空间链接器式多维通用饱和-非饱和流模型研究     

杨海  姜月华  周权平  杨辉  刘林 《水文地质工程地质》2020,47(5):31-42

多维饱和-非饱和流方程离散后生成的系数矩阵中常存在零系数，这将影响求解过程中的存储空间和计算效率。合理的系数矩阵优化方法既能保证模拟精度，又能提高模型在大规模网格单元中的计算效率及通用性。文章在多维饱和-非饱和流有限差分法基础上，预先记录不同方向上有效单元间的连接关系，避免了零系数的计算和存储，并结合矩阵标识法建立了空间链接器式多维通用饱和-非饱和流模型。通过模拟地下水位起涨、渗流面排水等四个经典案例及田间三场长历时小雨入渗过程，验证了该模型的模拟精度及计算效率。对比结果表明:该模型在多维度、不同边界条件（包括天然降雨、渗流面等）下的模拟精度与Hydrus、VSF等成熟软件相当，计算效率略低于Hydrus软件。田间模拟结果表明:VG模型中的参数n敏感性最强，需优先率定；因模型中尚未考虑大孔隙流影响，各层土壤水分响应时间滞后于实测过程；三场降雨计算时段末期，超过80%的入渗水量仍滞蓄在表层40 cm的土壤中，仅有约4%~12%的水量已转化为潜水。本文模型有望成为传统多维饱和-非饱和流模型的重要补充。  相似文献   

台湾海峡冬、夏季氮通量的数值模拟研究     

杨金湘  王佳 《海洋学报》2018,40(4):30-40

本文建立了一个气候态驱动的台湾海峡物理-生态耦合模型（ROMS-NPZD）。与遥感观测数据的比较表明，模型能够较好地模拟出冬、夏季台湾海峡主要的温度和叶绿素分布特征。模型揭示了夏季台湾海峡营养盐输运的东、西通道，与南海次表层水的入侵通道一致；冬季，海峡中的营养盐来源于闽浙沿岸水和通过澎湖水道入侵的南海次表层水。模拟结果表明:夏季，通过海峡流入东海的氮主要为有机氮；冬季，闽浙沿岸流为海峡和南海北部陆架提供了丰富的营养盐，不仅如此，南海次表层水进入海峡的营养盐通量与夏季相当。  相似文献   

典型深街谷内树木空间配置对行人呼吸高度处气流的影响     

林定  申小云  朱勇兵  陈崇成 《地球信息科学学报》2018,20(9):1235-1243

为揭示树木的不同空间配植方案对行人呼吸高度气流的影响,本文将树木视为均匀多孔介质,通过附加源项法从空气动力学角度用CFD模拟了H/W=2的典型深街谷几何内4种树木配植情景,实验表明,不同空间配置下树木对街谷内行人呼吸高度处局地气流的影响强弱在空间分布模式上差异悬殊：① 均匀种植的树木对街谷内行人呼吸高度的气流起到阻碍作用,不均匀种植则有效提升街谷的整体流速。4种空间配植方案下树木对气流的影响程度不同,阻碍作用从大到小的顺序为均匀间距8 m（Spa8m）>均匀间距6 m（Spa6m）>均匀间距20 m（Spa20m）>不均匀配植（Non-uniform）;对应的平均气流增强指标顺序为$\bar{D}_{spa8}$（-19.31%）<$\bar{D}_{spa6}$（-16.14%）<$\bar{D}_{spa20}$（-10.73%）<$\bar{D}_{non-uniform}$（1.25%）。② 对比不均匀和均匀的种植方案,不均匀植树的街谷内部行人呼吸高度的气流流速比其对照案例（均匀植树Spa8m方案）整体增强了106.49%。街谷中部不种树,在街谷两端配置树木并预留足够的自由空间的不均匀植树方案,能够让角涡渗入街谷中部,促使街谷内部的垂直漩涡和两端的水平角涡运动,增强湍流和垂直交换,有效减少了街道两端“风口效应”和街道中部“风影效应”的区域,改善了整个街谷行人呼吸平面的风环境。④ 合理空间配置的树木能够改善街谷内部的行人风环境。街谷内行人呼吸高度处的气流对局地条件很敏感,树木的局部配置（空间簇集、密度）将引起强烈的空间变化。在既有城市建筑布局条件下,如何通过谨慎的景观设计,利用树木等城市绿化措施有效地改善城市的行人风环境,缓解污染扩散、疾病传播等问题,本文的方法可提供一定的参考。  相似文献   

城市内涝灾害受灾人口评估方法与实证研究：以哈尔滨市道里区为例     

陈鹏  赵洪阳  张继权  张硕  鲍建华  刘晓静 《地理科学》2020,40(1):158-164

城市内涝灾害频发,对居民生命安全造成严重威胁,为提高城市内涝灾害受灾人口评估精度,提出一种更为精确的受灾人口评估方法。以哈尔滨市道里区为研究区,以城市内涝灾害受灾人口为研究对象,运用一、二维非恒定流为主控方程,构建城市内涝数值模拟模型,并结合受灾人口分布特点,综合构建基于土地利用的人口随时间变化的计算模型。实现在模拟内涝灾害影响范围基础上,利用受灾人口计算模型提取白天与夜晚受灾人口分布情况。结果表明：研究区在百年一遇降雨情景下,有25条街道会发生不同程度积水,积水深度范围值为0.10~1.42 m;此级别内涝灾害在白天11条街道受灾人口数量最大值达到3 500人,夜晚10条街道受灾人口数量最大值为720人。  相似文献   

宜宾珙县龙马溪组页岩岩石力学性质研究     

谢林冲  王涛  何小琴  罗凯耀 《矿物岩石》2020,40(2):114-120

为了研究宜宾珙县地区下志留统龙马溪组页岩的力学性质,采集该地区两处露头页岩岩样,用于单轴抗压和抗拉强度试验研究。结果表明:不管是抗压强度还是抗拉强度,D003系列岩样(最大抗压强度范围:24.81～45.56 MPa;最大抗拉强度范围:0.44～4.67 MPa)基本都高于D002系列岩样(最大抗压强度范围:31.82～87.75 MPa;最大抗拉强度范围:3.49～5.45 MPa)。页岩在单轴受压直至破坏的过程中,层理对页岩的破坏模式和破坏载荷有明显影响:页岩层理越发育,破坏载荷就越小,且页岩破裂方向与岩样自身层理方向基本一致。同时,劈裂试验的裂缝断口方向也与页岩本身的层理方向基本吻合。通过对比分析可知,宜宾珙县地区页岩的抗拉强度和单轴抗压强度均具有一定的各向异性,但总体来说,该地区页岩的抗压强度远大于抗拉强度,这表明宜宾珙县地区下志留统龙马溪组页岩在受载时更容易出现拉伸破坏。研究结果可为该地区进行页岩气钻井、压裂改造的设计提供有益参考。  相似文献   

凸轮型冲击旋压钻头成孔机理研究          下载免费PDF全文

博坤  孙思远  张永光 《探矿工程》2020,47(11):77-82

挤密钻头是潜孔锤冲击挤密钻进技术的关键所在，其结构形式直接影响着钻进效率、成孔质量和应用效果。应用非线性有限元理论，对动载荷作用下土体的弹塑性和压缩性的变化规律进行了分析。研究发现，常规钻头在冲击挤密钻进过程中产生的桩效应是导致钻进效率降低的主要原因。为了克服桩效应的影响，利用ANSYS/LSDYNA软件对阶梯式钻头和凸轮旋压钻头的钻进过程进行数值模拟分析，并通过实钻试验进行验证。数值模拟分析和试验结果均表明：凸轮旋压钻头能够有效避免钻进过程中土体回弹问题，降低桩效应对钻进效率的影响。试验结果与模拟结果相吻合，表明数值模拟的结果相对可靠。  相似文献   

四川宝轮服务区降雨型滑坡活动过程分析          下载免费PDF全文

郭斌  贾燕  梁彧  纪志阳 《中国地质灾害与防治学报》2020,31(4):45-51

特殊的顺倾层状坡体结构、不合理的坡脚人工开挖与罕见的强降雨的共同作用,是公路、铁路沿线降雨型滑坡灾害发生的重要原因。宝轮服务区属于降雨型滑坡,除具备上述条件外,还存在相对隔水、遇水极易软化成为滑床的炭质泥岩层。本文基于兰州至海口高速公路服务区滑坡坡体地形地貌、地层岩性、水文地质特征和区域气候条件,采用FLAC~(3D)软件模拟计算并分析了天然与饱水状态下边坡坡体的变形,验证了宝轮服务区特殊顺层坡体不合理坡脚人工开挖与罕见强降雨型滑坡诱发机理,计算表明与滑坡变形特征有着较强的一致性,同时具有很高的可信度;提出了宝轮服务区特殊顺层坡体不合理坡脚人工开挖与罕见强降雨降雨型滑坡形成过程及其特征,对类似滑坡防治具有重要的指导价值。  相似文献   

基于GIS空间分析方法的危化品泄漏事故应急疏散路径规划     

康顺旺  刘刚 《测绘》2020,43(3):122-125

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淮南顾北矿F₁₀₄断层两侧岩溶水化学形成机制及导隔水性评价     

郑竹艳  许光泉  杨婷婷  余世滔  张海涛 《煤田地质与勘探》2020,48(1):129-137

利用断层两盘岩溶水化学特征判断其导隔水性对于我国华北型煤田水害防治具有十分重要的实践意义。以顾北矿F₁₀₄断层两侧太原组岩溶地下水为研究对象，在分析断层两盘水文地质条件基础上，采用Piper三线图、离子组合比和主成分法，分析了主要组分来源及水-岩作用差异性，并采用PHREEQC软件对岩溶地下水进行反向水化学模拟。结果表明:南北区岩溶水均存在方解石和白云石的溶解和沉淀现象，南区阳离子交换吸附和脱硫酸作用程度强于北区，而北区黄铁矿氧化和岩盐溶解作用较南区明显，南北两区水化学环境及水-岩作用存在显著差异，进而推断F₁₀₄断层具有较好的阻水性，且影响了其两侧的氧化-还原环境及温度差异，控制着地下水径流方向和水-岩作用程度。   相似文献   

木本植被覆盖岸坡上波浪爬升过程的数值模拟研究   总被引：1，自引：1，他引：0  

徐海珏  胡萍  白玉川  杨波 《海洋学报》2020,42(3):10-24

近岸木本植物构成的生态缓冲带作为新型的海岸软防护结构，兼具功能性和生态友好性，在沿海工程建设中愈发受到关注，如何深入开展其防护效果的机理研究是目前亟待解决的问题。本文采用数值模拟方法，在N-S方程中分别考虑树枝和树干的拖曳力影响，提出了木本植被作用下波浪沿斜坡爬升的表面波衰减的连续介质等效模型，并采用MAC法来跟踪自由曲面上的水颗粒轨迹。本文以波浪沿1/30的斜坡爬升为算例，对比讨论了有无植被作用下波浪的传播过程，并将算例结果与以往试验结果规律进行对照，验证了数值模型的有效性。最后，分别讨论了植物枝干的高度、密度、树枝倾斜角度等植被特性和波浪因素对植被消浪效果的影响，得到植被消浪的基本规律。文中的计算结果也可为实际的护岸工程和生态景观设计提供参考。  相似文献