基于降雨空间变异的潜水运动随机模拟方法Ⅰ——非条件模拟

将降雨视为随机场,考虑降雨入渗补给量与地下水埋深的关系,采用二维稳定-非稳定潜水运动的KLPC模型,分析了降雨的空间变异性对水头均值、方差和协方差的影响,利用变异系数描述了水头、流速和水动力弥散系数的变异程度。结果表明,KLPC算法的随机模型具有优越的计算效率;水头方差随降雨场方差和相关长度的增大而增大;在降雨空间变异的条件下,水头随机场呈现出明显的非平稳特性且具有各向异性结构;在非稳定流中,水头协方差表现出“扩散”和“平移”的特性;水头的变异程度较小,在随机模拟中可以不考虑降雨空间变异对地下水流动的影响;但水头的变异导致了流速和水动力弥散系数强烈的变异性,在溶质运移的随机分析中需要予以充分重视。     

水盐空间变异性监测的条件模拟

本文用地质统计学的条件模拟(CS)理论对24hm2实验区的水盐监测系统，进行了两种田间尺度空间变异性的模拟，与普通Kriging(OK)法估计比较：CS的模拟方差接近实验值并可较好地揭示水盐特性空间变异的波动过程，在掌握一定距离若干控制点的采样后，可以较少钻孔模拟孔间的空间变异规律及其离散性，有突出优点；但模拟值不如OK估计能平均的接近实验值，研究认为CS和OK法各有优缺点，在水盐监测时，模拟和估计因目标不同，必须结合使用。     

土壤溶质运移两种新的求参方法的应用

本文通过对3种不同质地土壤(砂质壤土、壤质粘土和粉砂壤土)的室内水盐入渗实验资料的分析，依据山口(Yamaguchi)等提出的斜率法和等斜率法，由土壤溶质运移的穿透曲线数据，同时估算了平均孔隙流速和水动力弥散系数，并与实测值、简化解析解法及矩法求算的结果进行了比较。此外，作者还探讨了抛物插值和Brenner数大小对求参精度的影响。     

水泥基材料渗透溶蚀有限元模拟方法

渗透溶蚀现象在国内外水利工程中大量存在,但对其研究的手段迄今为止还比较单一,为此,探讨采用有限元计算方法研究水泥基材料的渗透溶蚀现象。首先,基于离子在水泥基材料中的水动力弥散与对流作用机理,根据离子质量守恒定律、Fick第二定律、多孔介质渗流数学模型及达西定律建立三维渗透溶蚀过程中钙离子迁移数学模型;然后,结合钙离子迁移数学模型、固液平衡关系、孔隙率演化模型及扩散系数演化模型建立渗透溶蚀数学模型,并给出该模型的有限元计算方法;最后,通过对高水力梯度下的渗透溶蚀试验开展数值模拟,检验渗透溶蚀模型的正确性。计算结果与试验数据基本吻合,表明该方法能够用于模拟水泥基材料的渗透溶蚀过程。所做的研究工作为下一步水利工程中的渗透溶蚀模拟研究奠定了基础,对水利工程的结构安全性研究具有重要意义。     

随机波浪边界层的数值模拟与分析

该文基于雷诺平均的Navier-Stokes方程和k-ω两方程紊流模型建立了随机波浪边界层数学模型,模拟了粗糙底床上方的随机波浪边界层流速、床面剪切应力和紊动能量分布,计算结果与实测数据吻合良好。探讨了随机波浪边界层水动力特性,发现随机波浪时间序列中各个子波的紊动能量近似随该子波均方根自由振荡速度平方的增大而线性增大,但各个子波的紊动能量还受到上一个子波紊动能量传递的影响,体现了随机波浪与规则波浪的区别。整个随机波浪时间序列的有效摩阻系数和单个子波的摩阻系数均与前人实验数据和经验公式较为一致。     

基于Copula函数的降雨随机模拟方法在古黄河流域的应用

以江苏省宿迁市古黄河流域上游宿迁闸站、中游刘老涧站、下游新袁闸站3个水文站39年(1980—2018年)的月降雨量资料为例,利用二维Copula函数进行月降雨量随机模拟。基于Copula函数建立3个站点两两间月降雨量的联合分布,结合Gibbs抽样法实现3站的月降雨量随机模拟,通过比较实测和模拟的月降雨量,对模拟预测的有效性进行验证。结果表明,上、中、下游降雨量之间具有较强的相关性,二维Copula函数可有效建立研究区域相邻站点间的相关性结构,可用于该流域降雨量的随机模拟,为该方法在其他领域的应用提供参考。     

基于FLOW-3D的明渠壅水断面流速特征研究

随着传感器技术的发展,渠道流量测量技术有了新的突破,目前渠道流速大多是根据点流速进行计算,但在渠道内因阻滞作用的影响,同一断面上的水流速度分布会随着水深的不同而不同。为探讨不同水深边界情况下,明渠剖面流速分布特性。文章截取某梯形渠道100 m渠段,利用FLOW-3D进行建模,模拟了不同的下游壅水情况。通过对不同水深情况下剖面流速分布的研究,采用固定流速系数的方法进行分析,给出了在壅水高度小于20 cm的情况下,可以达到测量精度(误差不超过±10%)的水流速度系数。通过模拟计算,拟合出了水流速度系数随水深变化的曲线,对流速系数进行修正后可使测流误差小于1.40%。     

河渠影响下土壤水—地下潜水联合运动的模拟研究

本文以饱和－非饱和流理论为基础，将非饱和土壤水与地下潜水作为一个整体进行研究，进而描述了灌溉河渠地表水与土壤水及地下潜水相互影响的形势。有限单元均衡的数值方法吸收了一般有限元法及有限差分法的优点。同时又体现了质量守恒原则，用于渗流方程的求解时更具有物理基础。本文还探讨了该法应用于渗流场计算时流速分布及断面物质通量的计算处理，对工程实际中的土壤水分滞后效应，变动边界条件及自由渗出面等难点也作了有益的     

动力条件对引黄水库藻类的影响

通过维持光照、温度、营养盐等影响因子的一致性,设置不同流速,研究了不同水动力条件对藻类生长的影响。结果表明:在试验条件下,流速小于0.19 m/s时,吸光度随着流速的增大而增大;流速大于0.22 m/s时,吸光度随着流速的增大而减小;流速在0.19~0.22 m/s之间存在临界值。     

枕头坝—沙坪二级河段流量延时时间分析

研究区域选定为枕头坝一级电站下游至沙坪二级电站上游河段全长28 km的大渡河干流河段,由于研究区域现有的水文资料有限,沙坪二级电站缺乏入库流量监测设备,给水动力参数的演变规律研究带来了很大的困难.本研究根据实测的水位、流量、河道地形资料,使用HEC-RAS建立枕头坝一级水电站—沙坪二级水电站一维水动力模型,精细描述水流...     

土壤水动力弥散系数的室内测定

用粉砂壤土进行了室内非饱和水动力弥散试验,依据质量守恒原理,推导了水动力弥散系数的计算公式,根据垂直土柱法测定的土壤水盐动态数据,计算了非饱和粉砂壤土的水动力弥散系数,并建立了该土壤水动力弥散系数与孔隙流速之间的关系。该方法物理概念清楚,计算公式简单实用。     

对栾城地区降雨蒸发条件下的土壤水分运动模拟研究

数值模拟方法是评价地下水资源量、模拟自然界一些水文地质过程发生和发展的主要方法和手段之一。 HYDRUS－1D 是用于模拟变量饱和孔隙介质中水流和溶质运移的模型软件。本文应用 HY－DRUS－1D 软件,模拟了河北省栾城县实验地在降雨蒸发条件下的土壤水分运动情况。通过对模型的校正与识别,得出了栾城地区的水分运动形式。     

基于RMA2模型的镇江内江水动力模拟

应用RMA2模型建立了镇江内江水动力数学模型.模型在CAD图形上对河道进行概化,划分网格,并采用流量水位控制边界条件.模拟结果表明,验证点的水位和流速相对误差都小于10%,在总体上能够比较真实地反映内江的水动力学状况,可为下一步内江水量、水质调控提供科学决策依据.     

瓜渚湖水流控导工程水动力数值模拟分析

为研究引水工程对增强瓜渚湖水体流动的影响,以引水工程和瓜渚湖及其周围河网为研究范围,采用数值模拟方法,计算了现状条件下湖泊及其周围河网的流速和水位等水力要素,研究了瓜渚湖水域的水动力特征,发现瓜渚湖水域存在3个低流速区域。利用工程导流、分离流和旋涡控制理论,根据低流速区域的流动特性,设计了3种流线型水流控导工程,计算了在布设3个控导工程条件下瓜渚湖水域的水动力,结果表明:在控导工程的导流作用下水流被引导向了低流速区域,低流速区域流速增大,范围减小,同时,由于控导工程呈流线型,因此绕流后尾部没有明显涡流,减少了水流阻力和能量损失。     

不同水动力条件下的河流硅藻群落分布机理研究

水体生物种群指标与河流水动力参数之间的关系是水生态的重要研究课题之一。在西江水系柳江河流共设置31个硅藻采样点,来探究表层沉积硅藻在不同水动力条件下的群落结构,着重研究了硅藻与水深、流速和流量等水文变量间的关系。在研究区域共发现硅藻2纲38属264种,通过层状图和排序分析,流速是影响硅藻群落分布最主要的水动力条件,其次才是雷诺数。雷诺数的大小和浮游种类丰度关系紧密,但雷诺数对硅藻种类的影响还有不确定因数。直链藻和小环藻等浮游种类在大江中比小溪中较易出现,同时人工修建的大坝通过改变水动力条件,对藻类的分布产生影响,尤其在水库下游等较极端的湍流条件下,桥弯藻和脆杆藻的丰度明显地增长。     

土壤冻结过程中潜水蒸发规律的模拟研究

应用土壤冻结过程中水热耦合迁移模型模拟了内蒙河套灌区1990-1991土壤冻结期潜水 蒸发过程，模拟值与实测值吻合较好。在此基础上，对不同负积温、不同潜水埋深条件下的潜水 蒸发过程进行了模拟，并分析了埋深、负积温对冻结期潜水。蒸发总量的影响，提出了冻结期潜 水蒸发折算系数的概念。潜水蒸发折算系数与负积温无关，有助于对土壤冻结期潜水蒸发规律的 分析和应用。     

塿土水动力弥散系数的测定试验研究

通过水平土柱渗吸法测定杨陵土的水动力弥散系数表明，对于低浓度盐溶液水平土柱入渗土，实测的土壤水分扩散率和水动力弥散系数，规律性较好．且有较好的重现性。理论分析是正确的，说明用此法测定土的水动力弥散系数是可行的。