裂隙介質(zhì)溶質(zhì)運移機理試驗研究.pdf

1、現(xiàn)階段，人們對裂隙介質(zhì)含水層中溶質(zhì)和熱量的運移都取得了一定的研究成果，這對含水層中污染物的運移起到了有效的預(yù)測和控制作用。由于裂隙介質(zhì)含水層自身的復(fù)雜多樣性，因此選用合適的數(shù)學(xué)模型來描述其中的溶質(zhì)運移過程和估計模型的各個參數(shù)尤為重要。本文從試驗和模型等方面研究了裂隙介質(zhì)中溶質(zhì)運移的時空分布規(guī)律，通過對溶質(zhì)運移模型的模擬進(jìn)行了參數(shù)求解，并分析溶質(zhì)運移模型參數(shù)的影響因素，借助數(shù)值模擬方法分析了熱量運移對濃度場分布的影響。論文的主要研究內(nèi)容有

2、： (1)對4種砂樣的水分特征曲線試驗，采用水分特征曲線模型BC模型和VG模型進(jìn)行擬合，驗證了砂粒的粒徑和比重與水分特征曲線模型的參數(shù)具有密切的相關(guān)性，分析了砂粒的粒徑、比重與水分特征曲線模型參數(shù)的關(guān)系。同時通過4種砂樣在不同直徑的試驗裝置中的溶質(zhì)運移試驗驗證了：當(dāng)參數(shù)m取值為-1-2時，幾何模型同樣適用于描述砂質(zhì)中溶質(zhì)的對流彌散過程。 (2)根據(jù)4種砂樣在不同直徑試驗裝置中的溶質(zhì)運移試驗的結(jié)果，分析了實驗裝置的內(nèi)徑和孔

3、隙度對水動力彌散參數(shù)的影響。 (3)通過單裂隙中的水流試驗，建立了各觀測點處單寬流量q/力坡度J與隙寬b的關(guān)系，確定試驗試件的水流運動規(guī)律。通過單裂隙中的溶質(zhì)運移試驗，確定了試驗試件中的分子擴散系數(shù)和彌散度，分析了裂隙中溶質(zhì)運移的彌散度與等效隙寬和擴散距離的關(guān)系。 (4)利用Kriging方法和自回歸過程方法隨機模擬了單裂隙寬度。建立了溶質(zhì)運移參數(shù)與裂隙寬度統(tǒng)計特征的關(guān)系，并通過數(shù)值模擬的方法分析了溶質(zhì)運移參數(shù)與裂隙寬度

4、統(tǒng)計特征的關(guān)系。 (5)對于圓管中多孔介質(zhì)的熱量運移，熱傳導(dǎo)的等效熱擴散系數(shù)是受孔隙度和溫度雙重因素影響的。對于一維和二維熱傳導(dǎo)問題，由于等效擴散系數(shù)是溫度變量，以前的解析解不再適用，因此，借助于基爾霍夫變化得到了一維定溫度源問題的解析解、二維瞬時源問題的解析解。通過室內(nèi)熱傳導(dǎo)試驗驗證了一維定解問題解析解的準(zhǔn)確性。 (6)在淺層(低壓和低溫條件下)地下水含水層中，忽略密度和粘滯系數(shù)隨溫度變化，對研究熱量運移和水流運動的影