离散裂隙渗流方法与裂隙化渗透介质建模

流体渗流模拟的连续介质方法通常适用于多孔地质体，并不一定适用于裂隙岩体，由于裂隙分布及其特征与孔隙差异较大。若流体渗流主要受裂隙的控制，对于一定尺寸的裂隙岩体，多孔介质假设则较难刻划裂隙岩体的渗流特征。离散裂隙渗流方法不但可直接用于模拟裂隙岩体非均质性和各向异性等渗流特征，而且可用其确定所研究的裂隙岩体典型单元体及其水力传导（渗透）张量大小。主要讨论了以下问题：（1）饱和裂隙介质中一般的离散流体渗流模拟；（2）裂隙岩体中的REV（典型单元体）及其水力传导（渗透）张量的确定；（3）利用离散裂隙网络流体渗流模型研究裂隙方向几何参数对水力传导系数和REV的影响；（4）在二维和三维离散裂隙流体渗流模型中对区域大裂隙和局部小裂隙的处理方法。调查结果显示离散裂隙流体渗流数学模型可用来评价不同尺度上的裂隙岩体的水力特征，以及裂隙方向对裂隙化岩体的水力特征有着不可忽视的影响。同时，局部小裂隙、区域大裂隙应当区别对待，以便据其所起的作用及水力特征，建立裂隙化岩体相应的流体渗流模型。     

结合水动力学原理在尼尔基水利枢纽·右岸副坝下游浸没研究中的应用

应用结合水动力学原理，采用野外调查和室内试验研究相结合、宏观 观研究和粘土微观研究相结合的方法，对粘土层的渗流特征进行了专门研究，确定粘土起始比降I0值，以确定测压水位与粘土不带水位、毛细力与毛管水上升高度之间的关系。在三维渗流电网络计算的基础上，进一步进行了粘土层内含水带的埋深计算，并重新选定毛管水上升高度值和浸没临界深度。研究结果表明，副坝下游浸没范围和程度大大减轻，只要进行适当的工程处理，下游浸没影响当可消除，建筑物安全也是有保证的。     

渗流理论在铜矿地浸评价中的应用

为了对采用微－水力压裂改善断裂连通性进而提高的矿石渗透性作出评价，我们正在开发一项数值模型。作为该项工程的一部分，我们研制出了一种普通两维渗流模型，用它来试验各种野外环境对渗透性的影响效果，为了对观察到的断裂体系建立统计特征，运用了Ｃｙｐｒｕｓ矿产公司ＭＰ矿山的野外资料。本文是野外资料统计分析的结果和渗流模型的应用实例。     

降雨条件下岩土饱和-非饱和渗流分析

基于Buckley-Leverett两相渗流方程,提出了新的岩土饱和-非饱和渗流数学模型,利用有限差分方法给出了隐式压力显示饱和度数值求解方法,编制了饱和-非饱和渗流计算程序.结合工程实例,模拟了降雨入渗条件下边坡岩体渗流场孔隙压力变化和含水饱和度变化,模拟结果验证了所提出的模型对饱和-非饱和渗流的有效性.     

多空隙组合地质单元渗流理论分析与试验

岩体通常是以孔隙岩石为基质并包含各种成因的裂隙和溶隙的复杂多空隙组合地质材料。为研究孔隙-裂隙-溶隙多空隙组合介质的渗流特性,在简要介绍多孔介质渗流Darcy定律、平板窄缝流Poiseuille定律和圆形管道流Darcy-Weibach理论的基础上,分析了几种孔隙-裂隙-溶隙组合情况的多空隙介质渗流特性,推导出相应组合的等效渗透系数KE,给出了描述多空隙组合介质KE的一般表达式,讨论了影响各种空隙组合KE的主要因素。以普通砖模拟岩石基质,通过砖身钻孔填充及砖间缝隙填充,试验模拟了岩溶岩体和裂隙岩体中溶孔和裂隙填充后的渗透情况。试验结果与所推求理论公式计算出的KE在同一量级且误差很小,很好地验证了所推导的多空隙组合介质渗透系数表达式的有效性。     

某水电站防渗墙深度对围堰渗流特性及地震稳定性影响的计算研究

以一个特定工程为背景,数值分析研究了防渗墙深度对围堰渗流特性及边坡在地震条件下的稳定性的影响,并比较分析了封闭式防渗墙和悬挂式防渗墙条件下渗流特性和地震稳定性的差异。研究表明,封闭式防渗墙可以有效控制渗流场,并对边坡稳定产生积极影响。     

水--煤层气两相流体在煤层中的渗流规律

采用煤体承受有效应力、水-气混合流动及固一流相互作用的基本原理，建立了煤层气开采过程中水-煤层气两相流渗的基本方程，通过自行设计的实验装置，测定了煤层中水-煤层气共同流动时的两相流体的流量，渗透率及随水的饱和度变化关系，并据此模拟出了反映水-煤层气渗透基本规律，从而为煤层气开采提供了理论基础。     

基于自适应松弛Picard法的高效非饱和渗流有限元分析

有效地模拟非饱和渗流过程对土质边坡稳定性分析、土石坝渗流、污染物迁移等众多领域有着重要的意义。描述非饱和渗流的Richards方程是具有强烈非线性的偏微分方程,通常需要采用有限元等数值方法并结合有效的迭代方法进行求解。Picard迭代法是实用的非线性计算方法,在非饱和渗流领域应用广泛,但经常会出现收敛震荡、速度缓慢和精度降低的问题。为提高计算性能,结合有限元法提出了一种高效的自适应松弛Picard法。通过模拟一维和二维渗流算例,并与传统方法的结果进行对比,对算法和程序的准确性、高效性和鲁棒性进行了验证。测试结果表明,该方法可以在保证计算精度的同时有效地减少数值震荡,提高收敛速度。研究成果对非饱和渗流有限元程序的开发和应用有一定的参考价值。     

原油粘度变化对水驱油开发动态影响的数学模拟方法

为了研究注水开发油田原油粘度升高对开发效果的影响, 通过对实际油藏原油粘度统计, 回归出了原油粘度增长模型.在三维三相黑油渗流模型的基础上, 建立了一个原油粘度随含水和压力变化的油藏渗流数学模型, 并采用有限差分方法建立了相应的数值模型, 采用超松弛法对该模型进行了求解, 用Fortran90语言开发了一个新的数值模拟器.应用该模拟器模拟了不同的原油粘度变化规律对水驱效果的影响, 并与常规模拟器的结果进行了对比.结果表明: 初始水油粘度比为1∶10、含水达到98%时, 粘度增长指数由0增加到0.02, 对应的原油采出程度由44.80%降低到34.29%.目前商业软件中忽略了原油粘度随含水升高而增加的因素, 使得预测的采收率明显偏高.