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.     

颗粒间相互作用对宽浅坡面流输移能力影响的试验观测

流域上游地区的土壤侵蚀及与其相关的泥沙运移是影响流域地表径流水质的重要过程，被侵蚀的泥沙大部分由坡面流输移，目前的泥沙输移关系都是从剪切力概念或河道能量概念引出的，而这些概念却都是仅仅基于流体力学的。泥沙的运移都单一地依赖于水流剪切力或能量的阈值条件，这一理论的前提是：①泥沙初始运移需要的最小剪切力或临界剪切力，或者最小、临界河道能量；②泥沙输移率和剪切力或河道能量与其临界值的差值密切相关。这些关系或许可以用来描述泥沙在河道中的输移，却不能反映出泥沙在宽浅坡面流中输移的微观机制或物理过程。流域的上游地区，在上临界弗如德数的水力条件下，坡面流含沙量的变化范围非常大。在宽浅坡面流的试验研究中，泥沙按照逐步控制方式添加到坡面流中，并且通过测量来确定颗粒速度与含沙量之问的关系。在不同的水力条件下，存在最大的泥沙输移率，对泥沙颗粒运移的观测表明：泥沙输移方式是跳跃式的，在这些条件下，水流状态受控于包含了很大部分动能的滚动波，因此滚动波是薄层流泥沙侵蚀及输移过程中的主要能量来源。     

新疆阿瓦提县水资源合理配置分析

文章通过在对阿瓦提灌区历史和现状的水土资源开发、利用进行分析的基础上,对灌区水土资源的管理与配置进行量化分析,得出现状阿瓦提县的地表水量将无法满足农田用水量,为增加农田用水量,实现灌区合理的水资源利用形式,初步提出了适宜阿瓦提县的水资源合理配置模式,即通过阿瓦提县节水改造工程、合理开发地下水及保证灌排平衡、水盐平衡等措施的基础上,实现了阿瓦提县水资源在点(核心区节水)、线(渠道防渗)、面(示范区节水)技术和成果与水、盐、生态为一体的优化配置。     

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。     

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。     

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。     

示踪试验在复杂岩溶区工程中的应用

以滇中引水工程某深埋长隧洞为依托,在较深入了解研究区水文地质及工程地质条件的基础上,选取线路对地下水环境影响较大的区域进行示踪试验,通过试验不仅较清晰地查清了地下水运移通道,而且较为准确地查明了研究区地下分水岭,最终为线路的选择提供了合理、准确、可行的依据。     

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。