综合糙率是采用曼宁公式确定河道水位和流量关系的关键参数。在河道冰封期,冰盖的出现增加了流动的阻力,明流条件下确定的综合糙率不再适用,需要重新估算。基于Einstein阻力划分过流断面的原理,冰盖下矩形河道的过水断面可划分为冰盖区、河床区和边壁区。根据总流的连续性方程,在确定各分区糙率系数、水力半径和断面面积的基础上,提出了冰盖下矩形河道综合糙率的计算公式。采用已有的试验水槽测量数据和天然河道实测资料对公式进行了验证,结果表明:公式计算的综合糙率与实测值吻合较好,与Einstein公式和Sabaneev公式相比,计算精度更高;对于冰封水流,宽浅河道采用分区水深代替水力半径进行简化计算的条件有别于明渠水流,在宽深比大于20时,计算结果才满足精度要求。  相似文献   

赣北红土区工程堆积体坡面水动力特性   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

王雪松  陈曦  马洪超  谢永生 《水科学进展》2016,27(3):412-422

为探明锥状工程堆积体坡面薄层水流剥蚀率与水力要素之间的关系, 室内模拟赣北红土区散乱锥状工程堆积体。通过人工降雨试验, 设计4种降雨强度(1.0~2.5mm/min)和3种砾石含量(10%~30%)完全组合。采用灰色关联度分析法, 评估坡面水力参数与土壤剥蚀率之间的关联度。结果表明:① 在试验条件下, 坡面水流功率与土壤剥蚀率呈幂函数关系;② 当堆积体砾石含量一定时, 以降雨强度为变量能反映堆积体坡面水力参数与土壤剥蚀率之间的关联度;③ 当降雨强度一定时, 大雨强下(≥1.5mm/min)堆积体砾石含量不宜作为灰色关联度分析的变量。综上所述, 水流功率是描述赣北红土区锥状工程堆积体侵蚀过程的最佳水力参数, 可用于建立堆积体侵蚀物理模型。  相似文献   

国家地下水监测井建设关键问题研究          下载免费PDF全文

卢予北  李艺  陈莹  王建华  申云飞 《探矿工程》2016,43(6):1-6

国家地下水监测工程建设由国土资源部和水利部联合立项申报,历经10余年的可行性研究和评估论证,最终由国家发展和改革委员会批准实施。项目财政投资20多亿元,覆盖全国31个省、区、市及新疆建设兵团,涵盖了全国7大流域和16个重要水文地质单元,共布设20401个地下水监测站点。项目的组织实施意义重大,事关地质环境、饮水安全和经济社会的可持续发展等民生问题。其中,钻探工程决定着国家地下水监测工程建设的质量、运行效果及使用寿命。本文针对项目“地域分布广、施工战线长、地质条件复杂”等特点,从组织管理、钻井结构设计、成井管材和钻进工艺选择等方面的关键问题进行了分析研究,并提出了具体建议。  相似文献   

钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压问题研究          下载免费PDF全文

裴熊伟 《探矿工程》2016,43(3):56-59

压水试验水压式栓塞较其他类型栓塞可靠、灵活,但一直存在试验结束后排水泄压难题,使该类型栓塞使用局限于浅孔及地下水位高的钻孔。本文对该问题进行了研究,提出了解决方案,设计了新型水压式栓塞结构。解决了一直以来水压式栓塞的排水泄压难题,突破了试验孔深限制,使水压式栓塞能得到广泛应用。介绍了该新型水压式栓塞的结构和工作原理以及工程应用效果。  相似文献   

X形冻结管温度场变化规律研究          下载免费PDF全文

胡俊  张皖湘  李艳荣 《探矿工程》2016,43(3):69-74

为解决现有冻结管单管冻结能力不强致使增加循环冷媒介质用量和施工耗电的问题,可将传统圆形截面设计成异形截面。对X形截面冻结管作一简单介绍,运用有限元软件对X形截面冻结管单管冻结时的温度场变化规律进行研究,同时与圆形、方形、工字形、T形和Y形冻结管单管冻结时的温度场进行对比分析,主要得出结论为：虽然X形等异形冻结管为非圆形截面,但其冻土帷幕温度也是以冻结管为圆心呈同心圆分布,离冻结管越近温度越低;冻结20天时,X形冻结管-10 ℃圆形冻土帷幕半径发展到200 mm,冻结30天时发展到240 mm,冻结40天时达到约300 mm;与圆形冻结管相比,异形冻结管在保证冻结效果的基础上可大大减少施工耗电量,经济效益显著。  相似文献   

辐射井技术在尾矿库降排水工程中的应用          下载免费PDF全文

阮茂盛  奚兴富  周晨晨 《探矿工程》2016,43(4):72-75

尾矿库是我国重大危险源之一,而尾矿库内的浸润线又是坝体安全的重要指标之一,为有效排出尾矿中的水,降低尾矿库内浸润线,本文通过辐射井技术在尾矿库降排水工程中应用的多个成功工程实例,归纳、总结并提出该技术在尾矿库应用过程中的设计思路、施工要点及工艺方法等。  相似文献   

高水压顶管隧道管节修复装置的设计与应用          下载免费PDF全文

常喜平  贺建群  王乐  李贻浩 《探矿工程》2016,43(6):56-59

富春江顶管工程为例,介绍了一种可快速拆卸的用于深埋顶管隧道对管节局部破损进行修复的装置。装置结构简单、紧凑,易于在圆形截面的隧道中进行快速拼装。该装置最高耐水压力0.8 MPa,可对地下水位以下30~80 m顶管隧道中出现沿轴线长＜0.4 m环状破损的管节进行注浆修复。这种设计能够有效解决深埋顶管隧道小面积局部破损、小范围漏水涌砂等问题,为深埋顶管等方法构筑的圆形隧道提供应急修复保障。  相似文献