溶質(zhì)非費克遷移的連續(xù)時間隨機游走模擬研究.pdf

1、多孔介質(zhì)中溶質(zhì)運移過程非常復雜，與介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)特征、介質(zhì)結(jié)構(gòu)的空間分布等密切相關(guān)。溶質(zhì)運移過程中往往出現(xiàn)非費克現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為超彌散現(xiàn)象、拖尾現(xiàn)象和尺度效應問題。 本文應用連續(xù)時間隨機游走理論模型(CTRW)對1250cm長的一維均質(zhì)和非均質(zhì)土柱中NaCl運移實驗資料進行模擬研究，探討了模型中參數(shù)及溶質(zhì)非費克遷移的變化特征，并與對流-彌散方程(ADE)和分數(shù)微分對流-彌散方程(FADE)模擬結(jié)果進行比較分析。均質(zhì)土柱中，在小于

2、1000cm范圍，CTRW模型中參數(shù)β值在1～2之間，溶質(zhì)遷移存在非費克現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在穿透曲線的尾部具有拖尾現(xiàn)象。在大于1000cm范圍，參數(shù)β值大于2，溶質(zhì)遷移服從費克定律，溶質(zhì)羽狀物呈Gaussian分布。非均質(zhì)土柱中，在100cm處，CTRW模型參數(shù)β值大于2，溶質(zhì)遷移服從費克定律；在200～700cm范圍，β值為0.915±0.024，溶質(zhì)遷移存在明顯的非費克現(xiàn)象；在800～1200cm范圍，β值為1.19±0.069，溶質(zhì)遷

3、移仍然存在非費克現(xiàn)象。在上述兩個尺度范圍參數(shù)β值相對穩(wěn)定，但ADE和FADE的彌散系數(shù)則具有隨尺度增大而增大的現(xiàn)象。與ADE和FADE模型相比較，CTRW模型具有較高的模擬精度，尤其是對于在介質(zhì)非均質(zhì)性較強和非費克現(xiàn)象較明顯的溶質(zhì)穿透曲線的尾部。廣義CTRW中TPL、ASY和FDE三種模型均能較好地模擬非均質(zhì)土柱中溶質(zhì)非費克運移過程。本文證實CTRW可以較好模擬溶質(zhì)的非費克遷移。 本文還開展了均質(zhì)土槽中溶質(zhì)運移實驗研究。實驗采用