一维土柱试验的数学模型

可视化河网一维恒定水流泥沙数学模型可视化河网一维恒定水流泥沙数学模型是用来研究河流水动力学的数学工具。

这种模型基于河网的一维流动特性，通过描述水流的速度、流量和泥沙的输运量，来模拟河网中水流的运动情况。

河网一维恒定水流泥沙数学模型的建立需要考虑的因素包括：水流的速度、流量、泥沙的输运量以及河网的地形和地质条件。

通常情况下，河网一维恒定水流泥沙数学模型使用均一系数来描述水流的速度和流量，使用经典的河网输运方程来描述泥沙的输运量。

河网一维恒定水流泥沙数学模型的可视化方法通常使用计算机软件进行模拟。

这种方法可以使用图像和动画来清晰地展示河网水流的运动情况。

通过可视化河网一维恒定水流泥沙数学模型，可以更好地理解河流水动力学的运行机制，并且可以利用这种模型来研究河流的泥沙输运特性，为河流的管理和保护提供有益的参考。

河网一维恒定水流泥沙数学模型在实际应用中也有一些局限性。

例如，模型基于一维流动特性，并不能很好地反映河流中的二维流动情况，因此在某些情况下可能存在偏差。

此外，模型也只能描述河流的平均流动情况，不能很好地反映河流中的瞬时流动变化。

因此，在使用河网一维恒定水流泥沙数学模型时，应该注意这些局限性，并适当考虑其他因素的影响。

总的来说，可视化河网一维恒定水流泥沙数学模型是一种有效的研究工具，可以帮助我们更好地理解河流水动力学的运行机制，为河流的管理和保护提供有益的参考。

然而，在使用这种模型时也应该注意它的局限性，并适当考虑其他因素的影响。

未来，可能会有更加先进的模型出现，以更好地反映河流水动力学的运行机制。

除了可视化河网一维恒定水流泥沙数学模型，还有其他一些数学模型可以用来研究河流水动力学。

例如，可以使用二维水流模型来描述河流中水流的二维运动情况，可以使用河网三维模型来描述河流中水流的三维运动情况，也可以使用河流水动力学数值模拟模型来描述河流水流的瞬时流动变化。

这些数学模型各有优劣，在实际应用中应根据需要选择适当的模型。

第24卷第3期2008年5月水资源保护W ATER RES OURCES PROTECTI ON V ol.24N o.3May 2008 基金项目:国家自然科学基金(50679025);教育部新世纪优秀人才支持计划(NCET Ο04Ο0492);高等学校学科创新引智计划(B08048)作者简介:马建良(1982—),男,山东乐陵人,硕士研究生,研究方向为地下水数值模拟。

E 2mail :maliang @ 一维变密度溶质运移实验及参数推求马建良1,陈　喜1,程勤波2,宋　轩2,鲍振鑫2(1.河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏南京　210098;2.河海大学水文水资源学院,江苏南京　210098)摘要:通过室内土柱注水实验,观测沙质土壤中氯离子浓度的变化过程。

以变密度水流连续性方程、溶质运移方程和达西方程为基础,运用有限单元法和差分法对这3个方程进行联立求解,建立了一维变密度水流和溶质运移数值模型。

利用实验数据反求变密度渗透系数、弥散系数等水动力参数。

关键词:变密度水流;一维对流—弥散方程;土柱实验;海水入侵中图分类号:O351.2 文献标识码:A 文章编号:1004Ο6933(2008)03Ο0008Ο04Identification of hydrodynamic parameters based on one 2dimensional variable density and solute transport numerical modelMA Jian 2liang 1,CHEN Xi 1,CHENG Q ing 2bo 1,SONG Xuan 2,BAO Zhen 2xin 2(1.State K ey Laboratory o f Hydrology 2Water Resources and Hydraulic Engineering ,Hohai Univer sity ,Nanjing 210098,China ;2.College o f Hydrology and Water Resources ,Hohai Univer sity ,Nanjing 210098,China )Abstract :The concentration of chloride ions in sandy s oil was observed through water 2filling s oil column tests in the laboratory.A one 2dimensional numerical m odel for groundwater f1ow of variable density and s olute transport was developed on the basis of equations of variable density groundwater flow and s olute transport as well as Darcy ’s Law.The equations were s olved using the finite element and finite difference methods.The hydrodynamic parameters for variable density flow ,such as infiltration coefficients and dispersion coefficients ,were calibrated against the observed data.K ey w ords :variable density groundwater f1ow ;one 2dimensional convection 2diffusion equation ;s oil column experiment ;seawater intrusion 20世纪70年代以来我国沿海地区陆续出现海水入侵。

收稿日期:2006-01-10作者简介:杨乐巍(1972-),男,甘肃兰州人,硕士研究生。

土壤气相抽提(SVE )技术研究进展Stu dy Pro gress on Soil Vapor Extraction Technology杨乐巍1*　黄国强2　李鑫钢2(1.天津大学化工学院　天津　300072);(2.天津大学精馏技术国家工程研究中心　天津　300072)摘要　土壤气相抽提(SV E )是石油类土壤及地下水污染修复工程中广泛采用的原位治理技术。

本文主要介绍了SV E 技术的影响因素、系统设计、运行机理以及现场监测,阐述了SV E 技术及其理论进展。

最后展望了该技术的应用前景。

关键词　土壤气相抽提技术　土壤原位修复　现场试验性测试　全面SVEAbstract So il vapor e xtr action has been w idely applied a s an in -situ treating technique in practical design of pet roleum co ntamina ted soil and g roundw ater remediation.T he effect facto rs ,system de sig n ,opera tion principles ,and system monito -ring o f SV E ar e mainly discussed in the paper.Furthermo re ,techniques and theor etics of SV E are also rev iewed.A pplicatio n of SV E technology in the future is fore seen at the end of the paper.Key words Soil Vapor Extraction Technology Soil Remediation In -Situ Pilot -Test F ull -Scale SVE1　前言随着工业化的进程,石油类有机物污染跃居首位,对环境的危害日益严重。

第五节 溶质运移问题的简单解析解由第二节的对流弥散方程可知，溶质运移问题比地下水运动问题更复杂，更难求得解析解。

只有当含水层为均质各向同性，而且计算区域几何形状简单时，才有可能求得解析解。

下面介绍几种简单的解析解。

一. 一维问题简单的解析解实验室中的土柱试验就是一个简单的一维问题。

一个土柱中装满砂，用水饱和并且让水以固定的速度向下流动。

水中的示踪剂浓度为0。

试验开始时土柱上部换装示踪剂浓度为C 0的溶液，一直保持到试验结束。

如果不考虑吸附、化学反应和放射性衰变，取流向为x 轴，则对流弥散方程（6-91）简化为x c u xc D t c x L ∂∂-∂∂=∂∂22 （6-184） 初始条件00)0,(≥=x x c边界条件⎩⎨⎧≥=∞≥=00),(0),0(0t t c t c t c 该问题的解为（Ogata 和Banks ，1961）：⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=)2()exp(22),(0t D t u x erfc D x u t D t u x erfc c t x c L x L x L x （6-185） 式中 )(e r f c—余误差函数； )e x p (—指数。

在天然情况下，一维运动往往出现在有一段平直的被污染的河流或渠道，河水渗漏补给地下水，地下水以固定速度u 作一维流动，如图6—25图6—25渠道渗漏作为一个线源引起的地下水污染Sauty （1980）求得该情况下的解为⎥⎥⎦⎥⎢⎢⎣⎢+--=)2()exp()2(2),(0t D t u x erfc D x u t D t u x erfc c t x c L x L x L x （6-186） （6—185）式和（6—186）式在第二项前面符号不同。

当Peclet 数Lx D xu Pe = 相当大时，上二式第二项比第一项小得多，故近似有)2(2),(0t D t u x erfc c t x c L x -=（6-187） 公式（6—187）适用10≥Pe 的情况。

第五章软件项目开发（１）ＦｆｌｅＮａｍｃ属性该属性值是字符串数据类型，用来返回用户所选定文件的名称与完整路径，如：。

ＣＡＷｉｎｄｏｗｓ＼ＣｏｎｆｉｇＡｘｔ”。

也可以通过设置ＦｆｌｅＮａｍｅ属性值，确定首次显示“打开”对话框时在“文件名”框中要显示的文件名。

（２）ＦｆｌｅＴｉｔｌｃ属性该字符串类型的属性返回用户所选定的文件名，它与ＦｉｌｅＮａｍｅ属性的区别是不包含路径名。

ＦｉｌｅＴｉｔｌｅ属性是只读属性。

（３）Ｆｉｌｔｅｒ属性用于设置“打开”对话框“文件类型”列表框中所显示的文件类型，限定“打开”对话框中显示那些类型的文件，该属性在显示“打开”对话框之前设置。

例如：ＣｏｍｍｏｎＤｉａｌ０９１．Ｆｉｌｔｅｒ－－”所有文件（‘．’）ｈ”ＣｏｍｍｏｎＤｉａｌ０９１．Ｆｉｌｔｃｒｆｆｉ“文本文件（’．仅纠‘．锄”ＣｏｍｍｏｎＤｉａｌ０９１．Ｆｉｌｔｅｒ＝－”ＯＦＦＩＣＥ文件（。

．ｄｏｃ；‘．ｘｌｓ；。

．ｐｐｔ）Ｉ＋．ｄｏｃ；’．ｘｌｓ：‘．ｐｐｔ”（４）ｌｎｉｔＤｉｒ属性用于指定“打开”对话框中搜索的驱动器及目录。

如何保存工程到指定位置方法类似子如何打开以前运行过的工程。

５．３．４模块分工设计软件常规设计的方法是多种多样的。

从开发过程出发，常规设计方法主要可包括由外到内或由内到外法，迭代法和改迸法或大爆炸法（也就是所有或没有）．由内到外法重点在于系统内部，由外到内法重点则在于用户界面和最终用户的产品的可视化功能。

取决于项目的复杂性和所拥有的技术，最好能使用一种综合方法从内部和外部同时展开工作。

迭代法指的是多次对所计划的产品中工程（特别是用户界面工程）进行优化的一种方西安理工大学硕士学位论文５．４．２登录窗体图５－５封面窗体Ｆｉｇ．５－５Ｃｏｖｅｒｗｉｎｄｏｗ在“弼Ｎ’，工程添加一个窗体，名称设为ｆｒｍｄｌ，把其Ｃａｐｔｉｏｎ属性改为啾迎使用ＴＳＮ软件”，该窗体模块的作用就是一个登录作用，已经获得ＴＳＮ使用权的用户可以直接登录。

《土柱实验》教学指导书一、实验目的1、加强对黄土特性的学习，掌握土壤弥散系数的概念和方法；2、观察污染物在土壤中的迁移情况；3、深入了解土壤对污染物的吸附和解析模型；4、熟悉模拟实验数据的记录和处理，是将来进行污染物运移数学模拟的基础。

二、实验内容1、测定土壤的弥散系数2、观察污染物在土壤中的迁移3、建立土壤对污染物的等温吸附模型和吸附动力学模型；4、建立土壤对污染物的等温解析模型和解析动力学模型；三、仪器相片活性碳夹层柱身出水口出水或入水孔四、模拟实验土柱和装置1、土柱的概述实验土柱通常分为两种：非扰动的原状土柱和填装的土柱。

原状土柱较好的代表了研究对象的原土壤结构及理化性质。

填装土柱可以是经过筛分的一种土壤,也可以是按一定比例混合的几种土壤。

填装土柱不能保持原土壤结构,但是,适用于一定目的的专门研究。

例如,通过改变各种参数(土壤粒径、比表面和矿物组分,土壤水的pH值,或土壤的不同混合比例等)，来研究土壤对特定污染物的吸附性能。

2、土柱的尺寸土柱的尺寸没有硬性的规定，一般认为圆形土柱的长度大于其直径的2.5倍即可。

不过对于要求精确的模拟土柱，其尺寸还要考虑以下几个方面(1) 污染物通常含有多种物质，在设计实验的过程中应当以迁移能力最强的污染物为标准来设计土柱，一般来说迁移能力上，有机污染物<阳离子污染物<阴离子污染物。

(2) 由于在土柱内建立稳定的非饱和流场的方法不同,当土柱下段含水率偏高，不能满足实验要求时，必须要增长土柱的长度。

(3) 对于不同的实验目的，必须根据测量方法和测量数据来确定土柱长度与直径的比值。

3、入水方式入水方式通常有从上往下渗水和从下往上饱水两种。

通常前者用于，地表污染物往土壤中的下渗，可以比较正确的反应该条件下污染物在土壤中的迁移情况，但是无法用于研究土壤对其的吸附作用。

而从下往上饱水，可以让土壤与污染物充分接触，是研究土壤对污染物吸附机理和模型的最佳方式。

地基模型介绍地基模型是描述土体在外荷载作用下的反应的一种数学表达，是基础计算的一个重要依赖。

合理选择地基模型不仅直接影响地基反力的分布和基础的沉降，而且影响基础结构和上部结构的内力分布和变形。

由于岩土体特性的复杂，地基模型只能针对一些理想化的状态建立，不存在普遍都能适用的数学模型以满足土体所要求的应力应变关系。

1.文克尔地基模型(捷克工程师文克尔（E．Winkler）假定、思路：把土体视为一系列侧面无摩擦的土柱或彼此独立的竖向弹簧，在荷载作用区域产生与压力成正比的沉降，而与其它点上的压力无关。

表达式如下：p(x，y)=k·W(x，y)式中：p—地基土界面上任一点的压强（kPa）w—地基土界面上任一点的沉降（m）k—基床反力系数（kN/m3 ）竖向基床系数的确定：p=ks由上式可知，基床系数k不是单纯表征土的力学性质的计算指标（类似的有f a ，a，Es）1）按基础的预估沉降量确定：k=p/sm薄压缩层地基：sm=σzh/Es≈ph/Esk=Es/h=1/(∑hi/Esi)2）表格法优点：(1)文克尔地基模型简单，参数少，且便于应用；(2)取值误差对内力的影响小;(3)有解析解。

例如弹性地基上梁板的分析；基坑支护结构计算等。

缺点：(1)不能反映土的非线性非弹性性质。

（用于弹性段较合适，即应力水平低时较合适）；（2）实际上严格符合文克尔地基模型的实际地基是不存在的，该模型的建立没有考虑计算点以外荷载对计算点变形的影响，其计算变形量比实际情况偏小，文克尔地基模型与实际情况有一定差异。

(3)不能扩散应力，即τ=0。

（不能有相邻荷载影响，用于薄压缩层地基最合适）；(4) 按照文克尔地基模型，地基的沉降只发生在基底范围以内，这与实际情况并不相符;(5)适用范围：（应用广泛）(1)地基主要受力层为软土；(2) 对于地基的压缩层较薄、不超过梁或板的短边宽度之半的薄压缩层地基，因压力面积较大．剪府力较小，也宜采用文克尔地基模型进行计算；(3)基底下塑性区相对较大；(4)支承在桩上的连续基础，可以用弹簧体系来代替群桩。

《土柱实验》教学指导书一、实验目的1、加强对黄土特性的学习，掌握土壤弥散系数的概念和方法；2、观察污染物在土壤中的迁移情况；3、深入了解土壤对污染物的吸附和解析模型；4、熟悉模拟实验数据的记录和处理，是将来进行污染物运移数学模拟的基础。

二、实验内容1、测定土壤的弥散系数2、观察污染物在土壤中的迁移3、建立土壤对污染物的等温吸附模型和吸附动力学模型；4、建立土壤对污染物的等温解析模型和解析动力学模型；三、仪器相片活性碳夹层 柱身出水口 出水或入水孔四、模拟实验土柱和装置1、土柱的概述实验土柱通常分为两种：非扰动的原状土柱和填装的土柱。

原状土柱较好的代表了研究对象的原土壤结构及理化性质。

填装土柱可以是经过筛分的一种土壤,也可以是按一定比例混合的几种土壤。

填装土柱不能保持原土壤结构,但是,适用于一定目的的专门研究。

例如,通过改变各种参数(土壤粒径、比表面和矿物组分,土壤水的pH 值,或土壤的不同混合比例等)，来研究土壤对特定污染物的吸附性能。

2、土柱的尺寸土柱的尺寸没有硬性的规定，一般认为圆形土柱的长度大于其直径的2.5倍即可。

不过对于要求精确的模拟土柱，其尺寸还要考虑以下几个方面(1) 污染物通常含有多种物质，在设计实验的过程中应当以迁移能力最强的污染物为标准来设计土柱，一般来说迁移能力上，有机污染物<阳离子污染物<阴离子污染物。

(2) 由于在土柱内建立稳定的非饱和流场的方法不同,当土柱下段含水率偏高，不能满足实验要求时，必须要增长土柱的长度。

(3) 对于不同的实验目的，必须根据测量方法和测量数据来确定土柱长度与直径的比值。

3、入水方式入水方式通常有从上往下渗水和从下往上饱水两种。

通常前者用于，地表污染物往土壤中的下渗，可以比较正确的反应该条件下污染物在土壤中的迁移情况，但是无法用于研究土壤对其的吸附作用。

而从下往上饱水，可以让土壤与污染物充分接触，是研究土壤对污染物吸附机理和模型的最佳方式。