三维地下水流随机分析的配点法

本文提出了三维地下水不确定分析的随机配点法，比较了张量积配点法（Tensor Product Collocation Method, TPCM），Smolyak配点法 (Smolyak Collocation Method, SmCM)，Stroud-2配点法 (Stroud-2 Collocation Method, StCM)，以及概率配点法 (Probability Collocation Method, PCM)等四种配点法的基本原理；渗透系数场和水头场分别被表示为Karhunen-Loeve展开和多项式展开的形式；初始随机偏微分方程被转化为在相应配点上的确定性方程；建立了基于Modflow-2000的随机模型；讨论了不同算法的计算精度及计算成本。分析结果表明，配点法可充分继承现有模拟软件或代码的求解功能，配点的选取方法决定了其计算成本，SmCM具有最高的计算精度，但StCM具有最好的性价比。     

裂隙岩体渗流的光滑多尺度随机配点法

针对非均质裂隙岩体的随机渗流问题,提出光滑多尺度随机配点法。其基本思想是基于稀疏网格随机配点法将随机问题简化为相应配点处的非耦合确定性问题,利用有限全局信息构造多尺度基函数,捕捉材料的非均质性和流体流动的耦合关系,引入梯度光滑技术组装粗网格单元相关矩阵,将小尺度非均质信息体现到大尺度上,由此在粗网格上对问题进行求解。同传统多尺度随机配点法相比,光滑多尺度随机配点法在组装粗网格单元相关矩阵时将研究区域的内积分转化为边界积分,无需求解基函数的连续形式及导数,简化了程序,并且使有限元系统得到一定程度的"软化"。数值算例结果表明:光滑多尺度随机配点法比传统多尺度随机配点法具有更高的精度和效率。     

基于三维随机场的地下洞室围岩变形分析

为充分考虑材料的非均匀性以及各向异性,将岩土参数模拟为三维随机场,分析岩土体参数的空间变异性对围岩变形的影响.采用K-L级数展开方法生成弹性模量的三维随机场,构建了考虑弹性模量空间变异性的有限差分模型,研究了不同横向、纵向、竖向波动范围对开挖区域上覆岩层变形的影响.研究结果表明:在竖向波动范围小于0.4 m时,地下洞室...     

基于区间拟shannon小波配点法的供水系统水锤计算技术方法研究

文中将区间拟shannon小波配点法应用于水锤方程求解,通过将水锤方程中的待求函数用一系列拟shannon小波基函数逼近,对空间域进行离散,从而建立起关于时间的常微分方程组,构造出了水锤方程在小波空间的计算方法,并推演了管道中水锤波的传播。最后通过仿真实例计算出水锤方程的数值解,说明该方法对水锤计算具有较好的数值模拟性,从而为确保供水系统的安全和稳定运行提供技术支持。     

基于GMS的巴彦淖尔市临河区地下水流场预报

在查明内蒙古巴彦淖尔市临河区水文地质条件、地下水开发及引发的环境地质问题的基础上,用均衡法及数值模拟法进行地下水资源量计算。根据当地水资源开发利用方案,利用模型进行研究区2013年-2033年地下水流场演化模拟,结果表明该方案下研究区地下水降落漏斗不再继续扩大,地下水位有所回升,对该区水资源管理有指导意义。     

弹模随机场对混凝土坝应力影响的初步分析

文章根据均值中心摄动原理，应用随机有限元理论分析研究了混凝土坝弹模随机场特性对坝体应力统计特性的影响，得出了一些有意义的结论。     

试验场地下水流的数值模拟

为研究某市建的试验场是否对周边地下水量造成影响,采用伽辽金有限单元法,建立试验场浅层地下水水流模型,使用Fortran语言对所建立模型进行编程,并对试验场地下水进行了数值模拟.本次计算共分为十二个阶段,每个阶段的时间步长为30 d.计算结果表明:在模型的识别阶段和验证阶段,所有观测孔水头的计算值与观测值,在各时段拟合相对误差率分别为66.28％和88.53％,所建模型基本可用于试验场地下水水流计算.周边地下水水位增加94.08 mm,试验工程建成后会对周边地区造成影响.     

KL展开在渗流场随机分析中的初步应用

在水力特性参数空间变异性的影响下,渗流场具有一定程度的不确定性。分析了随机场KL展开的特点,阐述KLME渗流随机分析方法的基本原理,发现利用KL展开的均方收敛性和摄动方法的渐进收敛性,并将随机偏微分方程转化为递推的确定性偏微分方程组求解,提高了计算效率;对非饱和渗流场进行随机数值模拟,考虑了非饱和渗透函数的参数场之间不相关、正相关和负相关3种情形,分析表明参数场之间的互相关性对渗流场的统计特征具有较大影响。     

地下水流数值模拟中抽水井水位的校正

总结了已有的抽水井水位校正方法后,通过引入不稳定井流解析解,提出了基于矩形网格和不规则多边形网格二维有限差分模型的井中水位校正公式。采用该公式分别对小尺度模型和大尺度模型进行分析,计算结果表明,常规数值法得到的井中水位降深明显偏小,甚至只有实际井中水位降深的1／3～1／4,而经本文公式校正后得到的井中水位则与实际水位接近,相对误差较小,具有较高精度。     

基于FEM求解均质承压水稳定流问题的傅里叶分析方法

规则区域均质承压水稳定流问题在只考虑Dirichlet、Neumann边界时具备11种边界类型组合模式。不同组合模式在FEM剖分下具有不同的稀疏线性方程组。本文首先对不同组合模式下的稀疏线性方程组进行傅里叶分析,在分析过程中对各种变换公式均采用快速傅里叶变换(FFT)算法进行计算,实现了均质承压水稳定流问题的快速求解。文中通过具有解析解的水流基准问题验证了傅里叶分析方法的可信性,并以此为基础,在不同剖分模式下分别应用傅里叶分析法与迭代法(Jacobi、Gauss-Seidel、SOR、PCG),进行算法的性能比较。计算结果表明:剖分密度越高（即剖分结点数多）,在求解精度相当的情况下傅里叶分析方法的求解效率优势越显著。该方法的另一大优势在于不需计算和存储原始系数矩阵,从而节省了大量内存空间。     

地下水可开采量可靠性分析的模糊-随机方法

本文在阐述模糊概率和截集λ的概念的基础上,将模糊信息引入确定地下水可开采量的风险分析中,建立了模糊-随机风险估算模型。通过对模型中的参数进行模糊化处理,用改进一次二阶矩法计算了地下水过量开采的模糊风险率。应用实例表明:对应于不同的截集λ,得出的模糊风险率均为一个过渡区间,较经典概率统计中确定的系统"安全"或"不安全"之间的截然划分更符合工程实际情况,也为决策者提供了更多的风险信息;另外,因模型中同时考虑了地下水系统中客观存在的随机性与模糊性,在一定程度上提高了评价结果的可靠度,减小了地下水水源地开采的风险。     

基于有限元求解均质承压水稳定流问题的傅里叶分析方法

规则区域均质承压水稳定流问题在只考虑Dirichlet、Neumann 边界时具备11种边界类型组合模式。不同组合模式在有限元剖分下具有不同的稀疏线性方程组。本文对不同组合模式下的稀疏线性方程组进行傅里叶分析,在分析过程中对各种变换公式均采用快速傅里叶变换算法进行计算,实现了均质承压水稳定流问题的快速求解。文中通过具有解析解的水流基准问题验证了傅里叶分析方法的可信性,并以此为基础,在不同剖分模式下分别应用傅里叶分析法与迭代法（Jacobi 、Gauss-Seidel、SOR 、PCG ）进行算法的性能比较。计算结果表明：剖分密度越高（即剖分结点数多）, 在求解精度相当的情况下傅里叶分析方法的求解效率优势越显著。该方法的另一大优势在于不需计算和存储原始系数矩阵,从而节省了大量内存空间。     

MQ点插值法在地下水稳定流计算中的应用

Multi-quadric（MQ）点插值法是一种求解偏微分方程的新方法。为探讨该方法在地下水稳定流问题中的应用效果，及MQ函数的形状参数、支持域大小、场节点间距对计算结果的影响，将该方法分别用于参数不变的二维地下水稳定流动、参数连续变化的二维地下水稳定流动和地下水向承压完整井的稳定流动3种算例的求解中，并将计算结果与解析解进行比较。结果表明该方法求解二维稳定流问题时具有较好的效果。MQ函数的形状参数、场节点间距和支持域大小对计算结果的误差具有较大影响。     

MQ点插值法在地下水稳定流计算中的应用

为探讨MQ(Multi-quadric)点插值法在地下水稳定流问题中的应用效果,及MQ函数的形状参数、支持域大小、场节点间距对计算结果的影响,将其分别用于参数不变的二维地下水稳定流动、参数连续变化的二维地下水稳定流动和地下水向承压完整井的稳定流动3种算例的求解,并将计算结果与解析解进行比较.结果表明,该方法求解二维稳定...     

基于三维非稳定渗流分析的隧洞开挖地下水环境影响评价

水利工程中隧洞施工通常采用全部开挖完成再衬砌的方法。如针对开挖施工的短暂状态采用稳定渗流计算分析其对地下水环境的影响,并不符合实际,且往往会夸大地下水位降落的幅度和影响范围,因此采用非稳定渗流数值模拟技术来评价将更为合理。以某水电站发电引水隧洞施工为例,采用饱和-非饱和非稳定渗流理论,建立了引水隧洞区域的三维有限元模型,对隧洞开挖过程中区域地下水非稳定渗流场进行了数值模拟,总结分析了隧洞从开始挖掘到贯通过程的地下水变化规律并进行地下水环境影响评价。结果表明:采用三维非稳定渗流分析预测隧洞开挖过程中地下水位降落和降落漏斗扩大的过程是可行的;该工程引水隧洞开挖对该区域地下水影响较小,地下水补排关系总体无变化。     

地下水开采量概率统计方法

介绍了利用概率统计原理来确定一个地区的地下水开采量的方法。此种方法简便实用，易于控制精度， 便于加强地下水资源管理， 掌握地下水动态变化规律， 从而达到计划开发、科学调度。     

多尺度有限元法在地下水模拟中的应用

本文详细介绍了多尺度有限元法的基本原理，并将其应用于非均质多孔介质中的流动问题，对水文地质参数按函数连续变化、渐变和突变3种非均质多孔介质中的二维地下水稳定流、非稳定流分别用多尺度有限元法和传统有限元法进行了计算。计算结果的对比表明，多尺度有限元法比传统有限元法有效，既节省计算量又有较高的精度。