Hydrus在农业灌溉及氮素运移方面的研究进展

我国农业灌溉效率较低,农业水域环境污染问题显著。为了探讨Hydrus在农业灌溉和氮素运移中的应用,文章针对近年来国内外Hydrus在农业灌溉及氮素运移方面的相关文章进行了整理综述。结果表明,Hydrus在涌泉灌溉、滴灌及土壤水分中的应用显著,同时也多用于分析氮素运移的影响因素及硝化与反硝化作用。在此基础上,Hydrus仍存在因模型参数设置等导致的误差,可以通过与其他模型耦合或开发相关拓展功能来提高模拟精度。     

基于MT3DMS的某采煤厂污染物运移模拟

随着工业化发展速度加快,大量采煤带来的环境污染问题日益突出。为了保护安康石煤开采区域的生态环境,掌握当地污染物运移规律尤为重要。因此,基于安康市2018年2月地下水流场资料,利用Visual Modflow中的MT3DMS模块建立溶质运移模型,对采煤厂污染易发区域的多种特征污染物在不同情况下的运移进行研究,并提出相应的污染防治建议。结果表明:当未采取任何措施时,Al~(3+)、Fe~(3+)和NH_4~+这3种特征污染物在泄漏1 000 d后超标面积在1 893～5 975 m~2之间;当安装防渗层或加快检漏频率后,仅NH_4~+在泄漏1 000 d后出现1 693 m~2的超标,其余污染物浓度均低于超标限。     

考虑扩散势作用的多离子扩散模型及影响因素分析

扩散是成岩作用、溶质在沉积物和地下水中运移等过程中的重要机制。实际工程中主要是多离子共存系统,已有研究忽略了离子带电产生的静电效应对扩散进程的影响,使得各离子间的相互作用在扩散模型中未得到体现。基于经典Fick定律,考虑离子间静电效应产生的扩散势作用,借助电中性约束条件,通过推导建立了考虑扩散势作用的多离子扩散模型,采用COMSOL Multiphysics有限元软件对多离子的扩散行为开展了数值模拟,重点分析了扩散势影响因素的作用。结果表明:扩散势对阳离子的扩散具有加速作用,对阴离子的扩散具有阻滞效果。当阴离子扩散系数相同时,扩散势对离子的加速作用随阳离子扩散系数的减小逐渐增强。当溶液中阴、阳离子扩散系数均固定时,扩散势对离子的加速作用随离子价位的增加略有提高。     

流域侵蚀产沙平衡研究进展

介绍了国内外流域侵蚀产沙平衡研究的主要成果。分析了流域泥沙的主要来源及国内外泥沙来源的主要研究方法；介绍了侵蚀泥沙的坡面～河道运移过程、坡面～河道耦合关系的研究现状；提出了当前河道泥沙存蓄与输移研究的主要问题，并分析了该领域目前研究的现状；对比分析了目前流域侵蚀产沙平衡研究中几个主要模型的适用范围与优缺点；提出了我国未来流域侵蚀产沙平衡研究中应注重发展的主要问题。     

陡立单裂隙基质系统溶质运移研究

在前人模型实验结果分析的基础上,建立陡立单裂隙模型,将传统单裂隙模型溶质运移机理同泥沙运动原理结合起来,提出新的溶质扩散机理和扩散方程,并进行了实例分析,指出:比重较大的非中性悬浮物质在陡立裂隙中运移时受重力和紊动扩散的作用,容重较小的中性悬浮物质可近似认为不受重力影响;水流流态、流速的改变会影响溶质的运移。     

基于LBM工作面瓦斯涌出仿真实现

为了掌握瓦斯在煤层中运移并涌出后在工作面扩散的规律,提出了对工作面瓦斯涌出进行仿真的方法.由于煤层流场是由多孔介质组成的空间,瓦斯在煤层中的运移属于渗流运动,而工作面空间为非多孔介质空间,瓦斯在工作面的扩散属于紊流运动,因此本方法基于双分布速度-浓度格子Boltzmann模型,分别建立了瓦斯在煤层中运移和涌出后在工作面扩散的LBM模型,并采用分块耦合算法,实现了煤层流场和工作面瓦斯流场的耦合.该模型结合生产过程中经常使用的U型通风系统,对瓦斯在煤层中的运移和瓦斯涌出后在工作面的扩散流动进行了模拟.通过模拟可直观地观察瓦斯涌出后在工作面的分布,并得出工作面瓦斯涌出规律,这为进一步探讨煤与瓦斯两相耦合机制、煤与瓦斯突出机制及瓦斯抽放方案的设计提供新的思路.     

重金属锌在一维黄土土柱中的运移规律研究

本文在一维黄土土柱试验系统上，进行了弥散试验及重金属的运移规律试验，由试验得知：虽然氯离子为隋性离子，但黄土土壤对其仍具有一家吸附能力，所以利用氯离子来测定黄土区的弥散系地存在误差，使得到的弥散度偏大。     

粗糙元对单裂隙中溶质运移影响模拟研究

裂隙的粗糙度对单裂隙中的溶质运移有着重要的影响,然而粗糙元的形状(粗糙裂隙壁面上的各种凸起/坑洼)对单裂隙中溶质运移的影响机理尚未完全清楚。该研究通过求解纳维—斯托克斯方程和溶质运移方程模拟了具有不同粗糙元形状(矩形、梯形、三角形)的单裂隙中的溶质运移,并利用稀释指数量化了裂隙内溶质的空间分布。模拟结果表明粗糙元起始处的切线方向与流线的夹角越大,则发育的涡流体积越大,引起的溶质非均匀流动越明显;对溶质运移突破曲线和停留时间分布的分析表明随着流速的增加,溶质运移逐渐由费克运移转变为非费克运移,其相应的突破曲线表现出越来越显著的"早到"和"拖尾"特征;粗糙元密度与停留时间分布的幂律拟合参数b之间存在明显的正相关关系;对于相同的雷诺数,矩形粗糙元引起的非费克行为比梯形和三角形粗糙元更显著。该研究有助于进一步完善粗糙裂隙溶质运移理论。     

河套灌区土壤次生盐碱化情况研究及改良措施

文章通过系统研究分析灌区内水盐平衡的关系,定量分析灌区盐分进入、排出和积累的情况,探讨总结灌区排水系统的功能和作用,提出避免灌区再次出现盐碱化危害加重的措施,并为今后灌区排水系统的建设与管理提供理论依据,以实现灌区的可持续发展。     

改进的蚁群算法在溶质运移参数识别问题中的应用

非饱和土壤水分和溶质运移参数(扩散率、导水率和水动力弥散系数)取值范围较大,往往跨越几个数量级。采用传统离散化蚁群算法求解此类问题,所需节点较多,这会造成算法收敛时间较长。该文在传统蚁群算法基础上,对蚂蚁搜索路径进行改进,改进后的蚁群算法寻优路径由参数精度位数(整数位和小数位)、参数个数以及0–9十个数字构成,并将路径解码公式修改为具有判别参数正负功能的解码公式。采用改进的连续蚁群算法对非饱和溶质运移参数识别优化模型进行求解。数值模拟表明相同迭代次数下改进的蚁群算法比传统蚁群算法耗时少,算法计算时间与迭代次数满足线性关系,含水率和溶质浓度实测值与计算值吻合较好、相关性较高。