潛流帶地表水與地下水相互作用研究

目錄
總序一
總序二
總序三
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.2.1 潛流交換機(jī)理分析方法研究 2
1.2.2 潛流交換示蹤方法 4
1.2.3 流熱耦合模型理論研究 13
1.2.4 流熱耦合模型的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用 16
1.2.5 土體熱傳導(dǎo)系數(shù)模型研究 21
1.2.6 水熱運(yùn)移試驗(yàn)研究 23
1.2.7 潛流交換影響因素敏感性分析研究 25
1.3 潛流帶研究的關(guān)鍵問(wèn)題 27
第2章 數(shù)學(xué)模型 29
2.1 溫度場(chǎng)與滲流場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型 29
2.1.1 基本假設(shè) 30
2.1.2 溫度場(chǎng)對(duì)滲流場(chǎng)影響機(jī)理 31
2.1.3 滲流場(chǎng)對(duì)溫度場(chǎng)影響機(jī)理 32
2.1.4 潛流帶地下水流動(dòng)與傳熱 34
2.1.5 溫度場(chǎng)控制方程 40
2.1.6 滲流場(chǎng)控制方程 40
2.1.7 溫度場(chǎng)與滲流場(chǎng)耦合控制方程 43
2.2 潛流交換溫度示蹤法數(shù)學(xué)模型 46
2.2.1 潛流交換溫度示蹤方法基本原理 46
2.2.2 潛流交換溫度示蹤法的主要優(yōu)勢(shì) 49
2.2.3 一維穩(wěn)態(tài)熱運(yùn)移方程的解析模型 49
2.2.4 一維瞬態(tài)熱運(yùn)移方程的解析模型 51
2.3 潛流交換離子示蹤法數(shù)學(xué)模型 55
2.3.1 計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬的湍流雷諾平均方程 55
2.3.2 標(biāo)準(zhǔn) k-ω方程 59
2.3.3 對(duì)流彌散方程 61
2.4 求解軟件介紹 64
第3章 “土體流-固-熱耦合試驗(yàn)系統(tǒng)”的研制及參數(shù)測(cè)定 66
3.1 “土體流 -固-熱耦合試驗(yàn)系統(tǒng)”的研制意義 66
3.2 試驗(yàn)裝置的組成及構(gòu)造 66
3.3 試驗(yàn)土料 69
3.4 土壤水熱性質(zhì)參數(shù)的確定 69
3.4.1 土壤飽和導(dǎo)水率 69
3.4.2 土壤水分特征曲線 70
3.4.3 非飽和土壤水熱性質(zhì)參數(shù) 77
第4章 低溫水入滲條件下粉黏土滲透性試驗(yàn)研究 80
4.1 水的物理性質(zhì) 80
4.2 滲透系數(shù)測(cè)量試驗(yàn) 82
第5章 溫度示蹤法河岸帶研究 89
5.1 河岸帶水熱運(yùn)移規(guī)律的研究 90
5.2 環(huán)境因素影響下的河岸帶水熱動(dòng)態(tài)變化 91
5.2.1 入滲水頭的影響 91
5.2.2 輻射溫度的影響 103
5.2.3 入滲水溫的影響 112
5.3 運(yùn)移規(guī)律的數(shù)值模擬結(jié)果分析驗(yàn)證 122
5.3.1 不同入滲水頭影響下河岸帶流熱運(yùn)移數(shù)值模擬與驗(yàn)證 122
5.3.2 不同輻射溫度影響下河岸帶流熱運(yùn)移數(shù)值模擬與驗(yàn)證 126
5.3.3 不同入滲水溫影響下河岸帶流熱運(yùn)移數(shù)值模擬與驗(yàn)證 131
第6章 潛流交換離子示蹤法室內(nèi)試驗(yàn) 136
6.1 二維地表水-地下水耦合模型的構(gòu)建 136
6.1.1 二維概念模型 136
6.1.2 模型評(píng)估 137
6.1.3 模型驗(yàn)證 138
6.1.4 單一影響因素下的潛流交換規(guī)律 139
6.1.5 河床潛流交換離子示蹤模型參數(shù)敏感性分析 148
6.2 三維地表水-地下水耦合模型的構(gòu)建 152
6.2.1 三維概念模型 153
6.2.2 三維概念模型下的潛流交換規(guī)律 154
6.2.3 流速影響下的潛流交換規(guī)律 157
6.2.4 水深影響下的潛流交換規(guī)律 160
6.2.5 波高影響下的潛流交換規(guī)律 162
6.2.6 河床底質(zhì)滲透率影響下的潛流交換規(guī)律 165
6.3 三維模型與二維模型的對(duì)比研究 167
第7章 潛流交換溫度示蹤法野外試驗(yàn) 170
7.1 案例資料介紹 170
7.2 實(shí)測(cè)資料處理 171
7.3 模型邊界條件及參數(shù) 172
7.3.1 邊界條件 172
7.3.2 模型參數(shù) 173
7.4 模型驗(yàn)證 174
7.5 河岸帶溫度場(chǎng)時(shí)空分布規(guī)律研究 175
7.6 河岸帶垂向流速對(duì)比分析研究 178
7.6.1 不同解析模型計(jì)算垂向流速對(duì)比分析 178
7.6.2 不同深度河岸帶地下水垂向流速對(duì)比分析 181
7.7 河岸帶流熱耦合模型參數(shù)敏感性分析 182
7.7.1 Morris敏感性分析方法 182
7.7.2 河岸帶流熱耦合模型參數(shù)敏感性 183
第8章 河岸帶流熱耦合模型構(gòu)建及對(duì)比研究 185
8.1 河岸帶流熱耦合數(shù)學(xué)模型 186
8.1.1 流動(dòng)方程 186
8.1.2 熱量運(yùn)移方程 186
8.1.3 土體熱傳導(dǎo)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?186
8.2 河岸帶流熱耦合模型在COMSOL中的開(kāi)發(fā) 187
8.2.1 COMSOL中的二次開(kāi)發(fā)環(huán)境 187
8.2.2 流熱耦合模型的實(shí)現(xiàn)方法 188
8.2.3 野外實(shí)測(cè)資料收集及模型設(shè)置 189
8.3 河岸帶流熱耦合PDE建模有效性驗(yàn)證 192
8.4 河岸帶流熱耦合模型驗(yàn)證及對(duì)比分析 194
8.5 基于正交試驗(yàn)法的河岸帶流熱耦合模型參數(shù)敏感性分析 200
第9章 總結(jié)與展望 203
參考文獻(xiàn) 205
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