区域地下水流理论的发展历程与教材演变

Tóth提出的区域地下水流理论为盆地尺度地下水循环研究提供了定量分析方法.从4个方面总结区域地下水流理论发展历程,对比国外多本水文地质学教科书对区域地下水流理论的描述情况,系统梳理我国《水文地质学基础》教科书自1986到2018年的4个版本对区域地下水理论描述的演变情况.分析认为,我国《水文地质学基础》教科书对我国学者开展区域地下水流研究发挥了重要的推动作用,最后提出了区域地下水流理论有待解决的科学问题和引导更多青年学生从事该领域研究的建议.     

石灰改良高液限土强度特性的函数模型研究

针对广西荔玉高速路基沿线产生的大量高液限土弃方问题,采用生石灰对高液限土进行改良处理。选取弃土场的高液限土,分别配制不同初始含水率、不同石灰掺量的试样进行侧限压缩试验和快剪试验,采用基本初等数学函数模型拟合不同饱和状态、不同初始含水率下石灰掺量对试件压缩特性和抗剪强度影响。结果表明:(1)高液限土的压缩系数随石灰掺量增加呈指数形式减小;(2)不同饱和状态试件的黏聚力和内摩擦角随石灰掺量增加呈二次函数形式变化;(3)高液限土具有水敏性,饱和素土试件最大抗剪强度对应的含水率较击实试验最大干密度对应的含水率高3%～6%;(4)当初始含水率不高于26.73%时,建议石灰掺量不低于6%,否则改良高液限土的石灰掺量不低于8%,可在满足经济性的前提下达到较好的改良效果。     

地下水水源地集中开采对咸淡水界面变化的影响研究

地下水水源地集中开采过程中可能会引起水源地周边水文-生态环境变化,导致例如地下水泄出带下移,湿地退缩,天然植破坏、地表沙化、地面沉降等环境问题,因此,在地下水集中水源地建设前应对其影响进行分析。本文通过应用地下水解析法中的地下水井流数学模型对集中水源地在不同开采强度下引起的地下水咸水倒灌问题进行分析,确定不同开采强度下咸淡水分界面的变化情况,最终测算出在高强度的集中开采过程中咸水倒灌问题影响较小,对后期水源地建设可能引起的环境问题提供设计依据,也为今后地下水集中水源地引起的水文-生态环境等问题的分析提供参考及实用方法。     

基于数学建模的潜在地震破裂面源检测方法研究

大多数地震破裂面源检测方法都是通过简化地震震源,将地震震源表示成线源或者点源,无法有效描述地震带地震破裂面源产状和大小,不适用地震震级较大的情况下地震危险性检测。因此提出基于数学建模的潜在地震破裂面源检测方法,在地震震级较大时仍能检测出地震危险性概率。选取适宜的地震基岩水平峰值加速度衰减关系,分析地震震级、破裂长度、破裂宽度相互关系,确定地震引起的潜在地震破裂面源大小,计算给定地震动小于在场点处产生地震动的概率,将该概率同地震动加速度衰减关系结合,得到地震动年超越概率,分析地震危险性。经过实验检测发现,所提方法检测出的年超越概率与峰值加速度、最大震级有关,该概率能精准表示地震带地震破裂面源产状和大小,说明该方法检测地震危险性是合理的。     

大深度潜航器水下空间运动建模与仿真

分析大深度潜航器水下空间运动特点，建立描述其空间运动的数学模型，并以数学模型为基础利用 MATLAB\Simulink 软件完成潜航器空间运动仿真模型的开发。在搭建的仿真模型基础上，通过数学仿真手段分析了潜航器在螺旋下潜、抛载过渡、定角爬升、稳定至水面航行状态下的水下运动全过程，给出了具有弧形翼板的潜航器外形设计方案的运动能力仿真评估，为后续潜航器运动能力优化设计提供仿真依据。     

考虑时间约束的地震救灾数学模型设计与实现

在地震救灾方面,针对信息实时更新的地震救灾数学模型,为了满足不同受灾点的物资需求,增加了出救点数量以及配送时间,以此来保证地震救援物资需求的满足度,提高了应急响应水平。结合地震救灾特点,设计了一种考虑时间约束的地震救灾数学模型。该模型在地震救灾物资需求预测部分,分析影响地震救灾物资需求量的主要因素,构建地震救灾物资需求量计算模型,对影响地震救灾物资需求量的主要因素构建隶属度函数,给出基于模糊综合评判的地震救灾物资需求分级模型。其次,考虑时间约束以及需求不确定等方面,构建考虑时间约束的地震救灾多目标优化数学模型,并给出求解模型。实验结果表明,该模型减少了救灾物资到达受灾点的延迟时间,可在满足时间约束的条件下提高物资需求满足率。     

围海造陆条件下排海高温浓盐水对渤海湾温盐场分布影响模拟及预测

自2000年以来围绕渤海湾的围海工程剧增，致使工程区附近潮流场发生变化，进而影响排海高温浓盐水的时空分布特征。本文通过建立2000年和2015年两种不同岸线、地形条件下的三维数学模型对渤海湾沿岸3个电厂高温浓盐水表层排海问题进行模拟，研究结果表明，渤海湾的潮流场和高温浓盐水输移扩散特征在近十几年发生了较大变化:工程后，渤海湾平均盐度增大0.203，平均温度升高了0.105℃，同时曹妃甸附近海域浓盐水输移扩散速度明显增加。增大排放口流量至12.7 m3/s，湾内最高温度为26.46℃，较2015年最高温度增加了2.72℃。本文模型可准确模拟及预测排海废水盐度、温度分布特征，为合理布置水电联产设备排放口的位置提供理论基础。     

磨刀门河口洪季波生流及其泄洪影响

磨刀门已由"径流型"向"径流-波浪型"河口转变，波浪已是该河口主要动力之一，但波浪对河口洪季水流及泄洪的影响缺少研究。在2-D潮流数学模型中添加随潮位实时变化的波浪辐射应力，建立波浪潮流耦合数学模型；波浪求解采用缓坡方程，背景水深由潮流模型实时提供，可通过比较考虑和未考虑波浪影响的河口流场来分析波浪对泄洪的影响。在年均常浪作用下，磨刀门河口洪季涨落潮阶段均有明显的波生环流结构。由于波浪作用方向向陆，波生流减弱了浅滩区的向海余流，增大了浅滩向陆余流；受浅滩向海余流减弱影响，河口动力自调整后形成归槽水流，促使深槽内向海余流增大。波浪有顶托河口泄洪之势，可改变滩槽泄洪分配比例；年均常浪的波高较小，其对潮流及泄洪的影响区域限制在浅水区，故对泄洪的负面影响有限。     

构造应力场三维数值模拟的有限单元法

目前构造应力场的研究主要是基于平面的二维分析,随着油气成藏过程三维模拟的发展,应力场的三维数值模拟显得越来越重要.从三维空间角度出发,分析了应力场的有限元模拟与求解的整个过程.基于不规则六面体单元的角点网格数据模型,对有限元求解法进行了分析与研究并提出计算方法.基于不规则角点网格数据模型的三维构造应力场有限元计算方法是...     

不同类型建闸河口闸下淤积模拟计算

针对闸下淤积问题建立三维水动力和泥沙数学模型,在挟沙能力公式中考虑浮泥的影响,采用枚举法和最小二乘法相结合率定公式中的参数,较好地反映了建闸河口概化物理模型闸下三维水流和含沙量分布.采用该数学模型研究了短引河河道型、短引河滩槽型和长引河河道型三种类型建闸河口闸下淤积特性.结果表明,在计算条件相同的情况下,建闸河口闸下淤积速率和淤积总量与闸下河道长度、滩槽宽度有关;短引河河道型闸下初始淤积速率最大,长引河河道型闸下初始淤积速率最小;长引河河道型闸下累积淤积厚度最大,短引河滩槽型闸下累积淤积厚度最小;长引河河道型闸下河道淤积总量最大,短引河滩槽型闸下河道淤积总量最小;闸下河道两侧滩地的归槽水对闸下河道减淤作用明显.