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浏览器/服务器架构场地土-水系统中有机污染物多场耦合模拟与可视化系统
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作者 杨蕴 杨浩 +5 位作者 徐斌 左劲松 熊贵耀 赵良 王锦国 吴吉春 《土壤学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期1577-1590,共14页
场地土壤—地下水系统(土—水系统)中有机污染驱动机制复杂,污染物时空分布的预测与可视化是科学、规范开展土水污染绿色低碳修复管控的前提。基于WebGIS地理信息系统基础平台,嵌入有机污染“多相流场—温度场—化学场”多场耦合模拟与C... 场地土壤—地下水系统(土—水系统)中有机污染驱动机制复杂,污染物时空分布的预测与可视化是科学、规范开展土水污染绿色低碳修复管控的前提。基于WebGIS地理信息系统基础平台,嵌入有机污染“多相流场—温度场—化学场”多场耦合模拟与Cesium可视化技术,自主开发浏览器/服务器(Browser/Server,B/S)架构的场地土—水系统有机污染物时空分布模拟与可视化系统。本系统可应用于场地土—水系统中有机污染调查与监测数据的集成管理、有机污染物时空分布图形化建模和多场耦合污染过程的场景可视化表达,与场地污染物实测数据相比,系统模拟误差小于30%,可为场地进一步开展有机污染风险评估、精准防控和综合管理提供信息化平台。 展开更多
关键词 土壤—地下水 有机污染 多场耦合模拟 时空分布模拟 可视化系统
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CO_(2)置换开采CH_(4)水合物的深海地层多场耦合连续介质数值方法研究
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作者 蒋明镜 李子煜 +1 位作者 李承超 姜朋明 《岩土工程学报》 北大核心 2025年第7期1354-1364,共11页
通过诱导水合物分解的开采方式将致使含天然气水合物沉积物(后称能源土)力学性质劣化,进而可能引发一系列地质灾害。CO_(2)置换法能有效改善地层强度,但目前鲜有研究考虑CO_(2)置换开采的分析方法。基于此,针对CO_(2)置换法开展数值方... 通过诱导水合物分解的开采方式将致使含天然气水合物沉积物(后称能源土)力学性质劣化,进而可能引发一系列地质灾害。CO_(2)置换法能有效改善地层强度,但目前鲜有研究考虑CO_(2)置换开采的分析方法。基于此,针对CO_(2)置换法开展数值方法研究和应用。通过拓展TOUGH+HYDRATE数学模型、嵌入Chen-Guo模型计算CH_(4)-CO_(2)多元水合物相平衡条件,建立CO_(2)置换的数值模拟器T+MixH V1.0,并与室内试验和已有数值计算结果对比,验证模拟器的可靠性。随后与FLAC3D结合,建立了CO_(2)置换开采工况下的温-压-力-化多场耦合数值分析方法。最后对比分析了南海储层降压、置换开采CH_(4)水合物两种情景以及经历不同开采时间后的能源土地基载荷板试验,结果表明:相比于降压开采方式,置换开采提高了产气量并减缓了地层沉降,其原因在于降压造成的能量损失使CH_(4)水合物分解范围有限,而置换开采在合适的温压条件下自发进行且生成的CO_(2)水合物对地层有一定支撑作用。此外,能源土地基承载特性主要受控于两种因素:孔压变化引起的有效应力变化,水合物分解/生成引起的胶结强度变化。 展开更多
关键词 深海能源土 二氧化碳置换法 Chen-Guo水合物模型 多场耦合模拟 地基承载力
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水力压裂延迟活化断层的多场耦合数值模拟研究——以加拿大福克斯溪地区诱发地震为例
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作者 冷虹 胡隽 《地震学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期394-412,共19页
加拿大西部盆地的福克斯溪(Fox Creek)页岩气开采区自压裂开采以来,地震频度急剧增加,引发工业界和科学界的广泛关注。目前一些典型诱发地震案例的断层活化动力学机制尚未完全厘清。本文以2014年初福克斯溪地区Duvernay地层附近发生的... 加拿大西部盆地的福克斯溪(Fox Creek)页岩气开采区自压裂开采以来,地震频度急剧增加,引发工业界和科学界的广泛关注。目前一些典型诱发地震案例的断层活化动力学机制尚未完全厘清。本文以2014年初福克斯溪地区Duvernay地层附近发生的地震群及构造为研究对象,开展地下断层受流体扰动而活化的多场耦合数值模拟研究。文中重点讨论的1号平台附近发生的诱发地震主要沿着两个较为清晰的发震断层发生,最大震级M_(W)3.9事件发生于压裂井下方约1 km处的结晶基底内,并具有典型的延迟触发特点。本文就上述断层的滞后活化现象开展数值模拟研究。首先,基于PKN裂缝扩展模型计算并验证注入流体的应力扰动输入项,根据地震数据识别出断层的具体位置,结合地层和构造信息建立二维地质模型;然后,耦合固体力学、流体渗流定律和断层活化理论搭建多孔弹性介质内的断层活化数值仿真模型;最后,采用有限元方法数值模拟水力压裂活化断层的全过程,通过计算库仑应力改变量(ΔCFS)的值来观测断层活化前后的流固耦合场和应力应变场的演化特征。结果表明,经过5天注水和15天扩散的流体作用,西断层附近的ΔCFS持续增加,验证西断层延迟活化的主要成因是流体逐渐扩散累积到结晶基底并改变了其应力状态。此外,模拟结果表明东断层的存在使得西断层更容易活化。断层位错产生的正ΔCFS区域与诱发地震发生位置高度吻合。本文的数值模拟研究重现了水力压裂活化断层的物理过程,相关机制的正演分析若能事先开展,将可能为地震危害性预测提供科学依据。 展开更多
关键词 多场耦合数值模拟 断层延迟活化 库仑应力 水力压裂 诱发地震
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煤炭地下气化干馏气渗流运动多场耦合数值模拟 被引量:5
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作者 杨兰和 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第7期752-756,共5页
基于传热、渗流力学及弹塑性力学理论 ,建立了气化煤体温度场、干馏气渗流场和煤体变形场耦合数学模型 .研究发现 ,在煤炭地下气化过程中 ,因高温作用 ,煤体的物理力学参数不再是一个常数 ,而变为温度的函数 .为了提高数值模型的计算精... 基于传热、渗流力学及弹塑性力学理论 ,建立了气化煤体温度场、干馏气渗流场和煤体变形场耦合数学模型 .研究发现 ,在煤炭地下气化过程中 ,因高温作用 ,煤体的物理力学参数不再是一个常数 ,而变为温度的函数 .为了提高数值模型的计算精度 ,对相关的物理力学参数进行了标准化热趋势研究 ;根据有限元法原理 ,介绍了其耦合求解方法 ,并结合计算实例 ,对计算结果进行了分析 .根据计算结果 ,非等温条件下干馏气压力实测值与模拟值之间的拟合情况明显好于等温条件下的拟合情况 ,且实测值高于理论值 .计算值和实测值的一致性表明 ,对气化盘区温度场、渗流场及应力场的数值模拟是正确的 . 展开更多
关键词 渗流运动 多场耦合数值模拟 煤炭地下气化 干馏气 温度 渗流 应力
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AZ31B镁合金电流辅助拉伸的多场耦合分析 被引量:2
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作者 石文 董湘怀 《塑性工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期106-113,共8页
为了探讨电流对材料成形性能的影响,建立了考虑温度影响的AZ31B镁合金流动应力模型及电场-温度场-变形场三场耦合有限元模型,分析了AZ31B镁合金板料在电流辅助拉伸变形中电流、温度和应变速率分布的关系,模拟了电流辅助拉伸和等温拉伸... 为了探讨电流对材料成形性能的影响,建立了考虑温度影响的AZ31B镁合金流动应力模型及电场-温度场-变形场三场耦合有限元模型,分析了AZ31B镁合金板料在电流辅助拉伸变形中电流、温度和应变速率分布的关系,模拟了电流辅助拉伸和等温拉伸变形直至破裂的过程,研究了电流、温度和应变速率分布随拉伸变形的演化规律,并建立了AZ31B破裂应变与Z参数的关系式。结果表明:通电拉伸试样伸长率较等温拉伸时降低,这是由于通电拉伸时试样内温度分布不均导致变形局部化,但两者的破裂应变基本一致,该变形局部化对断面收缩率几乎没有影响,采用断面收缩率评价通电拉伸时材料的塑性更为合理。 展开更多
关键词 AZ31B镁合金 电塑性 流动应力 破裂应变 多场耦合模拟
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地震作用下三峡库区典型堆积层滑坡变形特性研究 被引量:5
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作者 江洎洧 潘家军 张伟 《地震工程学报》 CSCD 北大核心 2015年第B12期142-146,共5页
选取三峡水库区地震频发的兴山县一典型厚层堆积型滑坡为研究对象,以实测库水位波动与地震发生时间点关系为基础,并参照V度地震烈度,采用静力-渗流-动力多场耦合3D数值模拟方法,对滑坡变形机理进行研究。结果表明:(1)地震作用与库水位... 选取三峡水库区地震频发的兴山县一典型厚层堆积型滑坡为研究对象,以实测库水位波动与地震发生时间点关系为基础,并参照V度地震烈度,采用静力-渗流-动力多场耦合3D数值模拟方法,对滑坡变形机理进行研究。结果表明:(1)地震作用与库水位波动密切相关,不利的渗流条件和地震动荷载作用相互叠加,渗流场-动力场耦合作用共同导致滑坡体发生变形;(2)堆积层滑坡体结构相对均质,无显著不良地质单元,除堆积体临空面附近外,其对地震波几乎无放大效应;(3)V度地震烈度条件下,连续地震对堆积层滑坡变形量的影响有限且收敛,但仍有必要对滑坡体变形进行长期监测。 展开更多
关键词 三峡库区 地震 堆积型滑坡 多场耦合数值模拟 变形特性
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南海神狐海域天然气水合物降压开采过程中储层的稳定性 被引量:41
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作者 万义钊 吴能友 +4 位作者 胡高伟 辛欣 金光荣 刘昌岭 陈强 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期117-128,共12页
储层稳定性是天然气水合物(以下简称水合物)开采所面临的关键问题之一,也是确保水合物安全高效开采的前提,目前相关的研究较少。为了分析降压法开采南海神狐海域水合物过程中储层的稳定性,根据该海域水合物的钻探资料,建立三维水合物降... 储层稳定性是天然气水合物(以下简称水合物)开采所面临的关键问题之一,也是确保水合物安全高效开采的前提,目前相关的研究较少。为了分析降压法开采南海神狐海域水合物过程中储层的稳定性,根据该海域水合物的钻探资料,建立三维水合物降压开采地质模型,采用非结构网格对模型进行离散;在综合考虑水合物开采过程中的传热传质过程和沉积物变形过程的基础上,建立了热—流—固—化四场耦合的数学模型;基于非结构网格技术,采用有限单元方法对模型求解,获得水合物降压开采条件下的储层孔隙压力、温度、水合物饱和度和应力的时空演化特征,进而分析研究了该海域水合物降压开采过程中储层沉降、应力分布和稳定性。结果表明:(1)储层渗透率越大、井底降压幅度越大,沉降量越大,沉降速度越快;(2)开采过程中储层孔隙压力减小会导致有效应力增加,且近井处剪应力增加较明显,易发生剪切破坏;(3)储层有效应力的增加导致了储层沉降,沉降主要发生在开采的早期,开采60 d,储层最大沉降为32 mm,海底面最大沉降为14 mm。结论认为,南海神狐海域水合物储层渗透率低,储层压力降低的影响范围有限,在60 d的开采时间内,储层不会发生剪切破坏。 展开更多
关键词 中国南海 神狐海域 天然气水合物 降压开采 有效应力 储层稳定性 多场耦合数值模拟
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废弃煤矿区酸性矿坑水防控研究进展:从关键问题到修复技术体系
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作者 张发旺 韩占涛 +7 位作者 刘国 高旭波 周建伟 朱庆俊 刘静 王雨山 刘伟坡 李海学 《水文地质工程地质》 2025年第5期34-42,共9页
我国废弃煤矿分布广泛,煤矿类型、水文地质条件和运移途径多变,水文-生物地球化学演化过程复杂,导致酸性矿坑水(acid mine drainage,AMD)分布规律不清、污染防控效果不佳。AMD防控是废弃煤矿区生态环境治理的核心问题,面临多重挑战。关... 我国废弃煤矿分布广泛,煤矿类型、水文地质条件和运移途径多变,水文-生物地球化学演化过程复杂,导致酸性矿坑水(acid mine drainage,AMD)分布规律不清、污染防控效果不佳。AMD防控是废弃煤矿区生态环境治理的核心问题,面临多重挑战。关键问题包括:(1)开采扰动导致含水层介质场-动力场演化复杂,硫铁矿氧化与金属离子迁移受地质-水文-微生物多因素耦合作用,机制解析与精准模拟存在挑战;(2)现有技术对高浓度硫酸盐、铁锰等特征污染物的原位削减效率受动态水质与低温环境制约,稳定性与长效性显著受限;(3)防控系统缺乏动态智能调控能力,数据感知-决策-执行闭环断裂,难以适配水质水量的时空异质性;(4)生态修复与污染治理协同性不足,难以实现矿区生态系统功能整体恢复。未来创新方向应聚焦多学科交叉与技术集成,构建“理论模型-技术工具-工程范式”的创新链条,推动AMD防控从经验治理向科学调控转型,为全球矿区生态修复提供中国方案,具体包括:(1)揭示AMD生成的生物地球化学微观机制,构建硫铁氧化动力学与金属迁移的多场耦合模型;(2)研发硫铁氧化关键酶抑制剂或仿生阻氧材料,实现硫铁矿氧化的原位靶向阻断;(3)创建“数字孪生+智能感知”的精准防控平台,通过多源数据融合实现污染演化模拟与修复方案动态优化;(4)发展基于生态水文过程的矿区“水-土-生”协同调控理论,阐明自然修复与工程干预的互馈机制。 展开更多
关键词 酸性矿坑水 多场耦合模拟 特征污染物 智能调控 协同修复
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