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层流—紊流共存流场中岩溶裂隙网络演化过程的数值模拟方法

高阳 邱振忠 于青春

高阳, 邱振忠, 于青春. 层流—紊流共存流场中岩溶裂隙网络演化过程的数值模拟方法[J]. 中国岩溶, 2019, 38(6): 831-838. doi: 10.11932/karst20190601
引用本文: 高阳, 邱振忠, 于青春. 层流—紊流共存流场中岩溶裂隙网络演化过程的数值模拟方法[J]. 中国岩溶, 2019, 38(6): 831-838. doi: 10.11932/karst20190601
GAO Yang, QIU Zhenzhong, YU Qingchun. Numerical simulation method for the karst development of carbonate fracture networks with both laminar and turbulent flow[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2019, 38(6): 831-838. doi: 10.11932/karst20190601
Citation: GAO Yang, QIU Zhenzhong, YU Qingchun. Numerical simulation method for the karst development of carbonate fracture networks with both laminar and turbulent flow[J]. CARSOLOGICA SINICA, 2019, 38(6): 831-838. doi: 10.11932/karst20190601

层流—紊流共存流场中岩溶裂隙网络演化过程的数值模拟方法

doi: 10.11932/karst20190601

Numerical simulation method for the karst development of carbonate fracture networks with both laminar and turbulent flow

  • 摘要: 研究岩溶水系统的演化过程对许多资源与环境问题有着重要意义。岩溶地区水资源、油气资源的预测与开发、水土流失成因及防治等课题都与此密切相关。岩溶管道是地下水对裂隙的逐渐溶蚀扩展形成的,岩溶演化初期,所有裂隙宽度不大,流场整体成层流状态。随着溶蚀的进行,一部分裂隙优先扩大使其中的水流进入紊流状态,而另一部分裂隙中水流仍呈层流状态。文章提出一种数值方法,能够模拟层流-紊流共存流场的岩溶演化过程。利用蒙特卡洛(Monte-Carlo)方法模拟初始裂隙网络,通过非连续介质方法模拟裂隙网络中的渗流。裂隙扩展的速度通过岩石表面溶蚀速度经验公式计算,使用迭代方法求解层流-紊流共存条件下的水头非线性方程。构建了能够利用解析法求解的模型,把数值解和解析解的结果进行对比,验证了本研究的数值法及软件的可行性。

     

  • [1] 袁道先,章程. 岩溶动力学的理论探索与实践[J]. 地球学报,2008,29(3): 355-365.
    [2] 袁道先. 新形势下我国岩溶研究面临的机遇和挑战[J]. 中国岩溶,2019,28(4):329-331.
    [3] 刘再华,岩石风化碳汇研究的最新进展和展望[J]. 科学通报2012,57(2-3):95-102.
    [4] 蒋忠诚,覃小群,曹建华,等. 中国岩溶作用产生的大气CO2碳汇的分区计算[J]. 中国岩溶, 2011,30(4): 363-367.
    [5] 张永祥,董英,陈鸿汉,等. 北方半干旱区不同岩溶系统的碳循环研究[J]. 中国岩溶,1997,16(4):296-303.
    [6] 曹建华,蒋忠诚,袁道先,等. 岩溶动力系统与全球变化研究进展[J]. 中国地质,2017,44(5): 874-900.
    [7] 蒋忠诚,罗为群,邓艳,等.广西岩溶区的水土流失及其防治[J]. 广西科学,2018,25(5):449-455.
    [8] 武亚遵,万军伟,林云. 岩溶演化过程中含水介质的时空变化特征研究[J]. 河南理工大学学报(自然科学版), 2015, 34(2): 216-221.
    [9] 张人权,梁杏,靳孟贵,等.水文地质学基础(第六版)[M]. 北京: 地质出版社, 2011: 141-154.
    [10] 毛亮,于青春,王敬霞,等. 降雨对裂隙型岩溶含水系统演化影响的数值模拟研究[J]. 中国岩溶, 2017, 36(1): 42-48.
    [11] 薛亮,于青春. 岩溶水系统演化中河间地块分水岭消失过程的数值模拟分析[J] . 水文地质工程地质, 2009, 36 (2): 7-12.
    [12] 王云,于青春,薛亮,等. 裂隙岩溶含水系统溢流泉演化过程的数值模拟[J]. 中国岩溶, 2010, 29 (4): 378-384.
    [13] 张莉丽,张辛,王云,等. 非常低延展性裂隙岩体REV存在性研究[J]. 水文地质工程地质,2011,38(5): 20-25.
    [14] 王敬霞,地下水作用下灰岩裂隙溶解扩展过程实验研究[D]. 北京:中国地质大学(北京), 2019.
    [15] Gabrovsek F, Dreybrodt W. A Model of the Early Evolution of Karst Aquifers in Limestone in the Dimensions of Length and Depth [J] . Journal of Hydrology, 2001, 240 (3): 206-224 .
    [16] 王云,于青春,薛亮. 溶蚀作用下古岩溶盆地系统中介质场演化模拟[J]. 现代地质,2010, 24(5): 1007-1015.
    [17] Long J C S, Gilmour P, Witherspoon P A. A Model for Steady Fluid Flow in Random Three Dimensional Networks of Disc-shaped Fracture [J]. Water Resources Research,1985, 21(8): 1105-1115.
    [18] Yu Qingchun, Shen Jifang, Wan Junwei. Some Investigation on Early Organization of Karst System [J]. Journal of China University of Geosciences, 1999, 10: 314-321.
    [19] Dreybrodt, W. Principle of Early Development of Karst Conduits Under Natural and Man-Made Conditions Revealed by Mathematical Analysis of Numerical Models [J]. Water Resources Research, 1996, 32(9): 2923-2935.
    [20] Tsang Y W & Tsang C F Channel Model of Flow Through Fracture Media [J]. Water Resources Research, 1987, 23(3): 467-479.
    [21] 于青春,黄喜新. 非连续裂隙网络水流计算机模拟[J]. 水文地质工程地质, 1992, 1(3): 20-24.
    [22] 速宝玉,詹美礼,赵坚.仿天然岩体裂隙渗流的实验研究[J]. 岩土工程学报,1995,17(5):19-24.
    [23] Lomize G M. Flow in Fractured Rocks[M]. Moscow: Gesener-Goizdat, 1951.
    [24] Wolfgang Dreybrodt . Processes in Karst Systems [M] . Berlin: Springer-Verlag, 1988: 230-234 .
    [25] 刘再华,何师意,曹建华. 方解石溶解、沉淀速率控制的物理、化学机制[J]. 中国岩溶, 2001,20(1): 75.
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