考虑泥沙冲淤对水流控制方程的改进与模拟

以一维数学模型为例,通过数值实验及渭河实际资料的验证,发现在含沙量较大的情况下,水流连续方程里的浑水与床面的交换项对流量影响是明显的,计算中应予考虑.解释了在像黄河这样的多沙河流中存在的“水变沙”、“沙变水”的现象.由此可见,在模拟含沙量较大河流的水沙数学模型中,应完整考虑水流连续方程的微元河段的水量变化率、进出通量变化及浑水与床面的交换通量这三项.     

线性工程建设对地下水流场的影响分析

出于降低高速公路坡度的目的, 团结桥连接线高速公路路基开挖在Ⅱ级阶地前缘处排水盲沟最大开挖段基本将原来连续的天然含水层切穿, 导致地下水排泄基准面下降, 使得地下水流场发生改变, 部分民井出现水位下降或干涸现象. 得出路基开挖排水是导致工程区附近地下水含水层结构及流场改变、 水位下降或局部疏干的主要原因.     

波浪水流共同作用下人工岛周围局部冲刷的研究

本文采用系列模型延伸法研究粉砂质海床上的人工岛在波浪和水流共同作用下的局部冲刷问题。对两个不同比尺的模型岛进行动床实验，测得模型岛周围底砂的冲刷深度及冲刷范围，将这两个比尺模型的实验结果经延伸而获得原体人工岛周围可能发生的最大冲刷深度。同时，在理论上探讨了模型与原体之间最大冲刷深度的比尺关系。研究中对三种不同方向组合的波流作用下人工岛周围的局部冲刷进行了实验，结果表明，以波流同向时的冲刷最为严重。     

均质土岸坡崩塌与河床冲淤交互过程试验

在弯道水槽中展开系列试验,研究水力冲刷过程中均质土岸坡冲刷崩塌输移与河床冲淤过程及其影响因素。该过程及变化特征可描述为:水下坡面侵蚀及坡脚淘刷导致岸坡失稳崩塌;暂时堆积在凹岸坡脚处的崩塌体加剧附近水流紊动程度利于其输运与分解;分解后较粗的颗粒随弯道螺旋流以推移质形式被输移至下游凸岸落淤,较细的颗粒大部分都随水流以悬移质形式被携带至下游出口;水流结构随岸坡及河床变形而调整;如此循环往复。试验成果进一步表明:冲刷状态下,试验材料黏性越小、近岸流速越大、作用时间越长,岸坡冲刷崩塌量及河床冲刷量都越大;同条件下岸坡冲刷崩塌总量大于河床冲刷总量,且河床相对冲刷率随岸坡冲刷崩塌量的增大而减小,数值范围为0.40~0.92。     

辽宁陆东凹陷前河油田水下扇沉积粒度特征及水流强度分析

前河油田九佛堂组为一套水下扇沉积。通过对不同层位取心井粒度资料分析及对比,分析其差异的原因,确定各层位搬运方式及沉积作用形式,并运用霍姆斯水流强度图分析从湖盆边缘向湖盆内的水流强度变化。根据岩性组合及测井曲线特征,识别出扇根、扇中前缘及扇端3种微相。并认为沿水流及砂体发育方向为部署有利区带。     

Visual Modflow在甘肃某矿区地下水数值模拟中的应用

在分析甘肃某矿区的水文地质条件基础上,建立了研究区水文地质概念模型,运用国际的可视化标准软件 Visual Modflow 对研究区地下水进行了数值模拟计算,预测了区内地下水水位随时间缓慢上升,地下水处于微弱正均衡状态,地下水位将以高于1 m幅度升降,极限水位是1.6 m,矿区地下水水位边界线将向东南侧(厂址范围)移动约214 m,距离厂址范围边界最近287 m,地下水水位上升后对拟建厂址范围内项目建设无安全影响,同时为今后研究矿区地下水资源的合理开发利用、矿区建设及环境保护等提供了科学依据.     

地下水开采—地面沉降模型研究

本文建立三维流支－－一维非线性固结地面沉降模型,在混合井流,降雨滞后补给,初始水头形成,人为边界刻画,水流－固结耦合及软土层固结滞后于地下水开采层水头变化等方面有所改进,所建模型用于苏州市,模拟出若干地面沉降重要特征,地面沉降中心偏离地下水漏斗中心,地面沉降动态滞后于地下水的水头动态,软土层渗透系数随固结过程的变化及头在软土层中的传递特征。     

祁连山党河盆地二道泉剖面新近纪沉积物磁性矿物与古水流及其对盆地水系演化的启示

二道泉剖面(39°01' 34″N, 95°52' 49″E) 位于党河盆地腹地, 呈北南向展布, 长790m, 党河盆地位于祁连山腹地, 是研究青藏高原北部构造沉积与地貌演变的理想地区。本研究在野外地层观测、古流水重建及砾石组分分析的基础上, 对党河盆地中西部二道泉剖面新近系白杨河组顶部-玉门砾岩底部河湖相沉积物进行磁化率测量与等温剩磁实验分析。结果显示, 剖面沉积物的磁性矿物主要有磁铁矿和赤铁矿, 其中赤铁矿相对含量较高。通过对比发现剖面中黄色调粗粒沉积物中的赤铁矿含量显著高于红色调细粒沉积物。砾石成分和向南的古流向结果显示, 白杨河组晚期至玉门砾岩早期地层沉积物主要源自于二道泉剖面北部的野马南山地区。磁化率及沉积相揭示出源区物理风化作用逐渐增强, 赤铁矿是从源区直接搬运沉积的, 而非自生形成; 这一过程未受外界气候环境的影响, 赤铁矿多为碎屑, 岩石颜色发黄。综合分析认为, 二道泉剖面疏勒河组到玉门砾岩组早期沉积时党河盆地发育一条规模逐渐变大、水动力逐渐变强的由北向南流动的河流, 现今流向为北西向的党河水系可能最早在新近纪玉门砾岩沉积中期以后才形成。

     

鄂尔多斯高原地下水流系统的多层结构循环模式—来自深孔中PACKER系统分层水头测定的证据

地下水流系统和循环模式分析是研究地下水形成机理的基础,对正确认识和评价地下水资源具有重要意义。鄂尔多斯高原在含水系统和众多地下水排泄区的控制下,形成了多个不同规模、不同循环深度、相互独立的地下水流系统。PACKER系统分层试验测定的不同深度水头的数据证明,鄂尔多斯高原地下水流系统存在托斯多层水流模式,区域性水流系统一般包含浅循环、中间循环和深循环3个循环系统。浅循环系统的发育深度在200m以内,深循环系统的发育深度大于400m。     

Protection of bridge piers against scouring with tetrahedral frames

Armoring countermeasures, such as riprap stones, are the primary method used to protect bridge piers against scouring; however, these methods have not had definitive success. Recently, flow-altering countermeasures, such as sacrificial piles, have been tested as an alternative to armoring countermeasures. This study investigated the mechanics of an innovative flow-altering countermeasure device, frames in the shape of tetrahedrons that act as a pier-scour countermeasure. Results of measured characteristics for turbulence flow showed that the flow around the tetrahedral frames can be divided into three regions： （1） a deceleration region near the sediment bed; （2） an acceleration region in the middle of water depth region; and （3） a restoration region near the water surface. The velocity magnitudes, turbulent intensities and vorticities decreased in the deceleration region, increased in the acceleration region and reverted to that of the unprotected condition in the restoration region. This pier-scour countermeasure is innovative because of its ability to dissipate energy associated with the downflow and the horseshoes vortex generated around the bridge pier. The scour tests revealed that the frames protected the foundation of bridge piers against scour. The experimental results showed that the percentage reduction of scour depth decreased as the velocity ratio, U/U c , decreased, reaching a value of 50% for the range of parameters tested in this study. Moreover, its efficiency was dependent on the placement density of the frames. The data showed that the frames were more effective when η was larger. However, their influence becomes less significant when η≥ 0.16.