地下水流数值模拟中平面三角网格自动剖分的实现

针对地下水数值模拟中涉及平面三角网格自动生成问题，提出了一种适合地下水流三角剖分的特定要求的算法，并利用当前流行的面向对象设计语言VisualC 实现了算法．最后结合实例，做了剖分工作．结果能很好满足地下水流数值模拟的要求，为地下水流数值模拟提供了方便快捷的服务。     

基于克里格法的地下水流数值模拟模型的替代模型研究

以内蒙古乌拉特中旗金泉工业园区水源地为研究区,建立了研究区地下水流数值模拟模型.采用拉丁超立方方法得到输入(抽水量)输出(水位降深)数据集,运用克里格法建立了地下水流数值模拟模型的替代模型—克里格模型.将克里格模型输出结果与地下水流数值模拟模型输出数据集进行对比发现,克里格模型和地下水流数值模拟模型得到的地下水位降深均值的拟合平均相对误差为0.22%,地下水位降深剩余标准差的拟合平均相对误差为0.03%,拟合误差很小.表明克里格模型可以有效地替代地下水流数值模拟模型,这为大幅减小优化模型在优化迭代求解过程中多次调用模拟模型造成的巨大计算负荷提供一种有效的替代方法.     

基于小波神经网络的地下水流数值模拟模型的替代模型研究

以吉林西部为研究区,建立地下水流数值模拟模型,分别应用蒙特卡罗方法和拉丁超立方方法在研究区10个县(市)开采量的可行范围内进行采样,经对比选择拉丁超立方抽样结果得到输入(开采量)—输出(水位降深)数据集,建立小波神经网络模型作为地下水流数值模拟模型的替代模型,而后对替代模型有效性作误差分析,并与多元非线性回归替代模型进行对比.结果显示,2种替代模型在功能上都能逼近地下水流数值模拟模型,但小波神经网络模型得到的水位降深均值和水位降深剩余标准差与模拟模型计算结果的相对误差分别低于多元非线性回归模型76%和45%,说明小波神经网络模型更适合作为地下水流数值模拟模型的替代模型,这为减少优化模型求解过程中直接调用模拟模型所造成的计算负荷提供了一种有效的替代方法.     

某地下车库污染物浓度分布的数值模拟分析

为了分析北京某一大型地下车库的污染物浓度分布,根据地下车库室内环境以及现有情况建立数学模型,采用计算流体力学软件Fluent对地下车库通风时的气流组织进行了数值模拟,对污染物稀释效果主要以垂直地面方向断面的一氧化碳浓度场来直观展现,分析和判断。数值模拟结果与该地下车库环境空气的实际状况较为吻合,从而说明本文建立的地下车库空间内污染物浓度数值模拟模型的正确性。为预测地下空间的污染物浓度分布提供了一种可行、直观的方法,同时也为地下车库通风系统的设计优化提供了参考依据。     

横向流中曝气气泡生成动力学及模拟研究

采用水平集方法和变物性的单一流体运动方程,结合显式时间步进的ICE数值算法,三维模拟了推流式曝气池内气泡的生成过程.重点研究了横向水流对曝气气泡生成动力学的影响.模拟的气泡形状演变过程与国外学者的可视化实验符合较好.模拟结果显示,与在静止水流中气泡的生成相比,曝气池内水横向流动对气泡的生成过程有重要的影响.由于受到水流施加的横向曳力作用,气泡逐渐倾斜向下游生长;气泡生成的时间明显缩短;生成气泡的体积也显著地减小.     

数值模拟技术在污染地下水抽出-处理运行中的应用

数值模拟技术在污染地下水修复中具有非常广泛的应用，该技术通常应用于修复设计阶段，但该阶段获取的模型参数准确性在时间、空间尺度上存在一定程度局限性，使修复效果存在较多不确定性。将数值模拟技术应用于实际修复过程更具有实际意义。结合地下水污染修复实例，考虑对流、弥散、吸附等地块特征因素，建立三维数值模型进行地下水流及溶质运移模拟，以地下水修复过程中多个监测井的水位、水质监测数据作为模型参数修正，分析随着地下水修复过程的开展，污染物在地下水环境中的变化趋势，以及时调整抽出-处理方案，指导后续地下水修复实施。结果表明：基于修复过程中监测资料进行数值模型修正的方法，能更真实地反映模拟区地下水系统特征，更有效地指导后续修复实施工作。     

宁波市地下水位动态与地面沉降预测分析

为了准确预测分析宁波市地下水位动态与地面沉降的发展趋势,建立了宁波市第四纪松散沉积层孔隙地下水流三维数值模拟模型和地面沉降与地下水位多元线性回归模型,预测了2009年底到2020年底的逐月地下水位动态和逐年地面沉降量的变化特征。结果表明,从2013年起,除山区沟谷孔隙潜水地下水位降落漏斗逐渐扩大外,其余孔隙水的地下水流场基本趋于稳定,地下水位年际变化很小,年地面沉降量也逐渐变小,由2012年的5.62mm/a逐渐下降到2020年的5.54mm/a,由地下水位下降引起的地面沉降基本得到控制。     

新型波纹板导流墙氧化沟水力特性的数值模拟

提出新型波纹板导流墙氧化沟结构,并基于N-S方程和k-ε紊流模型,采用有限体积法,对新型波纹板导流墙氧化沟的水流流态和水流速度分布进行数值模拟。同时与无延长导流墙和平板导流墙的数值模拟进行比较,研究结果表明:新型波纹板导流墙对降低氧化沟隔墙背后的水流低速区范围和改善污泥沉积有促进作用。     

土壤和地下水耦合数值模拟研究进展

土壤和地下水在水分运移、污染物迁移转化等方面高度相关,基于数值模拟预测土壤和地下水耦合污染趋势可以为土壤与地下水污染协同防治工作提供定量化技术支撑。文章综述了土壤和地下水数值模拟方法,总结了土壤和地下水中水流和溶质运移的耦合数值模拟研究进展,并对耦合数值模拟研究的未来发展趋势进行了展望。     

防治海水入侵的地下水人工调蓄研究——以辽宁六股河地段为例

随着城市的发展,大量抽取地下水,海水入侵灾害已成为制约沿海地区社会经济可持续发展的突出因素.论文以六股河地段为例,针对海水入侵灾害现状,建立了地下水流数值模拟模型,探讨通过地下水人工调蓄来防治海水入侵灾害的途径.     

基于U-D分解卡尔曼滤波地下水污染源溯源辨识

采用基于U-D分解的卡尔曼滤波与非线性规划优化模型相结合,溯源辨识出地下水污染源的个数、位置与释放强度.基于一个假想例子,建立地下水污染质数值模拟模型,运用灵敏度分析筛选出对模型影响较大的参数作为模型中的随机变量.然后,应用基于U-D分解的卡尔曼滤波辨识出污染源的个数与位置.在此基础上建立辨识污染源释放强度的优化模型,应用克里格插值法建立地下水污染质运移数值模拟模型的替代模型,代替模拟模型,作为约束条件嵌入优化模型中,运用遗传算法求解优化模型辨识出地下水污染源源强.结果表明：采用基于U-D分解的卡尔曼滤波方法能够保证滤波的稳定性,有效识别出污染源的个数和位置;非线性规划优化模型,可以辨识出污染源释放强度.在优化模型的求解过程中,应用克里格方法建立模拟模型的替代模型嵌入优化模型,能在保证一定精度的情况下,大幅度减少计算负荷和计算时间.     

某非正规填埋场污染地下水监测技术及应用

以北方某非正规垃圾填埋场为例,提出了一种由垃圾分布特征指导地下水监测方案设计及应用的新方法,结合新型单井多层监测井建井技术,对不同深度地下水进行了高效样品采集和检测。通过结合航空遥感探测技术与场地土壤钻探勘察数据的数值模拟计算,对垃圾总体量及分布特征进行了有效分析,确定了主要地下水污染源（腐殖土型垃圾）的组成和分布特征,进一步结合场地水文地质条件对场地进行了地下水监测方案的设计,建设新型单井三层监测井,分别对地下水监测井不同深度（6,12,18 m）的地下水样品进行了高效采集和分析。填埋场地下水监测技术的设计和应用新方法为场地地下水监测技术的发展提供了有益参考。     

基于替代模型的煤矸石堆地下水污染随机模拟

为分析参数的不确定性对地下水污染质运移数值模拟模型输出结果的影响,以抚顺西舍场煤矸石堆及周边地区为研究对象,以硫酸根离子为模拟因子建立污染质运移的数值模拟模型,运用灵敏度分析法筛选对模拟模型影响较大的参数作为随机变量;为减少反复调用模拟模型产生的计算负荷,运用克里格方法建立污染质运移模拟模型的替代模型,利用替代模型完成蒙特卡洛随机模拟;最后,对随机模拟的输出结果进行统计分析,利用污染质浓度分布函数估算单井遭受污染的风险.结果表明,井1,井2和井3中达到地下水质量标准的Ⅲ类标准的概率分别为0.6%,97.6%和0%,藉此为地下水污染防治提供更加科学,丰富的参考依据.     

数值模拟在可渗透反应墙设计中的应用研究进展

可渗透反应墙(PRB)是一种高效的地下水污染原位修复技术。数值模拟方法有助于评估在不同参数(如尺寸、安装位置和朝向、渗透系数等)下的PRB性能,常作为PRB工程设计和长期运行的基础。归纳总结了典型地下水模型和软件在PRB设计中的应用特点,梳理了国内外数值模拟方法在PRB工程设计、寿命评估和参数优化等方面的应用现状,探讨了数值模拟在PRB技术中的应用前景和重点研究方向,以期为我国PRB技术的推广应用提供参考。     

某钼矿尾矿库地下水污染的随机模拟

为分析参数不确定性对地下水污染数值模拟模型输出结果的影响,以某钼矿尾矿库地下水污染问题作为研究实例,选取钼离子作为模拟因子,建立该钼矿尾矿库地下水污染数值模拟模型,对输出结果进行不确定性分析.为降低替代模型的维数,运用灵敏度分析法筛选出对模拟模型输出结果影响较大的2个参数作为模型中的随机参数.为减少反复调用数值模拟模型产生的计算负荷,分别运用克里格方法和支持向量机法建立模拟模型的替代模型,并比较二者的精度,选择精度较高的替代模型完成蒙特卡罗随机模拟.最后,对随机模拟的输出结果进行统计分析与区间估计,对地下水污染超标的风险进行评价.结果表明：置信度为80%时,井1,2,3浓度值的置信区间分别为0.71~2.29,0.28~1.02,1.55~3.25mg/L.此外,结合《地下水质量标准》以及污染物浓度分布函数曲线,井1,2,3中水质达到地下水质量标准Ⅴ类的概率分别为99.7%,97.1%,99.6%.本研究可为地下水污染防治提供更科学、全面的参考依据.     

地下水DNAPLs污染多相流的随机模拟及其不确定性分析

水文地质参数本身存在不确定性,为分析水文地质参数不确定性对地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型输出结果的影响,本文针对假想算例展开研究,首先建立了研究区地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型;然后,运用灵敏度分析法筛选对模型输出结果影响较大的参数作为随机变量;为减少反复调用多相流模拟模型产生的计算负荷,运用克里格方法建立多相流模拟模型的替代模型,利用替代模型完成蒙特卡洛随机模拟;最后,对随机模拟的结果进行统计分析并完成地下水污染风险评价.结果表明,利用污染物浓度分布函数可以估算单井遭受污染的风险;利用地下水污染风险图可以对全区地下水遭受不同程度污染的风险大小进行分区,为地下水污染防治提供更加科学、丰富的参考依据.     

台兰河流域地下水系统数值模拟

地下水数值模拟是地下水在多孔介质中分布过程机理的模拟,以流域水量均衡为基础,应用ArcView GIS与FEFLOW专业地下水模拟软件,根据研究区水文地质勘探资料、抽水试验及地下水水位长期观测资料,建立了内陆河流域二维地下水运动模拟模型。采用Kringing、Aki-ma插值方法和Galerkin有限元三角形网格剖分技术,求解模型,模拟了台兰河流域地下水运动特征。从模拟结果可以看出,所建立的水文地质概念模型和数学模型是正确的,选取的水文地质参数和计算的源汇项基本合理,模拟结果与实测数值比较吻合,符合台兰河流域地下水的实际情况,能够进行该区域地下水的动态预报,可为研究区水资源的合理开发提供科学依据和技术指导。     

某电站溢洪道边坡运行期地下水渗流场特征数值模拟

西南某电站位于岷江上游河段,水库蓄水后库水位将抬升130余米,改变了边坡地下水原有渗流场特征及其排泄补给条件,使地下水位以下岩体的物理力学性质产生一定程度的变化,并将由此产生的孔隙水压力叠加于边坡上,库水位的升降也将引起动水压力的变化,所有这些必然对溢洪道边坡长期稳定性产生一定程度的影响,因此研究边坡运行期间地下水渗流场特征具有重要意义。文章在大量现场调查和室内分析的基础上,利用三维数值模拟技术,对溢洪道边坡在蓄水前、蓄水后以及库水位骤降后的地下水渗流场特征展开了详细的分析研究,取得了较为科学、合理、可信的研究成果。     

基于径向基函数模型的优化方法在地下水污染源识别中的应用

采用一种基于径向基函数的替代模型代替地下水溶质运移模型,将其作为约束条件嵌入污染源识别的优化模型中,通过遗传算法对优化模型进行求解.最后通过一个假想例子评估优化模型的性能.研究表明：污染源泄漏量识别结果的平均绝对误差为1.00g/s,误差较小,计算时间为51min,耗时较少,因此,基于径向基函数模型的优化方法有效地避免了优化模型求解过程中多次调用模拟模型造成的巨大计算负荷,获得了较为准确的计算结果,是一种有效的地下水污染源识别方法,能够用来求解地下水污染源泄漏量.     

运用GMS模型对某垃圾场地下水污染的研究

通过对洛阳市某垃圾场的环境地质条件调查和地下水污染监测,用综合污染指数和内梅罗污染指数法,评价了垃圾场对地下水的污染情况;运用GMS模型选择垃圾场的特征污染物对垃圾场周围土壤及地下水的污染现状进行了影响评价;并通过数值模拟计算进行污染预测,为垃圾场水土污染的防治提供了基础资料和科学依据。