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Applying a modified conduit flow process to understand conduit-matrix exchange of a karst aquifer 被引量:1
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作者 Liang-jie Zhao Yang Yang +3 位作者 Jian-wen Cao Zhe Wang Song Luan Ri-yuan Xia 《China Geology》 2022年第1期26-33,共8页
Due to the high heterogeneity and complexity of water flow movement for multiple karst water-bearing mediums,the evaluation,effective development,and utilization of karst water resources are significantly limited.Matr... Due to the high heterogeneity and complexity of water flow movement for multiple karst water-bearing mediums,the evaluation,effective development,and utilization of karst water resources are significantly limited.Matrix flow is usually laminar,whereas conduit flow is usually turbulent.The driving mechanisms of water exchange that occur between the karst conduit and its adjacent matrix are not well understood.This paper investigates the hydrodynamic characteristics and the mechanism of flow exchange in dual water-bearing mediums(conduit and matrix)of karst aquifers through laboratory experimentation and numerical simulation.A karst aquifer consisting of a matrix network and a conduit was proposed,and the relationship between the water exchange flux and hydraulic head differences generated from the laboratory experiments was analyzed.Two modes of experimental tests were performed with different fixed water level boundaries in the laboratory karst aquifer.The results indicate that the water exchange capacity was proportional to the square root of hydraulic head differences.The linear exchange term in the conduit flow process(CFP)source program was modified according to experimental results.The modified CFP and the original CFP model experimental data results were compared,and it was found that the modified CFP model had better fitting effects.These results showed that the water exchange mechanism between conduit and matrix is very important for solid-liquid interface reaction,water resource evaluation,and understanding of karst hydrodynamic behavior. 展开更多
关键词 conduit Matrix conduit flow process(cfp)model Karst aquifer Laboratory experiment Water exchange Hydrogelogical survey engineering
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基于CFP的岩溶管道流溶质运移数值模拟研究 被引量:14
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作者 杨杨 赵良杰 +1 位作者 苏春田 夏日元 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期51-57,共7页
多重岩溶含水介质的复杂性导致岩溶地下水流动及溶质运移的数学模拟成为地下水研究难点之一。为了探讨岩溶多重含水介质中地下水流溶质运移特征,文章构建了管道流CFP水流模型和MT3DMS溶质运移三维耦合数值模型。在阐述管道流CFP和MT3DM... 多重岩溶含水介质的复杂性导致岩溶地下水流动及溶质运移的数学模拟成为地下水研究难点之一。为了探讨岩溶多重含水介质中地下水流溶质运移特征,文章构建了管道流CFP水流模型和MT3DMS溶质运移三维耦合数值模型。在阐述管道流CFP和MT3DMS基本原理的基础上,通过建立水文地质概念模型算例(1个落水洞、4个直管道),探讨岩溶管道水流及溶质运移规律,分析讨论不同水文地质参数对浓度穿透曲线的影响。研究结果表明:管道流CFP模型能够刻画岩溶管道与基岩裂隙水流交换特征,MT3DMS模型能够模拟穿透曲线的拖尾现象,符合实际岩溶区特征。随着水力梯度、管道直径及管道渗透系数增大,孔隙度减小,浓度曲线峰值越大,峰值到达时间越快,浓度穿透曲线越对称。得出结论:耦合CFP水流模型和MT3DMS溶质运移模型能够刻画岩溶管道流溶质运移规律,为研究岩溶复杂介质污染物运移特征提供一种思路和途径。 展开更多
关键词 cfp管道流 溶质运移 浓度穿透曲线 耦合模型 岩溶
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基于等效渗透系数法修正的多节点井流模型 被引量:1
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作者 牛赟凯 王全荣 《安全与环境工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期177-183,共7页
管道是含水层中十分常见的水文地质结构,目前关于含水层中地下水管道流模拟常用的模型有等效渗透系数模型、多节点井流(MNW)模型和管道流(CFP)模型,其中MNW模型和CFP模型被耦合到地下水数值模拟软件MODFLOW中。MNW模型使用有限差分网格... 管道是含水层中十分常见的水文地质结构,目前关于含水层中地下水管道流模拟常用的模型有等效渗透系数模型、多节点井流(MNW)模型和管道流(CFP)模型,其中MNW模型和CFP模型被耦合到地下水数值模拟软件MODFLOW中。MNW模型使用有限差分网格渗透系数对管道流进行计算,在数值模拟过程中假设包含管道的含水层网格渗透系数为孔隙介质渗透系数,但其并不能反映管道-含水层网格系统的高渗透性。基于等效渗透系数法对MNW模型进行修正,为了检验修正后MNW模型的模拟效果,以二维砂槽试验数据为例,分别采用CFP模型、原始MNW模型和修正MNW模型对管道周围含水层地下水流场进行了数值模拟,并将模拟流场与实测流场进行了对比分析。结果表明:修正MNW模型与原始MNW模型相比其模拟误差降低了76.14%,且其模拟误差小于CFP模型,说明修正后的MNW模型提升了多节点井流模型对含水层中管道流的模拟效果,更好地体现了现实中管道与含水层的双重介质性,对更加高效而准确地进行含水层中地下水管道流数值模拟具有实际意义。 展开更多
关键词 含水层 地下水管道流 等效渗透系数法 多节点井流(MNW)模型 管道流(cfp)模型 数值模拟
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Air bubble breakup in shear water flows generated by a plug conduit:An experimental investigation
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作者 Han Wu Mao-lin Zhou +2 位作者 Wei-lin Xu Wang-ru Wei Jian-bo Li 《Journal of Hydrodynamics》 SCIE EI CSCD 2023年第6期1077-1088,共12页
In the context of a sudden contraction plug conduit,the near-wall area experiences a significant shearing effect of water flow,however,the extent to which this shearing effect occurs in bubble-water flow and the relat... In the context of a sudden contraction plug conduit,the near-wall area experiences a significant shearing effect of water flow,however,the extent to which this shearing effect occurs in bubble-water flow and the related variation mechanisms of air bubble size and number remain unclear.This study employs a model test method to investigate the diffusion process of bubble-water flow in a sudden contraction plug conduit.The size and number of bubbles,as well as their distribution along the shearing section under varying initial air volume conditions,are studied in detail using a high-speed image acquisition system.The experimental findings reveal a self-similar relationship between the number and size of bubbles and their cross-sectional distribution over time.The bubble number and size vary in three stages,i.e.,quasi-suspension,shearing,and shearing completion stages.The direction perpendicular to the conduit exhibits peak values in bubble number distribution over the three stages,with peak value location varying with the near-wall area.As time progresses,the peak value increases,and a larger initial air volume corresponds to a smaller distance of the peak value location from the wall.The size of air bubbles near the wall is consistent with the minimum diameter of air bubbles in shear flow and is hardly affected by the initial air volume.These results aid in comprehending the change law of two-phase water and air flow under a strong shearing effect in the plug conduit,and provide useful insights for hydraulic design in fluid engineering. 展开更多
关键词 Air-water flows bubble properties air diffusion process plug conduits experimental study
原文传递
管道流对非均质岩溶含水系统水动力过程影响的模拟 被引量:8
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作者 张蓉蓉 束龙仓 +2 位作者 闵星 鲁程鹏 柯婷婷 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S2期386-392,共7页
为深入研究管道流对岩溶含水系统水动力过程的影响,运用排水沟模块和管道流程序分别模拟实验室条件下的管道设置方式,并对模型结构以及模型参数的不确定性进行分析。岩溶地区的高度非均质性和观测资料的匮乏严重影响模型的精度,根据实... 为深入研究管道流对岩溶含水系统水动力过程的影响,运用排水沟模块和管道流程序分别模拟实验室条件下的管道设置方式,并对模型结构以及模型参数的不确定性进行分析。岩溶地区的高度非均质性和观测资料的匮乏严重影响模型的精度,根据实际实验设置情况,建立3个不同的岩溶含水介质水文地质概念模型,并对渗透系数、给水度进行全局灵敏度分析。研究结果表明:出流总量对给水度的灵敏度高于对渗透系数的灵敏度,而出流过程对渗透系数和给水度的灵敏度大小随着时间变化;通过增加上覆孔隙含水层来改进模型结构的等效连续介质模型(排水沟模块)和准确刻画管道流紊流特征的双重孔隙模型(管道流模块)精度相差不大,模型结果的决定性系数分别为0.89和0.91。 展开更多
关键词 岩溶 含水系统 排水沟模块 管道流模块 全局灵敏度分析
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裂隙-管道介质泉流域水文地质模拟试验 被引量:13
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作者 束龙仓 范建辉 +2 位作者 鲁程鹏 张春艳 唐然 《吉林大学学报(地球科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期908-917,共10页
为了深入认识岩溶泉流域的流量过程影响因素和作用机制,以西南岩溶泉流域水文地质概念模型为原型,建立了实验室尺度下的裂隙-管道介质物理模型和数值模型。选取补给雨强、泉口直径、落水洞与开采井的位置作为影响因子,模拟了泉流量过程... 为了深入认识岩溶泉流域的流量过程影响因素和作用机制,以西南岩溶泉流域水文地质概念模型为原型,建立了实验室尺度下的裂隙-管道介质物理模型和数值模型。选取补给雨强、泉口直径、落水洞与开采井的位置作为影响因子,模拟了泉流量过程。试验结果表明:单次降水试验可以观测得到泉流量增加、平稳波动和衰减共三个阶段;同一泉口直径条件下,补给强度对泉流量衰减系数的影响极小,直径为3,4,5,7mm的泉口直径对应的衰减系数分别为0.003 6,0.006 7,0.011 5,0.012 9,泉口直径与衰减系数呈近似对数关系;落水洞汇流水量占泉流量的比例远大于裂隙;2~3 mm是微小裂隙与较大裂隙的过渡区域,两种类型的介质泉流量过程差异明显;开采井分别位于泉口附近、模型中间位置和落水洞时,泉流量衰减系数依次减小。 展开更多
关键词 裂隙-管道介质 泉流量过程 物理试验 数值模拟 落水洞 开采井
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树木边材液流传输研究述评 被引量:9
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作者 谢东锋 马履一 王华田 《江西农业大学学报》 CAS CSCD 2004年第1期149-153,共5页
结合作者的研究工作进展,对当前国内外有关树边材木水分传输机理的研究概况进行了述评,分析了树木水分传输驱动力的构成要素及内聚力学说对树木边材水分传输连续体合理解释,探讨了稳态流模型和非稳态模型在描述树木水分传输方面的效果,... 结合作者的研究工作进展,对当前国内外有关树边材木水分传输机理的研究概况进行了述评,分析了树木水分传输驱动力的构成要素及内聚力学说对树木边材水分传输连续体合理解释,探讨了稳态流模型和非稳态模型在描述树木水分传输方面的效果,介绍了树木组织水容的概念及其在调控树木水分传输过程中的作用和意义,介绍了当前国内外导管空穴化和木质部栓塞研究概况、树木边材导管空穴化的发生机制及检测方法、树木输导组织栓塞对水分传输的影响及栓塞脆弱性评价等。 展开更多
关键词 树木 边材 液流传输 水分 导管空穴化 木质部栓塞 非稳态流模型
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考虑非饱和带作用及管道流的岩溶泉流量模拟 被引量:5
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作者 覃夏南 姜光辉 夏源 《桂林理工大学学报》 CAS 北大核心 2019年第3期622-627,共6页
建立了广西桂林丫吉试验场S31号岩溶泉域的三维地下水数学模型,采用包含UZF模块与CFP模块的三维有限差分地下水流动模型(MODFLOW-2005)对S31号泉流量进行模拟。结果表明,UZF模块可以模拟非饱和带内表层岩溶带的水分运移及其对泉流量的... 建立了广西桂林丫吉试验场S31号岩溶泉域的三维地下水数学模型,采用包含UZF模块与CFP模块的三维有限差分地下水流动模型(MODFLOW-2005)对S31号泉流量进行模拟。结果表明,UZF模块可以模拟非饱和带内表层岩溶带的水分运移及其对泉流量的调蓄作用,CFP管道模块能模拟岩溶区的地下管道流动。两者结合使用,可以提高岩溶泉流量的模拟效果。 展开更多
关键词 数值模拟 UZF(unsaturated-zone flow) cfp(conduit flow process) 非饱和带 泉流量
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落水洞对裂隙-管道介质泉流量衰减过程影响的试验研究 被引量:4
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作者 周玥 束龙仓 +3 位作者 方依雯 翟月 王硕 鲁程鹏 《南水北调与水利科技》 CSCD 北大核心 2017年第3期108-112,共5页
岩溶裂隙-管道是我国西南地区的主要地下储水空间和导水通道,落水洞是岩溶地区临时性吸收地表水流的重要过水通道,在西南地区分布密集。开展落水洞大小对裂隙-管道介质中泉流量过程影响的研究,对指导岩溶水可持续开发利用和推动岩溶水... 岩溶裂隙-管道是我国西南地区的主要地下储水空间和导水通道,落水洞是岩溶地区临时性吸收地表水流的重要过水通道,在西南地区分布密集。开展落水洞大小对裂隙-管道介质中泉流量过程影响的研究,对指导岩溶水可持续开发利用和推动岩溶水研究具有深刻意义。文章研究了落水洞对泉流量衰减过程的影响,利用自制的裂隙-管道物理模型,模拟落水洞不同断面尺寸、填充程度下的泉流量衰减过程,由衰减曲线探求衰减系数受不同因子的敏感程度。试验表明:泉流量衰减过程可分为三个亚动态,大致符合指数型衰减。其中,第一亚动态的衰减系数受落水洞断面尺寸影响较大,落水洞断面尺寸越小,衰减系数越大;落水洞的填充程度越高,衰减系数越大。 展开更多
关键词 落水洞 裂隙-管道介质 物理模型 泉流量过程
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岩溶水流方式与成矿作用关系探讨 被引量:1
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作者 刘功余 邓自强 +1 位作者 张美良 林玉石 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 1993年第4期339-350,共12页
本文通过论述管道流与扩散流两种主要岩溶水流方式的水动力、水化学特征与成矿的关系,论证水流方式在岩溶成矿作用中的重要作用。此外,通过分析两种水流的运移特点与矿床特征的关系,指出具浸染状、脉状的矿石结构构造和呈似层状、透镜... 本文通过论述管道流与扩散流两种主要岩溶水流方式的水动力、水化学特征与成矿的关系,论证水流方式在岩溶成矿作用中的重要作用。此外,通过分析两种水流的运移特点与矿床特征的关系,指出具浸染状、脉状的矿石结构构造和呈似层状、透镜状、脉状产出的矿体多与扩散流有关,具含砾纹层状、角砾状的矿石结构构造、和呈不规则状、囊状产出的矿体多与管道流有关;具不同形态矿体和不同结构构造矿石共存的矿体,则可由不同岩溶水流方式共同作用造成。 展开更多
关键词 成矿作用 管道流 岩溶水 水流方式
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