NaCl溶液运移过程的电容成像法室内监测研究

电容成像法是根据被测物质各相具有不同的介电常数,当各相组分分布或浓度发生变化时,将引起被测介质介电常数发生变化,从而使测量电极对间的电容值发生变化。以这些电容测量值作为投影数据,通过一定的图像重建算法,便可以获得介电常数分布,从而获得物质分布的图像。本研究运用电容成像法对NaCl溶液运移过程进行了实时监测,首先通过小砂盒进行了用不同浓度NaCl溶液饱和的多孔介质测定,得到了电容标定曲线,从而说明了电容成像法的有效性,然后通过砂槽进行了非饱和带中NaCl溶液的运移试验,并利用电容成像法进行了同步的动态监测,得到横纵向电容时间变化曲线,以及影像图,并通过三维电容相对值变化明显的看出NaCl溶液运移过程。这说明利用电容成像法对非饱和多孔介质中NaCl溶液的空间分布范围进行圈定并监测其迁移过程是完全可行的。     

基于自然电位方法的非饱和带水分分布和运移情况探测

通过在中山植物园陆域水文观测站研究区埋设电极,监测野外研究区的电阻率变化和自然电位分布,可以获取非饱和带的水分分布和运移信息。结果表明：研究区的低电阻率区域也是自然电位异常区域,即含水量异常引起自然电位异常;视电阻率差值图显示的电阻率变化区域（即含水量变化的区域）与自然电位正异常区域吻合,水分的运移引起自然电位的异常。通过监测自然电位,可以同时获取了水分分布和水分运移情况。另外,本文借助自然电位概率成像方法,获取异常体的深度信息。     

基于高密度电阻率成像法的轻非水相液体饱和度的确定

通过采用高密度电阻率成像法确定三维空间轻非水相液体的饱和度分布.首先,在三维砂槽上进行轻非水相液体的入渗试验,利用高密度电阻率成像法进行动态监测,在采集电压电流数据后,反演计算获取该三维空间电阻率的分布.然后利用Archie公式将三维空间的电阻率转换成轻非水相液体的饱和度.根据不同时间的饱和度的分布估算出不同时间轻非水相液体的入渗量,并与实测的入渗量进行了对比.结果表明,得到的轻非水相液体入渗量的估算值与实测值非常吻合,表明利用高密度电阻率成像法获取三维空间轻非水相液体饱和度的分布是可行的.     

ERT法在树干水分运移监测中的运用

以生长中的树木为研究对象,通过在树干布置电极,利用电阻率与含水量之间的关系,探讨了树干中水份的运移特性.提出了针对圆柱体的电阻率修正方法,以解决圆柱体中电阻率计算问题,并将该方法应用于对树干电阻率的修正.结果表明,在降雨发生时,水份迅速进入亏空的木质部导管,由于水势突变,导管内会有气泡的产生.水分在树干中的传输并非呈面状推进,而是存在优势通道.     

基于序列二次规划方法的高密度电阻率反演

针对高密度电阻率成像法反演计算中存在的困难,探讨了基于序列二次规划(SQP)方法建立 可行的电阻率反演算法的问题。在对三维点电源二维地电体电位场模型有限元法正演计算的基础上, 建立了基于SQP方法的高密度电阻率成像法反演算法。根据勘测中测量电极间距的不同,提出按不同 的电极间距分别建立优化模型进行参数优化。通过对模拟电阻率模型和实际观测资料的反演计算,表 明该算法进行高密度电阻率反演是可行的,其具有对初始模型无特殊要求、收敛速度快的特点。这一反 演算法可望在高密度电阻率成像的反演计算中得到应用。     

基于平行螺纹电极的溶液电容影响因素的室内实验研究

为了探讨采用平行螺纹电极测得的溶液电容的可靠性,本文利用唯一变量法着重探讨了温度、电极间距、测定频率和溶液浓度对所测电容的影响。结果发现,溶液电容随温度升高而增大,随温度降低而减小;电容与平行螺纹电极间距的1/2次方左右成反比;电容在一定的测定频率下随溶液浓度的增加而线性增加;电容与频率的双对数呈近似线性递减的关系。这些研究成果为电容成像方法的建立以及电容参数与高密度电阻率勘探方法的耦合应用提供了科学依据,具有十分重要的意义。     

降雨和库水位影响下水库边坡变形的RBF神经网络预测

在总结前人研究成果的基础上,对影响水库边坡变形的主要因素进行分析,指出降雨和库水位是影响水库边坡变形的两个主要因素。通过未考虑和考虑降雨及库水位条件下的水库边坡RBF神经网络模型预测结果对比,指出考虑降雨和库水位的水库边坡预测模型由于能够刻画边坡变形的实质,因此能够很好的对边坡变形进行预测,在边坡变形预测方面具有良好地应用前景。     

LNAPL在二维空间的运移机制与分布特性研究

本文利用改进多谱图象分析方法,对实验获得的图象进行处理,获取不同时刻LNAPL含量差值(LNAPL Content Difference)在二维空间上的分布图。通过图象分析探讨LNAPL在非饱和带中非均质条件下的迁移机制和分布特性。结果说明,介质的非均质性和流体特性对污染物的迁移产生重大影响;在“油-气”二相体系中,LNAPL含量差值分布呈现出较好的对称性,而在复杂的“水-油-气”三相体系中,LNAPL含量差值分布呈现出不对称性和非均匀性,这种不均匀性也反映了毛细带中含水量分布的不均匀性。     

高密度电阻率法监测纳米胶体 在多孔介质中运移的实验

利用高密度电阻率法监测纳米胶体在饱和多孔介质中的运移过程。对纳米胶体和保守性示踪剂在末端 的电导率穿透曲线进行了比较。结果表明,纳米胶体与保守性示踪剂在多孔介质中的运移过程非常相似,均可 用一维对流弥散方程进行拟合。通过对不同截面、不同电极间距、竖直方向的电阻穿透曲线的比较,说明利用 高密度电阻率仪监测纳米胶体在多孔介质中的运移是可行的。无论是传统示踪剂还是纳米胶体,在同一截面上 不同电极间距几个测点的穿透曲线非常相似,沿着水流向前推进的溶液锋面到达同一电极截面的时间非常接 近,说明多孔介质是非常均质的。同时高密度电阻率法可以动态反映砂柱中纳米胶体运移的时空变化特征。     

基于高密度电阻率法的水分迁移模型试验研究

在土工模型试验中,常用的应用于水分及溶质迁移过程量测的传感器量测、图像分析及取样分析等方法并不能充分满足三维、无损、实时的量测需求。高密度电阻率成像法为土工模型试验中三维、无损、实时量测需求提供了新的解决思路。基于高密度电阻率成像法发展一套适用于常规物理模型及超重力离心环境中土体电阻率测试设备和分析方法,并通过开展模型试验验证其应用于水分迁移过程量测的适用性及有效性。常规物理模型试验(1g)表明,该设备及方法能够获得模型土体中电阻率的三维时空分布,入渗过程中电阻率与含水率的分布及变化合理反映电阻率与含水率定性关系;在低有效饱和度区间,电阻率法具有很高的灵敏度。离心模型试验结果表明,重力水平的变化可导致水分在模型土柱中的分布发生显著变化;实时量测技术及分析方法可为土工离心环境中渗流及溶质运移过程的分析提供更为准确的依据。高密度电阻率成像法可以成功应用于常规物理模型及超重力离心环境中水分迁移过程量测,并保证一定的精度和灵敏度。