水库下泄低温水对浅层包气带水热耦合运动的影响机理及径向基函数法模拟

基本信息
批准号:51309189
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:任杰
学科分类:
依托单位:西安理工大学
批准年份:2013
结题年份:2016
起止时间:2014-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:杨杰,许增光,马婧,王亮,郑成成,董航凯
关键词:
模型模拟低温水水热耦合径向基函数包气带
结项摘要

Volumes of low-temperature water present in large reservoirs infiltrated to the two sides of the river will form the lower part of the low-temperature water layer and the upper part of the natural temperature of the surface of the non-isothermal environment of soil; it will bring the re-distribution of temperature field and moisture field, and impact directly the soil near the ecological environment. Theoretical analysis and generalization soil bin test were adopted to study the mechanism of low temperature water from reservoir on the water- heat transport in shallow vadose zone, leading into regularization techniques and meshless radial basis function method and building a numerical model of hydrothermal coupled motion from the spatial structure start. First, based on the measured data, the main factors were identified by analyzing the influence of low temperature water from reservoir on the water- heat transport in shallow vadose zone. The next to build indoor soil test simulation system to study the low-temperature water infiltration under the conditions of internal and external factors of soil temperature field the mechanism of the influence of the water field. Finally, using radial basis function meshless method to create a shallow unsaturated zone under conditions of low temperature water infiltration hydrothermal coupled numerical model of the movement, the introduction of regularization techniques to study and solve the model stability and achieve water the movement of the thermal coupling the meshless numerical simulation. The research results can enrich the basic theory of soil water dynamics and its simulation method and improve the reservoir downstream riparian ecological environment, which have an important academic significance and practical value.

高坝大库的水库低温水,下泄后入渗到河道两岸,会形成下部低温水层和上部天然温度表层的土壤非等温环境,必将带来温度场和水分场的重分布,并直接对临近包气带生态环境产生影响。项目拟采取理论分析和概化土槽试验的方法,研究水库下泄低温水对浅层包气带水热运动的影响机理,并引入正则化技术和无网格径向基函数法,从空间结构入手,构建水热耦合运动的数值模型。首先基于实测资料分析水库低温水下泄对河道两岸土体水热运动的影响,找出主要影响因素,其次构建室内土体试验模拟系统,研究低温水入渗条件下内外因素对土体温度场及水分场的影响机理,最后采用径向基函数无网格法建立低温水入渗条件下浅层包气带水热耦合运动的数值模型,引入正则化技术研究解决模型的稳定性问题,实现水热耦合运动的无网格化数值模拟。研究成果可丰富土壤水动力学基本理论及其模拟方法,并可为进一步研究改善水库下游河岸带生态环境提供理论基础,有着重要的学科意义和实际价值。

项目摘要

高坝大库水电站的发电尾水大多温度较低,水库下泄的低温水入渗到河道两岸后,将对周边环境和生态产生不利的影响。本项目的主要内容是构建低温水入渗土壤水热运移的数学模型,探讨低温水入渗条件下包气带水分、温度动态变化机理。考虑相关自然环境因素,得出了水库下泄低温水入渗条件下土壤水热分布及运移变化的驱动因子,如入渗水温和入渗水头、环境温度和湿度、太阳辐射、土壤自身的物理特性等都是影响土壤温度场和水分场发生变化的重要因素;通过不同外界环境因素变化的概化模型试验数据分析,对水温、水头和辐射温度等外界环境因素与土壤温度场和水分场的内在联系进行了研究,揭示了低温水入渗条件下包气带水分、温度动态变化机理;构建了低温水入渗土壤水热运移的数学模型,并在对模型进行参数率定与模型验证的基础上,模拟分析了不同水头低温水入渗条件下土壤水分、温度动态变化规律;采用局部灵敏度分析方法,将模型中单一参数变化的输出结果与原基值进行比较,确定了影响模型模拟温度场的主要影响因子,并且通过全局灵敏度分析方法分析得出入渗水头H最为敏感,入渗水温T、渗透率Ks、Van Genuchten参数α等参数对温度场影响较显著。该研究成果对合理高效的利用工程或非工程措施来进行水库的泄水温度调节和管理,减缓水库下泄低温水对环境和生态的不利影响,丰富土壤水动力学基本理论有着重要的理论意义和实际应用价值。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

氟化铵对CoMoS /ZrO_2催化4-甲基酚加氢脱氧性能的影响

DOI:10.16606/j.cnki.issn0253-4320.2022.10.026
发表时间:2022
3

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
4

拥堵路网交通流均衡分配模型

拥堵路网交通流均衡分配模型

DOI:10.11918/j.issn.0367-6234.201804030
发表时间:2019
5

低轨卫星通信信道分配策略

低轨卫星通信信道分配策略

DOI:10.12068/j.issn.1005-3026.2019.06.009
发表时间:2019

任杰的其他基金

批准号:31600543
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:20973052
批准年份:2009
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:11104021
批准年份:2011
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81000858
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11505271
批准年份:2015
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41904145
批准年份:2019
资助金额:27.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51679194
批准年份:2016
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:30901465
批准年份:2009
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81603145
批准年份:2016
资助金额:17.30
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11805282
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11602127
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40406016
批准年份:2004
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61902229
批准年份:2019
资助金额:28.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:29873064
批准年份:1998
资助金额:10.00
项目类别:面上项目
批准号:51303081
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81371554
批准年份:2013
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
批准号:41476072
批准年份:2014
资助金额:106.00
项目类别:面上项目
批准号:21202012
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41907360
批准年份:2019
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11905298
批准年份:2019
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

水库下泄低温水对潜流带及临近包气带水温环境影响机理及模型研究

批准号:51279045
批准年份:2012
负责人:赵坚
学科分类:E1009
资助金额:81.00
项目类别:面上项目
2

水库下泄低温水对鱼类繁殖影响的分子机制研究

批准号:51709189
批准年份:2017
负责人:杨晴
学科分类:E1009
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
3

滨海地区临海浅层含水层及包气带中气水两相流的数学模拟研究

批准号:40372111
批准年份:2003
负责人:李海龙
学科分类:D0702
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
4

土壤包气带中气体对入渗水流运动影响的研究

批准号:49070014
批准年份:1990
负责人:唐海行
学科分类:D0702
资助金额:5.00
项目类别:面上项目