大区域地下水流数值模拟研究现状及存在问题 被引量：10

1

作者 姬亚东 柴学周 +1 位作者 刘其声 李竞生 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期32-36,共5页

在分析大区域地下水流数值模型构建缘起的前提下,系统论述了近年来地下水流数值模拟在大区域地下水资源评价、水文地质参数确定、地面沉降、溶质运移、海水入侵、盐渍化、风险评估、地下水管理及地表水与地下水的联合开发利用等方面的... 在分析大区域地下水流数值模型构建缘起的前提下,系统论述了近年来地下水流数值模拟在大区域地下水资源评价、水文地质参数确定、地面沉降、溶质运移、海水入侵、盐渍化、风险评估、地下水管理及地表水与地下水的联合开发利用等方面的国内外研究应用现状;归纳、总结了目前大区域地下水流数值模型在灵敏度分析、裂隙和岩溶介质中模型建立、基于地下水流数值模拟的溶质运移模型建立、地下水流数值模型构建所需工作量等理论和方法研究及实际建模过程中存在的一些问题;展望了今后大区域地下水流数值拟在研究范围、模拟技术与方法以及与其它模型耦合等方面的发展趋势。 展开更多

关键词 大区域 地下水流 数值模拟 研究现状 存在问题

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基于区域分解法的地下水有限元与边界元耦合模型——淄博市王旺庄水源地地下水数值模拟 被引量：11

2

作者 王浩然 朱国荣 赵金熙 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期48-52,共5页

区域分解法(DDM)是20世纪90年代兴起的一种求解偏微分方程的新方法。方法本身独特的耦合思想和高效的并行计算机理,对于求解复杂的、大型的地下水问题具有相当的优势和广阔的应用前景。本文以淄博市王旺庄水源地地下水流模型为例,应用... 区域分解法(DDM)是20世纪90年代兴起的一种求解偏微分方程的新方法。方法本身独特的耦合思想和高效的并行计算机理,对于求解复杂的、大型的地下水问题具有相当的优势和广阔的应用前景。本文以淄博市王旺庄水源地地下水流模型为例,应用重叠型区域分解法(DDM)构造了边界单元法(BEM)与有限单元法(FEM)耦合模型,在两种数值方法各自优点的基础上,更形象地再现了实际水文地质原型,有效地消除了人为边界造成的流场失真。 展开更多

关键词 淄博市 地下水模拟 区域分解法 边界单元法 有限单元法 耦合模型 DDM

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大区域地下水模拟的预优并行GMRES(m)算法研究 被引量：3

3

作者 黄林显 邵景力 +2 位作者 崔亚莉 程汤培 李玲 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期614-619,共6页

大区域研究区由于涉及范围大、水文地质参数复杂多变,一直是进行地下水数值模拟的热点和难点。针对大区域地下水模拟的特点,在MPI环境中对Krylov子空间GMRES(m)算法的并行性进行分析,提出基于区域分解法的并行实现策略,并对不同的预条... 大区域研究区由于涉及范围大、水文地质参数复杂多变,一直是进行地下水数值模拟的热点和难点。针对大区域地下水模拟的特点,在MPI环境中对Krylov子空间GMRES(m)算法的并行性进行分析,提出基于区域分解法的并行实现策略,并对不同的预条件子的加速效果进行比较。数值实验结果表明:并行GMRES(m)算法在求解大区域三维地下水模型时可以显著的加快求解速度,且具有较好的可扩展性。另外,Jacobi预条件子与GMRES算法的组合具有更优的加速比和执行效率,是一种求解大型化、复杂化地下水水流问题的可行方案。 展开更多

关键词 大区域地下水模拟 区域分解法 并行GMRES(m)算法 预条件技术

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区域分解预处理器研究及其在地下水模拟中的应用

4

作者 王佩 朱国荣 +1 位作者 江思珉 孙斌堂 《南京大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第6期753-760,共8页

地下水数值计算中,如何提高大型稀疏线性代数方程组的求解效率一直备受关注.条件预处理共轭梯度方法是求解大型稀疏线性代数方程组的有效方法,而如何构造高效的预处理器至关重要.本文基于有限元理论介绍了区域分解预处理器(domain decom... 地下水数值计算中,如何提高大型稀疏线性代数方程组的求解效率一直备受关注.条件预处理共轭梯度方法是求解大型稀疏线性代数方程组的有效方法,而如何构造高效的预处理器至关重要.本文基于有限元理论介绍了区域分解预处理器(domain decomposition preprocessor,DDP)的设计原理及实现过程,将其与预处理共轭梯度法结合为区域分解预处理共轭梯度法(DDP-PCG)并应用于地下水模拟中.文中首先采用具有解析解的均质稳定流模型验证了DDP-PCG的可靠性;接着对该模型研究区进行不同规模网格剖分,均采用CG,Jacobi-PCG,SSOR-PCG,DDP-PCG求解,结果表明DDP-PCG迭代收敛次数几乎不随网格规模发生变化,具有很强的鲁棒性;随着网格规模的增加,DDP-PCG求解效率优势更加显著.最后针对承压含水层介质参数连续变化和突变两种非均质问题,对研究区进行大规模网格剖分,进一步证明在相同误差限下,DDP-PCG的求解效率高于其它三种方法. 展开更多

关键词 区域分解预处理器 预处理共轭梯度法 有限元方法 地下水模拟

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甘肃北山区域地下水流数值模拟研究 被引量：9

5

作者 曹潇元 侯德义 胡立堂 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期9-16,共8页

掌握区域地下水流场是高放废物地质处置场选址及适宜性评价的重要先置条件。甘肃北山高放废物处置预选区面积广、数据资料少,准确划分该区域地下水流场和高放废物预选区选址的安全性评价都存在难度。本研究采用地表流域划分方法、多相... 掌握区域地下水流场是高放废物地质处置场选址及适宜性评价的重要先置条件。甘肃北山高放废物处置预选区面积广、数据资料少,准确划分该区域地下水流场和高放废物预选区选址的安全性评价都存在难度。本研究采用地表流域划分方法、多相流数值模拟软件TOUGH2-MP/EOS3和GRACE重力卫星等方法,建立了区域地下水饱和-非饱和流模型,并完成了模型识别和参数率定,论证了模型的合理性和可靠性。研究结果表明:约1%的降水量入渗至地面以下;地形条件是影响地下水流场的主要因素,而气候条件对地下水流场形态影响相对较小;区域地下水流动系统由北向南可分为三个子系统(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),其中高放废物地质处置场预选区位于研究区南部独立的地下水子系统Ⅲ中,且该子系统面积最小。本研究为面积广、实测数据资料较少的干旱地区提供了一套有效的数值模拟方法,研究结果可为预选区选址的安全性评价提供重要依据。 展开更多

关键词 甘肃北山 高放废物地质处置 区域地下水流场 数值模拟 TOUGH2 GRACE

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华北平原地下水灌溉对区域气候影响的数值模拟 被引量：7

6

作者 武利阳 左洪超 冯锦明 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期635-648,共14页

在耦合模式WRF/Noah-MP中加入考虑地下水过程的动态灌溉方案,设计两组试验(分别为考虑和不考虑地下水灌溉),连续模拟10 a(2001—2010年),来研究华北平原地下水灌溉的区域气候效应。结果表明,地下水灌溉导致华北平原地下水位下降,在少雨... 在耦合模式WRF/Noah-MP中加入考虑地下水过程的动态灌溉方案,设计两组试验(分别为考虑和不考虑地下水灌溉),连续模拟10 a(2001—2010年),来研究华北平原地下水灌溉的区域气候效应。结果表明,地下水灌溉导致华北平原地下水位下降,在少雨的季节灌溉量大,水位下降较快。在灌溉期(3—9月),灌溉引起的土壤湿度升高影响了地表能量的分配(潜热增加,感热减少),导致2 m气温显著降低0.6—1.0℃,同时也降低了灌溉区夏季模拟偏高的气温。灌溉对灌溉区边界层大气有升高湿度和冷却降温的作用,对春季的影响局限在边界层内,而夏季的影响持续到5000 m以上。夏季灌溉对降水的影响远强于春季,灌溉的升高湿度和冷却效应分别对夏季降水产生正反馈和负反馈,共同影响灌溉区的降水变化。灌溉通过对水汽输送的影响,引起非灌溉区降水的变化,而长江中下游流域夏季降水的增多可能与高空西风急流轴位置南移有关。 展开更多

关键词 地下水灌溉 华北平原 数值模拟 区域气候

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基于MODFLOW的地下水流模型前处理优化 被引量：13

7

作者 韩忠 邵景力 +3 位作者 崔亚莉 程汤培 李玲 杨程 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期1290-1296,共7页

MODFLOW中现有的降水补给数据和井流数据是基于每个剖分网格输入的,导致基于MODFLOW建立大区域水流数值模型前处理的降水补给文件和井流文件存储开销过大、读取效率低。为此,通过改进现有的降水补给子程序包RCH及开发新的子程序包RAW,... MODFLOW中现有的降水补给数据和井流数据是基于每个剖分网格输入的,导致基于MODFLOW建立大区域水流数值模型前处理的降水补给文件和井流文件存储开销过大、读取效率低。为此,通过改进现有的降水补给子程序包RCH及开发新的子程序包RAW,给出了一种基于面状补排项的数据输入新方法。改进后的MODFLOW程序通过读取RCH文件或RAW文件中每个分区的补排量数据,以及每个网格对应的分区编号,在程序内部实现了补排量向每个模型网格的分配。RAW子程序包实现了多层面状补排量的表达,可用于面状的地下水开采、农业回灌等源汇项的处理。相对于原始的源汇项数据存储方式,基于新方法建立的华北平原地下水流模型,RCH及RAW文件大小分别减小为原来的1/145和1/255,整个模型数据的读取时间的加速比为7.46。 展开更多

关键词 MODFLOW RCH raw大区域地下水模拟 华北平原

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雨水花园集中入渗对地下水水位水质影响的动态过程模拟研究 被引量：5

8

作者 刘敏 贾忠华 +2 位作者 唐双成 许青 赵文宇 《水文》 CSCD 北大核心 2023年第6期66-73,共8页

为探究地下水埋深较浅的平原地区雨水花园集中入渗对地下水水位水质的影响,以扬州市一高校某校区为研究区,以研究区2018年7月—2019年6月的地下水位实测资料和污染物浓度监测数据为研究基础,结合研究区实际水文地质情况,运用Visual MODF... 为探究地下水埋深较浅的平原地区雨水花园集中入渗对地下水水位水质的影响,以扬州市一高校某校区为研究区,以研究区2018年7月—2019年6月的地下水位实测资料和污染物浓度监测数据为研究基础,结合研究区实际水文地质情况,运用Visual MODFLOW软件构建了地下水数值模型和溶质运移模型,模拟了研究区建立雨水花园前后地下水变化情况及经雨水花园集中入渗后浅层地下水中总磷、硝态氮、氨氮的运移过程。模拟结果显示:(1)相同降雨条件下,建立雨水花园前后地下水的补给和蒸发速率分别增加1.2 m^(3)/day、1.1 m^(3)/day,表明集中入渗能够增加对地下水的补给;(2)模拟期间,总磷、硝态氮和氨氮在地下水中的运移路径与水流方向一致,运移距离分别为11.19 m、71.53 m、6.7 m,且浓度分别降低至0.018 mg/L、0.12 mg/L、0.035 mg/L,水质均达到国家健康标准,未对地下水环境造成显著影响,表明雨水花园能够改善地下水水质。研究结果可为海绵城市建设和地下水污染治理提供参考依据。 展开更多

关键词 雨水花园 数值模拟 地下水 区域水平衡 污染物运移

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河流峡谷区地下水温度异常特征分析 被引量：24

9

作者 周志芳 王锦国 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期62-66,共5页

河流峡谷地区特有的地形地貌、地质特征等自然、地质条件使得这些地区的地下水温度场表现出了异常的现象。以金沙江上游溪洛渡水电站峡谷区为例,采用数值模拟、类比和回归等方法对电站峡谷区地下水温度场作了系统的分析,探讨了河流峡谷... 河流峡谷地区特有的地形地貌、地质特征等自然、地质条件使得这些地区的地下水温度场表现出了异常的现象。以金沙江上游溪洛渡水电站峡谷区为例,采用数值模拟、类比和回归等方法对电站峡谷区地下水温度场作了系统的分析,探讨了河流峡谷区地下水温度场异常的机理,实例分析表明:溪洛渡峡谷区地下水温度异常是由于区域循环地下水流经过深部加温后在排泄处表现出来的正常现象,并非活动构造形成的,在该区选址建坝是可行的。 展开更多

关键词 河流峡谷区 地下水 温度场 区域水流 数值模拟

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地下水封洞库围岩质量的空间变异性分析与三维表征 被引量：3

10

作者 杨凯 晏鄂川 陈武 《安全与环境工程》 CAS 北大核心 2020年第3期163-177,共15页

空间变异性是地质体的固有性质,岩体质量不可避免地具有空间变异性。依托宁波百地年地下水封洞库项目,以围岩质量的空间变异性为研究对象,基于区域化变量理论对场区岩体质量Q值的空间变异性特征进行了分析,在此基础上采用序贯高斯模拟(S... 空间变异性是地质体的固有性质,岩体质量不可避免地具有空间变异性。依托宁波百地年地下水封洞库项目,以围岩质量的空间变异性为研究对象,基于区域化变量理论对场区岩体质量Q值的空间变异性特征进行了分析,在此基础上采用序贯高斯模拟(SGS)对场区岩体质量Q值的空间变异性进行了表征,并构建岩体质量Q值的三维随机场,通过对多次SGS随机实现结果的统计分析,以概率统计的手段预测了研究区岩体质量的空间分布状况。结果表明:不同滞后距变差函数图大体相同,大滞后距下会使变差函数图丧失局部特征;Q值在竖直方向上的结构性比水平面上的好;相关性最好的方向为NE35°水平方向;通过SGS随机实现的平、纵、横剖面以及三维视图较为全面地揭示了场区岩体质量Q值的空间分布特征;SGS随机模拟较好地表征了场区岩体质量的空间自相关性、变异性、各向异性等特征。 展开更多

关键词 地下水封洞库 岩体质量Q值 空间变异性 三维表征 区域化变量 序贯高斯模拟(SGS)

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准三维有限元模型在多层地基区域渗流中的扩展与适宜性分析 被引量：2

11

作者 梅锦玲 曹洪 +1 位作者 骆冠勇 潘泓 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期3428-3439,共12页

在多层地基区域地下水流动的数值模拟中,假设地下水在强透水层内为水平流动、在弱透水层内为垂向流动的传统准三维方法计算效率高,但多适用于强弱透水层隔层分布的多层情况,不利于推广。对准三维计算理论进行扩展以适用于一般的多层情况... 在多层地基区域地下水流动的数值模拟中,假设地下水在强透水层内为水平流动、在弱透水层内为垂向流动的传统准三维方法计算效率高,但多适用于强弱透水层隔层分布的多层情况,不利于推广。对准三维计算理论进行扩展以适用于一般的多层情况,推导了各层土层内以平均水头为控制变量、且考虑上下界面入渗的平面二维流动控制方程,利用界面处的流速连续条件耦合各层控制方程,并在各土层内对平均水头与上下界面水头进行二次插值获取水头分布的垂向变化。基于扩展的计算理论建立相应的准三维有限元模型,各土层内划分相同的水平面二维网格,并在各节点处建立流量平衡关系。经算例验证,扩展后的准三维方法打破了传统方法的局限,允许各土层的水平和垂向流动同时得到合理的模拟,具有更高的精度和通用性,并且保持了计算效率的优势。由于方便求解自由面问题和处理地下结构奇异问题,且可以获取较高精度的三维水头分布结果,该方法在分析多层地基区域地下水流动问题中可以成为一个高效和有竞争力的方案。 展开更多

关键词 渗流 数值模拟 多层地基 区域地下水流动 准三维模型

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不同pH水环境下土变形特性的试验研究 被引量：9

12

作者 张信贵 易念平 吴恒 《高校地质学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期242-248,共7页

涉及水土化学作用的研究,以往更多关注水土作用的极限状态———污染土等方面的研究,而忽略处在常态,即常温、常压、缓变异的水化学环境中的城市区域土体稳定性研究,在这种环境中,影响土体稳定的要素———土体细观结构扮演着重要的角色... 涉及水土化学作用的研究,以往更多关注水土作用的极限状态———污染土等方面的研究,而忽略处在常态,即常温、常压、缓变异的水化学环境中的城市区域土体稳定性研究,在这种环境中,影响土体稳定的要素———土体细观结构扮演着重要的角色,而其对地面沉降、土洞等宏观现象的产生都有重要影响。在常态水环境下,土结构的破裂面并不是通过颗粒本身,而是通过颗粒、颗粒集合体与集合体之间粒间连接结。从化学作用角度侧重分析水土作用中的化学作用,通过土细观结构这个桥梁进行水土化学相互作用分析,针对不同pH水环境下土的宏观变形过程进行试验,展示了土体宏观变形特性,证实了土的细观结构是水土化学作用发生与发展的“平台”和主要场所。 展开更多

关键词 城市区域 地下水变异 水土化学作用 土的细观结构 土体变形 模拟试验

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基于tabu搜索法的水文地质参数反演 被引量：2

13

作者 陈静 周志芳 周玉新 《金属矿山》 CAS 北大核心 2005年第3期46-48,共3页

在地下水模拟中,对水流与溶质运移的模型参数的识别应包括对参数的值和参数的结构的识别。应用tabu搜索法结合防渗墙区域的三维渗流计算对水文地质参数的进化反演,由反演得到的参数值计算的水文值与计算值最大相差0.96m。作为近期发展... 在地下水模拟中,对水流与溶质运移的模型参数的识别应包括对参数的值和参数的结构的识别。应用tabu搜索法结合防渗墙区域的三维渗流计算对水文地质参数的进化反演,由反演得到的参数值计算的水文值与计算值最大相差0.96m。作为近期发展起来的一种随机搜索方法,tabu搜索法有较强的解决复杂组合问题的能力。 展开更多

关键词 反演 水文地质参数 地下水模拟 溶质运移 水流 模型参数 防渗墙 TABU搜索 三维渗流 区域

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月牙泉渗流场数学模型及治理方案研究 被引量：9

14

作者 杨俊仓 张川 《西北水资源与水工程》 2003年第3期25-28,共4页

建立月牙泉区域非均质、非稳定流二维地下水渗流场数值模拟模型,通过模拟预测取得不同结果,并结合渗流场的水文地质条件、供水量和投资费用三者的协调统一,筛选出不同渗水条件下泉湖水位上升最佳组合作为泉湖治理方案。

关键词 水文地质 地下水运动 渗流场 数学模型 治理 数值模拟模型 月牙泉区域

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