Analogue and Numerical Modelling of Sedimentary Systems

Analogue and Numerical Modelling of Sedimentary Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:de Boer, Poppe (EDT)/ Postma, George (EDT)/ van der Zwan, Kees (EDT)/ Burgess, Peter (EDT)/ Kukla, P
出品人:
页数:328
译者:
出版时间:2008-12
价格:£ 95.00
装帧:
isbn号码:9781405189309
丛书系列:
图书标签:
  • 沉积系统
  • 数值模拟
  • 类比模拟
  • 沉积地质
  • 地球科学
  • 地貌学
  • 水动力学
  • 沉积过程
  • 建模技术
  • 地球物理学
想要找书就要到 本本书屋
立刻按 ctrl+D收藏本页
你会得到大惊喜!!

具体描述

Understanding basin-fill evolution and the origin of stratal architectures has traditionally been based on studies of outcrops, well and seismic data, studies of and inferences on qualitative geological processes, and to a lesser extent based on quantitative observations of modern and ancient sedimentary environments. Insight gained on the basis of these studies can increasingly be tested and extended through the application of numerical and analogue forward models. Present-day stratigraphic forward modelling follows two principle lines: 1) the deterministic process-based approach, ideally with resolution of the fundamental equations of fluid and sediment motion at all scales, and 2) the stochastic approach. The process-based approach leads to improved understanding of the dynamics (physics) of the system, increasing our predictive power of how systems evolve under various forcing conditions unless the system is highly non-linear and hence difficult or perhaps even impossible to predict. The stochastic approach is more direct, relatively simple, and useful for study of more complicated or less-well understood systems. Process-based models, more than stochastic ones, are directly limited by the diversity of temporal and spatial scales and the very incomplete knowledge of how processes operate and interact on the various scales. The papers included in this book demonstrate how cross-fertilization between traditional field studies and analogue and numerical forward modelling expands our understanding of Earth-surface systems.

沉积系统模拟:数字与模拟方法的探索 这是一本深入探究沉积系统模拟核心原理、方法论及其广泛应用的学术专著。本书旨在为地质学、地球物理学、工程学以及相关领域的研究人员、学生和从业者提供一个全面且富有洞察力的参考。我们不局限于单一的研究范式,而是将模拟方法分为两大类,并对它们各自的优势、局限性以及在理解复杂沉积过程中的独特贡献进行详细阐述。 第一部分:模拟的理论基石与数值方法的精要 在深入具体模拟技术之前,本书首先回顾了模拟沉积系统的基本理论框架。这包括对沉积过程的基本物理、化学和生物学原理的梳理,例如沉积物的搬运、沉积、压实、成岩作用,以及流体在多孔介质中的流动。我们强调这些基础科学原理如何被转化为可用于数值计算的模型方程。 随后,本书将焦点转移到数值模拟。我们将详细介绍构建和求解描述沉积过程的偏微分方程组的各种数值技术。这部分内容将涵盖: 有限差分法(Finite Difference Method, FDM):作为一种直观且广泛应用的数值方法,FDM 在处理规则网格上的问题时具有显著优势。我们将深入探讨其离散化技巧,例如向前差分、向后差分和中心差分,以及它们在不同精度和稳定性要求下的选择。本书将提供如何将 FDM 应用于诸如物质输运方程、达西定律以及流体饱和度变化方程的实际示例。特别地,我们将讨论网格细化、时间步长选择以及截断误差分析等关键技术,以确保模拟结果的准确性和鲁棒性。 有限元法(Finite Element Method, FEM):与 FDM 相比,FEM 在处理复杂几何形状和非均匀介质方面表现出更大的灵活性。本书将详细介绍 FEM 的基本思想,包括变分原理、形函数(shape functions)的选取以及单元划分。我们将阐释如何使用 FEM 来模拟具有复杂边界条件和地质结构(如断层、岩脉)的沉积系统。重点将放在如何建立和求解节点方程组,以及在模拟过程中对网格质量进行控制的重要性。 有限体积法(Finite Volume Method, FVM):FVM 结合了 FDM 的直观性和 FEM 处理非结构网格的优点,在流体动力学和多相流模拟中备受青睐。本书将深入讲解 FVM 的积分形式,以及如何通过计算控制体积界面上的通量来近似求解方程。我们将提供 FVM 在模拟地下水流动、污染物迁移以及油气藏开发中的具体应用案例,并讨论其在守恒性方面的优势。 其他数值方法:除了上述主流方法,本书还将简要介绍其他在特定沉积系统模拟领域具有重要意义的数值技术,例如: 边界元法(Boundary Element Method, BEM):特别适用于处理半无限域或边界效应显著的问题。 谱方法(Spectral Methods):在处理平滑解和周期性边界条件时能够实现极高的精度。 离散单元法(Discrete Element Method, DEM):用于模拟颗粒流、滑坡和岩石力学等离散介质的运动。 在数值方法章节中,本书将注重理论推导与实际应用的结合,通过精心设计的算例,展示如何利用这些数值工具来解决实际的地质问题。此外,我们将探讨数值算法的稳定性和收敛性分析,这是确保模拟结果可靠性的关键。并行计算和高性能计算在处理大规模沉积系统模拟中的作用也将被提及,为读者理解现代数值模拟的最新进展提供视角。 第二部分:模拟的物理实现与模拟实验的设计 与数值模拟侧重于基于数学模型的计算不同,物理模拟(或称模拟实验)旨在通过构建比例模型来重现真实的沉积过程。本书将深入探讨物理模拟的原理、实验设计以及数据解释。 相似性原理(Principle of Similarity):这是进行任何可靠物理模拟的基石。本书将详细讲解如何根据无量纲参数(如雷诺数、弗劳德数、颗粒数、表面张力系数等)来建立沉积系统模型与真实系统之间的相似关系。我们将分析在沉积过程中,哪些物理过程(例如流体动力学、颗粒运动、化学反应)需要被充分模拟,以及在模型设计中可能需要进行的简化和权衡。 模型构建与实验设备:本书将介绍构建各种沉积系统物理模型的常用材料和技术,包括: 水槽实验(Flume Experiments):用于模拟河流、三角洲、海滩等水动力主导的沉积环境。我们将讨论不同尺寸和形状的水槽设计,以及如何控制来流速度、泥沙供给量和底床形态。 沙箱实验(Sandbox Experiments):用于模拟地质构造与沉积相互作用,如断层活动、隆升侵蚀与沉积响应。我们将介绍沙箱的尺寸、材料(如不同粒径和粘性的砂、粘土)以及加载机制。 模型容器与流动装置:用于模拟地下水流动、孔隙介质中的化学反应以及多孔介质中的流体置换等过程。我们将介绍各种定制化的模型容器、注水/抽水系统以及可视化技术。 可视化与测量技术:为了有效地捕捉和量化沉积过程,精确的可视化和测量技术至关重要。本书将详细介绍: 光学可视化技术:如示踪粒子、彩色示踪剂、高频相机、立体摄像机以及同步辐射成像技术,用于观察流体流动模式、颗粒运动轨迹和沉积层结构。 无损检测技术:如 CT 扫描、MRI 成像,用于在不破坏模型的情况下获取内部结构信息。 传感器技术:如流速仪、压力传感器、电导率传感器、pH 传感器等,用于实时监测模型中的关键参数。 后期分析技术:如 X 射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微成像技术,用于分析沉积物成分、微观结构和孔隙度。 实验数据的解释与校准:本书将强调如何科学地解释物理模拟实验获得的数据,并将其与理论模型进行对比。我们将讨论如何利用实验结果来校准数值模型,提高数值模拟的预测能力。这包括如何识别和量化实验中的不确定性,以及如何设计后续实验来进一步验证模型。 第三部分:沉积系统模拟的应用领域与集成方法 本书的最后一部分将重点关注沉积系统模拟在各个领域的广泛应用,并探讨数值模拟与物理模拟相结合的集成方法。 油气资源勘探与开发:沉积系统模拟在理解储层岩性、物性分布、油气成藏机制以及优化油气开采方案方面发挥着核心作用。本书将展示如何利用模拟来预测储层连通性、孔隙度/渗透率变化以及流体运移路径,从而指导勘探选址和开发策略。 地下水资源管理与污染控制:本书将介绍如何利用模拟来预测地下水流场、污染物迁移扩散以及地表水与地下水之间的相互作用。这对于评估水资源可持续性、设计地下水修复方案以及预测污染物的长期归趋至关重要。 地质灾害预测与风险评估:诸如滑坡、泥石流、海岸侵蚀等沉积过程相关的地质灾害,可以通过模拟来理解其形成机制和发展规律。本书将展示如何利用模拟来评估灾害发生的可能性、影响范围以及潜在的损失,从而为防灾减灾提供科学依据。 碳储存与地质工程:随着对气候变化的关注日益增加,二氧化碳在地质介质中的储存(CCS)成为一项重要研究领域。本书将讨论如何利用模拟来评估 CO2 在地下孔隙介质中的注入、迁移和封存行为,以及潜在的风险。 环境地质学与生态系统研究:沉积作用深刻影响着地表环境和生态系统的演变。本书将介绍如何利用模拟来理解沉积物对水质、底栖生物栖息地以及生态系统结构和功能的影响。 数值与物理模拟的集成:在许多复杂的地质问题中,单一的数值或物理模拟方法可能不足以提供全面的理解。本书将探讨如何将这两种方法结合起来,形成强大的集成研究框架。例如,物理实验可以提供真实的观测数据来验证和校准数值模型,而数值模型则可以模拟物理实验难以实现的极端条件或长时间尺度上的过程。我们将介绍如何利用机器学习和人工智能技术来进一步优化和加速这一集成过程。 总之,本书提供了一个关于沉积系统模拟的全面视角,涵盖了从基础理论到前沿应用的各个方面。我们相信,通过深入理解和掌握本书介绍的数值与物理模拟技术,读者能够更有效地解析复杂的沉积过程,并在各自的研究和工程实践中取得突破。本书既是对现有知识的系统梳理,也是对未来沉积系统研究方向的积极探索。

作者简介

目录信息

读后感

评分

评分

评分

评分

评分

用户评价

评分

评分

评分

评分

评分

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2026 onlinetoolsland.com All Rights Reserved. 本本书屋 版权所有