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描述非饱和土壤中溶质运移的对流弥散方程可分成两部分,对流部分用通量校正运移(FCT)算法求解;弥散部分用常规的隐式差分方法求解,FCT算法包括两个阶段,一个是低阶运移阶段,这一阶段的解,可能会引进过量的数值弥散,另一个是高阶通量校正阶段,通过对反扩散通量进行校正(限定),可有效地消除数值弥散和数值振荡,而水体积分数用FUCG方法求得,能保持质量守恒,通过数值例子验证了FCT算法的有效性。 相似文献
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三维溶质运移问题的分步广义迎风解法 总被引:1,自引:0,他引:1
姚磊华 《长春地质学院学报》1997,27(4):424-428
对对流占优的三维溶质运移问题提出了分步广义的迎风解法,首先利用N,N,Yanenko对水动力弥散方程分步求解的思想,将原来的一个定解问题分解为两个定解问题即对流定解问题和扩散定解问题,对对流定解问题采用广义迎风对偶单元均衡法求解,对扩散定解问题采用一般的Galerkin有限元法求解,不仅避免了用一般有限元法和有限差分法求解对流占优的地下水水质数学模型时常出现数值弥散和过量问题,而且避免了求节眯速度 相似文献
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姚磊华 《吉林大学学报(地球科学版)》1997,(4)
对对流占优的三维溶质运移问题提出了分步广义迎风解法,首先利用N.N.Ya-nenko对水动力弥散方程分步求解的思想,将原来的一个定解问题分解为两个定解问题即对流定解问题和扩散定解问题,对对流定解问题采用广义迎风对偶单元均衡法求解,对扩散定解问题采用一般的Galerkin有限元法求解,不仅避免了用一般有限元法和有限差分法求解对流占优的地下水水质数学模型时常出现数值弥散和过量问题,而且避免了求节点速度这一步,节省运算步骤,对井点的浓度变化给出了更合适的求解方法。 相似文献
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饱和水流溶质运移问题数值解法综述 总被引:10,自引:0,他引:10
本文总结了饱和水流中溶质运移方程求解的各种数值方法,分析各种方法的本质特征以及各自的优缺点,并指出了求解对流—弥散方程的各种数值方法的研究进展和值得重视的问题。研究结果表明,自适应欧拉—拉格朗日法(EM)是溶质运移问题中,求解对流—弥散方程是比较有发展潜力的方法之一。以MMOC法为基础在陡峰值高价插值和其它区域低价插值相结合的ELM法,将是未来发展的趋势。而寻求非规则网格上高精度的空间单元插值模式,已开始成为求解对流问题数值方法研究的重点和关键问题。 相似文献
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通过室内压力陶土板系统测定土壤含水率与基质势的关系与Star-1土壤水分物理特征测定系统确定非饱和土壤水力传导度的方法,结合应用van Genuchten公式模拟,分析了位于腾格里沙漠东南缘包兰铁路沙坡头段人工生态防护体系生物土壤结皮的水文物理特征,确定了其水分特征曲线、非饱和土壤水力传导度、非饱和弥散系数,并与原始沙丘沙进行比较。结果表明,生物土壤结皮的持水能力是沙丘沙的3~9倍。当土壤基质势在-1~-3 000 cm的较高范围变化时,生物土壤结皮平均非饱和水力传导度低于沙丘沙(约为12%);而当土壤基质势在-3 000~-15 000 cm的较低范围变化时,沙丘沙的平均非饱和水力传导度又大大低于生物土壤结皮(约为91.0%)。正是由于生物土壤结皮特殊的质地与结构,使其非饱和水力传导度随着土壤基质势的降低,以及土壤含水量的减少,而趋于增大。与原始沙丘沙比较,生物土壤结皮独特的水文物理特点决定了它对荒漠地区土壤微生境的改善与促进作用,特别是通常情况下的高持水能力与低土壤基质势条件下的较高非饱和水力传导度,能够提高浅层土壤水分的有效性,有利于人工生态防护体系主要组分浅根系灌木、草本植物与小型土壤动物的生存繁衍。 相似文献
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裂隙岩体中非饱和渗流与运移的概念模型及数值模拟 总被引:12,自引:2,他引:12
探讨了裂隙岩体中非饱和地下水渗流与溶质运移的几种概念模型的构造及数值模拟问题 ,如裂隙网络模型、连续体模型、等效连续体模型、双孔隙度 (单渗透率 )模型、双渗透率模型、多组份连续体模型等。在裂隙岩体中 ,非饱和地下水的渗流可能只局限于岩体中的岩石组份、或裂隙网络 ,也可能在裂隙和岩石中同时发生 ;对前一种情形只需考虑单一连续体中的流动 ,而后一种情况则需要包括地下水在岩石和裂隙之间的交换。岩体中的裂隙网络往往是溶质运移的主要通道 ;但当溶质在裂隙与岩石之间的渗透和扩散是重要的运移机制时 ,就需要考虑岩石与裂隙界面处的溶质交换。为了模拟岩石与裂隙之间地下水和溶质的交换 ,就需要了解岩石与裂隙之间相互作用的模式和范围 ,使得这类问题的概念模型较单一连续体模型多了一层不确定性、其数值模拟也变得更为困难。因为在实际问题中不易、甚至根本不能判别非饱和渗流的实际形态 ,具体采用哪种模型主要取决于分析的目的和对现场数据的掌握程度。不论哪种模型都会受到模型及参数不确定性的影响 ,因此必须考虑与其他辅助模型的比较. 相似文献
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在试验测得桂林和柳州红黏土的水动力学参数的基础上, 根据非饱和土溶质迁移理论模拟两种红黏土中的溶质迁移过程, 分析水动力学参数的影响。试验表明, 桂林红黏土含有比柳州红黏土更好的持水性能, 同样吸力下具有更高的体积含水率, 渗透系数更低, 这主要是因为柳州红黏土具有较高含量的石英矿物, 土的黏性更低。根据初始饱和度为95%, 90%, 85%, 80%下土中的一维溶质扩散计算结果, 发现随着初始饱和度减小, 柳州红黏土的溶质扩散深度增大, 而桂林红黏土则表现出了特殊性, 随着初始饱和度的减小, 扩散锋面出现转折点, 当初始饱和度降低到85%时, 扩散深度反而减小, 其原因是非饱和土的渗流受到吸力和渗透性双重因素控制, 桂林红黏土具有较低的渗透性, 随着初始饱和度降低, 渗透性减小超过吸力梯度增加的影响, 渗透性成为主要控制因素, 渗流速度降低, 而柳州红黏土中渗透系数随饱和度变化不大, 此时吸力梯度为主要控制因素。 相似文献
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非饱和土降雨诱发塌陷成因探讨 总被引:10,自引:0,他引:10
有些土体塌陷由降雨诱发,特别是久旱无雨后突降暴雨,有时会导致岩溶塌陷成群出现。同样,在干旱季节农田灌溉也会导致塌陷大量出现,可见塌陷的产生与土壤的干湿状态密切相关。自然土层接近地表部位为非饱和的包气带,以下才是饱水带,大气降雨及农田灌溉水入渗地下要有一个由非饱和带向饱水带运动的过程。由于土体为固气液和收缩膜四相体系,在地表水入渗地下的过程中,入渗的水峰会对土体结构中的气体产生驱动作用,对固体骨架也会产生动力作用。本文采用非饱和土力学的基本原理,对于非饱和土中吸力和水压传递机理以及降雨诱发塌陷进行了分析,并按提出的成因机制对暴雨诱发塌陷实例进行了分析。 相似文献
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非饱和土土水特征曲线(SWCC)测试与预测 总被引:3,自引:0,他引:3
非饱和土土水特征曲线(SWCC)表示了土中含水量与吸力之间的关系。文章介绍了6种常用方法,各有其适用范围。体积压力板仪可量测最大基质吸力值为1500kPa的干燥曲线和浸湿曲线;超过1500kPa时,可用盐溶液法进行量测;Tem-ple仪可量测基质吸力达100kPa的干燥曲线;滤纸法可用于测量土体的基质吸力与总吸力;Dew-point电位计可用于量测土样总吸力变化,尤其适合渗透吸力的量测;TDR探头适合于量测小于300kPa的基质吸力。用GDS非饱和土三轴仪可以进行SWCC测试,测试范围主要取决于陶土板的进气值。用准确的数学模型对测得的含水量、吸力数据进行拟合,对于预测非饱和土力学性质、渗透系数、抗剪强度及分析边坡稳定性有重要意义。由于准确测试SWCC难度较大,并且测试影响因素较多,所以根据土体孔隙大小分布和颗粒大小分布情况预测SWCC,也是一种较好的方法。 相似文献
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非水相污染物在包气带中的迁移是一个复杂的物理、化学及生物过程 ,离心模型是解决该问题的有效途径之一。采用理论分析和数值分析的方法 ,对两种湿润历史条件下 ,二相与三相体系中 ,毛细上升高度、达到毛细平衡所需要的时间以及迁移距离等与离心加速度之间的关系进行了研究 ,提出了存在于包气带非水相污染物迁移离心模型研究中的相似比例关系 相似文献
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非饱和膨胀土的土-水特征曲线研究 总被引:9,自引:2,他引:9
在干旱和半干旱地区 ,土体中含水量的变化常会引发各种工程问题。研究表明 ,非饱和土的工程性质不仅取决于土的组成、结构和应力状态 ,还与土中的吸力密切相关。非饱和土的土 -水特征曲线表达了土体中含水量与吸力的关系 ,是非饱和土研究的重要内容之一。 相似文献
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本文通过上海软土的土水特征、非饱和三轴剪切等试验,以及非饱和相对渗透系数预测等手段,获取了上海软土的非饱和特征参数:上海地区软土(粉质粘土、粘质粉土)的进气值在120~250kPa,且随土体颗粒粒径的增大而减小;残余吸力约为10~20MPa,并随土体颗粒粒径的增大而减小;减饱和过程具有明显的阶段特征;低吸力范围(0~1400kPa)内,上海浅部第21土层的土水特征存在明显的滞后性;上海非饱和软土的渗透性参数随吸力(含水量)呈现非线性变化,吸力增加(含水量降低)渗透性快速降低;低吸力范围内,上海软土(4层灰色淤泥质粘土)非饱和强度与吸力基本呈线性增长关系,非饱和土抗剪强度参数φb=10.6°。 相似文献
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