基于高速冲刷条件下悬浮通量理论的溯源冲刷模型

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作者 宋炜杰 王增辉 +1 位作者 齐张辛 李定乾 《中国农村水利水电》 北大核心 2024年第12期220-225,233,共7页

溯源冲刷是常发生于水库或者沉沙池中的一种高速冲刷现象,在短时间内可以清除大量前期淤积物。然而,能够准确预测实际场景下溯源冲刷过程的数学模型却比较少见。因此,基于高速冲刷条件下悬浮通量理论建立了水沙耦合的溯源冲刷模型。通... 溯源冲刷是常发生于水库或者沉沙池中的一种高速冲刷现象,在短时间内可以清除大量前期淤积物。然而,能够准确预测实际场景下溯源冲刷过程的数学模型却比较少见。因此,基于高速冲刷条件下悬浮通量理论建立了水沙耦合的溯源冲刷模型。通过分析高速冲刷条件下的悬浮通量理论建立关于冲刷速率的非线性方程,提出非线性方程的数值解法进而求得控制方程中的垂向泥沙净通量。溯源冲刷模型采用一维有限体积法离散,采用HLLC近似黎曼算子求解数值通量。利用溯源冲刷模型模拟了1982年阳武河灌区沉沙池非汛期溯源冲刷过程,使用实测水位资料和累计冲沙量资料对模型进行了验证,其中计算水面高程的NSE分别为0.621,0.936,0.973和0.949,模型计算累计冲沙量与实测值的相对误差为1.8%,计算结果表明本文所建立的溯源冲刷模型能够准确的模拟溯源冲刷过程。利用模型研究了进口非恒定流量过程对于冲刷量的影响,结果表明在溯源冲刷过程总水量一定的条件下,通过提高峰值流量并延后峰值流量出现的时间可以获得更好的冲刷效果。 展开更多

关键词 溯源冲刷 沉沙池 有限体积法 非平衡输沙 数值模拟

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盆地的形成和充填过程模拟──以拉伸盆地为例 被引量：8

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作者 林畅松 张燕梅 《地学前缘》 EI CAS CSCD 1999年第B05期139-146,共8页

沉积盆地定量动力学模拟和分析是目前地学领域的一个研究热点。文中建立的拉伸盆地模拟系统可模拟拉伸盆地的沉降过程、估算盆地的拉伸量、分析盆地深部结构和热流背景；动态模拟盆地的充填过程及预测层序格架和沉积体系域的分布样式。... 沉积盆地定量动力学模拟和分析是目前地学领域的一个研究热点。文中建立的拉伸盆地模拟系统可模拟拉伸盆地的沉降过程、估算盆地的拉伸量、分析盆地深部结构和热流背景；动态模拟盆地的充填过程及预测层序格架和沉积体系域的分布样式。沉降和热史模拟结合了二维的回剥法和简单或纯剪切的盆地形成模型。盆地充填模型综合考虑了盆地的构造沉降、均衡作用。沉积物供给。海（湖）平面变化等对盆地充填过程的控制作用。对莺、琼盆地模拟分析揭示了盆地的幕式拉伸过程和深部热演化；层序模拟提示了盆地沉降。海平面变化等对盆地充填演化的控制作用。 展开更多

关键词 拉伸盆地 数值模拟 盆地充填 盆地形成 沉积盆地

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拉张盆地不同埋深复合地层中隧道围岩变形破坏数值模拟研究 被引量：8

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作者 尚彦军 蒋毅 +1 位作者 赵斌 魏思宇 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期896-907,共12页

不同埋深的软硬岩层叠置复合地层变形破坏形式复杂而使得软岩大变形和硬岩岩爆位置相关关系不够明确。在拉张盆地中自重应力为主,侧压系数一般较小且多数在1.0以内。本文以在水平和铅垂叠置复合地层中TBM开挖圆形断面隧道为例,采用有限... 不同埋深的软硬岩层叠置复合地层变形破坏形式复杂而使得软岩大变形和硬岩岩爆位置相关关系不够明确。在拉张盆地中自重应力为主,侧压系数一般较小且多数在1.0以内。本文以在水平和铅垂叠置复合地层中TBM开挖圆形断面隧道为例,采用有限差分程序FLAC^(3D)对拉张盆地中不同埋深、不同叠置型式复合地层中TBM开挖后的三维弹塑性位移变形、主应力和塑性破坏分布变化特征展开数值模拟研究。模拟结果表明,围岩变形主要发生在软岩层地层中,埋深超过800 m后沿隧道轴向软岩大变形藕节状分段开始显现;随埋深增加,硬岩稳定性变差,顶拱位移增加尤其明显;随埋深增加,软岩和硬岩地层之间主应力差异变小,硬岩中储能明显;埋深越大塑性区分布范围越大;埋深较小时岩层以拉张破坏为主,埋深较大时以剪切破坏为主,两种状态的转换埋深(临界深度)约为800 m。由此对拉张盆地中深埋界限值给予了理论验证。 展开更多

关键词 拉张盆地 岩石掘进机(TBM) 复合地层 不同埋深 数值模拟

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钱塘江沉沙池水沙数值模拟研究 被引量：6

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作者 王永桂 张万顺 +2 位作者 郑晓燕 唐毅 吴静 《中国农村水利水电》 北大核心 2015年第6期6-11,共6页

沉沙池是引水工程中常见的工程辅助措施,对提高引水水质具有重要的意义。钱塘江为提高流域配水效率、改善排涝格局,规划实施引水工程,并拟修建沉沙池作为辅助工程。为分析沉沙池的工程效果,构建了一二维耦合的水沙模型,以一维模型模拟... 沉沙池是引水工程中常见的工程辅助措施,对提高引水水质具有重要的意义。钱塘江为提高流域配水效率、改善排涝格局,规划实施引水工程,并拟修建沉沙池作为辅助工程。为分析沉沙池的工程效果,构建了一二维耦合的水沙模型,以一维模型模拟钱塘江的水沙作为二维模型的输入条件,模拟分析了沉沙池的泥沙沉淀效果,在此基础上探讨了不同尺寸方案下沉沙池的沉沙效率。结果表明,一二维耦合数值模型能较好地模拟钱塘江的水沙变化状况,有助于系统地把握沉沙池的工程效果,优选更好的沉沙池设计方案。 展开更多

关键词 钱塘江 沉沙池 耦合模型 水沙模型 数值模拟

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东海陆架盆地南部中生代成盆过程的数值模拟 被引量：8

5

作者 刘泽 戴黎明 +6 位作者 李三忠 马芳芳 索艳慧 郭玲莉 陶建丽 杨传胜 张嘉琪 《海洋地质与第四纪地质》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期167-180,共14页

采用I2VIS有限差分方法,模拟了东海陆架盆地南部中生代的盆地演化过程。数值模型的构建主要基于研究区域内现有的地震剖面、测井、层析成像等资料获得的中生代地层结构特征。根据模拟结果,对比已知的岩浆侵入特征和断裂组合规律,定量分... 采用I2VIS有限差分方法,模拟了东海陆架盆地南部中生代的盆地演化过程。数值模型的构建主要基于研究区域内现有的地震剖面、测井、层析成像等资料获得的中生代地层结构特征。根据模拟结果,对比已知的岩浆侵入特征和断裂组合规律,定量分析了在不同边界条件下,各阶段盆地演化的岩浆断裂及沉积特征,并探讨了影响盆地构造特征的主要因素。得出以下认识:(1)通过改变模型的边界条件发现,层状含水地幔在拉伸环境下,会对地壳结构造成破坏,中生代东海陆架盆地区域性伸展不是盆地演化过程的唯一主控因素。(2)东海陆架盆地中生代的成盆过程及属性与中生代时期上地幔物质流动有着密切关系。(3)中生代的地幔物质流动导致的大规模岩浆事件很可能作用于闽江凹陷之下,由此导致了闽江凹陷的进一步抬升,形成现今的斜坡带,而基隆凹陷进一步沉降,形成凹陷的沉积中心。基于以上结论,认为区域性伸展和上地幔物质流动导致的岩浆上涌两大因素共同控制下,影响了东海陆架盆地南部中生代的演化。 展开更多

关键词 伸展盆地 中生代构造演化 数值模拟 东海陆架盆地

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长流道式直线型沉沙池结构优化与数值模拟 被引量：7

6

作者 胡松可 李文昊 +2 位作者 杨广 刘宁宁 金瑾 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2021年第6期67-71,共5页

沉沙池是保障滴灌系统正常运行的重要设施之一,但灌溉期池内水沙“固液”耦合过程比较复杂,且难以通过单一物理模型进行结构优化。为进一步提高滴灌系统沉沙效率,设计了长流道直线型沉沙池;采用物理试验与数值模拟相结合的方式,研究有... 沉沙池是保障滴灌系统正常运行的重要设施之一,但灌溉期池内水沙“固液”耦合过程比较复杂,且难以通过单一物理模型进行结构优化。为进一步提高滴灌系统沉沙效率,设计了长流道直线型沉沙池;采用物理试验与数值模拟相结合的方式,研究有无调流板和不同调流板角度对池内水沙运动规律的影响。结果表明:Fluent软件可准确模拟池内“固液”耦合过程;后池设计的调流板起到了消能、降速和提高沉沙率的作用;相较于无调流板,有调流板时后池流速可降低70%以上,沉沙率提高12%以上;且60°倾角调流板池内流速最低,沉沙率最高,出口含沙量最低为1.12 g/L,沉沙率平均可达到71.26%。研究可为优化水工结构、提高沉沙池工作效率提供一定的技术支撑。 展开更多

关键词 沉沙池 泥沙特性 数值模拟 调流板 沉沙率

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某厢型沉沙池首部侧向扩散段排沙方案研究 被引量：4

7

作者 刘进 马旭东 +1 位作者 楚志腾 聂锐华 《水电能源科学》 北大核心 2021年第4期113-116,共4页

针对某厢型沉沙池扩散段的泥沙淤积问题,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,重点研究保证电站正常取水及大水深情况下,将淤积于扩散段的泥沙完全冲洗的措施。分别针对四孔同时排沙方案、单孔轮流排沙方案及导流墙+单孔轮流排沙方案进... 针对某厢型沉沙池扩散段的泥沙淤积问题,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,重点研究保证电站正常取水及大水深情况下,将淤积于扩散段的泥沙完全冲洗的措施。分别针对四孔同时排沙方案、单孔轮流排沙方案及导流墙+单孔轮流排沙方案进行模型试验研究,并采用数值模拟计算三维流场。结果表明,在沉沙池工作水位下,仅有导流墙+单孔开启排沙方案能有效分配入池流量,使扩散段各区域的流速均能达到淤沙的起动流速,排沙效果最好,为此推荐此方案,以便为类似工程提供参考。 展开更多

关键词 沉沙池 扩散段 排沙方案 数值模拟

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新型微灌用沉沙池水力特性的数值模拟 被引量：3

8

作者 郑思敏 汤骅 安杰 《石河子大学学报（自然科学版）》 CAS 2011年第4期490-494,共5页

利用k-ε两方程湍流模型,采用Simple求解方法,借助大型流体力学软件Fluent,对微灌用新型梯形沉沙池内水力特性进行了数值模拟,并对模拟结果进行了分析研究。结果表明:新型微灌用梯形沉沙池流速值整体较低,数值变化不大,且整个沉淀室流... 利用k-ε两方程湍流模型,采用Simple求解方法,借助大型流体力学软件Fluent,对微灌用新型梯形沉沙池内水力特性进行了数值模拟,并对模拟结果进行了分析研究。结果表明:新型微灌用梯形沉沙池流速值整体较低,数值变化不大,且整个沉淀室流速值较稳定,基本避免了入口处及出口处漩涡的产生,可以有效提高沉沙池的沉降效率,更有利于泥沙的沉降。 展开更多

关键词 新型沉沙池 数值模拟 水力特性 水流流态 泥沙沉降

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伸展构造离散元数值模拟-以琼东南盆地为例 被引量：3

9

作者 张迎朝 李长圣 +3 位作者 朱继田 尹宏伟 熊小峰 吴珍云 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2019年第11期78-82,共5页

现今琼东南盆地大地热流在空间上显示出一定的热流分布规律,盆地东部低热流区域基底偏刚性,而盆地高热流区域基底偏韧性.考虑基底性质(刚性和韧性)对琼东南盆地断裂组合发育的影响,开展了两组数值模拟.模拟结果显示,刚性基底的上覆地层... 现今琼东南盆地大地热流在空间上显示出一定的热流分布规律,盆地东部低热流区域基底偏刚性,而盆地高热流区域基底偏韧性.考虑基底性质(刚性和韧性)对琼东南盆地断裂组合发育的影响,开展了两组数值模拟.模拟结果显示,刚性基底的上覆地层呈铲状半地堑构造,发育不对称的单侧台阶状地堑,断陷一侧为缓坡,另一侧边界发育有坡度较大的正断层,断层数量较少,单一断层的断距较小;而韧性基底的上覆地层凹陷凸起间隔分布,凹陷内多发于次级断层,断层数量多,单一断层的断距较小.位于凹陷内部发育的2级和3级断层倾向还受到基底刚、韧性的影响,刚性基底上部凹陷内主要发育与伸展应力相同倾向的正倾向断层,韧性基底上部则发育多组倾向相反的断层. 展开更多

关键词 伸展构造 离散元 数值模拟 裂谷盆地 构造变形

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基于CCHE模型的重力沉沙池水沙数值模拟 被引量：4

10

作者 刘春山 牧振伟 贾亚非 《水资源与水工程学报》 CSCD 2019年第1期150-155,163,共7页

为了研究重力沉沙池流量、含沙量与水沙分离效率的关系,借助CCHE软件,建立CCHE2D水沙两相流数学模型,采用混合掺长紊流模型,对重力沉沙池进行数值模拟,得到沉沙池内水流流态、悬移质输移规律以及沉沙池的水沙分离效率,并在前人研究的基... 为了研究重力沉沙池流量、含沙量与水沙分离效率的关系,借助CCHE软件,建立CCHE2D水沙两相流数学模型,采用混合掺长紊流模型,对重力沉沙池进行数值模拟,得到沉沙池内水流流态、悬移质输移规律以及沉沙池的水沙分离效率,并在前人研究的基础上,进一步对不同流量、含沙量情况下,其流量和含沙量对沉沙池水沙分离效率的影响进行分析。结果表明:当流量在0. 05～0. 30 m^3/s时,随着流量增大,则流速增大,水流挟沙力增大,不利于泥沙沉降,使沉沙池的水沙分离效率降低;改变初始含沙量(5～20 kg/m^3),随着初始含沙量的增大,由于沉淀池尾部回流区存在,使得部分泥沙直接被带入清水池,使得沉沙池水沙分离效率降低。 展开更多

关键词 CCHE模型 沉沙池 悬移质 数值模拟 水沙分离效率

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多个采砂工程对长江下游局部河段河势影响 被引量：5

11

作者 徐毅 王茂枚 +3 位作者 朱昊 赵钢 姜果 蔡军 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2021年第6期117-129,共13页

针对采砂工程对河势影响的研究大多聚焦于单一工程,多个大型采砂工程的实施将对河床造成更为复杂的影响,以长江下游局部河段(上起江阴鹅鼻嘴,下至长江口南支杨林站以及北支连兴港)为例,基于Delft3D软件建立了工程河段二维水沙数学模型,... 针对采砂工程对河势影响的研究大多聚焦于单一工程,多个大型采砂工程的实施将对河床造成更为复杂的影响,以长江下游局部河段(上起江阴鹅鼻嘴,下至长江口南支杨林站以及北支连兴港)为例,基于Delft3D软件建立了工程河段二维水沙数学模型,通过数值模拟研究了不同采砂方案实施后工程附近局部河段的河势变化,并探讨了多个采砂工程对河势影响的叠加效应。结果表明:(1)不同方案实施后分流比总体变化幅度较小,分流比最大变化值发生在落潮时刻,通州沙东水道减小约3.18%;(2)除通州沙西水道采砂工程的实施对河床冲淤的影响范围较大外,其余采砂工程实施对河道冲淤影响仅限于采区附近,多个采砂工程实施对彼此采砂区的叠加冲淤变幅的影响在0.1 m以内;(3)多个采砂工程实施后,浏海沙水道南岸顶冲点附近深泓线下移约83 m,通州沙汊道进口段、新开沙及狼山沙附近深泓线向右偏转,工程实施对工程河段深泓线变化影响幅度较小,河道格局不会发生明显变化。研究成果可为长江河道采砂许可管理及规划提供参考依据。 展开更多

关键词 长江下游 采砂工程 河势演变 Delft3D 泥沙 数值模拟 长江流域

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沉沙池流场特性及泥沙运动数值模拟 被引量：4

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作者 赵志鹏 谢新生 林开放 《人民黄河》 CAS 北大核心 2018年第2期105-108,134,共5页

沉沙池在水利水电工程中是一种十分必要的水工建筑物,在处理泥沙中发挥了重要的作用,为后续下级设备正常运行提供了可靠保障。采用标准k-ε模型,建立石门坎水电站现状、优化后的沉沙池模型,模拟了沉沙池内的三维流场,并运用离散相DPM模... 沉沙池在水利水电工程中是一种十分必要的水工建筑物,在处理泥沙中发挥了重要的作用,为后续下级设备正常运行提供了可靠保障。采用标准k-ε模型,建立石门坎水电站现状、优化后的沉沙池模型,模拟了沉沙池内的三维流场,并运用离散相DPM模型模拟了泥沙运动,得到了更加精细的沉沙池内水流形态、流速场分布及池内泥沙运动轨迹和沉降效果。 展开更多

关键词 沉沙池 标准k-ε模型 数值模拟 沉降率 离散相DPM模型

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沉沙池S型集沙涵结构优化研究 被引量：1

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作者 何彦利 牧振伟 《水电能源科学》 北大核心 2023年第4期143-146,共4页

沉沙池是农业灌溉工程中的重要水利设施之一,对降低水流含沙量、提高水流利用率有着重要作用。为提高沉沙池排沙效率,在渭干河干渠S型沉沙池结构基础上设计了直线型集沙涵结构,通过原型观测试验结果,与物理模型试验和数值模拟相结合,明... 沉沙池是农业灌溉工程中的重要水利设施之一,对降低水流含沙量、提高水流利用率有着重要作用。为提高沉沙池排沙效率,在渭干河干渠S型沉沙池结构基础上设计了直线型集沙涵结构,通过原型观测试验结果,与物理模型试验和数值模拟相结合,明确了S型和直线型集沙涵水流水力特性。试验结果表明,Fluent软件可有效模拟局部沉沙池运行过程,由于S型集沙涵末端水流流速较小,导致集沙涵内泥沙出现淤积,直线型结构则能有效提高集沙涵内整体水流流速,集沙涵末端廊道内水流流速从0m/s提升至0.4~0.7m/s,从而提高沉沙池排沙效率。该研究可为优化沉沙池结构、提高沉沙池排沙效率提供科学依据和技术支撑。 展开更多

关键词 沉沙池 厢型集沙涵 数值模拟 水力特性

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A/S对断陷湖盆三角洲时空演化的控制及数值模拟——以珠江口盆地陆丰22洼古近系文昌组为例 被引量：8

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作者 张威 李磊 +5 位作者 邱欣卫 龚广传 程琳燕 高毅凡 杨志鹏 杨蕾 《岩性油气藏》 CSCD 北大核心 2022年第3期131-141,共11页

湖盆可容空间与沉积物供给的比值(A/S)与三角洲沉积地层的层序结构及其在剖面上的叠置样式存在重要关联。通过高分辨率三维地震资料、钻测井资料,基于层序地层学、沉积学理论与沉积数值模拟技术,建立了珠江口盆地陆丰22洼古近系文昌组... 湖盆可容空间与沉积物供给的比值(A/S)与三角洲沉积地层的层序结构及其在剖面上的叠置样式存在重要关联。通过高分辨率三维地震资料、钻测井资料,基于层序地层学、沉积学理论与沉积数值模拟技术,建立了珠江口盆地陆丰22洼古近系文昌组的等时地层格架,并结合沉积数值模拟技术探索了A/S对断陷湖盆三角洲时空演化的控制作用。研究结果表明:(1)陆丰22洼文昌组可划分为6个三级层序,自下而上分别为SQ1,SQ2,SQ3,SQ4和SQ5+6,发育了杂乱前积型、下超前积型、斜交前积型、叠瓦前积型等4类三角洲沉积体系;(2)文昌组SQ3和SQ4层序沉积体系具有明显差异。SQ3层序沉积期,A/S大于1,湖盆三角洲多为近源沉积,洼陷内部发育大面积半深湖—深湖沉积;SQ4层序沉积期,A/S小于等于1,三角洲发育规模扩大,向湖盆中心推进,洼陷内部广泛发育滨浅湖沉积;(3)选择研究区文昌组SQ3和SQ4层序开展三角洲沉积体系数值模拟,在软件中设置可容空间、沉积物供应和搬运方式等3个主要参数,模拟结果与实际地质认识较一致,进一步明确了研究区砂体的空间分布。 展开更多

关键词 可容空间 沉积物供给 断陷湖盆三角洲 数值模拟 文昌组 古近系 陆丰22洼 珠江口盆地

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