水平單裂隙溶質(zhì)運(yùn)移彌散系數(shù)及其尺度效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、裂隙巖溶介質(zhì)中地下水流和污染物運(yùn)移數(shù)值模擬研究已經(jīng)成為水環(huán)境管理和保護(hù)方面一個(gè)極受重視的領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)外對(duì)于孔隙介質(zhì)中的水流及溶質(zhì)運(yùn)移問題的研究已日益成熟，但是對(duì)于裂隙介質(zhì)中相應(yīng)的研究還有待進(jìn)一步的完善，特別是對(duì)于裂隙介質(zhì)中污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律的研究有待深入。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)制作了平行板單裂隙模型，并進(jìn)行了系統(tǒng)的水流及溶質(zhì)運(yùn)移試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，得出主要結(jié)論如下：
　　 (1)在低速滲流區(qū)(即前線性

2、流區(qū)域)，滲透系數(shù)隨著隙寬的增大而減小；
　　 (2)對(duì)低速滲流階段下的水流流速和水力梯度進(jìn)行擬合，結(jié)果呈非達(dá)西(non-Darcy)關(guān)系，擬合所得系數(shù)n值在1～2之間。與周志芳給出的高速non-Darcy流態(tài)下非線性指數(shù)變化范圍1.0～2.0是一致的?？梢姛o論低速還是高速non-Darcy流，其非線性指數(shù)的變化范圍基本一致。
　　 (3)水平單裂隙的Peclet(Pe)數(shù)與縱向彌散系數(shù)和分子擴(kuò)散系數(shù)之間的比值DL/Df

3、之間呈現(xiàn)出如下規(guī)律，即：DL/Df=b+aPem，統(tǒng)計(jì)得出的m值均介于1.0～2.0之間，比Bear(1972)在孔隙介質(zhì)中得出的m值范圍稍大。這是由于在相同情況下，孔隙介質(zhì)中的彌散系數(shù)通常要遠(yuǎn)小于裂隙中，因而造成了DL/Df的相對(duì)變大和Pe數(shù)的相對(duì)減小，從而導(dǎo)致了DL/Df隨Pe數(shù)的變化幅度增加，m值的相對(duì)增大。
　　 (4)在低速滲流階段，彌散系數(shù)尺度效應(yīng)的分維數(shù)隨流速的增大而減小，彌散系數(shù)隨著隙寬的增大而減小。