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新安江-海河模型参数物理意义分析及应用 被引量：2
1
作者 李巧玲 李旻喆 +2 位作者 李致家 黄鹏年 郑爱民 《河海大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期1-9,共9页
为明确新安江-海河模型参数的物理意义,提高其模拟精度,以海河黄壁庄水库以上区间流域为研究区构建了新安江-海河模型,基于流域下垫面特征及地下水开采情况、水利设施等人类活动影响因素定性分析了新安江-海河模型参数的物理意义,明晰... 为明确新安江-海河模型参数的物理意义,提高其模拟精度,以海河黄壁庄水库以上区间流域为研究区构建了新安江-海河模型,基于流域下垫面特征及地下水开采情况、水利设施等人类活动影响因素定性分析了新安江-海河模型参数的物理意义,明晰了参数在产汇流过程中的作用,提出了基于下渗公式和水量平衡法的流域渗漏量计算公式,并确定了模型参数。结果表明:地表拦蓄水库库容可认为是水利设施等人类活动对于地面径流的储存量;地下拦蓄水库库容受地下水超采等因素影响,可认为是场次洪水降雨结束后的流域平均缺水量;渗漏系数是洪水过程在坡地汇流阶段,渗漏量与流域产流量的比值。基于确定的参数进行洪水模拟,并与原新安江模型模拟结果进行对比,发现微水流域的洪水径流深合格率提高了42.9%,洪峰流量合格率提高了28.6%;平山流域的洪水径流深合格率提高了33.4%,洪峰流量合格率提高了33.3%。 展开更多
关键词 新安江-海河模型 地表拦蓄水库 地下拦蓄水库 渗漏系数 水文预报
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山谷型小流域地表水与地下水时空交互模拟研究
2
作者 杨蕴 郭勇 +2 位作者 王发飞 宋健 吴剑锋 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第1期32-41,共10页
以往地表水-地下水交互过程研究集中于平原河网地区,而水动力交互作用强烈的山谷型流域研究甚少。选取句容北山水库流域为研究区,聚焦山谷型流域地表产汇流与浅层地下水渗流交互过程,基于SWAT-MODFLOW构建了地表水-地下水耦合模型评价... 以往地表水-地下水交互过程研究集中于平原河网地区,而水动力交互作用强烈的山谷型流域研究甚少。选取句容北山水库流域为研究区,聚焦山谷型流域地表产汇流与浅层地下水渗流交互过程,基于SWAT-MODFLOW构建了地表水-地下水耦合模型评价流域水量交互过程及时空变化规律。结果表明:流域范围内地下水与地表水的交互存在一定的时空差异性;2016—2019年期间整体呈现地下水补给地表水,但在丰水期局部时段,地表水补给地下水;研究区西北部、东北部山区以及南部北山水库周边地区表现为地下水补给地表水;耦合模型可较好地刻画研究区地表水与地下水的交互流量,流域地下水对河道净补给量的贡献率为8.72%,其中地下水补给量在空间分布上西部支流和中部支流区域分别占28.8%、79.8%,东部支流地表水补给地下水,地下水的补给率逆差为8.6%。研究成果可为流域水资源联合调度和开发利用提供技术支撑。 展开更多
关键词 山谷型流域 地表水-地下水 SWAT-MODFLOW模型 耦合模型 水量交互
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物理信息神经网络在水文地质与工程地质中的应用研究综述
3
作者 朱琳 钱陈之皓 +3 位作者 宫辉力 郭涛 李帅 叶淼 《水利水电技术(中英文)》 北大核心 2025年第7期13-25,共13页
【目的】在水文地质与工程地质研究中,传统机理数值模型在模拟复杂物理过程时存在建模精度低、不确定性等问题,机器学习模型则存在数据需求量大和可解释性差的不足。物理信息神经网络(Physics-Informed Neural Networks,PINNs)作为一种... 【目的】在水文地质与工程地质研究中,传统机理数值模型在模拟复杂物理过程时存在建模精度低、不确定性等问题,机器学习模型则存在数据需求量大和可解释性差的不足。物理信息神经网络(Physics-Informed Neural Networks,PINNs)作为一种结合物理定律和机器学习的新方法,能够为解决上述问题提供可行的方案。【方法】首先,通过整理近四年文献,系统梳理机理数值模型、机器学习模型以及机理-学习耦合模型在水文地质与工程地质领域的研究现状;其次,深入分析PINNs在该领域的最新应用;最后,阐述了PINNs在水文地质与工程地质领域发展中存在的问题,并对其今后的发展给出相关建议。【结果】研究发现,在水文地质与工程地质领域,PINNs部分解决了数值模型和机器学习模型中存在的数据稀缺、可解释性差和泛化性不足的问题,拥有广阔的应用前景。今后需要进一步解决其在鲁棒性、自适应权重分配和初边界条件处理方面的问题,深入挖掘其潜力。【结论】在未来研究中,建议耦合生成式模型或强化学习等模型,减少因数据质量和噪声对模型的影响,提高PINNs的鲁棒性;使用自适应学习算法和动态权重平衡机制,平衡损失函数各项权重,使PINNs模型输出矩阵满足正交条件,提高PINNs模型的计算效率;综合实际情况,选择优化激活函数、约束方式等,使PINNs模型收敛速度更快,结果更为精准。 展开更多
关键词 物理信息神经网络 数值模型 机器学习 耦合模型 地下水 水文地质 数值模拟 工程地质
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基于GMS的岩溶隧道涌水量预测
4
作者 陈风光 何恩洋 +3 位作者 段建新 孟中华 赵英凡 王全荣 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第5期209-219,共11页
岩溶区的隧道工程对现代交通和水利建设具有重要意义,但复杂的水文地质条件和隧道突水及其次生灾害给岩溶深长隧道建设带来了巨大的挑战。依托湖北某高速公路项目,通过深入分析岩溶隧址区的工程地质和水文地质条件,查明了隧址区地下水... 岩溶区的隧道工程对现代交通和水利建设具有重要意义,但复杂的水文地质条件和隧道突水及其次生灾害给岩溶深长隧道建设带来了巨大的挑战。依托湖北某高速公路项目,通过深入分析岩溶隧址区的工程地质和水文地质条件,查明了隧址区地下水流系统的发育特征及其补给、径流和排泄方式;运用地下水模拟系统(groundwater modeling system,GMS)软件构建隧址区三维地质模型,并采用Drain模块模拟了隧道完全开挖后隧址区的三维地下水水流模型;基于隧道围岩级别划分对隧道进行了分段,并分段预测了隧道完全开挖且周围水流系统基本稳定后的最大涌水量;同时,将该预测结果与大气降水入渗法和地下径流模数法的预测结果进行了对比。结果表明:采用数值模拟法、大气降水入渗法和地下径流模数法预测的最大涌水量分别为5044、6337和4270 m^(3)/d,其中采用大气降水入渗法预测的最大涌水量最大,数值模拟法预测的最大涌水量介于地下径流模数法与大气降水入渗法预测的最大涌水量之间;采用数值模拟法预测的最大涌水量1239.0 m^(3)/d出现在崖屋沟和白峪庵水库的周边地带,该地段涌水量较大的主要原因是隧道开挖使含水层应力释放,导致地表水与隧道之间的水力梯度增大,致使该地段内地表水补给含水层;隧道开挖后至水流系统基本稳定期间,白峪庵水库对含水层的补水量为748 m^(3)/d,崖屋沟引水隧洞对含水层的补给量为13 m^(3)/d。研究结果可为隧道施工和安全运营提供水文地质依据,也可为岩溶区隧道涌水量预测提供理论模型支撑,且通过分析不同方法预测结果的差异性,可为实际隧道的涌水量预测研究提供指导。 展开更多
关键词 岩溶隧道 涌水量预测 高速公路 数值模拟 地下水模拟系统(GMS)
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基于水动力模型的城市水网一体化优化方法及其应用
5
作者 王思如 姚轶 +4 位作者 刘米雪 杨大文 顾一成 李传龙 孙金华 《南水北调与水利科技(中英文)》 北大核心 2025年第5期1079-1089,共11页
为实现水灾害防御、水资源保障、水生态修复及水环境提升目标,构建涵盖“涝水位达标率、常水位保证率、生态流速保障率、水质达标率”的城市水网一体化评价指标体系,同时构建考虑多源补水和多变污染环境的水动力-水质数值模型,并基于评... 为实现水灾害防御、水资源保障、水生态修复及水环境提升目标,构建涵盖“涝水位达标率、常水位保证率、生态流速保障率、水质达标率”的城市水网一体化评价指标体系,同时构建考虑多源补水和多变污染环境的水动力-水质数值模型,并基于评价指标体系和数值模型,对水系建设和运行指标进行迭代优化,创新性地考虑水网“建设指标-运行指标”双向反馈机制,整合水网物理指标优化与工程调度方案优化,形成完整的城市水网一体化优化方法,并将其用于雄安新区起步区,提出其水系建设与运行指标及水利工程调度方案。结果表明:优化后的起步区水系在遭遇百年一遇暴雨和“23·7”实测暴雨时,涝水位达标率均达100%,有效保障区域排涝安全;构建的涵盖常态补水、应急抗旱及雨洪净化等多模式联动的动态调控方案,实现常水位、生态流速及水质达标率均达到100%。研究成果验证该方法在提升城市水系韧性、增强生态服务功能方面具有显著效益,为高密度城市群水系统协同治理提供可推广的技术范式,对提升城市水系建设水平和区域生态环境质量具有重要实践价值。 展开更多
关键词 雄安新区 城市水网一体化优化方法 水系建设与运行指标体系 水动力-水质数值模型
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昼夜温差循环对黄土土柱水汽迁移影响机制与数值模拟研究
6
作者 胡梦玲 王治文 +2 位作者 陈豪 宫建华 匡智彬 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2025年第6期2572-2582,共11页
为明确昼夜温差循环作用对不透水汽覆盖层下黄土土柱水汽迁移的影响机制,以我国西北地区的黄土为研究对象,搭建水汽迁移土柱模型试验装置,开展边界加热条件下土柱水汽迁移试验,获得了有覆盖层情况下土柱温湿度分布规律;并采用COMSOL数... 为明确昼夜温差循环作用对不透水汽覆盖层下黄土土柱水汽迁移的影响机制,以我国西北地区的黄土为研究对象,搭建水汽迁移土柱模型试验装置,开展边界加热条件下土柱水汽迁移试验,获得了有覆盖层情况下土柱温湿度分布规律;并采用COMSOL数值软件建立水热耦合土柱水汽迁移计算模型,模拟了夏季30 d昼夜温差循环作用导致覆盖层下土柱湿化现象,进一步预测了60 d昼夜温差循环作用对土柱湿度的影响。研究结果表明:白天持续加热使土柱温度升高,温度沿深度从高到低基本呈线性分布,夜晚停止加热12 h后,土柱温度会降低到接近初始温度,土柱中部温度略高于顶部和底部。含水率方面,在顶部封闭条件下,土柱顶部含水率在昼夜温差作用下不断往复变化,白天持续加热作用使土柱顶部含水率减小,最大减幅为1.5%,夜间低温因锅盖效应含水率增大,最大增幅为1.4%;除顶部外,土柱上部含水率大于初始含水率,最大增幅接近3%;下部小于初始含水率,最大减幅为1.9%。从模拟结果可知,第30 d和第60 d土柱含水率变化基本趋于稳定,分别在白天加热结束时刻和夜晚停止加热结束时刻处于动态平衡;进一步分析可得到覆盖层下路基湿化将导致路基性能劣化,诱发开裂和下沉等病害。研究结果对于保障道路长期安全稳定性具有重要意义。 展开更多
关键词 昼夜温差循环作用 水汽迁移 土柱模型 水热耦合 数值模拟
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水位、水量、产量联控的华北平原地下水超采区节水灌溉多目标优化 被引量：2
7
作者 井淼 张江江 +4 位作者 刘瑾 杨思敏 谢一凡 孙梦雅 鲁春辉 《水资源保护》 北大核心 2025年第2期184-192,共9页
为探索地下水位、灌溉水量、作物产量联控下华北平原农作物节水灌溉方案,通过耦合基于FloPy的地下水数值模型、作物需水模型和NSGA-Ⅱ多目标优化模型,研发了水位、水量、产量联控的节水灌溉多目标优化模拟框架irrigmoo。以华北平原中东... 为探索地下水位、灌溉水量、作物产量联控下华北平原农作物节水灌溉方案,通过耦合基于FloPy的地下水数值模型、作物需水模型和NSGA-Ⅱ多目标优化模型,研发了水位、水量、产量联控的节水灌溉多目标优化模拟框架irrigmoo。以华北平原中东部的沧州市作为研究区,通过收集实地资料,进行了地下水数值模型校正、作物需水模型构建以及NSGA-Ⅱ多目标优化模型配置,获得了限水灌溉条件下灌溉方案的帕累托非劣解集,并优选了代表性的地下水压采和水源置换方案。结果表明:若将灌溉用水中地下水的比例压减42.13%,并将15.28%的地下水置换为替代水源,可实现深层地下水位回升2.36 m,灌溉水量减少26.86%,冬小麦产量下降3.94%;若禁止开采地下水用于灌溉,且将现状开采量的37%置换为替代水源,有望实现深层地下水位回升8.95 m,灌溉水量减少62.87%,冬小麦减产12.70%,且产量仍在约束范围内。 展开更多
关键词 限水灌溉 地下水超采 地下水位 地下水数值模型 多目标优化 粮食产量 华北平原
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联合InSAR观测和地下水数值模拟研究现今地表沉降——以陕西三原地区为例
8
作者 曹曦予 葛伟鹏 +2 位作者 张波 朱俊文 平孜菲 《地球科学与环境学报》 北大核心 2025年第2期274-284,共11页
沉积盆地地下水开采与回灌能够引起盆地地下水水位变化,产生盆地地表沉降与隆起,引起盆地大范围的地裂缝、沉陷等地质灾害。为研究关中盆地地下水水位变化与地表沉降灾害的关系,处理了2015~2022年Sentinel-1A卫星的升轨SAR数据,揭示关... 沉积盆地地下水开采与回灌能够引起盆地地下水水位变化,产生盆地地表沉降与隆起,引起盆地大范围的地裂缝、沉陷等地质灾害。为研究关中盆地地下水水位变化与地表沉降灾害的关系,处理了2015~2022年Sentinel-1A卫星的升轨SAR数据,揭示关中盆地区域地表形变时空分布特征,发现多条活动断裂围限的陕西省三原县县城区域地表沉降较显著;利用MODFLOW软件开展了地下水模拟工作,分析地下水水位变化对地表沉降的反馈作用机制。结果表明:研究区地表沉降变形受到地下水水位变化影响,区域活动断裂对地下水的分布和流动起阻隔作用;联合InSAR技术与MODFLOW软件可识别地下水开采抽取引起的地下水水位变化,以及由此导致的区域地表沉降现象,有助于探讨沉积盆地地表沉降灾害发生机理。 展开更多
关键词 地下水 地表沉降 Sentinel-1A卫星 INSAR技术 数值模拟 MODFLOW软件 关中盆地
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基于WEAP-MODFLOW的讨赖河流域水资源优化配置
9
作者 张朝辉 刘开清 +3 位作者 王生龙 胡飞燕 司建华 周冬蒙 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第20期8659-8665,共7页
为深入理解甘肃河西内陆盆地水循环中地表水与地下水的相互转化机制,进而为水资源管理提供科学依据,通过运用长期水文数据并结合WEAP-MODFLOW模型的方法,对讨赖河流域的地表水与地下水交互作用及其调度影响进行分析。结果表明:模型模拟... 为深入理解甘肃河西内陆盆地水循环中地表水与地下水的相互转化机制,进而为水资源管理提供科学依据,通过运用长期水文数据并结合WEAP-MODFLOW模型的方法,对讨赖河流域的地表水与地下水交互作用及其调度影响进行分析。结果表明:模型模拟的地下水开采量(2.46×10^(8)m^(3))与实际开采量(2.5×10^(8)m^(3))高度吻合,误差仅约1%,验证模型在地下水开采模拟方面的有效性;在预测的2030年用水情景下,若无水库调节,地表水和地下水的供水量将分别为3.840×10^(8)m^(3)和1.982×10^(8)m^(3),显示出地下水存在一定的负均衡问题。讨赖峡水库的库容变化对地表水供水能力具有显著影响,库容增加能有效提升地表水的调节和供水能力,从而减轻地下水系统的负担。采用优先使用地表水的调度规则对地下水均衡产生了积极影响,有助于缓解地下水系统压力并保护地下水资源。可见,讨赖河流域内水文周期具有显著变异性,且洪水河与讨赖河的水文特性存在明显差异,这强调了实施区域化水资源管理策略的必要性。 展开更多
关键词 讨赖河 WEAP-MODFLOW模型 地表水-地下水联合调度 水供需平衡
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基于数据驱动的地下水-地表水耦合模拟
10
作者 孙俊峰 胡浩鑫 曾献奎 《水文》 北大核心 2025年第2期15-22,共8页
地下水-地表水耦合模型是定量刻画地下水地表水相互作用及流域水文循环的重要工具。随着人工智能的兴起,基于数据驱动的机器学习方法在地表水或地下水模拟领域取得重要进展,克服了传统水文数值模型面临的困难。然而,目前缺乏基于数据驱... 地下水-地表水耦合模型是定量刻画地下水地表水相互作用及流域水文循环的重要工具。随着人工智能的兴起,基于数据驱动的机器学习方法在地表水或地下水模拟领域取得重要进展,克服了传统水文数值模型面临的困难。然而,目前缺乏基于数据驱动方法的地下水-地表水耦合模型。提出基于深度学习的地下水-地表水耦合模拟技术,利用多任务卷积神经网络(CNN)和长短期记忆神经网络(LSTM)方法,以美国加利福尼亚州的Sagehen流域为研究区,构建基于数据驱动的地下水-地表水耦合模型预测河流日径流量和地下水位。结果表明,基于CNN和LSTM建立的深度学习模型对研究区地表径流量模拟的纳什效率系数(NSE)为0.8094,对地下水位模拟的NSE高于0.81,模拟效果较好。研究成果可为流域地下水-地表水耦合模拟提供新思路。 展开更多
关键词 数据驱动 深度学习 地下水与地表水 耦合模型
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基于响应面分析的热流固耦合盐穴储气库泄漏率影响因素
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作者 史永飞 文沛然 +3 位作者 张俊飞 杨帆 范金洋 姜德义 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第4期43-56,共14页
盐穴储气库是以盐岩地层为储存介质的能源储库,用于储存空气和天然气等气体。盐穴使用过程中围岩蠕变变形会引发渗透系数改变,影响储气库的安全密闭性,增大气体泄漏风险,严重威胁公共安全。通过综合考量温度场、渗流场和应力场的相互作... 盐穴储气库是以盐岩地层为储存介质的能源储库,用于储存空气和天然气等气体。盐穴使用过程中围岩蠕变变形会引发渗透系数改变,影响储气库的安全密闭性,增大气体泄漏风险,严重威胁公共安全。通过综合考量温度场、渗流场和应力场的相互作用,以达西定律为依据,结合孔隙渗透率演化方程和蠕变本构模型,推导出了盐穴围岩渗流的热流固三场耦合方程。在此基础上,建立了盐穴储气库数值模型,通过数据模拟和响应面分析分别量化了单因素变化和多因素交互作用对盐穴储气库泄漏率的影响。结果表明:(1)提高最小工作压力和降低温度可有效抑制盐腔变形,而提高最大工作压力和减小腔体埋深会增加气体泄漏风险;(2)最小工作压力与最大工作压力和腔体埋深之间的交互作用对泄漏率的影响最为显著,且表现出强烈的协同效应。 展开更多
关键词 盐穴储气库 气体泄漏 围岩渗透率 热流固耦合模型 响应面分析 数值模拟
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红旗农场地下水对土壤盐分分布影响预测研究
12
作者 靳华 刘洪光 +2 位作者 王潭刚 李鹏飞 孙铭岳 《排灌机械工程学报》 北大核心 2025年第6期612-619,627,共9页
为探究地下水埋深和矿化度变化对土壤盐分空间运移的影响,文中以新疆生产建设兵团第三师红旗农场为例,基于2021—2023年田间监测地下水和土壤盐分数据,构建GMS-HYDRUS-2D(groundwater modeling system,GMS)模型,模拟预测了2023年至2035... 为探究地下水埋深和矿化度变化对土壤盐分空间运移的影响,文中以新疆生产建设兵团第三师红旗农场为例,基于2021—2023年田间监测地下水和土壤盐分数据,构建GMS-HYDRUS-2D(groundwater modeling system,GMS)模型,模拟预测了2023年至2035年研究区3个特征点地下水与土壤盐分变化情况.研究结果表明:地下水变化具有周期性,地下水埋深呈现减小的趋势,地下水矿化度和土壤含盐量呈现增加的趋势;GMS-HYDRUS-2D耦合模型的均方根误差小于0.2500,纳什效率系数不小于0.7000,决定系数大于0.6600,模型具有较好的拟合效果,能够呈现土壤含盐量在地下水作用下的变化趋势;2035年模拟期末井1,4,5地下水埋深较2023年同时期分别减小0.44,0.63,0.52 m,采样点3,8,9处土壤表层盐分分别增加0.27,0.87,0.36 g/kg,地下水埋深的减小量与土壤表层盐分累积量呈正相关关系.研究结果可为改善南疆红旗农场土壤盐渍化方案的制定和应用提供理论支撑和科学指导. 展开更多
关键词 地下水 土壤含盐量 数值模型 水盐运移 趋势预测
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双线隧道地层顺次冻结流热耦合分析
13
作者 胥明 陈星 +3 位作者 张慧鹏 夏明 张康健 张志强 《人民长江》 北大核心 2025年第1期164-172,共9页
人工冻结法具有隔水性能好、冻结地层强度高、施工地层适应性强等特点,被广泛运用到富水地层施工中,而地下水流动会对冻结温度场产生重要影响。依托一并行隧道顺序冻结工程,开展了冻结温度场现场监测。同时建立流热耦合数值模型,研究地... 人工冻结法具有隔水性能好、冻结地层强度高、施工地层适应性强等特点,被广泛运用到富水地层施工中,而地下水流动会对冻结温度场产生重要影响。依托一并行隧道顺序冻结工程,开展了冻结温度场现场监测。同时建立流热耦合数值模型,研究地下水渗流速度对近距离并行隧道顺序冻结温度场发展的影响。结果表明:(1)各测温孔监测数据与数值模型模拟结果一致,数值模型具有一定可靠性。(2)处于渗流区上游的冻结管会降低地下水温度,冷量随水流动被携带至下游地层。上游左线冻结壁的形成会降低下游右线地层的地下水流速。(3)单线冻结管圈首先于上侧、下侧和处于下游的右侧形成局部冻结体,局部冻结体逐渐扩展,最后于左侧管圈处实现完全交圈。(4)当地下水渗流速度大于1.0 m/d后,左右两线交圈时间差随渗流速度的增加而增加。(5)在有地下水渗流的地层中进行顺序冻结法施工,应优先进行上游处冻结施工,可有效提高施工效率。 展开更多
关键词 地层冻结 人工冻结法 流热耦合数值模型 冻结温度场 渗流速度 地下水
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波流耦合作用下深水桥墩群桩基础动力响应研究
14
作者 金仁贵 吴文兵 陈力博 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第3期136-142,共7页
为探明深水桥墩群桩基础在波流耦合作用下的动力响应特征,选用会战谱模拟波浪的非线性作用,运用MATLAB软件编程求解波流力时程曲线,基于ANSYS数值分析软件建立泰和赣江特大桥3#桥墩结构的三维有限元模型,模拟深水桥墩群桩基础在波流耦... 为探明深水桥墩群桩基础在波流耦合作用下的动力响应特征,选用会战谱模拟波浪的非线性作用,运用MATLAB软件编程求解波流力时程曲线,基于ANSYS数值分析软件建立泰和赣江特大桥3#桥墩结构的三维有限元模型,模拟深水桥墩群桩基础在波流耦合作用下的响应规律,并开展瞬态动力分析。结果表明:桥墩基础墩顶处位移表现出累积趋势,墩身、墩底和桩顶处的位移、应力、应变呈现非线性波动特征;横桥向变形量在墩顶处最大,向下逐渐减小,最小值在桩顶处;墩身的应力、应变的最大值分别位于静水面处和墩底与承台相交处,最小值位于墩顶、桩顶处。该研究结果可为深水桥墩基础的设计与运营维护提供理论指导。 展开更多
关键词 深水桥墩 群桩基础 动力响应 波流耦合作用 数值计算 三维有限元模型
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CO_(2)快速吞吐提高页岩油采收率现场试验 被引量：12
15
作者 姚红生 高玉巧 +3 位作者 郑永旺 邱伟生 龚月 钱洋慧 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期10-19,共10页
页岩油注CO_(2)吞吐提高采收率技术处于探索阶段,目前面临着CO_(2)与页岩储层及流体相互作用机制不明确、数值模拟技术不成熟、缺乏规模注采及低成本回收工艺等技术难题。为探索页岩油注CO_(2)提高采收率主控机理,以苏北盆地溱潼凹陷古... 页岩油注CO_(2)吞吐提高采收率技术处于探索阶段,目前面临着CO_(2)与页岩储层及流体相互作用机制不明确、数值模拟技术不成熟、缺乏规模注采及低成本回收工艺等技术难题。为探索页岩油注CO_(2)提高采收率主控机理,以苏北盆地溱潼凹陷古近系阜宁组二段页岩油为对象开展了超临界CO_(2)水岩反应实验,分析了高温高压条件下页岩矿物溶蚀作用及其对孔隙度和渗透率的影响,并通过注CO_(2)恒质膨胀实验、最小混相压力测试评价了地层超压条件下注CO_(2)后原油高压物性变化特征,并在此基础上开展考虑多因素数值模拟研究优化了设计注入参数,最终通过矿场试验验证了技术可行性。研究结果表明:(1) CO_(2)水岩反应以碳酸质矿物溶蚀占主导,长英质矿物部分溶解,生成中大孔隙;(2)在地层原油中注入适量的CO_(2),显著萃取了原油中间烃组分,原油黏度从5.151 mPa·s下降到1.250 mPa·s,且CO_(2)首先萃取轻烃组分,随生产时间增加萃取组分逐渐变为重烃;(3)基于人工压裂与天然缝网混合介质组分数模模型,优化设计单井吞吐注气量1.7×10~4 t,注气速度500~600 t/d,焖井时间50 d;(4)低压侧加热的页岩油CO_(2)吞吐地面工艺,可依据CO_(2)注入地面工艺多参数数据模型,实现精准控温,避免注入管线冻堵及井下油管和套管材料低温脆断问题;(5)产出气CO_(2)浓度高于80%时,采用气相回收直注工艺,实现产出气回收成本降至104元/t。结论认为,CO_(2)快速吞吐有效提高了页岩油采收率,形成的机理认识和技术系列可为页岩油注CO_(2)吞吐开发提供参考和借鉴。 展开更多
关键词 页岩油 注CO_(2) 水岩反应 机理 混合介质组分数模 快速吞吐 地面工艺 现场试验
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三维地形条件下雨水入渗与地表径流耦合分析 被引量：6
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作者 韩同春 刘航 +2 位作者 刁玲怡 施展斌 吴俊扬 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期360-367,共8页
为定量表述降雨发生后不同时刻下三维边坡土壤水分的分布和变化规律,基于有限体积法建立了雨水入渗与地表径流耦合模型.耦合模型分别采用二维不可压缩Navier-Stokes方程和三维非线性Richards方程作为地表径流和地下水渗流的控制方程,在... 为定量表述降雨发生后不同时刻下三维边坡土壤水分的分布和变化规律,基于有限体积法建立了雨水入渗与地表径流耦合模型.耦合模型分别采用二维不可压缩Navier-Stokes方程和三维非线性Richards方程作为地表径流和地下水渗流的控制方程,在复杂三维地形条件下具有较强的适用性.对一处实际工程的分析结果表明:在三维地形因素的控制下,降雨引发的地表径流主要汇集于总体上自高向低流动的优势径流途径,并对降雨强度的变化产生延迟响应;在地表径流作用下,地表积水深度在局部空间上呈现出地势低洼处远大于地势较高处的显著不均匀分布,并且这种不均匀性随时间不断加剧;地表积水汇集产生的高水力梯度导致低洼处的雨水入渗更为强烈且持久.研究表明,考虑三维地形因素的雨水入渗与地表径流耦合模型能够为实际工程中边坡稳定性分析提供准确合理的数据支撑. 展开更多
关键词 地表径流 降雨入渗 耦合模型 三维地形 数值模拟
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铬污染土壤动态浸出特征及对地下水影响的模拟 被引量：3
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作者 庄钧懿 成一知 +7 位作者 侯一哲 刘玉兰 王锴 程莉蓉 丁爱中 纪智慧 徐巍 王承刚 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期272-281,共10页
以原长沙铬盐厂污染土壤为研究对象,利用动态淋溶试验,研究不同淋溶模式下土壤六价铬[Cr(Ⅵ)]淋出特征及其对地下水的影响。结果显示,淋溶流速会影响土柱中Cr(Ⅵ)达到解吸稳定所需要的时间,即在连续淋溶模式的高、中、低3种流速条件下,... 以原长沙铬盐厂污染土壤为研究对象,利用动态淋溶试验,研究不同淋溶模式下土壤六价铬[Cr(Ⅵ)]淋出特征及其对地下水的影响。结果显示,淋溶流速会影响土柱中Cr(Ⅵ)达到解吸稳定所需要的时间,即在连续淋溶模式的高、中、低3种流速条件下,达到平衡的时间分别为1、4、15 d,而间歇淋溶模式的Cr(Ⅵ)浸出效率略低于连续淋溶模式,这主要是受到土壤中孔隙水更新效率的控制。利用COMSOL Multiphysics?5.6构建试验中Cr(Ⅵ)迁移的模型,计算连续、间歇2种淋溶模式下6种不同情景中Cr(Ⅵ)的质量浓度变化及累积浸出质量,结合模型计算与柱实验结果分析发现,当土壤中Cr(Ⅵ)质量分数达到二类用地筛选值(5.7 mg/kg)后,淋出液中Cr(Ⅵ)质量浓度仍为地下水Ⅴ类水标准(0.1 mg/L),此时淋出液中Cr(Ⅵ)质量浓度仍对地下水环境造成威胁;同一时间段内,间歇淋溶柱高流速情景下有最小淋出率(33.67%),连续淋溶柱高流速情景有最大浸出率(83.99%)。研究表明,在场地地下水污染治理过程中,需要考虑土壤修复标准对地下水的影响,即水土共治。研究成果可为重金属污染场地修复工程提供参考。 展开更多
关键词 六价铬 水土共治 地下水 柱试验 数值模拟
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南水北调中线工程输水建筑物整流累积效应研究 被引量：2
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作者 陈晓楠 白一墨 +4 位作者 胡羽蝶 曾诚 夏悦玥 尹雨然 王玲玲 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2024年第2期61-65,98,共6页
为分析输水建筑物整流对南水北调中线工程输水能力的影响,以陶岔渠首闸至十二里河渡槽渠段为例,建立一二维耦合水动力模型,其中渠道段采用一维模型,4个输水建筑物段(刁河渡槽、湍河渡槽、严陵河渡槽和淇河倒虹吸)采用二维模型,利用多年... 为分析输水建筑物整流对南水北调中线工程输水能力的影响,以陶岔渠首闸至十二里河渡槽渠段为例,建立一二维耦合水动力模型,其中渠道段采用一维模型,4个输水建筑物段(刁河渡槽、湍河渡槽、严陵河渡槽和淇河倒虹吸)采用二维模型,利用多年实测数据对耦合模型进行率定。分别对无整流方案和15种整流方案进行模拟计算,分析不同整流方案对上下游的影响,进而确定水头损失最小的整流方案。结果表明:单体整流影响范围为建筑物上下游3~5 km,多个建筑物整流的累积效果小于单个建筑物整流效果的线性叠加;对渠段中间2个输水建筑物(湍河渡槽、严陵河渡槽)进行整流的效果优于对上下游2个输水建筑物(刁河渡槽、淇河倒虹吸)进行整流的效果。 展开更多
关键词 输水建筑物 整流 累积效应 数值模拟 一二维耦合模型 南水北调中线工程
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基于Visual MODFLOW大水矿山深部开采矿坑涌水量预测 被引量：2
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作者 李军强 王肖珊 +4 位作者 丛宇 邓洪 王艳军 梁小明 张静 《金属矿山》 CAS 北大核心 2024年第10期257-264,共8页
矿产资源的不断开发导致矿坑涌、突水现象愈加频繁,此类问题多发生于大水矿山,为更好指导大水矿山深部开采工作,准确预测矿山深部开采矿坑涌水量至关重要。结合某矿区勘察资料、水文地质条件和观测井实测水位数据,利用Visual MODFLOW软... 矿产资源的不断开发导致矿坑涌、突水现象愈加频繁,此类问题多发生于大水矿山,为更好指导大水矿山深部开采工作,准确预测矿山深部开采矿坑涌水量至关重要。结合某矿区勘察资料、水文地质条件和观测井实测水位数据,利用Visual MODFLOW软件建立矿区水文地质数值模型,进行稳态与非稳态校正以及相关参数敏感性分析;根据该矿区-150 m水平矿坑真实涌水量拟合分析Drain模块水力传导系数值,运用识别后模型对矿山深部开采矿坑涌水量预测,结果表明-200、-250、-300、-350 m等不同水平矿坑正常涌水量为17209.82、18896.20、21299.31、23494.10 m^(3)/d,预测结果可为矿山防治水工作提供依据,以及为工程安全开挖提供保障。 展开更多
关键词 Visual MODFLOW 地下水数值模型 敏感性分析 水力传导系数 矿坑涌水量
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地下水-地表水集成模型研究进展 被引量：1
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作者 彭书艳 陆峥 +1 位作者 吴婷婷 杨晓帆 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期60-73,共14页
地下水-地表水交互过程涉及物质运移与能量传输,对流域水文生态环境有着直接影响,已成为近年来水文地质等领域的研究热点。研究表明,地下水-地表水集成模型是研究地下水与地表水交互的有效手段。通过回顾近年来地下水-地表水集成模型的... 地下水-地表水交互过程涉及物质运移与能量传输,对流域水文生态环境有着直接影响,已成为近年来水文地质等领域的研究热点。研究表明,地下水-地表水集成模型是研究地下水与地表水交互的有效手段。通过回顾近年来地下水-地表水集成模型的相关研究,概述了地下水-地表水集成模型分类、模型误差来源、模型应用、面临挑战与发展趋势等5方面内容。其中,地下水-地表水集成模型根据耦合方案可分为完全耦合模型和松散耦合模型;模型误差来源主要包括地形处理方案、驱动数据、模型参数化方案、人为因素和认知的有限性等5类;目前,集成模型广泛应用于气候变化和人类活动影响下的地下水-地表水规律变化以及水资源管理与优化配置方面的研究。随着水文学研究的深入发展,地下水-地表水集成模型面临着基础数据需求增大、硬件平台要求提高、模拟范围难以准确把握和学科交叉趋势明显等挑战;未来集成模型将向拓宽参数获取渠道、提高模型计算效率和加强不同学科融合等方面发展。 展开更多
关键词 地下水 地表水 地下水-地表水集成模型 模型误差来源 地下水-地表水交互 水资源管理与优化
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