建立黄河下游一维非恒定流水动力学数学模型,并在此基础上建立一维水质模型,采用有限体积法(TVD格式)离散基本方程,通过时间二阶之预测-校正二步格式对离散方程进行求解。该求解方法具有守恒性好、算法简单、通用性强,在预测一般洪水及溃坝洪水波演进方面有较好的实用性,并能对黄河下游突发性污染事件进行初步模拟。
土壤源热泵在我国的发展快、规模大，目前对土壤源热泵系统大地蓄能失调的判定仅停留在冬、夏季负荷比例上进行估算，还没有在负荷特征和传热机理等多参数耦合的基础上进行全寿命周期的动态能效分析。
本文在土壤源热泵发展较有前景的夏热冬冷地区，从建筑末端负荷的分析转化入手，引入了机组动态能效比。结合对大地释冷（热）不稳定传热过程的分析，经过合理的简化，建立地下岩土换热器的三维传热管群模型，进而计算得到岩土动态温度场和热泵机组进、出口的水温变化。再分别完善了土壤源热泵系统和常规空调系统的全年能耗模型，得到在整个全寿命周期运行过程中，使得土壤源热泵系统运行费用现值不高于传统空调系统运行费用现值的岩土温度限值，提出了一种判断土壤源热泵系统蓄能失调温度限值的方法，并运用该方法进行了实际工程计算分析。
首先从建筑末端冷热负荷向大地传递转化的3个循环入手，通过实际测试以及与热泵机组生产和运行管理人员进行了深入的技术探讨后，得到了热泵机组启停以及级数调节的策略，运用MATLAB将建筑末端负荷转化成为机组出力负荷。对机组动态能效比进行了理论分析，通过UDF程序将热泵机组动态能效比引入地下换热器流动换热的数值计算中，使得地下换热器埋管进、出口水温能够与机组能效比相互耦合。
建立了适合于研究土壤源热泵地下换热器长期流动换热问题的三维管群模型，考虑了动态负荷对地下换热器的影响以及地下换热器由于竖向温度的变化对周围岩土温度的影响。通过实际测试数据与FLUENT数值计算结果的对比验证，证明数值计算的模型以及方法可以运用于实际工程。
完善了土壤源热泵系统及常规空调系统的全年能耗模型，为定量分析这两个系统的全寿命周期运行费用现值提供了理论及实际操作上的依据。
提出了以埋管回填孔壁及其以内回填体的岩土温度作为土壤源热泵系统岩土温度的研究对象，分别用“系统节能率”、“系统总运行费用现值”这两个评价参数对“岩土能效温度限值”和“运行费用温度限值”进行了定义，提出了土壤源热泵系统温度限值确定的一般方法以及影响这一温度限值的主要因素（机组不同的运行机制、不同能源之间的换算方法等）。
采用岩土温度限值确定的方法，对存在及不存在蓄能失调限值的实际工程进行了计算分析，得到了以下分析结果：
1）该项目全部建筑全年冷热累积负荷比为1.55：1，土壤源热泵系统不存在岩土蓄能失调的情况，全寿命周期运行过程中经济性良好；
2）当不考虑该项目建筑部分冬季负荷时，全年冷热累积负荷比为4.82：1，土壤源热泵系统存在岩土蓄能失调的情况，岩土温度限值范围为31.22℃-34.26℃，当岩土温度到达这一温度限值范围，说明大地蓄能已经失调，必须采用辅助冷热源方案来主动调节大地蓄能。
“人口、资源、环境”是当今世界面临的三大难题。人类的生存与发展在相当程度上依赖于水的获取和对水的控制。全世界约有15亿到20亿人口靠地下水生活。尽管地下水资源保护受到了各国政府、联合国、国际组织、官员、专家学者以及社会公众各方面的广泛关注，但是，全世界每年大约有2.5亿人新患上经水传染的疾病，其中大约1000万人死于非命。在中国，2/3城市地下水受到污染，300多个城市由于地下水污染造成供水紧张，有数千万人在饮用不符合饮水标准的地下水，严重危害身体健康。
焦作市位于河南省西北部，总面积4071km2，总人口345.5万，是一座以煤炭为基础发展起来的矿业城市。焦作市正面临由水资源短缺引起的“水资源危机”和由于地下水污染带来的“水质危机”。
本文以焦作市地下水为研究对象，通过野外污染源调查、水文地质调查、室内分析，以211个地下水监测井数据为基础，分别用“f分值法”、“内梅罗指数法”、“模糊综合评价法”、“灰色聚类法”和“lvq人工神经网络法”对焦作市地下水质量进行了综合评价；在需求分析、系统分析、系统设计的基础上开发出了“基于gis的焦作市地下水污染预警系统”。为焦作市地下水资源规划、合理开发、污染治理提供了可靠的技术支持和管理平台。
论文取得了如下主要成果：
1.详细调查了焦作市地下水的主要污染源：
2.查清了焦作市地下水15种超标因子的空间分布规律；
3.对现行地下水质量标准进行了合理细化，给出了“标准值”；
4.针对ph值在地下水质量评价中的“双序列”现象，论文给出了ph值“单序列化”的方法：
5.用5种方法对焦作市地下水进行了综合评价，认为总体上焦作市岩溶水质量较好，孔隙水污染较严重，并给出了具体的评价结果，绘制了焦作市孔隙水质量等级分区图：
6.通过“f分值法”、“内梅罗指数法”、“模糊综合评价法”、“灰色聚类法”和“lvq神经网络法”在焦作市地下水质量综合评价中的实际应用情况的分析和模型理论分析，得出在焦作市进行地下水质量综合评价中，应首选“lvq人工神经网络法”，其次是“灰色聚类法”和“模糊综合评价法”；
7.将地下水质量综合评价模型及污染预测模型与gis技术相结合，建立了基于gis的焦作市地下水污染预警系统，实现了抽象数据可视化、分析评价可视化、地下水质量发展演化可视化以及“可视化污染预警”，用此系统查清了地下水资源中主要污染因子的分布规律及综合污染状况，并绘制了相关图件。
论文的创新之处：
1.提出了地下水质量评价中ph值存在的的“双序列”问题，并针对该问题造成的在实际地下水质量综合评价中将ph值作为评价因子带来的困难，使多数评价者规避把ph值作为评价因子的现象，论文按照将处于“负序列”的ph值映射到相应级别的“正序列”上的思路，提出了ph值的“单序列化”方法；
2.将“学习矢量量化(lvq)”人工神经网络引入地下水质量综合评价中，并在焦作市地下水质量综合评价中具体应用，通过与其它评价方法评价结果的对比，指出lvq网络在地下水质量综合评价方面表现出比bp网络更强的容错性、稳定性，也更容易实现，是焦作市地下水质量综合评价的首选方法；
3.针对“地下水质量标准”(gb/t14848-93)中的标准限值过粗及“不同类别标准值相同时，从优不从劣”的规定造成的地下水质量综合评价中ii类水的缺失率42％，iii类地下水的缺失率26.3％，iv类水的缺失率15.8％的现象，细化了地下水分类指标标准限值。针对“地下水质量标准”中规定的是“地下水分类指标标准限值”而常用地下水质量综合评价模型中使用的是“标准值”造成的使用不便和混乱，给出了“地下水质量分类标准值”。
本文在对宁夏石嘴山市的水文地质和地下水资源及污染进行系统分析的基础上，建立了石嘴山市地下水水质模型。并采用有限差分法，利用PROCESSING MODFLOW软件对石嘴山市浅层地下水中污染物的运动进行数值模拟研究。研究成果为预测中水长期灌溉绿化带对地下水质的影响提供了依据。这对缓解城市水资源短缺矛盾，保护地下水水源，改善生态环境具有重要意义。
随着西部大开发进程的加快，贵州地区岩溶水污染问题十分突出，特别是贵州铝工业、磷化工工业的迅速发展，其中堆场废水对岩溶地下水的影响，已经构成对岩溶水资源的威胁。
　　本文在总结归纳前人研究成果的基础上，依据岩溶介质中污染物水动力弥散特征，划分为四种水动力弥散类型。其中岩溶孔隙、裂隙介质可概化为等效介质(多孔介质)，其条件是：岩溶裂隙十分发育，含水系统中地下水有一定的水力联系，影响半径扩展是不规则的椭圆形等。在此基础上采用污染物对流—弥散方程(一维流)的有限元方法，利用GEO-SLOPE软件对大坝、青菜冲堆场的水动力弥散进行模拟分析与计算。
　　有限元数值模拟，分四种工况进行，结果说明：在溶隙、裂隙介质条件下，可视为“等效”均匀介质，以进行污染物的水动力弥散模拟。通过污染质浓度模拟的变化图，可以看出整个含水层都被污染，只不过深部污染浓度随时间的变化没有浅部水流流速明显的区域变化快。污染质浓度变化随着水流的流速加快，污染的趋势更加明显，符合水动力弥散的规律。出水量大、降深大的地方就越容易受到污染，且向四周扩散。地下水一旦被污染，治理困难大。污染质浓度变化受含水介质的控制，但是反过来，实测的浓度变化曲线并不能完全反映出含水介质的介质特征。通过上面的数值模拟图，水体污染并不只局限于浅层水域，深层水域同样受到污染，所以，人们在受污染区域取水时，想通过取深层水来获取合乎要求的水体是不可能的。鉴于岩溶介质的复杂性，KX/KY和AL/AT比值关系只能反映本研究区域的特性，而不能说明在其他区域也具有可行性。
太原西山煤矿区是我国重要的煤炭能源基地之一，煤炭储量丰富，质地优良，开采历史悠久，为山西经济持续稳定发展做出了重要贡献。然而，地下煤炭资源大规模开采对水资源造成的破坏，不仅加剧了水资源短缺的矛盾，严重污染了水环境，而且还影响了太原西山区域的生态环境。因此，研究煤炭开采对水资源的影响特别是对地下水流场变化的影响有着十分重要的现实意义。
作者概述了西山区域地质、水文地质条件，阐述了煤炭开采对西山矿区水资源影响的现状，分析了煤炭开采对水资源破坏的机理过程，认为煤炭开采对水资源的破坏范围和破坏程度是受多方面因素影响的。具体是：水文地质条件，地质构造特征，煤矿开采的不同阶段等。
本文通过上述的工作，并结合前人的成果，对西山奥陶系碳酸盐含水层地下水流场，采用GALERKIN(迦辽金)有限元法进行了数值模拟。作者依据水文地质概念模型的有关要求，建立了西山奥陶系碳酸盐含水层地下水流场平面二维渗流的数学模型，并以此模型对两个完整的水文年进行了拟合，最后经过模型识别校正，对未来地下水流场变化趋势进行了预测。预测表明，由于煤炭开采，到15年末岩溶地下水降落中心应在古交中学北附近，水位降深在20M左右，地下水水力坡度变小，流速也变慢。
本文基于前人研究的成果深入探讨了酸性矿井水的基本特性、影响酸性矿井水在地下水环境系统中运移的主要因素以及运移机理。以多孔介质溶质运移理论为基础，在综合考虑对流扩散、吸附解吸、生物降解条件下建立了酸性矿井水在地下水中运移的耦合动力学数学模型，采用 galerkin有限元方法对耦合模型进行了离散，通过土柱实验确定模型的参数，应用地下水模拟软件对酸性矿井水在地下水中的迁移的动态过程进行了模拟，预测了污染浓度的时空分布特征，并结合实际观测数据进行对比分析，通过算例进行模型参数灵敏度分析。本文的研究对预测预报酸性矿井水迁移归宿、评价环境质量、资源化利用以及环境污染的治理与控制等具有重要的理论意义和现实意义。
在查明廊坊市城市区域构造、地层岩性、水文地质、工程地质条件基础上,本文对河北省廊坊市城市地质灾害进行研究,分析得到规划区范围内主要地质灾害有地面沉降、砂土液化、水质污染,并阐述了它的分布规律及危害.并且在分析廊坊市水文地质条件的基础上,建立了地下水开采-地面沉降数值模拟三维有限元模型.通过数值模拟法分析进行预测地面沉降,认为地面沉降发生的主要原因是180-360米深度含水层的压缩.对不同开采方案下地下水水位变化和地面沉降发展状况进行模拟预测分析,认为在深层地下水开采量保持在3000万立方米时可达到地下水可持续利用.根据结果,认为要保持廊坊市城市社会经济的可持续发展,必须调入外流域水资源.提出了减缓地面沉降发展的地下水开采方案.
影响廊坊城区地质灾害危险性的因素主要有6个,各种因素的性质和作用大小各不相同,参考工程、水文地质、灾害地质的相关标准和其他有关文献资料,结合廊坊地区地质情况,提取5个可量化的指标(地质变量),1个非量化的指标,作为参与评价的因子:地质构造(包括断裂、特别是活动断裂)、工程地质条件、地质灾害成灾条件、人为工程活动、地形地貌、地层岩性.用量化数值法对廊坊城区进行综合评价,得出廊坊规划区内,除东北部津京塘高速公路以北乃自房村,南营村一带,东部大官地、潘庄、小枣林庄、南官庄一带以及西部万庄一大伍龙一炊庄一南王庄一大麻村一杨税务以西,为地质灾害低发区外,其余均为地质灾害易发区,尤其以市中心,该区为行政、经济中心,人口密集,其又为地面沉降中心,地下水下降漏斗中心.因此市中心的城市规划建设尤其应考虑地质灾害因素.
最后从地下水开发提出防治地面沉降的方案；从城市发展规划对策方面,提出了防治地质灾害的有效措施.
本文利用模型对地面沉降的分析评判不仅表明了模拟模型方法适用于我国以缓变型地质灾害为主的东部平原城市地质灾害的研究,为预防发生和实施治理提供了科学依据和技术可行性.由此可见,模拟模型方法在系统评估方面有着非常广泛的应用价值.
晶体管和集成电路的发明，使得电子产品向小型化、功能多样化的方向发展。集成电路芯片要发挥功效，就必须通过封装技术为其提供电子信号互通、机械支撑、环境保护和散热通道等方面的支持。倒装芯片技术的出现，使封装技术发生了革命性的进步。它具有封装精度高、形成的集成芯片元件占用体积小、输入输出密度高、互连线短等优点。但倒装芯片封装过程中存在很多问题，如：下填料和芯片间的分层、填充空洞、下填料裂纹、焊点和下填料在温度循环下蠕变变形的积累开裂等都会引起封装失效。样品实测的方法由于需要较长时间，而不能成为迅速发现问题的有效手段。因此，利用有限元数值模拟来研究倒装芯片的断裂问题，可以更好地了解裂纹产生、扩展机理，对封装进行优化设计，进一步提高其可靠性。不同的材料模型对有限元模拟的结果会产生直接的影响，以往的研究通常会将下填料的材料模型简化为经典线弹性模型，以提高计算效率，但这与下填料表现的粘弹性特征有明显的区别。本文旨在研究倒装芯片下填料的粘弹性行为对封装中芯片/下填料界间裂纹的影响。采用anand统一粘塑性模型描述96.5sn3.5ag无铅焊料的非弹性力学行为，分别采用经典的线弹性模型和maxwell粘弹性模型描述下填料的力学行为，芯片和基板材料都简化为弹性模型。运用大型商业有限元软件ansys对预置不等长初始微裂纹的三维倒装芯片封装模型的焊接、固化及封装完成后的干燥贮存过程进行了多工况非线性有限元模拟，讨论了非线性粘性过程及不同的初始裂纹长度对芯片断裂特性的影响。计算结果给出如下结论：对于芯片角部的平直界面裂纹导致的脱层开裂，芯片内部由界面剪应力控制，属Ⅱ型开裂；芯片边缘由界面剪应力和正应力共同控制，属Ⅰ型和Ⅱ型混合开裂。因裂纹长度增大，裂纹前沿至芯片对角的距离减小，由cte不匹配引发的温度变形减小，部分地冲抵了因初始裂纹长度导致的应力强度因子的增大，初始裂纹长度对应力强度因子的影响不甚明显。据此可以判断，裂纹扩展导致脱层断裂的主要因素是由于周期性的温度变化引起的疲劳变形和应变累积，封装过程的温度荷载的直接贡献较小。焊料和下填料材料的粘性导致芯片出现明显的应力松弛现象，且松弛幅度很大，应力强度因子的降幅明显，尤以芯片边缘的应力松弛效应更为明显，应力强度因子的降幅更大。传统的线弹性材料模型不但无法反映上述明显的应力松弛效应，且严重高估了芯片的应力水平。关键词：倒装芯片；有限元分析；下填料；粘弹性；断裂；应力强度因子；应力松弛
该文通过建立两斑块的单种群扩散系统,主要研究了两斑块环境中,若其中一斑块已遭受污染时,扩散对其上种群生存影响.文章所考虑的是污染斑块上外界毒素的输入量存在极限值的情形.无扩散时,当此毒素输入量的极限值超过一定值,则遭受污染的斑块上的种群趋于灭绝;而未受污染的斑块上的群,只要其内禀增长率大于零,则永不会灭绝.引入扩散后,两斑块上种群的扩散系数满足不同的条件时,则所建系统的种群或永久生存或灭绝.在无扩散和有扩散的种群动力学行为的比较中,大家可以看出扩地受污染斑块环境中种群自下而上的积极作用,从而用以挽救处于危险的生物群体.
面对能源的缺乏与环境的恶化，人们越来越关注一种新的能源利用方式——地源热泵技术。它以大地为热源和热汇，通过抽取地下水或地表水以及利用埋入的地下换热器与大地进行热交换，实现对建筑物的空调和热水供应。
地源热泵系统可以在夏冬两季提供相对较低的冷凝温度和较高的蒸发温度。在冬季，地源热泵将浅部地层中的低位能源提高给建筑物供暖，同时蓄存冷量，以备夏用；夏季通过系统将建筑物内的热量转移到地下对建筑物降温，同时蓄存热量，以备冬用。同时，地层温度不随大气温度变化而出现大幅波动，代替空气源进行热交换，减少的供暖与制冷的辅助能量消耗。这样既充分发挥地层的蓄能作用又利用了地层的恒温性，达到了节能效果。此外，地源热泵技术还具有环保作用、降低运行成本的功效。
国外研究表明，这种系统的主要优点表现在：节能效果明显，可比空气源系统节能30～50％；地下换热器无需除霜，减少了冬季除霜的能耗；浅地层具有良好的蓄能特性，改善了运行状态；地下换热器埋于地下，减少了对地面空气的污染以及噪音。其中特别以地下直埋式换热器优点突出，是IGSHPA组织所推荐的形式
地源热泵技术的研究是一个系统工程，本论文以目前发展比较成熟且物理意义明确的有限容积法为数值计算方法，提出了同轴管二维非稳态对流导热模型，并开发了相应的软件，以便确定地下埋管换热器流体的最佳流速及埋管深度等参数，这也是地源热泵工程应用的关键之一。
为了验证数值计算模型的正确性，同时埋设了2个18M深的竖直同轴套管进行长期观测。而实验数据的正确获取无疑对数值模型的验证起着至关重要的作用，因此设计了一套全数字化温度测量系统，并编制了相应的软件。实验结果表明，数字化传感器比传统的模拟传感器误差有显著降低，而且接线长度越长，这套系统的优点就越明显。研究的过程分为以下几个步骤：
(1)数值计算方法的选取。
(2)网格的剖分和代数方程组求解分析。
(3)编制界面友好的计算程序。
(4)数字化温度测量系统的设计。
(5)用DELPHI编制温测系统程序。
在流动与传热计算中应用较广泛的是有限差分法、有限元法、有限分析法及有限容积法，另外还有边界元法等。就实施的简易、发展的成熟及应用的广泛等方面综合评价，有限容积法无疑是最优的。有限容积法将所计算的区域划分成一系列控制容积，每个控制容积都有一个节点作代表。通过将守恒型的控制方程对控制容积做积分来导出离散方程。在导出过程中，需要对界面上的被求函数本身及其一阶导数的构成作出假定，这种构成方式就是有限容积法的离散格式。用有限容积法导出的离散方程可以保证具有守恒特性，而且离散方程系数的物理意义明确。
本文的数值模拟计算技术正是基于有限容积法而建立的，考虑到单垂直套管虽然属于三维计算情形，但是由于其具有轴对称的特性，因此可以将其简化为二维圆柱坐标。然后剖分网格并将控制方程转化为方程组，对于非稳态轴对称控制方程，先要假定一个初始温度场，然后进行迭代达到指定的最小差值就可认为达到稳态状况。
为了从根本上改善传统的模拟传感器在数据传输过程中信号的衰减带来的较大误差，本文特设计了一套基于‘一线总线’技术的全数字化测温系统，将一个空间内的传感器全部挂在一条线缆上，从根本上避免了传统多线缆对流体传热的干扰，而数字化的传输信号，除了在传感器端部材料本身的误差将模拟量转换为数字信号时的误差外，在中间环节则消除了全部信号损失且无须再进行信号校验，对于进行超百米深地热井的温度测量有积极借鉴作用。
随着计算机技术的飞速发展，数学理论的应用也变得越来越广泛。数值模拟技术就是在这样的情况下发展起来的，其中数值模拟的前处理是理论界研究的热点，因为它与数值模型的精度息息相关，并且在整个计算的时间消耗上占了较大比重。因而对其实现的方法加以研究以提高计算效率和模拟精度显得尤为重要。
本文主要研究数值模拟前处理中的非结构网格生成技术、网格高程插值及非结构网格在有限体积法中的应用。主要研究内容分为以下几个方面：
(1)在经典delaunay逐点插入法的基础之上，利用新的查找插入点位置的方法及局部delaunay性质优化产生了初始三角形网格。
(2)结合本文设计的加密点生成技术及变步长加密的方法实现了对初始网格的加密。由于方法恰当产生了比较规则的网格。在加密点的插入上实行生成点与插入点操作同时发生的原则，节省了大量的生成时间。使程序具有较高的效率。
(3)对上面的功能进行集成，利用delphi软件开发平台，构建了一个用于三角形网格生成的软件。该软件实现了网格生成并图形化的显示结果，并有文本文件及图片的输出功能。
(4)使用本文软件及商用软件gambit对长江仪征段一区域进行了实际的剖分，利用质量评估公式对比了剖分结果的优劣。利用数字高程插值技术对以上两种网格进行了水下地形插值。
(5)利用有限体积法建立的二维浅水水质水量模型对两种网格进行了水质水量的模拟计算。计算结果的对比表明了本文软件生成的网格具有实用性和必要的精度。
遗传算法(ga,genetic algorithm)是新近发展起来的,基于适者生存和遗传变异学说的多参数非线性优化方法.论文首次将遗传算法耦合有限体积法(fvm,finite volume method)用于求解地下水逆问题,建立了以水头观测值与计算值残差加权平方和最小为目标的优化模型,该模型是动态非线性的,常规方法求解困难.ga-fvm则直接从优化模型入手,有效地克服了传统方法由于线性近似带来误差的不足.编制了ga-fvm的数值模拟程序,并用理论模型进行了验证,证实其可靠性及实用性.最后将方法用于八达啤酒厂水源地求参,通过计算反演得出的参数用于模型计算,收到满意效果,优于传统方法,表明ga-fvm用于求解地下水逆问题是可行的,其最优解是有效的,健全的,同时为进一步探讨逆问题的有效解法提供了一条途径.
阜新市新邱露天煤矿矸石山附近于家沟地区的地下水质调查结果表明，该地区的地下水已经遭到了不同程度的污染。本文针对研究区域的污染问题，分析了煤矸石淋滤液对周围地下水的污染机理。在综合考虑对流、弥散、吸附解吸及存在源汇项的条件下建立煤矸石淋滤液在地下水中迁移的动力学数学模型，采用有限差分的方法对模型进行了数值求解，通过土柱实验确定模型的参数，应用地下水模拟软件对淋滤液在地下水中的迁移进行了模拟，并对模拟结果进行了分析，同时结合实际水质调查数据验证了模型的可靠性，最后对矸石山淋滤液对地下水污染问题提出了治理措施。本文的工作对于弄清煤矸石淋滤液对地下水污染的机理以及进行地下水质预测方面具有重要的理论意义和实用价值。
从流场数值模拟的需要出发,该文采用曲线拟合坐标处理复杂边界拟合问题,初步建立了一套既有健全的物理基础又有重要实用价值的预测水流水质输移规律的数学模型和求解方法,同时考虑到感潮江段水流涨憩特点,对河道中的边滩及出露部分采用冻结技术,较好地模拟了实际边界条件,提高了水流计算精度.利用有限体积法求解的SIMPLEC算法使得二维非恒定水流具有较好的收敛性,并且网格适用性强.另外,为了便于推广,该文提出了单位浓度计算过程线,使得该模型具有较强的灵活性.对排放口进行了加密网格计算处理也都提高了计算精度.该文选取了长江大厂镇江段作为例证,此河段属于长江下游感潮江段,受中等强度潮汐影响,水位每天出现两次潮峰和潮谷,马汊河为其主要污染源,该河流态复杂,该论文采用上述模型进行验证,验证结果表明,该模型具有较好的精度和通用性.
该文在总结矿区主要地质灾害的基础上,重点对矿区山体崩塌机制进行了研究,并以芙蓉煤矿白岩崩塌为研究实例,在遵循定性定与定量相结合、传统工程地质与系统化相结合的原则下,对崩塌的成灾环境和变异环境进行了分析,提出了矿区山体崩塌的五种基本模式,采用有限元数值模拟方法分析了地下开采与斜坡变形破坏的关系,揭示了矿区山体崩塌的一般规律;应用模糊二级综合评判对斜坡的稳定性作出了评价;最后提出子矿区山体崩塌的治措施和建议.该文对解决煤矿正常采掘接替及工作面有布置问题作出了科学的指导,对其它同类问题的研究具有借鉴价值.
该文对固体废弃物填埋场建立了二维饱和—非饱和渗流数学模型,对固体废弃物填埋场内部渗流场进行了研究.堆埋是国际上处理固体废弃物的主要方法.而其中渗滤液对地表水和地下水的污染已经非常突出,是引起环境污染的主要原因之一.因此,对渗滤液流动规律的研究已经成为热点.该文在研究固体废弃物各种工程性质的基础上,提出用土壤水动力学原理来模拟渗滤液的流动规律.在以总压力水头为未知量的多孔介质三维饱和—非饱和渗流方程基础上,将饱和、非饱和区域视为一个整体来进行研究,建立了以显式格式和有限体积法(FVM)为基础的二维饱和—非饱和渗流模型,并运用于深圳市下坪固体废弃物填埋场内部渗流场的计算.根据渗流场等值线图几个特征时刻的分布特点,明确了在降雨入渗条件下,渗滤液流动的规律,为正确估算填埋场渗滤液的水量提供了科学依据.模型的应用结果表明:该模型是合理的、可靠的和有效的,FVM运用于地下水运动的数值模拟仍然是一种高解析度的数值方法.该论文的研究成果为固体废弃物填埋场的环境设计、质量控制提供了设计手段.
随着社会和经济的发展，人为活动导致的湖泊污染已经成为一个严重的环境问题。其中，湖泊富营养化是最为普遍，也是危害最大的环境问题之一。沉积物的内源释放是影响湖泊水体营养水平的重要因素，但是直到目前为止，浅水湖泊的内源释放机制还是不甚清楚。为了有效控制湖泊富营养化，就必须全面了解生源要素在浅水湖泊中的循环机制，以及湖泊富营养化发展过程中生源要素的演化规律，为浅水湖泊富营养化的控制和管理提供科学的理论依据。
长江中下游地区是我国浅水湖泊分布比较集中的地区，也是我国富营养化湖泊分布的主要地区。本论文工作以太湖、巢湖、龙感湖为研究对象，通过对氮、磷、硅等生源要素化学形态时空分布特征的研究，初步探讨了浅水湖泊水体营养盐的循环机制和沉积物内源营养盐的释放机制以及藻类在其中的重要作用；结合有机碳同位素、生物硅、聚磷酸盐等沉积记录的研究，初步揭示了太湖富营养化和生态环境的演变过程，以及聚磷酸盐在其中的重要意义。主要研究结果如下：
1.各个湖泊水体总磷(TP)的含量以太湖最高，巢湖次之，龙感湖最低，与湖泊的营养程度紧密相关。随着季节的变化，水体磷形态发生着明显的变化。冬季溶解有机磷(DOP)较夏季高出许多，而夏季溶解反应磷(SRP)也较冬季高出许多，这可能与夏季藻类旺盛的新陈代谢作用所导致的磷释放和磷转化有关。另外，通过研究发现，冬季各个湖泊浮游植物营养盐限制因子为P，夏季太湖和巢湖却有部分样点落入SI限制的范围，这与太湖营养盐结构和浮游植物种群结构演化的总体趋势基本一致。
2.夏季太湖北部藻类的密度较大，最大可达8.53×108个L-1，主要由蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻、裸藻和隐藻等组成，以微囊藻为优势种，并且含有较多指示污染及富营养化程度的藻类种属，各种指标显示水体污染程度较为严重，属中营养—富营养化范畴，空间分布趋势与藻类分布类似。
3.与其它湖泊相比，浅水湖泊的水动力条件较强，悬浮物不易沉降，悬浮有机质的降解较高(98﹪)。藻类是藻型湖泊悬浮物的重要组成部分，因此，藻类的降解释放对湖泊水体营养盐的反复循环利用具有重要的影响。
4.通过有机C/N原子比值研究发现，各个湖泊沉积物中有机质的主要来源为湖泊自生有机物源，受陆生有机物源影响较小。另外，各个湖泊沉积物中的总有机碳(TOC)与总氮(TN)、TP、无机磷(PIN)、有机磷(PORG)之间都呈显著的正相关关系，说明各个湖泊沉积物中的N、P基本上都是来自与湖泊沉积相伴随的生物沉积。
5.各个湖泊表层沉积物TP的含量以太湖最高，龙感湖次之，巢湖最低，与湖泊的生态类型紧密相关。另外，各个湖泊表层沉积物中的TP与其组成PIN和PORG总体之间也呈良好的相关关系，说明各个湖泊的营养程度和生态类型虽然不同，但是各个湖泊沉积物中的TP及其组成之间具有相似的组成比例。
6.根据SEDEX法对沉积物磷形态的分类，太湖沉积物以铁结合态磷(PFE)的含量最高。PFE既是PIN的主要组成部分(75-88﹪)，同时也是TP的主要组成部分(53-75﹪)。PFE与TP和PIN之间具有显著的正相关关系(R2=0.998，0.993,N=40，P＜0.01)，变化趋势与TP和PIN的变化趋势基本一致。
7.太湖沉积物孔隙水的扩散释放对上覆水体营养盐循环的贡献率较小，甚至某些区域在特定季节表现为移除率。虽然其中FE/P的原子比值都大于2，但是铁的氧化物和氢氧化物只是沉积物中铁的一小部分(10-28﹪)，沉积物中的铁更多的是以硫化物的形式存在，并且对磷的吸收/吸附可能已趋平衡。沉积物中硫酸盐的还原以及硫化物的形成，可能是沉积物中磷释放的主要机制。
8.五里湖沉积物TP、TOC、TN的变化，反映了人为活动所导致的营养盐磷的输入和积累以及湖泊富营养化的演化过程。另外，沉积有机813C不仅记录了湖泊水体富营养化和初级生产力的演化过程，而且与有机C/N原子比值一起反映了湖泊优势水生植物群落由高等水草向低等藻类逐渐演化的演替过程。
9.太湖沉积物生物硅(BSI)的含量较低，变化范围为0.4-2.8MG/G。通过沉积剖面BSI含量及BSI/TP、BSI/NALP(非磷灰石无机磷)和TOC/BSI原子比值的研究，结合水体溶解营养盐限制因子的季节性变化和藻类种属生物量及结构的演化情况发现，太湖藻类营养盐限制因子的硅限制趋势已经十分明显。
10.在太湖沉积物中检测到了聚磷酸盐(POLY-P)的存在，含量变化范围为0.004-0.065MG/G。同时，NALP也是太湖沉积物TP的主要组成部分，占TP平均组成的22﹪。因此，在水体藻类生物量较大和NALP为沉积物TP重要组成部分的磷限制型湖泊中，POLY-P既是沉积物磷汇的一个重要组成部分，同样POLY-P也是一个反映由人为磷输入增大导致湖泊富营养化程度加剧的敏感指标。
本文阐述了水流—水质模型的发展状况和目前计算浅水动力学常用的数值方法。着重分析有限体积法的基本原理、离散方法；推导了解决一维黎曼问题的fvs格式；提出了二维水流—水质耦合有限体积法fvs格式模型。利用守恒的二维非恒定流浅水方程组描述水流运动、二维对流扩散方程描述污染物输运扩散，以狮子洋小虎水道为实例，对有限体积法在水流—水质数值模拟计算中的应用进行了研究。研究表明，基于三角形构网格的有限体积法能很好地拟合边界和水下地形，能较好的反应污染物在水体中扩散过程，是一种性能优良的水流—水质计算方法。
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