粘弹性越流含水层组三维渗流模型的数值解

根据含水层（组）土骨架抽水压密与回灌膨胀力学机制的线性粘弹性应力－应变本构律，建立了关于粘弹性越流含水层组三维渗流模型．应用有限元法及有限差分法求解，得到了该模型的数值解，并应用于工程实践．

基于三维渗流模型的地下水动态数值分析

根据研究区地质及水文地质条件,建立了研究区的三维渗流数值模型,计算分析不同工况下研究区地下水动态变化规律及渗流场分布特征,并基于此分析研究区内某厂房渗漏原因,为厂房渗漏治理提供依据。通过模拟计算表明:第一,研究区第四系孔隙潜水受降水影响显著,枯水期时研究区第四系孔隙潜水分布范围较小,水位埋深较大,而在丰水期时,其分布范围明显增大,且水位埋深减小;第二,研究区基岩含水层受大气降水影响相对较小,随降雨量增加,研究区渗流场分布特征基本不变,但是承压水头稍有抬升;第三,研究区地下厂房渗漏主要受基岩裂隙水控制,第四系孔隙潜水对地下厂房渗漏影响有限。

岩体三维非稳定渗流模型及数值模拟

地下水是导致地质灾害发生的重要因素之一。岩体本身的复杂性及地下水在岩体内随时间而变化造成地下水在岩体内运动机理的复杂性。文章采用数值模拟方法探索地下水在岩体内的运动规律,了解其致灾机理。以岩体结构力学为基础,运用现代分形理论,建立主干裂隙分形网络;根据裂隙发育规模与工程尺度关系将岩体看作拟连续介质与块裂介质混合介质,并根据两类介质接触处水头相等及节点流量相等建立合理的三维非稳定渗流模型;给出渗流模型的有限元解法,开发出相应的有限元软件;给出算例,计算结果体现了主干裂隙在渗流中的强导水作用及网络状裂隙的贮水功能与渗流滞后效应;强调根据裂隙发育规模与工程尺度关系确定合理渗流模型的重要性。

岩体三维主干裂隙网络渗流模型

渗流分析是水电工程中一项重要的研究内容。大坝周围岩体的渗流通道大多为裂隙网络 ,用连续介质渗流模型难以解决这一问题。针对岩体主干裂隙网络渗流特征 ,建立了岩体三维主干裂隙网络渗流模型 ,运用有限元数值方法 ,结合算例分析了坝基岩体主干裂隙网络渗流问题。理论解与有限元解的比较结果表明 。

基于MIDAS GTS的山区土石坝三维渗流精细模型分析

为了精细化分析山区土石坝渗流规律,充分考虑地形、地质的空间形态对渗流计算结果的影响。通过建立基于地形、地质精细模型的土石坝三维渗流计算模型,实现对山区土石坝渗流的精细计算。以贵州某水利工程为例,分别通过三维渗流精细模型和传统二维渗流计算模型计算在不同工况下渗流情况,结果表明,与二维渗流计算相比,三维渗流计算结果更能反映实际渗流规律,可以精准计算土石坝渗流量。对山区土石坝的渗流计算有一定的指导意义。

三维渗流数学模型在于桥水库大坝渗流反馈计算中的应用

针对于桥水库运行管理和安全监测揭示的问题,基于多组库水位下的大坝渗流实测资料开展了蓄水现状下大坝渗流场的三维有限元法反馈模拟计算,对蓄水现状大坝渗流各部位的安全状态进行了分析评价,反馈计算结果与监测资料分析和隐患探测成果一致,误差控制在允许范围,该结论为水库大坝的渗透安全分析和高水位下渗流安全预报分析提供了有效的手段。

块裂结构岩质边坡渗流模型及数值模拟

把块裂结构岩质边坡看作拟连续介质与块裂介质广义双重介质,运用现代分形理论,建立了1～2级主干裂隙分形网络,并根据两类介质接触处水头相等及节点流量相等建立了合理的块裂结构边坡三维渗流模型,给出了有限元解法,模拟了三峡工程的蓄水位致175m时边坡渗流场的变化,在应用上有较好的可靠性与广泛性。

某尾矿库三维渗流分析

针对某尾矿库具体条件,采用三维有限元模拟和渗流场分布计算,判明在概化模型理想条件下尾矿坝三维渗流浸润线埋深的特点;通过对各排渗结构参数的敏感性进行分析,确定影响坝体浸润线埋深主要因素。模拟结果表明:在各排渗结构功能正常的工况下,尾矿库浸润线在尾砂子坝段的埋深均在15 m以下,大于规范要求值。

水平排渗管对尾矿堆积坝渗流场影响三维分析

尾矿库的安全是矿山生产活动必要的保证,尾矿库的渗流稳定分析是尾矿库安全的重要组成部分。为分析水平排渗管对渗流场的影响,采用MIDAS GTX NX分析软件对某尾矿库进行渗流场模拟计算。根据地形和尾矿库数据建立三维模型,模拟设置和不设置排渗管、以及不同排渗管布置长度、间距等方案在正常运行工况和洪水运行工况下渗流场分布,获得不同布置方案下浸润线位置及埋深。结果表明:设置水平排渗管能有效降低浸润线,对原有设计排渗管进行优化设置及模拟计算,分别得到布置排渗管水平间距、垂直间距以及排渗管长度与浸润线最小埋深的关系曲线,为尾矿库水平排渗管合理布置提供了一定的理论基础。

栗西尾矿坝三维渗流预测与控制研究

尾矿坝稳定控制的关键问题之一是渗流控制。依据三维渗流模型,采用三维渗流控制分析计算程序SPGCR-3.FOR,在利用观测资料进行模型校正的基础上,预测了规划坝高195 m情况下的渗流场分布,结果显示,在现有排渗条件下尾矿坝体坡面存在地下水位溢出部位,不能保证尾矿坝的渗透稳定。通过模型预测分析,尾矿库干滩长度和排渗辐射井的数量是控制尾矿坝稳定的两个重要因素,在满足坝体内地下水潜水位埋深一定深度条件下,需要新增加10口辐射井排水,尾矿库干滩长度应保持在600 m以上,联合使用这些措施可确保尾矿坝稳定和安全。

巴底水电站大坝三维渗流分析

采用有限元法对巴底水电站大坝进行三维渗流模拟研究,用等参六面体单元精确模拟了坝区各地层和坝体的空间分布,模拟了不同工况下大坝的渗流场分布规律,并分析计算了不同防渗措施下的水头分布、单宽渗漏量和渗透坡降,以及对大坝渗流场的影响。结果表明:坝体采用沥青混凝土心墙、坝基采用混凝土防渗墙满足防渗要求。

西霞院反调节水库土石坝段三维渗流有限元分析

通过建立西霞院反调节水库土石坝段三维有限元模型,模拟坝体和坝基防渗系统、下游排水系统、坝基地层等。首先,对比分析三维有限元法计算得到的渗流场结果与实际监测数据,验证了计算模型的可靠性和模拟计算结果的合理性,再利用三维有限元方法对正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位工况下坝体、坝基的渗流总水头、压力水头、渗透坡降、溢出坡降及渗流量进行计算分析,验证了坝体和坝基防渗排水措施的合理性。

考虑天然水平裂缝的页岩气三维运移模型

页岩气藏中分布着大量的天然裂缝,天然裂缝既是气体的储集场所也是气体的渗流通道。为了分析天然水平裂缝对页岩气产能的影响,将页岩气藏的基质和裂缝简化为双重介质模型,建立了三维地质渗流模型,并采用有限元程序COMSOL Multiphyscis 5.1进行了求解,同时利用现场测井数据验证了该模型。在此基础上研究了天然水平裂缝的宽度、空间展布情况、充填以及密度等参数对产能的影响。三维地质渗流模型与二维地质模型相比由于考虑了水平向的裂隙更接近于实际情况,当天然水平裂缝的导流能力比人工裂缝导流能力强时,考虑天然水平裂缝时的页岩气产量是不考虑时的两倍。裂缝的宽度实际变化不大,裂缝的导流能力主要取决于其填充情况对渗透率的影响。在本模型的几何尺寸下,人工裂缝比天然裂缝的渗透率高1个数量级,且1 000d时,和不考虑天然裂缝相比,累计产量多出了近3倍。页岩气的累计产量还随天然裂缝垂向分布密度的增加而增加,1 000d时,裂缝由0增加到1条时,累计产量可增加近4倍,裂缝由2条增为3条时,累计产量增加量为5×108 m3。在实际开发过程中,人工裂缝的设计需考虑到储层中天然水平裂缝的相关参数对产能的影响。

致密油储层基质块渗流特征

高效开发致密油藏需要分段多簇水平井体积压裂技术,以形成网络裂缝。压裂后的致密油藏为基质-裂缝双重孔隙介质,渗流过程复杂。由于缝网的复杂性及表述的困难性,导致产能模拟的不确定性。为此文中由易到难,先以一个基质块为研究对象,研究存在启动压力梯度的致密储层压裂后流体从基质块向裂缝的流动;再在一个基质块内建立考虑启动压力梯度的三维渗流模型,并给定不同的边界条件描述基质块衰竭开采的过程,利用有限差分方法建立隐式压力并求解模型。通过选取地质及流体参数进行实例计算,得到不同生产时间、不同启动压力梯度、不同基质块尺寸下的基质块压力分布、日产量、累计产量、可动用体积百分比、采收率等关系,定量地认识了一个基质块的渗流参数,为致密油储层渗流特征研究打下基础。

调节水位对橡胶坝坝基渗流影响的分析

针对调节水位对橡胶坝坝基渗流的影响,以滹沱河橡胶坝为例,采用有限元法对坝基渗流进行了三维模拟研究,利用等参六面体单元精确模拟了坝区各地层和水平铺盖的空间分布及不同工况下坝基的渗流场分布规律,并分析计算了调节上游水位和降低下游水位的水头分布、单宽渗漏量及渗透坡降对坝基渗流场的影响。结果表明,该坝基满足调节上游水位时的防渗要求。

瀑布沟水电站量水堰防渗墙深度优化分析

量水堰的设立可以对瀑布沟水电站大坝的非正常工作状态做出正确预警,随着量水堰防渗墙深度增长会大大增加经济成本;因此,探寻合适的悬挂式防渗墙方案不但可以使量水堰达到预警作用还可以降低投资成本。研究表明:量水堰工作状态取决于堰顶高程与下游水位之差和防渗墙深度两个主要因素。通过现场勘测数据确定了瀑布沟大坝坝基覆盖层和两岸山体的水文地质分区及其渗透系数取值范围,对比不同量水堰防渗墙深度、不同堰顶高程的阻水效果,并综合考虑经济效益,最终确定堰顶高程674 m,防渗墙底部深入原河床地面线以下10 m的施工方案。

低渗透油藏水驱动态裂缝数学模型及数值模拟

基于低渗透油田资料,提出了动态裂缝的概念并分析动态裂缝起裂、延伸、趋于闭合的演化过程,建立了可以描述裂缝形态及属性动态变化的数学模型并编制油藏数值模拟软件。数值模拟表明,注入压力高于地层破裂压力时动态裂缝随即起裂,此后逐步向前延伸,与地层压力和注入量呈周期性变化;实施温和注水后,动态裂缝在较长时期内仍维持开启,随后裂缝整体迅速趋于闭合,说明动态裂缝受生产动态因素影响明显。动态裂缝的存在使注入水沿着裂缝窜进,随着动态裂缝的逐步延伸,注入水形成狭长的驱替范围,造成水驱严重不均衡,加剧低渗透储集层的非均质性,同时显著影响各方向油井的含水上升规律。但动态裂缝对注采井间有效驱替系统的建立起着积极作用。

隧道外水压力确定的渗流分析方法及排水方案比较

隧道外水压力是进行隧道衬砌设计的重要因素。目前,外水压力的确定还是采用根据当地的地下水位折算外水压力的折减系数方法。这是一种粗略的折算方法,并不十分恰当。根据隧道周围岩层的水文、地质条件建立模型,采用三维拟连续介质渗流理论,通过数值计算来确定围岩衬砌上的外水压力场。工程实例计算了隧道围岩岩性为均匀的和非均匀的岩层内部的水头场分布,并设计不同的排水方案,通过计算比较了各种排渗方案的排水效果。结果显示,该方法用来确定隧道衬砌外水压力是可行的。

峡江水利枢纽同江防护区浸没范围分析与预测

为了减少峡江水利枢纽工程修建后的淹没损失,保护同江河两岸1 920 hm2良田和4.26万人口,既使保护区内不被洪水淹没,也不致因库水位升高后引起保护区内地下水位的升高而影响农作物的产量。根据防护区勘测资料和区内水系情况,建立三维渗流模型,分析水库蓄水后防护区内的地下水位,绘制地下水位等高线,按照农作物生长期对地下水位的要求,分析判断浸没的范围。这种方法可对地下水位进行定量分析,与其它方法比较有一定的优越性,可供设计、研究参考。