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第一部分(Plumb和whitaker,本期)提出的闭合法对层状系统和二维空间间断系统进行了求解,其中我们所说的w和η区形成了在空间分布的孔隙介质。闭合法问题的解使我们得到确定大范围弥散张量所需要的数据和解大范围弥散方程所需要的另外一些参数。层状系统的理论结果展示的纵向弥散系数与利用室内视均质孔隙介质根据传统关系式所得到的纵向弥散系数相比要增大几个数量级。对于这种情况的研究,混合时间—空间系数看来是重要的,而且能够引起弥散系数增大的条件该系数值也增大。二维空间间断系统的结果与实验观测是一致的,而且我们发现非均匀性的规模和两个区之间的水力传导系数的差别对大范围弥散张量具有重要影响。正如层状介质情况那样,时间—空间混合导数(不对称向量)的系数的预测值表明该项可能是非均质孔隙介质的物质运移预报的一个重要的因子。 相似文献
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分数微分对流-弥散方程(FADE)是模拟溶质迁移问题的新理论,但应用FADE来模拟溶质迁移时能否克服弥散的尺度效应尚待验证。利用长土柱实验资料结合FADE的解析解拟合推求FADE的弥散系数,并分析其与尺度之间的相关关系。研究结果表明,FADE的弥散系数具有随尺度增大而增大的现象,且均质土柱中FADE的弥散系数尺度效应小于非均质土柱中弥散系数尺度效应。在均质土柱中,弥散系数与尺度之间成指数相关关系,在非均质土柱中,弥散系数与尺度之间成幂相关关系。考虑了弥散系数分别与迁移时间和迁移距离呈线性递增两种相关关系,进而分别构建了3种考虑弥散尺度效应的FADE模型,并提出了求解的差分方法。利用上述3种考虑弥散尺度效应的FADE来模拟和预测不同空间位置处的溶质迁移过程。结果表明,对均质土柱中的溶质迁移可得到较好的模拟结果;对于非均质土柱,其模拟结果与实测结果仍然存在一定的差异。 相似文献
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通过将经典时间分数阶对流-弥散方程的等待时间分布函数的尾部修改为指数型,推导出了改进时间分数阶对流-弥散方程,并提出有效的时空算子分裂数值求解方法。对两个理想算例和一个实际算例进行计算,结果表明,改进的时间分数阶对流-弥散方程继承了时间分数阶对流-弥散方程能模拟穿透曲线幂率型拖尾分布的优点,还可模拟穿透曲线尾部由幂率型转换到指数型的过程;特征时间λ、分数阶指数γ和两相容量比例系数β共同决定了运移行为。改进的新模型可以区分非均质介质中流动相和非流动相中的溶质浓度, 更细微地模拟非Fick溶质运移行为。 相似文献
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非均质介质中溶质迁移往往出现非费克现象,传统的对流弥散方程(ADE)则难以较好地描述这种现象.采用连续时间的随机游走理论(CTRW)研究1250cm长一维非均质土柱中溶质运移问题,探讨CTRW模型中参数及非费克迁移的变化特征.研究结果表明,β值的大小与介质的非均质特征有关,非均质性越强,β值越小,但β值具有相对的稳定性,然而ADE的弥散系数则具有随尺度增大而增大的现象.对于介质非均质性较强和非费克现象较明显的溶质穿透曲线,尤其是在拖尾部分,与ADE相比,CTRW具有较高的模拟精度. 相似文献
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二维分数阶对流-弥散方程的数值解 总被引：1，自引：0，他引：1
对二维时间分数阶对流-弥散方程和二维空间分数阶对流-弥散方程分别建立了差分格式,实现了对其的数值求解。针对理想算例进行计算求解,分析了时间和空间分数阶阶数取不同值时的扩散变化规律,验证了各自所描述的时间相关性与空间相关性。同时与传统的二维整数阶对流-弥散方程的求解结果作了对比。当时间和空间分数阶阶数α与γ分别取整数时,二维时间分数阶对流-弥散方程和二维空间分数阶对流-弥散方程都与传统二维整数阶对流-弥散方程的计算结果相同,说明提出的对二维分数阶对流-弥散方程的数值求解方法是可行的。其结果对地下水溶质运移的进一步研究提供了有效的手段。 相似文献
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对于地下水流场及其参数分布无序的非线性问题,污染物在其迁移便不可能服从对流-弥散方程所描述的规律。那么,锶、铀在非均匀介质中迁移会发生什么样的异常变化是提出地下水污染预测方法与模式的前提。根据野外调查的水文地质特征,设计出模拟迁移的试验研究的模式系统。试验表明,非均质试验柱的迁移曲线与均质的迁移曲线,总体特征有显著区别;透镜状和盲洞型非均质对迁移的影响及其环境效应是双向的,即有利面是降低了污染强度,且可降低10%～30%;不利面是延长了污染作用的时间,使污染作用时间延长3～5倍。另外,合理地解释了所谓“双峰”和“多峰”迁移曲线机制。 相似文献
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《古地理学报》2020,(4)
塔河油田奥陶系鹰山组和一间房组发育大规模生物扰动碳酸盐岩储集层。在岩心观测和详细描述的基础上,通过岩石薄片的偏光显微镜、阴极发光显微镜观测和柱塞样品的X射线显微镜扫描与分析,实现了塔河油田奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层孔隙结构的数字化表征与连通性分析。结果表明:(1)由于生物扰动区潜穴充填物和围岩基质的岩石组构差异大,使这类储集层呈现极强的非均质性。(2)生物潜穴充填物主要由白云石晶体组成,白云石晶体以自形、半自形晶体为主;白云石晶间孔隙发育,孔隙体积集中于10～100μm3,喉道半径一般小于10μm,喉道长度一般小于40μm,白云石晶间孔为这类储集层的主要储集空间,围岩基质孔隙不发育。(3)生物潜穴充填物孔隙度介于7%～10%,孤立孔隙虽然数量多,但连通孔隙体积占比大,且连通孔隙拓扑结构复杂,孔隙连通性很好;通过表征单元体的尺度粗化升级分析发现,这类储集层的孔隙局部连通较好,而整体连通性相对较差。该研究真实、直观、准确刻画了生物扰动碳酸盐岩储集层微观孔隙结构特征,可为后续这类生物扰动碳酸盐岩储集层的微观渗流模拟研究提供所需的特征参数;未来将这类生物扰动碳酸盐岩储集层微观尺度上的孔隙结构数字化表征和渗流模拟结果与宏观分布规律相结合并应用到实际储集层评价中,可为这类储集层的油气资源量估算、开发方案优选、产能预测和提高采收率提供指导。 相似文献
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塔河油田奥陶系鹰山组和一间房组发育大规模生物扰动碳酸盐岩储集层。在岩心观测和详细描述的基础上,通过岩石薄片的偏光显微镜、阴极发光显微镜观测和柱塞样品的X射线显微镜扫描与分析,实现了塔河油田奥陶系生物扰动碳酸盐岩储集层孔隙结构的数字化表征与连通性分析。结果表明: (1)由于生物扰动区潜穴充填物和围岩基质的岩石组构差异大,使这类储集层呈现极强的非均质性。(2)生物潜穴充填物主要由白云石晶体组成,白云石晶体以自形、半自形晶体为主;白云石晶间孔隙发育,孔隙体积集中于10~100μm3,喉道半径一般小于10μm,喉道长度一般小于40μm,白云石晶间孔为这类储集层的主要储集空间,围岩基质孔隙不发育。(3)生物潜穴充填物孔隙度介于7%~10%,孤立孔隙虽然数量多,但连通孔隙体积占比大,且连通孔隙拓扑结构复杂,孔隙连通性很好;通过表征单元体的尺度粗化升级分析发现,这类储集层的孔隙局部连通较好,而整体连通性相对较差。该研究真实、直观、准确刻画了生物扰动碳酸盐岩储集层微观孔隙结构特征,可为后续这类生物扰动碳酸盐岩储集层的微观渗流模拟研究提供所需的特征参数;未来将这类生物扰动碳酸盐岩储集层微观尺度上的孔隙结构数字化表征和渗流模拟结果与宏观分布规律相结合并应用到实际储集层评价中,可为这类储集层的油气资源量估算、开发方案优选、产能预测和提高采收率提供指导。 相似文献
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近年来,基于连续时间随机游动(Continuous Time Random Walk, CTRW)理论所建立的模拟非均质多孔介质中溶质运移的方法已在大量的数值实验、室内实验、野外实验中得到了广泛的验证,为非均质多孔介质中的溶质运移行为提供了一种有效的模拟方法。简述了提出和发展CTRW的研究背景、基础理论以及与经典的对流-弥散方程等其他模拟方法的关系,综述了该理论在模拟溶质运移中的发展和应用,分析了实际应用中的关键问题,并展望了将其进一步发展应用于模拟反应性溶质运移的前景。 相似文献
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《中国煤炭地质》2016,(2)
通过对四川盆地龙马溪组页岩样品进行纳米CT扫描及三维数字岩心分析,对样品内黄铁矿、有机质及孔隙进行了三维重构。在此基础上,分析了岩石组分的空间展布和孔隙结构特征,探讨了孔隙的连通性,并获得了孔隙数量及体积差分分布曲线。研究表明:1当前尺度内,岩石各组分如黄铁矿、有机质等的分布呈现非均质性,孔隙分布也具有微观非均质性;2孔隙多分布在有机质内以及不同矿物之间,孔隙大小从纳米级到微米级,孔隙形状从近球形到复杂多边形均有呈现,以不规则椭球形为最多见;3孤立孔隙占有较大的比例,而流动通道的形成主要依赖大孔隙的相互连接;4孔隙数量分布呈幂律分布,即随着孔隙半径减小,孔隙数量按幂级数规律增长;孔隙体积在log(R)=2.0左右达到波峰,在log(R)高于2.350时,孔隙体积分布趋于平稳,可以通过体积差分分布曲线覆盖面积大小来直观比较不同取值范围内的孔隙总体积大小。 相似文献
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火成岩储层非均质性极强,而且或多或少会蚀变产生黏土矿物,导致准确计算火成岩储层含水饱和度较困难。为此,首先建立包含蚀变产生黏土的混合骨架体积模型,然后分析了火成岩的导电机理,认为孔隙结构和黏土的附加导电是影响其导电的主要因素。根据火成岩储层孔隙由基质孔隙、裂缝和非连通孔洞组成的特点,建立包含基质、裂缝和非连通孔洞的三重孔隙模型,得到计算孔隙度指数的公式,最后建立评价火成岩储层的包含黏土影响的饱和度方程。计算孔隙度与岩心分析孔隙度对比,平均绝对误差为0.81%,平均相对误差为19.78%;计算的含水饱和度与密闭取心分析的含水饱和度对比,平均绝对误差为13.49%,平均相对误差为31.00%。 相似文献
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尹宝瑞 《水文地质工程地质》1981,(6)
研究地下水流中溶质浓度时间、空间上变化的一种数学模型,该模型的数学方程一般由弥散项(即由弥散效应引起的溶质运动)、流速项(即由地下水对流引起的运动)和吸收项(即由化学作用而产生的溶质的消失或增加)构成。 相似文献
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山东烟台夹河中、下游地区海水入侵三维水质数值模拟研究 总被引：17，自引：0，他引：17
建立了三维变密度对流弥散水质数学模型来研究山东省烟台夹河中、下游地区咸淡水界面的运移规律。以四面体为基本离散单元 ,推导出三维海水入侵变密度水质模型求解的数值方法 ,其中水流方程求解时运用了迦辽金有限单元法。溶质运移方程求解时运用了欧拉拉格朗日混合方法 ,将对流项与弥散项分离 ,用传统迦辽金有限元方法求解弥散项 ;采用自适应MOC MMOC法求解对流项 ,以消除人工过量和数值弥散。根据地下水的潮汐效应观测信息 ,确定了含水系统的海底延伸边界 ;利用该地区地下水水头及水质长观资料识别了模型的水文地质参数 ,探讨了夹河地区海水入侵的原因 :认为夹河下游地区滨海地带地下水过量开采是造成烟台地区海水入侵的主要原因。此外 ,海水随潮定期地倒灌进入夹河 ,通过局部岩性天窗侵入淡水含水层加剧了沿夹河河床两侧地下水的咸化。同时还预测了几种情况下地下水的水质演化趋势 ,为防止和减轻夹河地区海水入侵提供合理、科学的依据。 相似文献
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对基于平均场理论的颗粒材料多尺度方法实施过程中的基本理论问题进行了探讨。公式推导表明,考虑微观颗粒间滚动矩相互作用时宏观需要采用Cosserat类连续体模型。基于平均场理论,给出了离散颗粒表征元等效连续介质应力、偶应力表达式。基于Hill-Mandel宏观均质化条件,给出了离散颗粒微结构波动场的边界条件,并且讨论了内部长度尺度参数的选择问题。该工作是颗粒材料多尺度计算的理论部分研究。 相似文献
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考虑桩体固结变形的散体材料桩复合地基固结解析计算 总被引：2，自引：0，他引：2
将单个散体材料桩截面和单桩影响范围内的桩周土截面作为一个研究单元考虑,由固结过程中孔隙水排出量等于单元体体积减小量,并引入平均超孔隙水压力的概念,考虑桩体的固结变形,推得散体材料桩复合地基的固结方程。通过等应变假设和初始边界条件,由分离变量法对该固结方程进行求解,得到了桩体和桩间土的平均超孔隙水压力、平均固结度、复合地基整体固结度。通过某工程实例计算,将计算结果与已有解析解进行了比较分析。当散体材料桩复合地基的井径比较大时,两者计算结果十分相近;当井径比较小时,两者差别较大。 相似文献
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为探讨化学物质在土石混合介质中的运移过程和机理,采用饱和稳态流下的Cl-1混合置换试验,测定水流和溶质运移过程,分析土石混合介质的溶质穿透曲线特征及碎石组成和含量对运移过程的影响。选用CXTFIT2.1的平衡和物理非平衡对流弥散模型,对参数弥散系数D和滞留因子R进行反求。结果显示:不同土石比的D变异较大:0.258~22.31 cm2/h。R的波动范围为0.6~1.54;碎石含量影响土石介质的溶质运移过程表现为平均孔隙流速、弥散系数、弥散度均与土石比成负指数的幂函数关系。对碎石粒径与溶质运移参数进行相关分析发现,小粒径的碎石含量增加,则孔隙流速和弥散系数有减少的趋势,而大于10 mm的碎石有利于溶质的运移。通过土石介质的非反应性阴离子的混合置换试验研究,可以为非均一介质中化学物质运移提供参考。 相似文献
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弥散度是刻画孔隙介质中溶质运移和扩散的重要参数,对于污染物的预测和修复至关重要,但野外示踪试验往往会选择忽略真实存在的井内混合效应。通过室内砂槽实验方法,模拟具有水平分层结构的含水层,该含水层主要由3种介质充填而成。采用埋藏传感器和井中布设传感器2种监测方式,对比在有/无混合效应情况下,穿透曲线的形态差异,进而探究井内混合效应对弥散尺度依赖性的影响情况。实验结果表明,井内混合效应会使穿透曲线呈现阶梯式增长,并伴有显著的拖尾现象;当使用对流弥散方程进行计算时,混合效应会导致弥散度被高估;观测到的弥散度与真实弥散度的差异会随着注入井和观测井间距离的增加而增大;此外,2种观测方式（埋藏/井内）均能发现弥散的尺度依赖性,且井内混合效应显著增强了弥散尺度效应,该实验结果可为污染物运移的评价和预测提供参考。 相似文献