扩散波水位解析解模型的应用研究

扩散波方程被广泛地应用于河道洪水演算之中。考虑下边界的回水作用以及旁侧入流的影响，建立了扩散波水位解析解模型。由该模型可知，河道任一断面处的水位变化分别由上边界水位变化所造成的影响量、下边界回水控制的影响量以及由于旁侧流量加入的影响量三项叠加而成，这三项分别由它们所对应的响应函数来描述。将该模型应用于沂河水位演算之中，得到了较高的计算精度。     

淮河中游水量水质联合调度模型研究

针对淮河中游的特点,建立了一个能适应水系密布、河网交错、水库闸坝众多、相互制约等复杂水流条件和防污调度要求的一、二维水量水质耦合的非恒定流模型。采用1999年和2004年淮河中游的联防调度实测资料对模型进行率定和检验的结果表明,所建模型能够准确客观地描述淮河中游洪水、污染物的运动规律,预测和评价各种调度方案的改善水质效果。     

完全混合系统总磷随机模型研究

在Vollenweider模型的基础上,建立一个完全混合系统的总磷浓度的随机微分方程模型。该模型将总磷浓度的变化过程当做一个随机过程,在获得初始条件的随机特性后可以得到模型的数值解和解析解,从而得到总磷浓度的一阶矩均值和二阶矩方差。模型被应用于隔河岩水库的总磷浓度的模拟,与实测资料吻合良好。     

梅梁湾水质的随机风险率分析

由于多种不确定性因素的影响,水质的变化是一种随机过程.本文以太湖梅梁湾水源地为研究对象,分析了水质变化的超标风险率.基于随机过程理论,构建了成丛随机点过程复合模型,估算了水质主要指标的超阈值风险率,并进行了拟合优度检验,证明该模型的合理有效性.通过对4个水质指标超阈值风险的分析得出总磷、总氮的高风险性,提出应尽早做出有效预防.并在此基础上提出预警体系构建的设想.     

线性扩散波洪水演算模型研究

扩散波概念的提出至今已有近半个世纪。在前人研究的基础上,着重讨论如何把扩散波解析解用到天然河道的洪水演算中去,即通过把入流过程离散成带常系数的单位矩形入流之和,将单位线概念引入具有自由下边界的线性扩散波洪水演算模型,并给出了确定天然河道Ｃｋ和μ的实用方法。用于黄河下游６个河段的洪水演算获得了令人满意的成果。扩散波洪水演算模型,继承了水力学方法的长处,又具有水文学方法的优点,可能有罗好的开发应用前景     

土方开挖粘塑性模糊随机损伤机理研究

以基坑工程为例分析了开挖损伤演变的模糊随机性并建立了广义非确定性空间O：Б（s,f）。提出了初始损伤有效张量的概念模型,在“损伤源汇”概念基础上提出了模糊衰减模型,构造了粘塑性模糊随机损伤增量方程并实现了基坑开挖过程的模糊随机损伤模拟。在线性算子基础上提出了模糊随机损伤矢量极限值{Ωu},进而建立了以损伤有效张量为基础的粘塑性模糊随机损伤本构模型及粘塑性非线性模糊随机数值方法。在粘塑性模糊随机损伤有限元基础上建立了粘塑性模糊随机损伤变化率方程,实现了对基坑开挖过程中模糊随机损伤演变发展的全面模拟,完成了模糊随机卸荷损伤模型的构建。     

公主岭市地下水水质水量多目标联合管理模型研究

本文通过对公主岭市地下水资源开发利用中存在的主要问题的分析,确定了水资源管理的目标,建立了水质、水量联合优化管理的多目标线性规划模型。并采用加权函数法对模型进行了求解研究,得到了公主岭市地下水资源的最优开采方案。     

天然气的扩散模型及扩散量的计算方法

盖层的存在是天然气成藏和保存的必要条件之一,而浓度封闭又是盖层的一种重要的封闭机理。在前人工作的基础上,研究了浓度封闭的机理,进一步系统建立了天然气扩散的地质和数学模型,并给出了模型的初始化条件,对天然气扩散量的计算方法作了讨论。     

随机介质模型的模拟与混合型随机介质

讨论了随机介质模型的基本概念及指数型和高斯型椭圆自相关函数所描述的随机介质模型的特点, 并提出了混合型随机介质模型的概念, 该随机介质模型能更加灵活、准确地描述实际介质.通过选择在水平方向和垂直方向上的自相关长度a、b以及粗糙度r, 可以产生出各种不同形式的混合型随机介质模型.模拟结果显示, 混合型随机介质模型能更加灵活地描述实际介质, 具有适应性强, 使用方便、灵活, 能有效地模拟油气藏细节的优点.      

水质数值模型在浑河流域水量水质模拟中的应用

在构建浑河流域水动力水质模型的基础上,丰富和完善浑河流域水动力水质数值模型,从而建立浑河流域水动工程调度数值模拟模型,该模拟模型可为该流域水质的调水响应提供了科学依据,并对参数进行了修定和验证.研究结果表明,该模型具有较高的模拟精度和良好的拟合效果.     

随机输入情况下汇流计算方法的探讨

大量的实测资料表明,在汇流过程中存在着许多难以预料和控制的不确定性因素。为了更合理的描述汇流过程,建模时应用随机微分方程替代确定性常微分方程。初步探讨了有白噪声输入情况下的线性随机汇流系统,在获得初始条件的随机特性后可以得到汇流模型的解析解和数值解,计算实例表明,在汇流模型建模中引进随机微分方程理论值得深入研究。     

考虑随机挠动因素的水环境风险模型研究

以Streeter-Phelps模型为代表,对考虑随机挠动因素的水环境风险作了初步的研究,并揭示了随机挠动也可能对水环境风险产生很大的影响,为加强风险评价和管理提供了理论依据.     

A stochastic model of fractional crystallization and its application to the Japanese geosynclinal basalt

A stochastic model of the magmatic differentiation by fractional crystallization is given. The probability distribution of the quantity of crystallized solid removed from silicate melt was assumed to be binomial at any stage of the differentiation. According to this model, when concentrations of an element are transformed into their powers by using the reciprocal of the difference between bulk-partition coefficient for the element and unity as an exponent, the resultant frequency-distribution pattern becomes absolutely normal. The patterns of concentrations, however, cannot be expressed by a particular type of function but are variable according to the values of bulk-partition coefficients. Frequency distributions of element concentrations were computed under selected conditions on the basis of the model. The result shows that the skewed pattern often observed in frequency distributions of minor-element concentrations is explained by this fractional crystallization process. The frequency distributions of Ni and Cr concentrations in the geosynclinal basalt of southwestern Japan were examined in terms of this model. It was concluded that the model can be applied to the formation of the basalt concerning at least these two elements.     

帷幕灌浆扩散半径及数值模拟的研究

从连续性方程出发,考虑浆液压力对土体孔隙率的影响,分析推导了浆液在多孔介质中的渗流规律,并给出了扩散半径的简单近似计算公式;然后将二相流理论应用到注浆研究中,假设孔隙由水和浆液完全充填,且二者不相混溶,建立了浆液驱水的非稳定渗流模型。根据某大坝的实际情况,用FLAC软件中的二相流模块对大坝灌浆过程进行了模拟分析,并与推导公式相比较。由于二相流理论考虑了毛细压力的作用,模拟得到的浆液扩散速率递减得更快。模拟结果表明,浆液和水之间存在着一个过渡带,浆液的饱和度在不同时间和位置上是变化的。随着时间的延长,浆液扩散得越远,但其速率逐渐减小。扩散半径不仅与渗透系数有关,还与孔隙度有关,而且孔隙度较渗透系数对扩散半径有着更大的影响。二相流理论可以更好地模拟帷幕灌浆的浆液扩散情况。     

基于随机介质理论的采水地面变形时空分布

采用随机介质理论计算规模采水引起的地面下沉和水平位移。分析了采水引起的地面位移机制,采用有效应力原理推导微单元体的沉降;利用非稳定流理论Theis模型计算单井定流量采水时平面径向流引起的降深;利用现场观测数据,通过反分析法确定模型参数;由于模型的边界动态变化,故分时段采用数学近似法和变边界数值逼近法处理。在此基础上建立单元盆地在降落漏斗区域的时空分布积分方程,引入柱坐标系进行解答。工程实例分析表明,随机介质理论适用于计算采水引起的地面变形;结合非稳定流理论和数值计算方法能较好地预测地面随时间的变形规律。     

抽水地面沉降预计的随机介质模型

本文视抽水引起的地面沉降为一随机过程,应用随机介质理论和土力学基本原理,建立了随机介质模型,对抽水地面沉降及变形分布进行了分析预测,计算实例表明,该模型是有铲的。     

水质大涡模拟数学模型研究

建立了基于弱可压缩流基础上的水质大涡模拟数学模型及污染物质扩散系数与平均运动的关系。数值计算采用有限体积法和预测校正法,固壁边界条件采用"部分滑移条件"。并应用该模型对重庆嘉陵江、长江两江交汇段的流场,污染物质浓度分布进行了计算,计算结果与实测值比较吻合。研究表明,横向扩散与流动状态有关,当支流流量相对较小时,横向扩散较弱,形成岸边污染带,当支流流量相对较大时,横向扩散较强,污染带向江心移动。     

水体叶绿素二维生态动力学模型研究

针对边界曲折复杂的河川型水库,以质量平衡方程为基础,以各生态变量的生态动力过程为核心,并结合水库的二维水动力学模型,建立了曲线坐标系下的水体叶绿素二维生态动力学模型,该模型结合水动力学条件,考虑了富营养化过程中的生物、化学和物理变化,给出了更为详细的富营养化信息,适用于计算区域复杂的水体。结合隔河岩水库的实测数据,用矩阵追赶法给出了模型的数值解,从而得到水库中总氮、总磷和叶绿素a的分布。经验证,模型的计算结果与实测值吻合较好。     

Stochastic micromechanical model of the deterioration of asphalt mixtures subject to moisture diffusion processes

The deleterious effect of moisture in the microstructure of asphalt mixtures, usually referred to as moisture damage, has been recognized as a main cause of early deterioration of asphalt pavements. The initiation and evolution of moisture‐related deterioration is strongly influenced by the internal air void structure of asphalt mixtures. Despite its importance, the majority of works conducted on the micromechanical modeling of asphalt mixtures overlook the role of the air void structure, mainly because of its high complexity and variability. This paper explores the influence of air void variability on the performance of asphalt mixtures subjected to moisture diffusion processes. A stochastic modeling technique based on random field theory was used to generate internal distributions of physical and mechanical properties of the asphalt matrix of the mixture that depend on probable air voids distributions. The analysis was conducted by means of a coupled numerical micromechanical model of moisture damage. The results showed that the variability and distribution of air voids are decisive in determining the moisture‐dependent performance of asphalt mixtures. Furthermore, it was also shown that a stochastic characterization of the diverse air void configurations is a feasible and useful approach to better represent and understand mechanically related deterioration processes in asphalt mixtures. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Numerical simulation of fracture flow with a mixed-hybrid FEM stochastic discrete fracture network model

We introduce a discrete fracture network model of stationary Darcy flow in fractured rocks. We approximate the fractures by a network of planar circle disks, which is generated on the basis of statistical data obtained from field measurements. We then discretize this network into a mesh consisting of triangular elements placed in three-dimensional space. We use geometrical approximations in fracture planes, which allow for a significant simplification of the final triangular meshes. We consider two-dimensional Darcy flow in each fracture. In order to accurately simulate the channeling effect, we assign to each triangle an aperture defining its hydraulic permeability. For the discretization we use the lowest order Raviart-Thomas mixed finite element method. This method gives quite an accurate velocity field, which is computed directly and which satisfies the mass balance on each triangular element. We demonstrate the use of this method on a model problem with a known analytical solution and describe the generation and triangulation of the fracture network and the computation of fracture flow for a particular real situation.