HydroGeoSphere/多孔介質（飽和）

預設多孔介質飽和流動特性

HydroGeoSphere旨在執行飽和模式下的流動模擬，除非另有指示，並且除非您修改預設值，否則域中的所有區域（和單元）都將分配預設的多孔介質屬性，這些屬性列在表5.5中。這些值代表沙子。

請注意，水力傳導率張量($K$在公式2.2中）的預設狀態是它是各向同性的，並且所有非對角線項都為零。

表5.5：多孔介質飽和流動特性的預設值

引數	值	單位
名稱	預設沙子	-
水力傳導率項	-	-
$K_{xx}$	7.438 × 10−5	m s−1
$K_{yy}$	7.438 × 10−5	m s−1
$K_{zz}$	7.438 × 10−5	m s−1
$K_{xy}$	0.0	m s−1
$K_{xz}$	0.0	m s−1
$K_{yz}$	0.0	m s−1
儲水系數 $S_{s}$	1.0 × 10−4	m−1
孔隙度 ${\theta }$s	0.375	-
泊松比 ${\nu }$*	0.3	-
固體壓縮性 ${\gamma }$s	0.0	kg−1 m s2
載入效率 ${\zeta }$	1.0	-
非飽和流動關係型別	擬土壤	-

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通用多孔介質佈局

您可以使用第5.8.1節中概述的通用方法和說明來修改飽和多孔介質屬性的預設分佈。通用多孔介質佈局顯示如下指令

    use domain type
    porous media

    properties file
        {props_file_name.mprops}

    clear chosen nodes/elements/segments/faces/faces by nodes/zones
        {choose nodes/elements/segments/faces/faces by nodes/zones}
        {choose_description}

    new zone
        {zone_type}

    clear chosen zones
    choose zone number
        {num_zone} ! same as {zone_type}

    read properties
        {mat_name}

請注意，此處提供的每個指令都有一個關聯的操作範圍。例如，有些只能在字首中使用.grok檔案，在這種情況下，它們將影響當前選定的區域或單元集。其他指令只能在多孔介質屬性（.mprops)檔案中使用，在這種情況下，它們僅影響其所屬的命名材料。最後，某些指令可以在兩種型別的檔案中使用，在這種情況下，它們的行為將如上所述，並將取決於檔案型別（即字首.grok或.mprops)它們所在的位置。使用者理解這種行為非常重要，並且每個指令的作用域將在下面介紹和討論時明確指出。

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各向同性K

範圍：.grok .mprops

1. kval 水力傳導率 [L T⁻¹]。

分配各向同性水力傳導率（即 $K_{xx}$ = $K_{yy}$ = $K_{zz}$）。

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各向異性K

範圍：.grok .mprops

1. kvalx, kvaly, kvalz 分別沿x、y和z方向的水力傳導率 [L T⁻¹]。

分配各向異性水力傳導率。

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張量K

範圍：.grok .mprops

1. valx, valy, valz 水力傳導率張量$K_{xx}$, $K_{yy}$ 和 $K_{zz}$ 的主對角線項 [L T⁻¹]。
2. valxy, valxz, valyz 水力傳導率張量$K_{xy}$, $K_{xz}$ 和 $K_{yz}$ 的非對角線項 [L T⁻¹]。

分配包含非對角線項的水力傳導率。請注意，此選項僅在HydroGeoSphere以有限元模式執行時才有效，因此此開關將自動設定。

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特比儲量

範圍：.grok .mprops

1. val 特比儲量 [L⁻¹]，公式 2.10 中的 $S_{s}$。

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孔隙度

範圍：.grok .mprops

1. val 孔隙度 [L³ L⁻³]，公式 2.1 中的 ${\theta }_{s}$。

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泊松比

範圍：.grok .mprops

1. val 泊松比 [無量綱]，公式 2.28b 中的 ${\nu }^{\ast }$。

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載入效率

範圍：.grok .mprops

1. val 載入效率 [無量綱]，公式 2.28b 中的 ${\zeta }^{\ast }$。

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計算載入效率

範圍：.grok .mprops

如果希望預處理器根據公式 2.28b 計算載入效率 [無量綱]，則應在輸入檔案中包含此命令。在這種情況下，將使用當前介質的泊松比以及固體和水的壓縮率的值。多孔介質壓縮率將根據特比儲量計算得出。如果不包含此命令，則使用預設或使用者定義的載入效率值。

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固體壓縮率

範圍：.grok .mprops

1. val 固體壓縮率 [L T² M⁻¹]，$K_{s}$，見公式 2.22。

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單元 K 各向同性

範圍：.grok

1. kval 水力傳導率 [L T⁻¹]。

選定的單元被賦予各向同性的水力傳導率（即 $K_{xx}$ = $K_{yy}$ = $K_{zz}$）。

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單元 K 各向異性

範圍：.grok

1. kvalx, kvaly, kvalz 分別沿x、y和z方向的水力傳導率 [L T⁻¹]。

選定的單元被賦予各向異性的水力傳導率。

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從檔案讀取單元 k

範圍：.grok

1. input_k_file_name 包含使用者提供的變數 $K$ 資料的檔名。

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此檔案應包含以下輸入資料

1. element_number, kxx, kyy, kzz 單元編號，分別沿 x、y 和 z 方向的水力傳導率 [L T⁻¹]。

所有單元都從檔案中分配一個變數 $K$。例如，如果有 4 個單元，其中 $K_{xx}$ = $K_{yy}$ = 5 m day⁻¹ 且 $K_{zz}$ = 2 m day⁻¹，則該檔案將包含

    1   5.0   5.0   2.0
    2   5.0   5.0   2.0
    3   5.0   5.0   2.0
    4   5.0   5.0   2.0

使用者可以在檔案 input_k_file_name 中為任意數量的單元提供變數值。然後，grok 將為所有單元生成資料，遵守任何先前分割槽的數值和使用者指定的單元變數值，並將這些資料寫入檔案 prefixo.elemental_k.

從柵格對映各向同性 k

範圍：.grok

1. rasterfile 包含水力傳導率 [L T⁻¹] 值的柵格檔名。這是一個字串變數。該檔案的格式應如第 H 節所述。

對於當前選定區域集中的每個單元，各向同性水力傳導率的值（即 $K_{xx}$ = $K_{yy}$ = $K_{zz}$）將從柵格檔案資料中插值。

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從柵格對映各向異性 k

範圍：.grok

1. rasterfile_x 包含 x 分量（即 $K_{xx}$）水力傳導率 [L T⁻¹] 值的柵格檔名。這是一個字串變數。該檔案的格式應如第 H 節所述。
2. rasterfile_y 與上文相同，但針對 y 分量（即 $K_{yy}$）水力傳導率 [L T⁻¹] 值。
3. rasterfile_z 與上文相同，但針對 z 分量（即 $K_{zz}$）水力傳導率 [L T⁻¹] 值。

對於當前選定區域集中的每個單元，各向異性水力傳導率的值（即 $K_{xx}$、$K_{yy}$ 和 $K_{zz}$）將從柵格檔案資料中插值得到。

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從柵格對映孔隙度

範圍：.grok

1. rasterfile 包含孔隙度值的柵格檔名。這是一個字串變數。檔案應按照章節 H 中概述的格式進行格式化。

對於當前選定區域集中的每個單元，將從柵格檔案資料中插值得到一個孔隙度值。

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從檔案讀取單元孔隙度

範圍：.grok

1. input_por_file_name 包含使用者提供的可變孔隙度資料的檔名。此檔案應包含以下輸入資料

(a) element_number, por 單元編號，孔隙度。

所有單元都從檔案中分配了一個可變孔隙度。使用者可以在檔案 input_por_file_name 中為任意數量的單元提供可變值。然後，grok 將為所有單元生成資料，遵循任何先前的區域值和使用者指定的單元可變值，這些值將寫入檔案 prefixo.elemental_por.

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從檔案讀取單元比儲量

範圍：.grok

1. input_stor_file_name 包含使用者提供的可變比儲量資料的檔名。此檔案應包含以下輸入資料

(a) element number, stor 單元編號，比儲量 [L⁻¹]，$S_{s}$，如公式 2.10 所示。

所有單元都從檔案中分配了一個可變比儲量。使用者可以在檔案 input_stor_file_name 中為任意數量的單元提供可變值。然後，grok 將為所有單元生成資料，遵循任何先前的區域值和使用者指定的單元可變值，這些值將寫入檔案 prefixo.elemental_stor.

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從柵格對映曲折度

範圍：.grok

1. rasterfile 包含曲折度值的柵格檔名。這是一個字串變數。檔案應按照章節 H 中概述的格式進行格式化。

對於當前選定區域集中的每個單元，將從柵格檔案資料中插值得到一個曲折度值。

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從檔案讀取單元曲折度

範圍：.grok

1. input_tort_file_name 包含使用者提供的可變曲折度資料的檔名。此檔案應包含以下輸入資料

(a) element_number, tort 單元編號，曲折度。

所有單元都從檔案中分配了一個可變曲折度。使用者可以在檔案 input_por_file_name 中為任意數量的單元提供可變值。然後，grok 將為所有單元生成資料，遵循任何先前的區域值和使用者指定的單元可變值，這些值將寫入檔案 prefixo.elemental_tort.

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寫入單元 k

範圍：.grok

1. filenm 要寫入水力傳導率資訊的的檔名。

以 ASCII 格式寫入單元水力傳導率值的檔案。

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以下 FORTRAN 程式碼段顯示瞭如何開啟檔案並寫入資料

    open(itmp,file=filenm,status=’unknown’)
    if(k_variable .or. k_rand) then
        write(itmp,’(i10,3e12.5)’) (i,kxx(i),kyy(i),kzz(i),i=1,ne)
    else
        write(itmp,’(i10,3e12.5)’) (i,kxx(iprop(i)),kyy(iprop(i)),kzz(iprop(i)),i=1,ne)
    end if

其中 kxx、kyy 和 kzz 是三個主方向上的水力傳導率值，ne 是網格中的單元數。如果 $K$ 值是區域化的，則變數 iprop(i) 指的是單元 i 的單元區域 ID 號。

在 z 處寫入單元 k

範圍：.grok

1. zfix 用於選擇要寫入的單元的 z 座標。
2. rtol 測試距離 zfix 的距離。
3. filenm 要寫入水力傳導率資訊的的檔名。

此指令與寫入單元 k相同，除了僅為質心在距離 zfix 的 z 座標 rtol 範圍內的單元寫入資訊到檔案。

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獲取平均 k

範圍：.grok

對於當前選定的單元組，此指令計算平均水力傳導率並將其寫入.lst檔案。例如，當生成了隨機傳導率場並且使用者想要知道域某個區域的平均水力傳導率時，這很有用。

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AECL 屬性

範圍：.grok

1. aecl_nd_file 包含 AECL Motif 網格節點座標的檔名。
2. aecl_ne_file 包含 AECL Motif 網格單元關聯和材料屬性編號的檔名。

AECL Motif 網格單元材料編號對映到現有的 HydroGeoSphere 網格上。對映是根據 HydroGeoSphere 和 AECL Motif 單元質心的接近程度進行的。對映材料編號後，應選擇區域並分配相應的材料屬性。

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來自 FGEN 的隨機 K 場

範圍：.grok

1. fgenfile 包含由 FGEN 生成的隨機水力傳導率資訊的檔名。

由程式 FGEN [Robin 等人，1993] 生成的隨機 $K$ 場對映到當前網格上。HydroGeoSphere 自動對水力傳導率向量進行尺寸設定並將其視為單元屬性，而不是區域屬性。

FGEN 生成兩個具有使用者指定地統計屬性的互相關隨機場。使用者還可以控制互相關的型別和程度。使用者應聯絡作者瞭解 FGEN 的可用性。

FGEN 的輸出結果是以矩形網格上分佈的值的形式，可以是二維或三維的。通常使用三維分佈，值是透過首先確定單元形心落入哪個矩形網格塊，然後透過對 8 個相鄰網格值進行三線性插值來生成形心處的值。如果單元位於 FGEN 網格之外，則分配一個缺失值，該值從 FGEN 檔案中讀取。

如果 FGEN 資料是二維的，則使用雙線性插值生成值。例如，假設 FGEN 值分佈在平行於xy平面的平面上。在這種情況下，任何形心xy座標落在 FGEN 資料範圍內的單元都將接收一個值，該值由 4 個相鄰網格值透過雙線性插值確定，但與單元形心的z座標無關。

生成的單元變數水力傳導率資料寫入檔案prefixo.elemental_k.

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