地表水与地下水相互作用的温度示踪与模拟研究进展 被引量：42

1

作者 马瑞 董启明 +1 位作者 孙自永 郑春苗 《地质科技情报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期131-137,共7页

刻画地表水与地下水的相互作用过程及精确计算二者的交换量始终是个挑战,而新兴的温度示踪方法对于这方面的研究具有独特优势。重点介绍了地表水与地下水相互作用的温度示踪方法原理、应用及相关模拟的研究进展。温度示踪方法的数据获... 刻画地表水与地下水的相互作用过程及精确计算二者的交换量始终是个挑战,而新兴的温度示踪方法对于这方面的研究具有独特优势。重点介绍了地表水与地下水相互作用的温度示踪方法原理、应用及相关模拟的研究进展。温度示踪方法的数据获取成本低且温度适宜密集与连续监测,可对地表水与地下水相互作用过程进行精细刻画;在进行地表水与地下水相互作用的水-热耦合模拟时,温度数据可用于进一步校正模型,降低模型的不确定性,以提高交换量的计算精度。监测河水温度和河床沉积物内的水温,运用温度示踪方法研究河水与地下水的相互作用过程,并将水流及热运移数值模型相耦合,利用多源数据进行模型校正,可精细刻画地表水与地下水的交换量、相互作用带内的水流途径、流速及其变化趋势和控制因素,为地表水与地下水相互作用研究提供新的模型与方法。 展开更多

关键词 地表水与地下水相互作用 温度示踪 水-热耦合模拟 模型校正

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地下水开采与地面沉降控制三维全耦合模型研究 被引量：23

2

作者 骆祖江 曾峰 李颖 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1080-1086,共7页

针对第四纪松散沉积层中地下水开采所引起的地面沉降问题,以比奥固结理论为基础,考虑到土体的非线性特征及土体的渗透性随应力状态的动态变化,引入邓肯-张非线性模型和渗透率动态模型,将地下水渗流场和土体应力场耦合起来,并以吴江市浅... 针对第四纪松散沉积层中地下水开采所引起的地面沉降问题,以比奥固结理论为基础,考虑到土体的非线性特征及土体的渗透性随应力状态的动态变化,引入邓肯-张非线性模型和渗透率动态模型,将地下水渗流场和土体应力场耦合起来,并以吴江市浅层地下水开采为例,建立了浅层地下水开采与地面沉降三维全耦合数值模型。在对模型进行校正、识别的基础上,以微承压含水层未来10 a内地下水位埋深不低于含水层顶板、地面沉降量不超过50 mm为约束条件,预测了吴江市各镇的地下水可采资源量合计为1203.59×104m3/a。 展开更多

关键词 比奥固结理论 地面沉降 三维全耦合模型 非线性 地下水 开采

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考虑地下水作用的渗流场与应力场耦合分析 被引量：9

3

作者 屈建军 李建林 +2 位作者 刘杰 曾娟 杨姗姗 《水电能源科学》 北大核心 2010年第1期50-53,共4页

以大岗山水电站右岸整体边坡为例建立三维有限元模型,模拟了考虑地下水作用的渗流场与应力场耦合分析的初始、开挖卸荷加固、运行期蓄水三种计算工况,采用FLAC3D软件计算了相对位移场、渗流场和应力场及塑性区的分布情况。通过监测边坡... 以大岗山水电站右岸整体边坡为例建立三维有限元模型,模拟了考虑地下水作用的渗流场与应力场耦合分析的初始、开挖卸荷加固、运行期蓄水三种计算工况,采用FLAC3D软件计算了相对位移场、渗流场和应力场及塑性区的分布情况。通过监测边坡开挖卸荷加固过程的不平衡力,并绘制关键点位移变化曲线,可直观地分析边坡各级平台开挖的变形情况。结果表明,当水库蓄水至正常蓄水位1 130 m时,高程1 255 m的缆机平台和1 275 m平台区域出现朝向临空面的位移,建议布置监测设备测斜管监测变形。 展开更多

关键词 渗流场和应力场耦合 岩质边坡 三维有限元模型 地下水

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南通市高层建筑荷载对地面沉降的影响 被引量：8

4

作者 付延玲 骆祖江 +2 位作者 金玮泽 陈兴贤 谈金忠 《江苏大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期336-342,360,共8页

针对长江中下游第四纪松散沉积层地区由高层建筑荷载引发的地面沉降问题,根据土体非线性流变理论,将比奥固结理论中的本构关系拓展到黏弹塑性,并考虑土体孔隙度、渗透系数及变形参数随有效应力动态变化的关系,建立了南通市高层建筑荷载... 针对长江中下游第四纪松散沉积层地区由高层建筑荷载引发的地面沉降问题,根据土体非线性流变理论,将比奥固结理论中的本构关系拓展到黏弹塑性,并考虑土体孔隙度、渗透系数及变形参数随有效应力动态变化的关系,建立了南通市高层建筑荷载、地下水渗流与土体变形三维全耦合数学模型.在对模型进行识别、验证的基础上,在地下水停采、仅有高层建筑荷载单独影响的条件下,模拟预测了2010年12月底到2025年12月底每年各含水层组地下水流场变化特征和地面沉降发展趋势.结果表明:南通市崇川区最大地面沉降量为55.28 mm,最大地面沉降速率为3.69mm·a^(-1);通州主城区最大地面沉降量为38.87 mm,最大地面沉降速率为2.59 mm·a^(-1);地面沉降量较大地区位于高层建筑荷载密集区. 展开更多

关键词 高层建筑荷载 地面沉降 比奥固结理论 地下水渗流 三维全耦合数学模型

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高层建筑荷载引发地面沉降与隆起变形三维数值模拟 被引量：2

5

作者 付延玲 金玮泽 +1 位作者 陈兴贤 谈金忠 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期1587-1594,共8页

针对地下水埋深较浅地区,由高层建筑荷载引起的土体变形问题,以比奥固结理论为基础,结合土体非线性流变理论,将土体本构关系推广到黏弹塑性;同时考虑土体力学参数及水力参数的动态变化关系,建立了高层建筑荷载引发地面沉降与隆起变形的... 针对地下水埋深较浅地区,由高层建筑荷载引起的土体变形问题,以比奥固结理论为基础,结合土体非线性流变理论,将土体本构关系推广到黏弹塑性;同时考虑土体力学参数及水力参数的动态变化关系,建立了高层建筑荷载引发地面沉降与隆起变形的三维有限元数值模型,详细研究了高层建筑荷载影响下的土体变形特征及此过程中土体力学参数及水力学参数的变化特征。结果表明:由高层建筑荷载引起的地面沉降呈现漏斗状,以建筑物中心为漏斗中心,高层建筑荷载施加初期,高层建筑周围出现隆起,到达最大值后隆起逐渐消失;高层建筑底部浅层土体孔隙度、渗透系数及泊松比均呈现缓慢减小趋势,弹性模量呈现缓慢增大趋势;而高层建筑周围浅层土体的孔隙度、渗透系数及泊松比呈现先增大后减小的变化趋势,弹性模量则呈现先减小后增大的变化趋势;高层建筑影响区域浅部土体参数的变化趋势与土体的回弹及压缩有关。 展开更多

关键词 高层建筑荷载 地下水渗流 地面沉降 隆起变形 比奥固结理论 三维全耦合模型 参数变化

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线性工程沿线地下水超采引发不均匀地面沉降分析 被引量：2

6

作者 贾超 边超 +1 位作者 丁朋朋 杨霄 《中国农村水利水电》 北大核心 2021年第5期80-86,93,共8页

超量开采地下水引发的地面沉降是一种较为常见的地质灾害类型,具有持续时间长、影响范围广的特点。在此类地区修建诸如高速铁路、地下输油管线等线性工程时,工程安全势必受到地面沉降尤其是不均匀沉降的影响。进行线性工程沿线地面不均... 超量开采地下水引发的地面沉降是一种较为常见的地质灾害类型,具有持续时间长、影响范围广的特点。在此类地区修建诸如高速铁路、地下输油管线等线性工程时,工程安全势必受到地面沉降尤其是不均匀沉降的影响。进行线性工程沿线地面不均匀沉降及其演化特征的定量化分析研究对确保工程长期安全稳定具有重要意义。以鲁南高铁菏泽至曲阜段为例,交叉融合地下水渗流理论和土体比奥固结理论,建立研究区三维流固耦合数值模型,开展研究区不均匀地面沉降定量化评价及沉降演化规律研究。利用建立的地面沉降三维流固耦合模型分析计算不同地下水开采方案情景下,高铁沿线不均匀地面沉降情况,评价确定线路区间内地面沉降相对严重区域。同时从沉降控制角度出发,进行地下水减采工况下地面沉降分析预测。结果表明,减少地下水开采量可以有效降低地面沉降量和最大沉降曲率,缓解不均匀沉降带来的危害,确保高铁运行的安全。研究结果可为类似地区进行地下水开采诱发地面沉降的工程安全评价提供借鉴,具有一定的学术及工程应用参考价值。 展开更多

关键词 地下水超采 不均匀地面沉降 线性工程 数值模拟 三维流固耦合模型

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冻土区地下水流过程及其与地表水转化关系研究进展 被引量：16

7

作者 常启昕 孙自永 +2 位作者 马瑞 王旭 龙翔 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2016年第5期87-94,共8页

针对地下水流过程及其与地表水转化关系研究中,冻土分布特征及融冻过程对地下水系统的影响机制相关研究较少的问题,通过分析国内外冻土区地下水对河道径流的贡献、地下水流动路径和地下水-热耦合模型的相关文献,对地下水流过程及其与地... 针对地下水流过程及其与地表水转化关系研究中,冻土分布特征及融冻过程对地下水系统的影响机制相关研究较少的问题,通过分析国内外冻土区地下水对河道径流的贡献、地下水流动路径和地下水-热耦合模型的相关文献,对地下水流过程及其与地表水转化研究进行综述,认为:①受土壤中冻土空间异质性的影响,不同冻土区地下水对径流的贡献比例不一致;②利用水化学和同位素示踪剂研究地下水流动路径,有助于冻土区地下水流动系统概念模型的构建,但只能获得定性或半定量的结果;③地下多相流系统的水-热耦合模型可将冻土的变化与其相应的水文响应过程耦合在一起,实现了地下水流过程及其与地表水转化关系的定量刻画,但在实用性方面仍需进一步完善,是未来的主要研究方向。 展开更多

关键词 冻土 地下水流 地表水-地下水相互作用 环境示踪剂 水-热耦合模型

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一二维耦合河网水沙模型研究

8

作者 吕文丽 张旭 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 2011年第3期79-83,共5页

借鉴河网水流的三级解法,将二维河段概化为河网内部河段,通过河网节点流量和输沙量的平衡,建立一二维耦合河网水沙模型。模型采用全隐式方法建立二维河段以首末断面的水位和含沙量为中间变量的矩阵追赶关系,进而建立整个一二维河网的节... 借鉴河网水流的三级解法,将二维河段概化为河网内部河段,通过河网节点流量和输沙量的平衡,建立一二维耦合河网水沙模型。模型采用全隐式方法建立二维河段以首末断面的水位和含沙量为中间变量的矩阵追赶关系,进而建立整个一二维河网的节点水位及含沙量的矩阵方程组。对方程组的求解,可实现一二维水沙模型的耦合求解。通过对长江下游大通至镇江概化河网的验证计算,表明模型具有很好的实用价值。 展开更多

关键词 一二维耦合 河网 水沙模型 矩阵追赶法 分组泥沙 交错网格

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裂隙地下水渗流及溶质迁移数学模型研究进展 被引量：4

9

作者 谭文捷 王锴 +6 位作者 陈程 马悦 司艳晓 程莉蓉 陈晓辉 袁煜旻 丁爱中 《南水北调与水利科技（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期190-200,共11页

针对裂隙地下水渗流及溶质迁移多场耦合数学模型,综述模型研究的发展历程与阶段性成果,将现有模型划分为基于不同介质概化的等效孔隙介质模型、多重介质模型、离散裂隙模型,基于不同耦合方法的非全耦合模型与全耦合模型,以及基于不同模... 针对裂隙地下水渗流及溶质迁移多场耦合数学模型,综述模型研究的发展历程与阶段性成果,将现有模型划分为基于不同介质概化的等效孔隙介质模型、多重介质模型、离散裂隙模型,基于不同耦合方法的非全耦合模型与全耦合模型,以及基于不同模型推导途径的力学途径模型与混合耦合理论模型。针对该领域研究的关键科学问题总结其发展趋势,探讨裂隙地下水渗流及溶质迁移多场耦合数学模型研究的难点及潜在发展方向,为裂隙地下水流及溶质迁移研究提供理论参考。 展开更多

关键词 裂隙岩体 地下水 耦合模型 渗流 溶质迁移

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煤矸石淋溶微量元素对土壤水环境污染的仿真研究 被引量：3

10

作者 刘鹏 陈记文 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第B08期84-88,共5页

通过室内实验分析了pH值对煤矸石中微量元素析出的影响，并基于多孔介质流体力学和溶质运移动力学理论建立了定量描述微量元素在土壤水环境系统中迁移的数学模型，通过有限差分方法进行数值离散，分析了不同质地的土壤和降雨强度对微量... 通过室内实验分析了pH值对煤矸石中微量元素析出的影响，并基于多孔介质流体力学和溶质运移动力学理论建立了定量描述微量元素在土壤水环境系统中迁移的数学模型，通过有限差分方法进行数值离散，分析了不同质地的土壤和降雨强度对微量元素浓度分布的效应。预测了20a内其在地下水中浓度的分布．结果表明：淋溶的时间长短、pH值的大小都会对污染造成影响，pH值对不同微量元素其淋溶量也会有所不同，淋溶时间越长，微量元素的淋溶量会不断地增加．随着时间的增加，微量元素污染的范围将不断扩大． 展开更多

关键词 煤矸石 耦合模型 微量元素 地下水污染 迁移转化

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基于GMS的北京市朝阳区地下水环境数值模拟与预测分析 被引量：12

11

作者 郑凌云 张永祥 +1 位作者 贾瑞涛 章蓬勃 《水利水电技术（中英文）》 北大核心 2022年第1期114-123,共10页

为研究北京市朝阳区地下水压采过程中硝酸盐污染发展趋势,基于近年来地下水观测资料及钻孔资料,利用地下水数值模拟软件GMS,建立地下水水流和溶质运移耦合模型,对研究区地下水硝酸盐的迁移扩散进行了数值模拟,并分别预测了5 a后在丰水... 为研究北京市朝阳区地下水压采过程中硝酸盐污染发展趋势,基于近年来地下水观测资料及钻孔资料,利用地下水数值模拟软件GMS,建立地下水水流和溶质运移耦合模型,对研究区地下水硝酸盐的迁移扩散进行了数值模拟,并分别预测了5 a后在丰水年、平水年和枯水年三种情景下硝酸盐的分布状况和浓度变化趋势。研究表明:地下水压采过程中,研究区地下水位基本呈逐年上升的趋势,平水年地下水漏斗中心水位上升2.0~2.5 m,地下水呈西南向东北流向。硝酸盐污染羽的扩散方向与地下水流动方向较为一致,污染中心北侧污染羽向东北方向扩散,且丰水年扩散距离最远。整个区域内Ⅰ、Ⅱ类水质面积逐渐减小。污染较严重的西南地区硝酸盐浓度有所降低,且浓度梯度减小。研究区地下水流与溶质运移两者之间有着密切的联系,应加强对地下水资源的科学调度,防止地下水环境的进一步恶化。 展开更多

关键词 朝阳区 地下水压采 硝酸盐污染 数值模拟 水质 水环境 二维地下水水流-溶质运移耦合模型 水污染风险

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土体固结与溶质运移三维耦合模型 被引量：1

12

作者 房远方 张志红 杜修力 《土木建筑与环境工程》 CSCD 北大核心 2015年第3期53-62,共10页

考虑堆场上覆堆积体自重引起的土体固结与溶质运移的耦合效应已成为环境土工领域中的热点问题。在Biot固结理论和溶质运移理论相结合的基础上,以孔隙率作为耦合参量,将固结方程与运移方程相联系,考虑土体固结对溶质运移模型参数的影响,... 考虑堆场上覆堆积体自重引起的土体固结与溶质运移的耦合效应已成为环境土工领域中的热点问题。在Biot固结理论和溶质运移理论相结合的基础上,以孔隙率作为耦合参量,将固结方程与运移方程相联系,考虑土体固结对溶质运移模型参数的影响,建立了溶质在固结变形土体中运移的三维耦合模型。采用多场耦合有限元软件COMSOL Multiphysics对模型进行了数值求解。数值模拟结果表明,土体固结变形对溶质运移过程具有较强和持久的阻滞作用,导致溶质运移深度以及污染羽范围的减小,在模拟运移20a时,运移距离减小率已高达27.75%,且随着时间的增加而逐渐增大;溶质在水平方向的迁移距离不可忽略,随着横向水力梯度的增大而增大。 展开更多

关键词 固结 运移 耦合 三维模型

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一维双组分原子气体模型的输运性质

13

作者 王矫 《厦门大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期153-162,共10页

一维双组分原子气体模型是研究低维流体输运性质的关键模型之一,在低维输运理论及相关应用研究中发挥着重要且独特的作用.在最近10年间,厦门大学复杂系统研究组围绕该模型对低维输运理论开展了大量攻关研究,给出了热功转换效率达到热力... 一维双组分原子气体模型是研究低维流体输运性质的关键模型之一,在低维输运理论及相关应用研究中发挥着重要且独特的作用.在最近10年间,厦门大学复杂系统研究组围绕该模型对低维输运理论开展了大量攻关研究,给出了热功转换效率达到热力学上限的普适条件,指出微观相互作用是达到热力学不确定性关系上限的必要条件,证明了一维系统中可存在自组织及非平衡态相变,发现耦合输运中可存在与所有热力学力都相反的反向流.本文将对这些突破性进展做一简要介绍. 展开更多

关键词 一维双组分原子气体模型 耦合输运 热功转换 自组织 非平衡相变 反向流 负昂萨格系数

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