河流纵向分散系数研究

研究了天然河流纵向分散系数理论公式及其参数的确定问题.借助于抛物型断面型态方程确定了河道垂线水深沿河宽的分布及流速分布对断面平均流速的偏离u‘的横向分布,给出了横向混合系数计算方法.在此基础上通过对Fischer的三重积分的直接求解,建立了新的天然河流纵向分散系数计算公式.这一新建立的纵向分散系数计算公式与原有的有代表性的经验公式以及26条美国河流上实测的59组资料进行了比较,比较结果表明,本文建立的纵向分散系数计算公式能给出与实测纵向分散系数最接近的预测值.与现有的其它纵向分散系数计算公式相比,本文建立的天然河流纵向分散系数公式理论上更加合理,机理上更加清楚,并且具有最小的预测误差.     

梯形断面明渠中纵向离散系数研究

基于最大信息熵原理,提出了一种确定梯形断面纵向流速分布的方法,研究了梯形断面明渠中流动横向不均匀和垂向不均匀对纵向离散的影响,建立了一个针对梯形断面明渠流动的纵向离散系数计算公式。公式将纵向离散系数与反映断面流速分布不均匀和壁面影响的参数建立联系,机理更加清楚,预测结果与其他学者相应的实验结果吻合良好,该方法理论推导过程严密,不依赖于特定的试验结果或实际测量资料,为梯形断面明渠的污染物混合输移过程中参数确定提供了有效的方法和途径。     

冰盖下矩形河道的综合糙率

综合糙率是采用曼宁公式确定河道水位和流量关系的关键参数。在河道冰封期,冰盖的出现增加了流动的阻力,明流条件下确定的综合糙率不再适用,需要重新估算。基于Einstein阻力划分过流断面的原理,冰盖下矩形河道的过水断面可划分为冰盖区、河床区和边壁区。根据总流的连续性方程,在确定各分区糙率系数、水力半径和断面面积的基础上,提出了冰盖下矩形河道综合糙率的计算公式。采用已有的试验水槽测量数据和天然河道实测资料对公式进行了验证,结果表明:公式计算的综合糙率与实测值吻合较好,与Einstein公式和Sabaneev公式相比,计算精度更高;对于冰封水流,宽浅河道采用分区水深代替水力半径进行简化计算的条件有别于明渠水流,在宽深比大于20时,计算结果才满足精度要求。     

青藏工程走廊冻融土热扩散系数特性与预测模型研究北大核心CSCD

热扩散系数是多年冻土对外界热扰动敏感程度的重要影响参数之一,也是寒区工程设计与建设的关键基础数据。基于瞬态平面热源法导热系数测试结果和质量加权法计算获取的比热容理论值,计算获得青藏工程走廊西大滩—唐古拉山沿线典型类别土样热扩散系数,分析对比了走廊带内冻融土热扩散系数的分布特征和参数影响规律,提出了基于经验拟合公式法和RBF神经网络方法的冻融土热扩散系数预测模型,并比较了不同预测模型的预测效果。研究结果表明:青藏工程走廊带内土的热扩散系数与粒径整体呈正相关性,融土热扩散系数按黏性土、粉土、全风化岩类、砂土及碎石土依次增大,冻土热扩散系数按黏性土、全风化岩类、粉土、碎石土及砂土依次增大;热扩散系数与容重及天然含水率相关性随土类及冻融状态差异明显,冻、融土热扩散系数呈显著正线性关系;以融土热扩散系数为拟合参数的冻土热扩散系数三元预测模型的预测精度明显高于二元经验公式;RBF神经网络模型在冻、融土热扩散系数预测中均具有最优的预测精度,为最佳预测模型。     

孔压静探试验在珠江三角洲软土地区中的应用研究

孔压静探试验（简称ＣＰＴＵ）在国内是一项尚待推广的土体原位测试新技术,着重介绍了珠江三角洲高速公中工程建设中的孔压静探试验研究成果;提出了新的土分类图及不排水抗剪强度的估算公式;试验结果表明,孔压静探试验估算的固结系数Ｃｈ较室内试验估算的固结系数大１￣２个数量级,而与沉降观测资料反算的固结系数接近。     

北极夏季海冰表面积雪层内水分含量的时空分布

根据中国第二次北极科学考察实测雪冰温度剖面数据,用一维热传导方程描述雪层温度场,优化辨识了雪层有效热扩散系数和热源。将零热源项作为积雪层中含水和不含水雪层的边界,确定出相应含水和不含水雪层的有效热扩散系数。结合干雪、水物理参数建立雪层内含水量的评估方法并给出北极夏季雪冰温度测试期间雪层内水分含量与温度的关系以及水分变化的时空分布。     

《动船法测流规范》编写说明(续完)

对于没有条件进行比测的新设断面,为了保证质量,针对影响动船法精度的关键,本规范要求必须进行四个方面的检查,还提出了估算置信水平为95％的偶然不确定度的公式。该式是参照国际标准的公式并增加了K_v的不确定度x_(kv)这个因素。所要求达到的偶然不确定度的指标,也是与常测法的精度指标相同,一般施测一至二个测回是可以达到的。     

煤层非均质程度测井定量评价方法

针对强非均质性对煤层气开采影响大的特点,通过分析测井渗透率分布规律可定量评价煤层的平面和纵向非均质程度。采用达西公式确定煤层基质渗透率,运用双侧向测井资料估算裂缝渗透率,绘制煤层渗透率贡献率在序数百分数坐标下对应的累积分布曲线,定义坐标变换后累积分布曲线的斜率为非均质程度系数。实际应用表明：非均质程度系数能够反映不同煤层物性在横向和纵向上的差异,进而可定量评价煤层的非均质性。     

分析一维砂柱弥散试验数据的相关系数极值法

针对现有分析室内一维砂柱弥散试验数据,确定多孔介质纵向弥散度的方法,在考虑介质对示踪剂的吸附作用的情况下不能应用的问题,对描述一维、稳定渗流与连续定浓度注入示踪剂的砂柱弥散试验的近似解析解进行反函数变换,利用相关系数极值法的原理,建立了在多孔介质与示踪剂间为均衡吸附条件下,可计算多孔介质纵向弥散度与阻滞系数的方法.而且,这种方法在多孔介质的有效孔隙率为已知的情况下,还可计算出多孔介质对示踪剂的吸附系数.     

纵向弥散作用与渗透介质非均质性定量关系的模拟研究

在地下水污染模拟预报中,弥散参数是很难确定的一个模型参数。因实验室小尺度弥散规律一般不能用于大尺度弥散过程,而野外示踪试验却耗资大、周期长,限制了其实用性。文中利用随机数值模拟手段、基于随机理论的蒙特卡罗方法及序贯高斯模拟技术来生成渗透系数随机场,并研究渗透系数对数场的方差、相关长度以及变异函数类型在不同尺度上对纵向弥散度的影响,进而建立纵向弥散度与随机分布渗透系数场的方差和相关长度的统计定量关系,并与Gelhar理论计算结果进行比较。数值模拟结果表明,经过一定迁移距离后纵向弥散度与随机分布渗透系数对数场的方差和相关长度具有良好的线性统计关系,与Gelhar理论公式表达的关系类型类似。但对于较大的方差,纵向弥散度模拟结果明显大于Gelhar理论计算值,而对于较大相关长度在迁移距离不很大时,纵向弥散度模拟结果明显小于Gelhar理论计算值。本研究可为野外大尺度地下水污染预报模型中水动力弥散参数的确定提供方法借鉴。     

小尺度含水层热量运移试验研究及热弥散效应评估

将小尺度含水层热机械弥散系数模型应用于对流弥散传热过程中,推导了该条件下对流弥散热量运移的解析解,结合试验进行验证,对含水层热弥散效应进行评估,结果表明,热机械弥散系数等于1×10-2 W/(m?°C)可以作为热弥散对温度场影响的临界点,从而将热机械弥散系数的分布划分为不可忽略的三角区域和可以忽略的多边形区域;明确了自然含水层结构条件下纵向热弥散度范围,从小尺度的热弥散研究结果来看,纵向热弥散度最大值为厘米数量级,它与野外大尺度条件下热弥散度的研究成果有着显著差异,表明热弥散尺度效应的存在,这将是进一步开展研究工作的方向。     

不同遗址土的热物理参数研究

为了研究干密度、含水率和NaCl含量对遗址土热劣化的影响,采用Hot Disk热常数分析仪对良渚遗址、交河故城遗址和通古斯巴西古城遗址的遗址土重塑样进行了热物理参数的测试,分别确定了遗址土的导热系数、热扩散系数和体积比热随干密度和含水率的变化关系。对通古斯巴西古城遗址重塑样掺入了不同含量的NaCl,研究了含盐量对遗址土重塑样导热系数的影响。结果表明,当含水率与干密度增加时,3种遗址土的导热系数均呈线性增长,热扩散系数和体积比热也随着含水率与干密度的增加而增大;相同条件下3种遗址土的热物理参数存在差异,良渚遗址的较大,交河遗址的较小,通古斯巴西古城的居中总体上与土中SiO2含量成正相关关系。当干密度与含水率一定时, 掺入NaCl增加了遗址土的导热系数。     

地下含水层储能两阶段热量运移数值模型研究

为了简单而准确地预测地下含水层储能情况,考虑了地下含水层储能过程时间跨度大、储能保温分阶段的实际特点,分析了地下含水层流动和换热模型物理参数的对比特点,以热平衡和热扩散原理为基础,建立分成两个连续阶段的地下含水层储能数值计算模型.模型求解中,采用控制容积法,以全隐格式进行热扩散方程的离散化,然后应用Jacobi方法迭代求解,模拟结果和实际观测数据吻合很好.该模型还分析了含水层储能循环采灌过程中抽出储能水的温度变化的一般特点.     

A Subtidal Model of Temperature for a Well-Mixed Narrow Estuary: the Guadalquivir River Estuary (SW Spain)

This paper analyzes thermal energy transport in the narrow and tidally energetic Guadalquivir River Estuary (SW Spain). Measurements from a comprehensive monitoring campaign (2008–2011) reveal the forcing factors of the temperature field and its spatio-temporal variability. The along-channel thermal energy gradient reaches magnitudes of ～375 J/m⁴ near the mouth during the summer and winter. The water temperature is primarily controlled by shortwave radiation, latent heat transfer through the free surface, and tidal advection, whereas it depends less on freshwater discharge and longitudinal dispersion. The tidally averaged effective longitudinal thermal dispersion coefficient was evaluated at several stretches for each tidal cycle. The mean values of the coefficient tend to increase landward and are on the order of ～10³, larger than (but of the same order of magnitude as) the salinity coefficient values. Based on these analyses, a deterministic operational model for thermal energy transport was developed. The model solves the tidally and cross-sectionally averaged advection–dispersion equation for the thermal energy balance and obtains accurate fits of the subtidal temperature field at any location within the estuary. The modeled water temperatures agreed well with the observations at all the stations (coefficients of determination, R ² greater than 0.98), even after the seasonal oscillation in radiation was removed (R ²?>?0.77).     

不同煤级煤层气吸附扩散系数分析

应用扩散理论模型模拟吸附扩散过程,根据四种煤级煤样的平衡水和注水等温吸附实验数据计算吸附扩散系数,研究吸附扩散的规律。研究表明：煤的孔隙结构是影响煤吸附扩散过程的主要因素。液态水对煤的润湿性随煤级增高而降低,对吸附扩散过程的影响逐渐减小,大孔和中孔发育的煤扩散速率较快,扩散系数高,过渡孔和微孔发育的煤相对扩散速率较慢,扩散系数低。     

膨润土中离子扩散特征试验研究

膨润土在填埋场中有较为广泛的应用。膨润土材料作为衬垫时,扩散是污染物运移的重要方式。为深入了解不同应力状态下膨润土阻滞污染物运移的能力,对Ca2＋,Cl－和Zn2＋在不同孔隙率膨润土中的扩散进行了试验研究,得到的结果与已有文献有较好的一致性。随着孔隙率的增加,离子扩散系数增加,验证了二者之间的指数关系。讨论了在一定孔隙率范围内离子有效扩散系数的估算方法,估算结果与实测值接近     

One-dimensional unsteady solute transport along unsteady flow through inhomogeneous medium

The one-dimensional linear advection–diffusion equation is solved analytically by using the Laplace integral transform. The solute transport as well as the flow field is considered to be unsteady, both of independent patterns. The solute dispersion occurs through an inhomogeneous semi-infinite medium. Hence, velocity is considered to be an increasing function of the space variable, linearly interpolated in a finite domain in which solute dispersion behaviour is studied. Dispersion is considered to be proportional to the square of the spatial linear function. Thus, the coefficients of the advection–diffusion equation are functions of both the independent variables, but the expression for each coefficient is considered in degenerate form. These coefficients are reduced into constant coefficients with the help of a new space variable, introduced in our earlier works, and new time variables. The source of the solute is considered to be a stationary uniform point source of pulse type.     

应用土柱试验求解地下含水介质弥散系数

污染物质在地下含水介质中的运移,除受渗透系数等水文地质条件的制约外,还受到含水介质弥散系数的控制。污染物的扩散,首先是从包气带开始进行的,浑河冲洪积扇地包气带主要岩性是亚粘土及亚砂土,因此,计算出浑河冲洪积扇包气带的弥散系数,对于认识污染物的运移能力是一项必要的工作。本文利用室内动态土柱装置,模拟包气带岩性环境,以0.05 mol/L的NaCl溶液作为示踪剂,经长时间监测,运用弥散系数计算公式进行求参。计算结果是包气带以亚粘土为主要岩性的弥散系数为0.005 71 m2/d,亚砂土的弥散系数为0.012 47 m2/d。     

实测天然气扩散系数在地层条件下的校正

在研究天然气在地下岩石中扩散机理及扩散系数测试方法的基础上，指出了实测天然气扩散系数与地层条件下的差异，利用实测饱和水和干样条件下人造石英粉砂岩的扩散系数值的比值与其物性之间的关系，利用爱因斯坦方程产实测天然气扩散系数的饱和介质转换和温度校正方法，该方法的实际应用表明，校正结果符合地质规律，表明该校正方法是可行的。