无压渗流有限元分析的改进初流量法

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有限元法在土石坝渗流稳定分析中的运用

桂五水库大坝经数次加高培厚筑分析。
ＥＭ中提取的流域河网水系高精度ＤＥＭ前提下，数字地表水系和排坦的区域，如果数据精度无法提供真使得从ＤＥＭ自动提取出实存在的细微高程差别，就无法生成和实际情况有些差别。本文所取的最涝分区可以通过基于Ｄ合理的数字河网。为此，选取较高精度小水道长度阀值略大于经验值，是由来，但存在河道局部偏移及河网失真等需要进行局部修正。在ＤＥＭ数字的１：５０００ＤＥＭ作为数据源，基本可研究区的特点所决定的，由于地势平问题，
薮科技推广与应用】ｌ
有限元法在土石＝ｌ［贝滢流稳定分析巾响运用
王
引言
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一
、
水库大坝渗流稳定进行计算分析，为成，因当时施工工艺条件差等原因，坝身和走访有关人员，得知大坝渗流性态现状存在以下问题：（１）大坝坝体内埋设的测压管已堵
元法在土石坝渗流分析中得到了广泛坝干渠输水箱涵，断面为２．２５ｍ× 可能性和产生渗流破坏的可能，选择对
．２５ｍ（长 ×宽）。应用，此种方法可以计算非稳定渗流２和较复杂的渗流问题。本文拟采用有限元软件（ＡｕｔｏＢＡＮＫ）对淮安市桂五三、大坝渗流性态现状分析
一
四、大坝渗流稳定计算
为了对桂五水库现状大坝渗流安全
２．５，戗台内有清水进行评价，根据水位情况，考虑其遭遇的定设备，且费时较长。近年来，有限上下坡比均为１：１／３坝高水位、正常蓄水位、设计水位、水位降落期水位下的大坝渗流稳定性进行

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用1. 引言1.1 背景介绍水闸在水利工程中扮演着重要的角色，控制着水流的流动和水位的变化。

而水闸的设计与维护中，对水闸周围的渗流情况进行准确的计算和分析至关重要。

传统的计算方法往往存在一定的局限性，无法完全满足工程实际需求。

研究改进的计算方法对水闸渗流的准确性和效率性具有重要意义。

改进阻力系数法是一种基于实际工程经验的计算方法，通过考虑水流在渗流过程中受到的各种阻力的影响，对水闸渗流进行计算分析。

与传统方法相比，改进阻力系数法在考虑更多因素的基础上，能够更加准确地预测水流的渗漏情况。

Autobank有限元分析是一种基于数值模拟的技术，通过建立数学模型对水流在水闸周围的渗流过程进行模拟。

该方法能够考虑更多复杂的因素，并且在计算精度和计算效率上都有较大优势。

改进阻力系数法和Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用具有重要意义，有助于提高水利工程设计的准确性和效率性。

1.2 研究意义水资源是人类生存和发展的重要基础资源，水闸在水资源管理领域发挥着至关重要的作用。

在水闸设计和维护过程中，水渗流计算是一项关键的技术。

而改进阻力系数法和Autobank有限元分析作为两种常用的计算方法，在水闸渗流计算中具有重要的应用价值。

研究意义主要体现在以下几个方面：通过对改进阻力系数法和Autobank有限元分析方法在水闸渗流计算中的应用进行深入研究和分析，可以为水资源管理和工程设计提供更为准确和可靠的计算结果，从而提高水闸的设计和维护水平。

通过比较改进阻力系数法和Autobank有限元分析方法的优劣势，可以为工程技术人员选择合适的计算方法提供参考，同时也可以为改进和完善这两种方法提供指导和借鉴。

对改进阻力系数法和Autobank有限元分析方法在水闸渗流计算中的应用进行研究，有助于推动水资源管理技术的进步，为我国水资源的可持续利用和保护提供技术支持和保障。

稳定渗流的有限元计算新方法

稳定渗流的有限元计算新方法
稳定渗流是指流体在多孔介质中的渗流过程中，流体与固体颗粒之间的相互作用引起的非线性行为的一种现象。

稳定渗流的计算是地下水模拟和油藏开发等领域中的重要问题。

目前，有限元方法是求解稳定渗流问题的主要数值方法。

然而，传统的有限元方法在计算稳定渗流问题时，往往会产生数值不稳定或数值耗散等问题，影响计算结果的准确性。

为了解决这些问题，近年来出现了许多新的有限元方法，例如混合有限元方法、稳定性有限元方法、非均匀网格有限元方法等。

这些方法采用了不同的数值技术和算法，旨在提高求解稳定渗流问题的精度和稳定性。

其中，混合有限元方法是一种常用的方法，它采用了两种不同的有限元空间来描述压力和速度场，并利用斯托克斯方程作为基础方程。

稳定性有限元方法则是通过添加人工耗散项或人工黏性项来控制数
值解的波动，从而提高求解稳定渗流问题的数值稳定性。

非均匀网格有限元方法则是利用非均匀网格来描述多孔介质中的复杂几何形状，从而提高计算的精度和效率。

总之，这些新的有限元方法为求解稳定渗流问题提供了更多的选择和可能性，能够有效地提高计算的精度和稳定性，为解决实际问题提供了基础和支撑。

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无压渗流渗出面确定的等效结点流量法

ｓｐｏｎｄｉｎｇ３Ｄｓｅｅｐａｇｅａｎａｌｙｓｉｓｐｒｏｇｒａｍｉｓｆｏｒｍｕｌａｔｅｄａｎｄｕｓｅｄｔｏｓｅｅｐａｇｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎｅａｒｔｈ — — ｒｏｃｋｄａｍｒｅｉｎ — — ｆｏｒｃｅｍｅｎｔ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔＯｄｅｔｅｒｍｉｎｅｏｖｅｒｆｌｏｗｓｕｒｆａｃｅｉＳｆｅａｓｉｂｌｅ：ｔｈｅｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｅａｒｔｈ — ｒｏｃｋｄａｍｉｓｏｂｖｉｏｕｓａｎｄｔｈｅｓｅｅｐａｇｅｄａｍａｇｅｗｏｎ＇ｔｔａｋｅｐｌａｃｅ．
出面的确定方法可行．土石坝防渗加固效果明显，墙体不会产生渗透破坏．
关键词：自由面；渗出面；三维渗流；等效结点流量
中图分类号：ＴＶ３１文献标识码：Ａ文章编号：１６７２ — ９４８Ｘ（２０１３）０１－００３４ — ０４
无压渗流渗出面确定的等效结点流量法
何金文刘国明谯雯
（１．河海大学水利水电学院，南京２１００９８；２．福州大学土木工程学院，福州３５０１０８）摘要：结合溢出点的特性及初流量法求解具有自由面渗流的优越性，以可能溢出点等效结点流控制为外循环，非饱和区高斯点初流量为内循环，以渗出面只有流量流出，没有流量流入原则进渗出面判定，编制了相应三维渗流分析程序并应用于某除险加固土石坝渗流分析中，结果表明：

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用随着水利工程建设的不断推进，水文水资源工作也在不断发展，为了更好地保护水资源和有效利用水资源，人们对水文水资源的测算、分析和预测的需求也不断增加。

水闸渗流计算是水利工程建设和管理中的一个重要环节，合理准确的渗流计算结果对于水闸的设计与管理具有关键性的作用。

传统的水闸渗流计算方法采用阻力系数法，该方法基于经验公式，计算简便，但由于忽略了细部结构的影响以及对潜水、厚地层的处理不够合理，导致了计算结果的精度较低。

为了克服传统阻力系数法的不足，有限元分析技术被引入水闸渗流计算中，其精度和可靠性得到了大幅提升，从而为水闸渗流计算提供了新的思路与方法。

改进阻力系数法是传统阻力系数法的一种改进版本，它考虑了土体细部结构的影响，并根据地层的不同特性给出了不同的阻力系数，因而提高了计算结果的准确性。

而有限元分析则采用数学模型和计算机模拟，能够准确地描述水流的变化情况，同时考虑了土体单元的不均匀性和弹性模量的影响，从而提高了计算结果的精度。

改进阻力系数法与有限元分析技术的结合应用已经在水闸渗流计算中得到了广泛的应用。

以混凝土重力坝为例，传统阻力系数法对于较为简单的坝体结构可以得到满意的结果，但对于细部结构复杂的坝体则无法满足精度要求。

而改进阻力系数法可以通过对不同结构和不同区域的阻力系数进行合理设定，得到更加准确的渗流计算结果。

有限元分析技术则可以在考虑土体细部结构和非均质性的基础上，通过建立适当的数学模型，对不同条件下的水流进行详细模拟，从而提高了计算结果的精度。

在实际工程中，对于水闸渗流计算管理人员必须根据实际情况合理选用改进阻力系数法或有限元分析技术进行渗流计算。

对于较为简单的水闸渗流计算问题，改进阻力系数法可以提供较为准确的计算结果，计算简便，符合实际的需要。

而对于较为复杂的水闸渗流计算问题，有限元分析技术可以提供更加精确的计算结果，但计算步骤相对较为复杂和繁琐，需要具备一定的专业知识和计算机模拟能力。

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用【摘要】本文研究了改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用，并结合两种方法进行了案例分析及结果讨论。

研究发现，改进阻力系数法在水闸渗流计算中具有较高的准确性和可靠性，Autobank有限元分析则可以更全面地考虑水流的复杂性。

结合两者可提高水闸渗流计算的精度和效率。

未来的研究应该进一步探讨两种方法的优势及在不同情境下的适用性，为水利工程设计和管理提供更多参考依据。

本文总结了改进阻力系数法与Autobank有限元分析的结合优势，展望了未来的研究方向，并对本研究的意义和贡献做了总结。

【关键词】水闸、渗流计算、改进阻力系数法、Autobank有限元分析、结合应用、案例分析、结果讨论、结合优势、未来研究、总结。

1. 引言1.1 研究背景水闸是用于调节水位和流量的重要设施，对于水资源管理和防洪工程具有重要意义。

在水闸的设计和运行过程中，需要对其渗流进行准确的计算和分析。

传统的计算方法往往存在一定的局限性，因此需要引入新的方法来提高计算的精准度和效率。

改进阻力系数法是一种基于水力学原理的计算方法，通过考虑水流的阻力特性来计算水闸的渗流。

该方法能够较好地模拟水流在水闸结构中的流动情况，对于提高计算准确度具有一定的优势。

Autobank有限元分析是一种计算机辅助的数值分析方法，能够对复杂的水流场进行精确的模拟和分析。

通过将水闸结构建模并进行数值计算，可以得到更加准确的渗流结果。

综合考虑改进阻力系数法和Autobank有限元分析的优势，结合两种方法来进行水闸渗流计算将能够提高计算的精准度和效率，为水资源管理和防洪工程提供更为可靠的技1.2 研究目的研究的目的是通过对改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用进行深入研究，探索其在水文工程领域的优势和潜力。

具体包括通过比较两种方法在水闸渗流计算中的精度、效率和适用范围，评估其在实际工程中的应用价值，为水闸渗流计算提供更加准确、快速和可靠的方法与工具。

无压渗流数值分析方法研究论文

无压渗流数值分析方法研究论文无压渗流数值分析方法研究论文无压渗流是指流体在渗透压为零时的渗透过程。

在实际工程和自然界中，无压渗流的研究具有重要的理论价值和实际应用价值。

例如，地下水的渗透问题、污染物在地下水中的传输问题、石油和天然气的储藏和开采问题等。

无压渗流数值分析方法是研究无压渗流问题的有效工具。

论文首先讨论了无压渗流的一些基本概念和特征。

然后，论文介绍了无压渗流数值分析方法的基本原理和实现方法。

其中，有限元分析和有限体积分析是目前常用的数值分析方法。

论文进一步比较了两种数值分析方法的优缺点，并指出了各自适用的情况。

例如，有限元分析适用于复杂几何体和变形体，而有限体积分析适用于正交网格和不规则网格。

接着，论文对无压渗流数值分析方法的模型建立和求解进行了详细的说明。

无论是有限元分析还是有限体积分析，建立数学模型是必不可少的。

数学模型必须基于无压渗流的物理模型，同时考虑到边界条件和初始条件等影响因素。

数学模型的求解方法包括加速迭代法、预处理法、并行计算等。

这些方法可以显著提高数值计算的效率和准确性。

最后，论文提出了无压渗流数值分析方法的未来研究方向。

随着计算机技术的不断发展，数值模拟的计算能力也越来越强大。

因此，未来的研究可以进一步推广无压渗流数值分析的应用领域，并发展更加准确和高效的数值计算方法。

此外，还可以研究无压渗流与化学作用、多相流等复杂问题的耦合作用，以更全面地了解无压渗流的特性和规律。

综上所述，无压渗流数值分析方法是研究无压渗流问题的有效工具。

本文系统地介绍了无压渗流数值分析方法的基本原理、模型建立和求解方法，并展望了未来的研究方向。

这对于相关领域的研究工作者、工程师和决策者具有重要的参考价值。

渗流模拟与应用分析

渗流模拟与应用分析渗流是指在多孔介质中，流体通过介质内的孔隙进行渗透、渗漏和扩散的现象。

在地质工程、环境科学、石油勘探开发等领域中，渗流模拟是一种非常重要的工具，可以帮助人们更好地了解多孔介质中的流动规律和规律，并且为相关工程的设计和优化提供参考。

渗流模拟方法尽管多孔介质的物理特性和流动规律比较复杂，但是从理论上来说，可以用一些基本的物理方程来描述渗流的过程。

常见的渗流模拟方法包括：有限元法、有限差分法、边界元法和蒙特卡洛模拟等。

其中，有限元法是一种较为常用的模拟方法。

其基本思想是将区域分成无数个节点，用线性方程组模拟节点之间的关系。

通常可以用矩阵计算方法来解决方程组，从而得到渗流场的数值结果。

此外，有限差分法也是一种比较常见的方法，它不需要事先将区域划分成节点，而是在每一个网格点上设一个方程，用近似公式来求导数，进而计算出渗流场的数值结果。

渗流模拟应用分析地下水资源勘探与管理地下水是人类生产和生活的重要资源之一，而渗流模拟可以帮助人们更好地理解地下水的分布和流动规律，并且预测地下水的变化。

基于渗流模拟理论，人们可以制定针对地下水资源管理的措施，比如设置观测井、控制地下水采补量和调节地下水流向等。

石油勘探开发石油是现代社会非常重要的产业之一，而渗流模拟在石油勘探与开发中也具有重要的意义。

通过模拟石油藏中的渗流场，人们可以了解石油的分布、运移和储量，进而实施合理的开采方案。

土木工程渗流模拟在土木工程中也非常重要。

例如，城市排水系统设计一般需要考虑雨水、污水和地下水等多种水体的流动规律。

通过渗流模拟可以帮助设计师更好地了解各种水体的流动方向和量。

再比如，在地下工程中，如建筑地基、隧道和地下室等，渗流模拟可以为工程的设计和安全评估提供科学的依据。

环境保护和污染治理渗流模拟在环境保护和污染治理中也有广泛的应用，例如，地下水污染的来源和污染的扩散过程可通过渗流模拟得到较为准确的描绘。

这对于防治地下水污染以及地下水资源保护具有重要的指导意义。

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用水闸是一种常见的水利工程设施，用于控制水流量和水位，以确保水利工程的正常运行和安全。

在水闸工程设计和运行过程中，对水闸渗流进行准确的计算和分析是至关重要的。

目前在水闸渗流计算中，常用的方法包括阻力系数法和有限元分析，它们分别具有一定的优势和局限性。

为了提高水闸渗流计算的精度和效率，本文将探讨改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用，以期为水闸工程的设计和运行提供更科学、更有效的方法。

一、阻力系数法在水闸渗流计算中的应用阻力系数法是一种简单、经济、实用的水流计算方法，适用于各种类型的水流情况，包括水闸渗流。

该方法通过测定水流与固定物体表面的阻力关系来计算水流速度和流量，通常采用阿奇森公式等相关公式进行计算。

阻力系数法在水闸渗流计算中的应用主要包括以下几个步骤：1. 确定水闸渗流的边界条件，包括输入流量、出口水位、水闸结构的几何形状和材料特性等。

2. 通过实验或经验确定水流与水闸表面的阻力关系，包括渗透系数、摩擦系数等。

3. 根据所得的阻力关系和水流边界条件，利用相关公式计算水闸渗流的速度和流量。

阻力系数法的优点在于简单易行，对水流边界条件的要求较低，适用于水流速度较低、水流性质较稳定的情况。

阻力系数法也存在一些局限性，主要包括对水流非线性、流动边界复杂等情况的处理能力较弱。

Autobank有限元分析是一种基于有限元理论的数值计算方法，适用于复杂流动情况和复杂边界条件下的水闸渗流计算。

该方法将水流场分割为有限个小单元，通过离散化和数值求解得到水流场的速度、压力等相关参数。

Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用主要包括以下几个步骤：2. 将水流场离散化为有限个单元，建立有限元网格。

3. 通过数值求解方法，计算水流场的速度、压力等相关参数。

Autobank有限元分析的优点在于能够适应复杂流动情况和复杂边界条件，计算精度高，结果可靠。

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用阻力系数法与Autobank有限元分析是目前水闸渗流计算中常用的两种方法，它们在水工领域中有着广泛的应用。

本文将探讨这两种方法在水闸渗流计算中的应用，并对其进行改进，以提高计算的精度和准确性。

一、阻力系数法在水闸渗流计算中的应用阻力系数法是一种常用的水闸渗流计算方法，其基本原理是利用不同类型的水流构件及其对应的流态阻力系数，通过公式计算出流态阻力，并结合流量、水头等参数，进行水流的计算。

该方法适用范围较广，计算简单、直观，因此在水闸渗流计算中有着较为广泛的应用。

阻力系数法在实际应用中存在一些问题，例如在计算过程中需要对水流的流态进行大量的假设和简化，导致计算结果与实际情况存在一定的误差；而且在水流构件类型复杂或者流态变化较大的情况下，阻力系数法的计算精度也会受到较大的限制。

需要对阻力系数法进行改进，以满足水闸渗流计算的精度要求。

Autobank有限元分析是一种利用有限元方法对水力学问题进行数值计算和分析的技术。

相比传统的计算方法，Autobank有限元分析具有更强的适用性和计算精度，能够较好地模拟水流在水闸渗流过程中的复杂流态和水流构件的变形变化，因此在水闸渗流计算中有着较大的潜力。

Autobank有限元分析也存在一些问题，例如在计算过程中需要大量的计算资源，计算时间较长，且对计算模型的建立和参数选择要求较高，对用户的专业水平和技术要求也比较高。

需要对Autobank有限元分析进行改进，以提高其计算效率和便利性，使其能够更好地应用于水闸渗流计算中。

1. 对阻力系数法进行改进，可以尝试引入更加精确的流态阻力系数计算方法，结合实际情况对水流构件类型进行更加详细的分类和计算，以提高计算精度和准确性；2. 对Autobank有限元分析进行改进，可以尝试优化计算算法和计算模型，提高计算效率和准确性，使其能够更好地应用于水闸渗流计算中；3. 在改进过程中，可以结合实际案例进行验证和优化，以确保改进后的方法在水闸渗流计算中能够满足工程实际需求，提高水闸渗流计算的精度和准确性。

有限元法的发展现状及应用

有限元法的发展现状及应用一、本文概述有限元法，作为一种广泛应用于工程和科学领域的数值分析方法，自其诞生以来，已经经历了数十年的发展和完善。

本文旨在全面概述有限元法的发展现状及其在各个领域的应用。

我们将回顾有限元法的基本原理和历史背景，以便读者对其有一个清晰的认识。

接着，我们将重点介绍有限元法在不同领域的应用，包括土木工程、机械工程、航空航天、电子工程等。

我们还将探讨有限元法在发展过程中面临的挑战以及未来的发展趋势。

通过阅读本文，读者将对有限元法的现状和发展趋势有一个全面的了解，并能更好地理解该方法在工程和科学领域的重要性和应用价值。

二、有限元法的基本理论有限元法（Finite Element Method，FEM）是一种数值分析技术，广泛应用于工程和科学问题的求解。

其基本理论可以概括为离散化、单元分析、整体分析和数值求解四个主要步骤。

离散化是将连续的求解域划分为有限个互不重叠且相互连接的单元。

这些单元可以是三角形、四边形、四面体、六面体等，具体形状和大小取决于问题的特性和求解的精度要求。

离散化的过程实际上是将无限维的连续问题转化为有限维的离散问题。

单元分析是有限元法的核心步骤之一。

在单元分析中，首先需要对每个单元选择合适的近似函数（也称为形函数或插值函数）来描述单元内的未知量。

然后，根据问题的物理定律和边界条件，建立每个单元的有限元方程。

这些方程通常包括节点的平衡方程、协调方程和边界条件方程等。

整体分析是将所有单元的有限元方程按照一定的规则（如矩阵叠加法）组合成一个整体的有限元方程组。

这个方程组包含了所有节点的未知量，可以用来求解整个求解域内的未知量分布。

数值求解是有限元法的最后一步。

通过求解整体有限元方程组，可以得到所有节点的未知量值。

然后，利用插值函数，可以计算出整个求解域内的未知量分布。

还可以根据需要对计算结果进行后处理，如绘制云图、生成动画等，以便更直观地展示求解结果。

有限元法的基本理论具有通用性和灵活性，可以应用于各种复杂的工程和科学问题。

渗流分析水工建筑物教材

背景
随着水利工程建设的不断发展，渗流问题日益突出，渗流分析已成为水工建筑物设计和运行中的重要环节。为了满足实际工程需求，本教材在总结前人研究成果的基础上，结合实际案例，对渗流分析的理论、方法及其应用进行了全面阐述。
教材适用范围
本教材适用于水利水电工程、土木工程、环境工程等相关专业的本科生、研究生及工程技术人员，可作为渗流分析领域的教材和参考书。
渗流对水工建筑物安全的影响
1 2
ห้องสมุดไป่ตู้
渗流对水工建筑物稳定性的影响
渗流可能导致水工建筑物内部的水压力增大，从而影响建筑物的稳定性。
渗流对水工建筑物功能的影响
渗流可能影响水工建筑物的正常运行，如水库蓄水、排水等功能的发挥。
3
渗流对环境的影响
渗流可能对周围环境产生影响，如导致土壤盐碱化、水资源污染等问题。
通过本教材的学习，读者可以掌握渗流分析的基本原理和方法，了解渗流分析在水工建筑物设计、施工和运行中的应用，为解决实际工程中的渗流问题提供理论和实践指导。
02 渗流分析基本理论
渗流现象与渗流力学基础
总结词
渗流现象的描述与分类
详细描述
介绍渗流现象的定义、分类和特征，包括多孔介质中的流体流动、地下水渗流等。
渗流分析水工建筑物教材
目录
• 引言 • 渗流分析基本理论 • 水工建筑物渗流分析 • 渗流分析方法 • 渗流分析软件与案例 • 结论与展望
01 引言
目的和背景
目的
本教材旨在系统介绍渗流分析的基本理论、方法及其在水工建筑物设计、施工和运行中的应用，帮助读者全面了解渗流分析的相关知识，提高解决实际问题的能力。
混合有限元法
结合有限元和边界元的优点，在求解复杂渗流问题时具有较高的精度和效率。

求解三维无压渗流场的一种新方法

对于被自由面穿过的等参单元，元水上部分体积单及单元总体积可由下式表示：
Ⅲ
一
一
Ｊ
一三｛：
㈩
（５
…ｄ一∑ＡＪＪＪ
式中Ｐ为高斯点压力水头，为高斯点权系数，．Ｊ高斯点雅可比行列式，避免计算中出Ｊ为，为现震荡现象，对高斯点加密，三维而言，算发现当高斯点加密到１５时震荡现象消失，需对试２个上述计算体积的方法不用确定自由面与单元的切割情况，三维而言更体现其优越性．对
代先求出自由面的位置，求出单元的水上、下部分的体积，下部分的渗透系数取ｋ水上再水水，部分的渗透系数取志（一般取１ｏｏ，后利用体积加权原理得出穿越自由面单元的渗透／ｏ）然
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第１６卷第２期
２００２年６月
河
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校
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Ｖｏ．６Ｎｏ．１１２
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Ｊｎ２０ｕ．０２
文章编号：０９１３（０２０ — ０７０１０ — １０２０）２０３ —４
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土木工程中的地下水渗流分析方法及应用

土木工程中的地下水渗流分析方法及应用地下水是土木工程中一个重要的因素。

在土木工程中，地下水的流动对于基础工程的稳定性和工程结构的安全性有着重要的影响。

因此，地下水渗流分析方法及其应用在土木工程中具有重要的意义。

地下水渗流分析是一种研究地下水流动规律的方法。

它通过建立地下水流动的数学模型，考虑各种因素的综合作用，预测地下水的流量、水位和水压等参数。

地下水渗流分析的主要目的是提供理论依据和技术指导，以确保土木工程的稳定性和安全性。

在地下水渗流分析中，有几种常用的方法。

其中，最常见的是有限差分法和有限元法。

有限差分法是将地下水流域划分为若干个网格单元，然后在每个单元上建立有限差分方程，通过求解这些方程组得到地下水的流动情况。

有限元法则是将地下水流域划分为一系列的有限元，通过建立各个元素之间的相互关系，得到地下水流动的解。

这两种方法都具有一定的适用范围和精度，可以根据实际情况选择使用。

地下水渗流分析方法的应用范围非常广泛。

在水电站的设计和建设中，地下水渗流分析可以用来评估大坝和导流洞等关键部位的渗流情况，为工程的稳定性分析提供依据。

在地铁和隧道工程中，地下水渗流分析可以用来评估围岩稳定性和排水工程的设计。

在城市建设中，地下水渗流分析可以用来评估地下水位的变化对建筑物基础的影响。

除了以上应用之外，地下水渗流分析方法还可以用于地下水资源的开发和管理。

通过对地下水流动特征的分析，可以合理利用地下水资源，提高水资源的利用率。

同时，地下水渗流分析方法还可以用于环境保护领域。

通过分析地下水的流动，确定地下水的受污染程度和扩散范围，为环境污染的治理提供科学依据。

然而，在实际应用中，地下水渗流分析也存在一些挑战和困难。

首先，地下水的渗流是一个复杂的非线性过程，受到多种因素的影响，如土壤类型、地下水位、水压差等。

其次，在建立地下水流动模型时，需要获取大量的实测数据和参数，如土壤渗透系数、渗透能力、孔隙率等。

这些数据的获取和测试需要耗费大量的时间和资源。

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用

改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用随着科技的不断发展，水利工程领域的水闸设计和分析方法也在不断地更新迭代。

阻力系数法和有限元分析是两种常用的计算方法。

在水闸渗流计算中，这两种方法都有其独特的优势和局限性。

本文将探讨改进阻力系数法与Autobank有限元分析在水闸渗流计算中的应用，分析这两种方法对水闸渗流计算的影响和潜在的发展空间。

阻力系数法是一种经验性的计算方法，适用于水闸渗流计算中的水流速度、水位和流量等参数的估算。

该方法通过测量水流速度和水深，再根据一系列的经验公式和系数来计算水流的状态和特性。

在水闸渗流计算中，改进阻力系数法通常包括以下几个步骤：1.测量水深和水流速度。

通过实地测量或者数值模拟等方法，获取水流的深度和速度数据。

2.选择相应的阻力系数。

根据水流的特性和流态选择合适的阻力系数。

3.计算水流速度和流量。

根据所选的阻力系数和水流的深度、速度等参数，计算水流的速度和流量。

改进阻力系数法的优势在于简单易行，不需要复杂的数学模型和计算工具，适用于一般的水闸渗流计算。

该方法也存在一些局限性，如只能进行局部的计算，难以适用于复杂的水流状态和结构体系。

有限元分析是一种数值计算方法，适用于复杂结构和水流状态的计算。

Autobank是一款专业的水利工程有限元分析软件，广泛应用于水文水利领域的工程设计和分析中。

1.建立水流领域模型。

通过Autobank软件，建立水流领域的有限元模型，包括水闸的结构、水流的状态和边界条件等。

2.进行计算分析。

根据建立的有限元模型，进行水流的数值计算，得出水流速度、水位和水压等参数。

3.结果分析和优化设计。

根据计算结果，对水流状态和水闸结构进行分析和优化设计。

改进阻力系数法和Autobank有限元分析是两种不同的水闸渗流计算方法，各有其独特的优势和局限性。

在实际工程应用中，可以根据具体的工程需求和计算条件选择合适的方法。

在一般的水闸渗流计算中，改进阻力系数法是一种简单易行的计算方法，可快速估算水流的横截面流量和流速等参数，适用于一般的工程设计和分析。

渗流数值计算的有限单元法

渗流数值计算的有限单元法渗流问题常用的数值计算方法主要的是有限差分法和有限单元法，其中有限差分法出现较早，随着计算机和计算技术的发展，有限单元法在这一领域的应用日益广泛，并在计算复杂渗流工程问题中占有较大优势，下面简要介绍渗流问题有限单元法的基本概念。

（1）控制方程和边界条件本章介绍的渗流仅限于饱和土中的渗流，且假定渗流过程中土的孔隙比不变，即土的渗透系数不随时间变化。

前面已推导出二维渗流问题的控制方程为02222=∂∂+∂∂yhk x h k y x （3-64）渗流问题数值计算的边界条件有两类。

第一类边界条件是给定水头边界，这种边界常出现在渗流区域与地表水的连接处。

对于这种边界上的所有点，每一时刻水头h 是给定的，即),,(),,(1t y x t y x h ϕ=Γ，1,Γ∈y x ，0>t （3-65）式中：h －边界1Γ上某点),(y x 在t 时刻的给定水头；ϕ－已知函数。

第二类边界条件是给定水流通量（流入或流出）边界，在这种类型的边界上，单位面积流入（或流出）的通量是已知的，即),,(),cos(),cos(2t y x q y n y h k x n x h k wy w x =⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂Γ，2,Γ∈y x ，0>t （3-66）式中：),cos(x n ,),cos(y n —边界外法线向量与坐标轴正向之间夹角的余弦；),,(t y x q —t 时刻边界2Γ上某点),(y x 处水流量，为已知函数。

除了上述两类边界条件外，渗流问题的边界条件也可以是混合边界条件，即部分边界上的水头为已知、部分边界上的流量为已知。

（2）泛函和变分式（3-64）所示微分方程在复杂的边界条件下无法得到解析解，采用数值方法计算时，首先建立h 的泛函，一定边值问题的解就是这个泛函的极小值，这个求解过程就是变分。

对二维渗流情况（图3.18），在x 方向，t d 时间内，外力在单位重量流体上所做的功的增量为*-=xx x h q dA d d （3-67）其中，x q d 为x 方向的流量增量；*x h d 为在x 方向上的近似水头差，上标*表示近似，*x h d 可以表示为x xh h xd d ∂∂=** （3-68）图3.18 单元流体做的功则x xh q A x x d d d ∂∂-=*（3-69）由y x h k q x x d ∂∂-=*可得yk q x h x x d =∂∂-*，代入式（3-69），整理后得 x x x x q q yk xA d d d d =（3-70）到时间0t 外力所做的总功为2d d d d d 20xx Q x x x x Q y k x q q y k x A x ==⎰ （3-71） x Q 是在某时间0t 内，水头为h 时的总渗流量y xhk Q xx d ∂∂-= （3-72）则y x xh k A x x d d )(22∂∂=（3-73）单位体积外力所做的功2)(2xh k a x x ∂∂=（3-74）由于外力做功等于土体内存储的能量，设渗流的能量密度为x ω、y ω，则2)(2xh k a x x x ∂∂-=-=ω （3-75a ）2)(2yh k a y y y ∂∂-=-=ω （3-75b ）同样，在某一渗流域Ω中，忽略流体的可压缩性，其渗流能的表达式为y x y h k x h k h I y x d d )()(21)(22⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂=⎰⎰Ω（3-76）对于非稳定渗流，存在自由水面的情况，边界上能量为⎰⎰Γ∂∂=ΓΓd cos d 2h thqh θμ，则上述渗流能为⎰⎰⎰ΩΓΓ∂∂+⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂+∂∂=2d cos d d )()(21)(22h t hy x y h k x h k h I z x θμ （3-77）)(h I 是一个泛函，求其极小值，对应的),(y x h 就是式（3-64）的解。

渗流有限元分析理论2

J L L
h1 l
达西通过实验得出，圆筒内
的渗流量 Q 与渗流模型过水断面面积 A 及水力坡度 J 成正比，与 Q，A h2
土壤的透水性能有关，即
h1 h2 Q Ak L
(2.8)
Q dh v k kJ A dS
(2.9)
式中：V—断面A上的平均流速，或称达西流速； J—渗透坡降，即沿流程S的水头损失率； k—渗透系数；
h x, y, z, t f x, y, z, t
1
t0 t0
(2.20)
h 流量边界： k q x, y, z, t n 2
(2.21)
不透水边界．我们认为是流量边界条件的特例，即
h 0 n
此外，还有以下定解条件：
h 混合边界： h t
有限元法对于单元应力应变的求解．只要单元位移确定，就可以利用几何方程和物理方程就可以求单元的应力和应变。下面仍以平面四节点矩形单元为例推导单元刚
度矩阵。根据弹塑性力学中平面问题几何方程能得到单元里任何一点的应变表示式如
下：
x y Bi z
x e e y D D B S xy

（2.4）
式中[s]表示应力矩阵，[D]为弹性矩阼其表达式为
1 E D 1 2 0
vx v y vz h g n t x y z
（2.10）
式中，α—为多孔介质压缩系数；
β—为水的压缩系数；
ρ—为渗透水的密度； ρg(α+nβ) —为单位贮水量或贮存率; vx，vy，vz— 分别为渗流沿坐标轴方向的分速度。假设水体和土体均为不可压缩的，则上述公式可转化为；

二维无压稳定渗流分析的改进方法

二维无压稳定渗流分析的改进方法
谢国海;章广成
【期刊名称】《地球与环境》
【年(卷),期】2005(33)B10
【摘要】人类发展演变过程中,经历了各种各样的地质作用所造成的灾害,其中大部分地质灾害的形成都有地下水的参与,因而确定地质体稳定性时不能忽略地下水。

无压渗流是比较复杂的非线性问题,难点在于如何求自由面, 尤其是对溢出点的求解一直没有很好的解决。

本文提出了求解无压渗流自由面的一种新方法,在采用等效渗透系数法搜索到自由面后,通过反复移动溢出点再次搜索自由面,最终达到准确求解自由面的目的。

实例证明该方法是简单准确有效的。

本方法对解决工程问题具有一定的实际意义。

【总页数】5页(P52-56)
【关键词】无压稳定渗流;等效渗透系数;整体渗透矩阵;自由面;溢出点;有限元
【作者】谢国海;章广成
【作者单位】中国地质大学工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】P641.22
【相关文献】
1.水平井二维稳定渗流场分析及应用 [J], 玄建
2.饱和-非饱和非稳定渗流有限元分析方法的改进 [J], 周桂云
3.组合网格法在无压稳定渗流中的应用 [J], 张顺福;丁留谦
4.浅谈无负压供水设备的特点分析及其技术改进方法 [J], 陈宪刚
5.有自由面非稳定渗流分析的改进截止负压法 [J], 张乾飞;吴中如
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论无压渗流的数值分析方法(一)

论无压渗流的数值分析方法(一)作者：郑俊杨晓娟王昱倩金鑫鑫费文平论文关键词：无压；渗流；自由面；数值计算论文摘要：在水利水电工程中，存在许多有自由面的无压渗流问题，自由面是渗流场特有的一个待定边界，这使得应用有限元法求解渗流场问题时，较之求解温度场和结构应力等问题更为复杂。

归纳总结了无压渗流分析的各种数值计算方法，分析比较了其优缺点和适用条件，提出了无压渗流数值分析方法的发展趋势。

1引言在许多水利工程中(如土石坝渗流、混凝土坝渗流、拱坝绕流、地下结构渗流等等)，都存在着无压渗流问题，这类问题的关键在于求解渗流场的边界，即确定事先不知道其位置的自由面和溢出面，属于非线性边界问题。

求解该问题的有限元法以往采用移动网格法。

虽然取得了许多成功的经验，但也表现出方法本身的缺陷。

为解决上述问题，国内外学者致力于寻找有自由面渗流分析的新方法。

其研究核心就是计算中不变网格，自Neumann于1973年提出用不变网格分析有自由面渗流的Galerkin法以来，出现了多种固定网格法，如剩余流量法、单元渗透矩阵调整法、初流量法、虚单元法和虚节点法等。

2无压渗流的数值分析方法2.1调整网格法调整网格法先根据经验假定渗流自由面的位置，然后把它作为一个计算边界，按照vn=0的边界条件进行分析，得出各结点水头H值后，再校核H=z是否已满足。

如不满足，调整自由面和渗出点的位置，一般可令自由面的新坐标z等于刚才求出的H，然后再求解。

该方法原理简单，渗流自由面可以随着求解渗流场的迭代过程逐步稳定而自行形成，并且迭代是收敛的。

但是，当初始自由面与最终自由面相差较大时，容易造成迭代中的网格畸形，甚至交错重叠；当渗流区内介质的渗流系数不均匀时，特别是有水平分层介质时，程序处理困难；对复杂结构问题，由计算机自动识别和执行网格移动几乎是不现实的。

2.2剩余流量1]剩余流量法通过不断求解流过自由面的法向流量（称为剩余流量）建立求解水头增量的线性代数方程组，达到修正全场水头和调整新的自由面位置的目的。