基于Boltzmann方法的植被发育斜坡土体大孔隙渗流研究
本文关键词：基于Boltzmann方法的植被发育斜坡土体大孔隙渗流研究 出处：《昆明理工大学》2016年硕士论文 论文类型：学位论文
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【摘要】：山区流域植被发育斜坡的失稳往往尾随强降雨发生,降雨入渗引起的地下水位上升是导致斜坡失稳的主要原因,而饱和渗透系数是评价土体的渗透特性的主要参数,大孔隙分布规律及其结构特征是影响土体渗透性的关键因素,因此对植被发育斜坡土体大孔隙和渗透性展开研究是很有必要的。本文以头寨沟植被发育斜坡土体为研究对象,基于Boltzmann方法,采用D3Q19基本模型,通过四个垂向边界采用标准反弹格式、两个水平向不透水边界及土体颗粒采用反弹格式设置边界条件。编制C语言程序,对植被发育斜坡土体CT扫描切片进行处理,建立格子Blotzmann三维大孔隙渗流模型,模拟降雨入渗过程,分析渗流的变化规律,及整体和局部渗流场的分布情况。通过染色示踪实验测定染色面积比与室内环刀渗透实验测得饱和渗透系数,与格子Blotzmann方法计算结果进行对比分析。本文的主要工作和取得的主要成果如下：(1)CT扫描技术用于分析土体大孔隙精度较高；大孔隙度随深度增加有减小的趋势,各孔径级别的大孔隙数量随孔径级别增加呈指数规律递减。(2)在连通性较好、孔径较大的区域流体流速较快,且孔隙中心区域平均流速为边界区域平均流速的7倍,由中心向两侧递减；封闭或者连通性差的孔洞导水率极小,孔隙渗流速度基本为零,沿水平方向的渗流区域分布稀疏；大孔隙优先流的导流能力主要集中在垂直方向上,植被发育斜坡土体内的大孔隙纵向导流能力占绝对优势。(3)格子Blotzmann渗流模拟结果与染色示踪实验结果及室内环刀渗透实验结果在表现植被发育斜坡土体大孔隙导流特性与规律上具有较高的相似性,基于格子Blotzmann方法的大孔隙流模拟过程与实际斜坡区土体大孔隙流过程相吻合,从介观的角度对植被发育斜坡土体的降雨入渗过程进行可视化研究和定量分析。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU43
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，本文编号：1334702
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