多孔介质溶质运移问题中的分数弥散

本文在弥散核函数为负幂率函数的前提条件下,对传统的二阶对流—弥散方程进行非局域处理,通过考虑溶质运移的空间相关性推导出了分数阶对流—弥散方程,方程中弥散项是分数阶微分。弥散项分数阶微分的出现是由于考虑溶质运移的空间相关性。该方程柯西问题的格林函数解为一 Lévy分布密度函数。Lévy分布满足标度不变性,Lévy运动轨迹是分形,其运移的平均平方位移(位移平方的均值)是时间的幂函数。因而用此分数阶对流—弥散方程描述的溶质运移过程,其平均平方位移是运移时间的幂函数,由此本文得出了等效弥散系数与运移尺度有关,是运移距离的幂函数的结论。这一结论从理论上解释了弥散系数的尺度效应。     

双重结构多孔介质中溶质运移的动量分析初探

本文对双重多孔介质中溶质运移的团粒扩散模型(Ⅰ)、团粒扩散和膜交换模型(Ⅱ)、一阶动力模型(Ⅲ)和对流-弥散模型(Ⅳ),应用时间动量分析方法,研究了溶质运移的平均时间、有效弥散系数、诱发弥散系数和质量交换系数的结构及其影响因素。     

通量边界条件多孔介质溶质运移参数估计方法

提出了一个估计溶质运移参数的确定性方法。通过Laplace空间的数学转换得到一个包含运移参数的线性时间函数。运用这个关系及两个时间观测浓度数据形成关于参数的非线性方程。求解参数的计算方法和数据误差分析也作了详细讨论。几个假设算例被用于检验参数估计模型，计算表明估计参数与算例设计的真参数有很好的一致性。     

多孔介质中溶质运移参数拟线性化估计方法

拟线性化方法是基于溶质运移“穿透曲线”（BTC）数据估计对流-弥散方程（CDE）中运移参数。该方法运用任意两个时刻浓度导数（dc／dt）与参数之间的函数关系,通过求解一个随参数单调增减的非线性方程,推导出关于时间的拟线性化参数估计方程。依据该线性化方程拟合的直线截距和斜率确定溶质运移参数。通过一组设计参数获得的BTC,应用拟线性法求解溶质运移参数并与设计参数比较,证明用该方法估计参数具有较好精度。设计数据还被用于讨论剔除浓度导数（dc／dt）峰值段误差较大数据以改善参数估计精度的方法。拟线性化方法用于估计红壤和水稻土中SO4^-2运移参数,其结果与CXTFIT法和等斜率法估计参数具有较好的一致性。     

基于GLUE 方法的饱和多孔介质中溶质运移模型参数不确定性分析

模型参数的不确定性分析是模型不确定性研究的重要内容之一。本文以示踪剂Br和反应性溶质Cu在石英砂中的运移为例,采用GLUE方法探讨了多孔介质中溶质运移模型参数的不确定性。研究结果表明,仅对水力学参数θs和λ进行识别时,θs和λ的可识别性较强。对耦合Freundlich等温吸附的模型参数进行识别时,由于参数间的相互作用,θs和λ的可识别性降低;吸附特性参数kF的后验分布基本呈均匀分布,可识别性较差,吸附特性参数β、ω、f的取值区间则相对收敛,可识别性较强。K-S检验结果表明,参数区域敏感度由高到底的排序为f、ω、β、kF、λ、θs,主要是因为石英砂对Cu的吸附以动力学反应为主,而f和ω是与动力学吸附反应相关的两个参数。上述结论有助于加深对溶质运移模型参数的理解和提高模型预测的可靠性。     

溶质运移中多孔介质弥散度影响因素的SPH模拟研究

借助光滑粒子流体动力学(SPH)方法,本文从流体质点运动和溶质扩散的物理本质出发,设计并进行孔隙尺度下多孔介质中溶质运移的仿真实验,进而分析多孔介质弥散度影响因素,并讨论弥散度与多孔介质结构参数的关系。通过离散化N-S方程和Fick扩散方程,建立描述孔隙水流动的SPH水动力模型和描述溶质分子扩散的扩散模型,求解出在低Pe数下对流扩散方程的一维定解问题,检验了模型的准确性。在高Pe数流场中,进行了恒定流速的黏性流体穿透多孔介质薄层的仿真实验,计算结果可准确模拟出过水断面上各流体质点的流速差异、流体质点在多孔介质中的弥散过程以及流体质点的迂曲绕流过程;通过建立三段理想化的孔隙通道模型,发现在迂曲路径相同时,速度差对机械弥散度仍有显著影响。最后,为探究弥散度与多孔介质结构参数的关系,生成了多组随机粒径的二维多孔介质进行溶质穿透仿真实验。计算结果表明,弥散度与流速变异系数、迂曲度、迂曲路径差以及不均匀系数大致呈正相关,与孔隙率呈负相关。     

区域饱和-非饱和多孔介质的溶质运移简化模型

在迭代求解区域饱和非饱和拟三维渗流模型的基础上,建立区域溶质运移简化模型。该模型将溶质运动在非饱和带简化为一维垂直运动,饱和带简化为二维剖面运动,在非饱和带与饱和带分别形成对流_弥散方程,并通过维持近饱和带溶质质量守恒组成统一的系统,采用有限单元法数值处理技巧,在同一个矩阵方程中求解饱和与非饱和含水层的浓度变化。该模型无需迭代计算,大大减少工作量,为求解区域溶质运移问题提供了新方法。算例验证表明,区域溶质运移简化模型技术可行,结果可信。     

土壤中溶质运移的研究现状及问题

随着土壤盐渍化和环境问题的日益突出 ,以研究土壤水中的溶质在土壤中运移过程、规律和机理的土壤溶质运移理论已被环境科学、土壤科学、农田灌溉等各个相关领域学者关注。简要介绍了土壤溶质运移理论的发展过程和国内外学者数十年来关于土壤溶质运移的研究成果 ,对数值模拟的研究现状、数值计算方法的应用、水动力弥散系数和延迟因子 2个重要参数的测定等内容进行了一定评价 ,讨论了目前土壤溶质运移理论研究的不足之处     

土壤中溶质运移韵研究现状及问题

随着土壤盐渍化和环境问题的日益突出，以研究土壤水中的溶质在土壤中运移过程、规律和机理的土壤溶质运移理论已被环境科学、土壤科学、农田灌溉等各个相关领域学者关注。简要介绍了土壤溶质运移理论的发展过程和国内外学者数十年来关于土壤溶质运移的研究成果，对数值模拟的研究现状、数值计算方法的应用、水动力弥散系数和延迟因子2个重要参数的测定等内容进行了一定评价，讨论了目前土壤溶质运移理论研究的不足之处。     

裂隙介质水流与溶质运移数值模拟研究综述

在介绍裂隙介质中的水流运动及裂隙介质溶质运移规律的基础上,总结了多种用于概化裂隙岩体的模型及数值方法,介绍了各模型相应的模拟软件如TOUGH2与FRSCMAN的发展及应用,指出裂隙介质中地下水运动及溶质运移数值模拟研究仍处于探索阶段,方法与技术均不成熟,机理研究、数值模拟方法等方面有待进一步发展。     

地下水多孔介质中胶体与污染物协同运移规律研究进展

在总结国内外地下水中污染物运移规律研究的基础上,阐述了地下水多孔介质中胶体与污染物协同运移的研究进展。讨论了胶体运移的基本过程、相关机理,探究污染物-胶体-微生物(生物胶体)协同运移的作用方式、影响因素、实验分析、模型构造,并指出该领域目前研究存在的主要问题,以及对该领域研究趋势的展望。     

花岗岩裂隙中溶质运移试验研究

花岗岩裂隙所形成的大量"通道"为地下水中各溶质运移提供条件,研究溶质在裂隙中的运移规律可为地下水污染治理、海水入侵等问题提供理论数据。本次试验使用自制花岗岩裂隙溶质运移试验设备,运用动态试验的方法,研究以Na Cl溶液为示踪剂在花岗岩中运移规律,细致描述分析迁移时间、迁移距离、迁移方向对示踪剂在裂隙中的运移影响,并通过配线求出纵、横向弥散度,为试验提供数据支持。     

溶质运移理论的发展

关于土壤或地下水受到污染的问题,其实质是可溶性污染物在水流作用下在土壤或含水层中的运移结果,研究此问题而兴起的一门学科就是溶质运移理论。介绍了溶质运移模型、溶质运移的室内外试验研究成果和溶质运移数值模拟方法的研究现状。     

弹性多孔介质粘土膨胀和微粒运移的数学模拟方法

孔隙介质的变形，粘土的膨胀，孔隙介质内部微粒的释放，运移和滞留及注入流体携带的外部微粒的入侵是导致孔隙介质的孔隙度和渗透率发生改变的主要因素。在注水开发油田过程中由于孔隙变形，粘土的膨胀，孔隙介质内部微粒的释放，运移。滞留和微粒入侵导致的油层伤害是一个普遍现象。在论述孔隙变形，粘土的膨胀，孔隙介质中微粒的释放，运移和滞留及微粒在孔隙介质表面吸附和在孔喉堵塞导致油层伤害机理的基础上，建立了一个综合的描述油层伤害数学模型并采用有限差分法进行了数值求解。利用数值运算的结果研究了由油层内部微粒，外部微粒共存时孔隙度和渗透率变化的动态特征。     

多孔介质中乙醇混合汽油溶解组分的运移与生物降解研究

为了解乙醇混合汽油主要溶解组分在地下水中的迁移与归宿，开展了含水砂槽多孔介质的投注实验，投注物是含有溴化物、乙醇和汽油溶解组分的混合溶液。结果表明：水动力弥散和混合电子受体条件下的土著微生物降解是乙醇和BTEX自然衰减的主要过程。乙醇迁移没有滞后性（阻滞系数为1.0），在生物作用参与下随迁移距离增加而逐渐消失；但乙醇对生化氧量的高需求延迟了甲苯和乙苯的生物降解。苯与甲苯的阻滞系数为1.18，乙苯和二甲苯的阻滞系数为1.28；苯的晕体延伸最长，持续时间最长。基于守恒示踪剂溴离子的浓度校正，乙醇与单环芳香烃（BTEX）的一级降解速率存在明显的大小顺序，即乙醇>甲苯>乙苯>m,p-二甲苯>o-二甲苯/苯，与它们的迁移晕体长度大小顺序（即苯>二甲苯>乙苯>甲苯/乙醇）具有相反的对应关系。这意味着改善乙醇生物降解条件和加速其生物降解速率，是一个BTEX污染修复的有效策略。     

污染物在多孔介质饱和水中运移规律的研究

以淮北市萧濉新河为研究对象,进行了河水与地下水原型水质监测,结合现场地质勘探、土工试验和室内土槽试验,获得了大量有价值资料。藉此,论述了萧濉新河污染对浅层地下水的影响程度和范围,揭示了污染物在土壤饱和水中的扩散运移规律。     

畦灌中地表水流溶质运移模拟研究

文章比较了全水动力学模型与零惯量模型在模拟水流运动特性上的优劣性,以及畦灌液施地表水流溶质运移模型与撒施地表水流溶质运移模型在模拟地表水流溶质运移中的优劣性。为地表水流及地表水流溶质运移的耦合模拟研究奠定了理论基础。     

土壤中溶质运移的特性及模型研究

综述近年来土壤中溶质运移的机理、溶质的吸附模型和溶质运移数学模型等方面的研究现状,并在现有数学模型的基础上,探讨了这些模型目前需要解决的问题及未来发展趋势.     

土壤溶质运移的边界层运动

本文以半无限土壤溶质运移的对流——弥散方程为例研究边界层运动规律。运用Laplace变换方法推导土壤溶质运移的边界层方程。数学分析表明边界层上溶质通量假设对于计算边界层运动距离和溶质浓度是可行的。边界层运动方程的一个重要应用是估算溶质运移参数，这个估算参数方法在数学上更简单、信息利用更全面，是一个值得研究和发展的新方法。