發(fā)布時間：2018-10-08 13:26

【摘要】：精細刻畫帶有小尺度特征的局部復(fù)雜水流運動過程,是大區(qū)域地下水流運動數(shù)值模擬的重要議題。本文建立了一種能進行多時空尺度數(shù)值離散的三維地下水流運動耦合模型,用以獲取全區(qū)域大尺度解及多子域小尺度高精度解。模型采用基于達西定律的三維水頭插值算法,以實現(xiàn)多空間尺度模型耦合;同時,針對局部復(fù)雜水流條件,進行小尺度模型邊界水頭二階時間曲線擬合及自適應(yīng)時間步長插值,以實現(xiàn)多時間尺度模型耦合;此外,在局部問題的求解上支持任意邊界形狀及空間范圍內(nèi)的多個自由加密子網(wǎng)格離散,從而充分節(jié)省計算成本并保證計算精度。本文以通用地下水模型求解軟件MODFLOW在高密度時空網(wǎng)格上的解作為參照解,對比分析了模型在多時空尺度、非匹配自由網(wǎng)格問題中的求解精度。相比傳統(tǒng)局部加密或全局加密模型方法,本文模型能大幅度減小矩陣規(guī)模和求解工作量;相比傳統(tǒng)局部加密多網(wǎng)格耦合模型,本文模型能更精確地刻畫局部尺度的復(fù)雜水流運動過程。本文模型耦合方案可作為大區(qū)域含水層中精細刻畫小尺度復(fù)雜水流過程的高效數(shù)值工具。
[Abstract]:It is an important issue in numerical simulation of large area groundwater flow to depict the local complex flow process with small scale characteristics. In this paper, a three-dimensional coupled model of groundwater flow is established, which can be discretized numerically in multiple time and space scales. The model is used to obtain the large scale solution in the whole region and the high accuracy solution in small scale in multiple subdomains. The model adopts the Darcy's law based 3D water head interpolation algorithm to realize the multi-scale model coupling, at the same time, according to the local complex flow condition, the second order time curve fitting and the adaptive time step interpolation of the small scale model boundary water head are carried out. In order to realize the multi-time scale model coupling, in addition, the local problem can be solved by discretization of several free encryption subgrids in arbitrary boundary shape and space range, thus fully saving computation cost and guaranteeing calculation accuracy. In this paper, the solution of the general groundwater model solution software MODFLOW on high density space-time grid is used as the reference solution, and the accuracy of the model in multi-space-time scale, non-matching free grid problem is compared and analyzed. Compared with the traditional local encryption or global encryption model, this model can greatly reduce the matrix size and solve the workload, compared with the traditional local encryption multi-grid coupling model, The model in this paper can more accurately describe the local scale of complex flow processes. The model coupling scheme in this paper can be used as an efficient numerical tool for the fine characterization of small-scale complex flow processes in large regional aquifers.
【作者單位】： 武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國家重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金項目(51479143) 內(nèi)蒙古自治區(qū)水利科技計劃項目([2014]117-02)
【分類號】：P641

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本文編號：2256921