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波浪会促进海水中溶质向海底沉积物运移,但已有研究大多未考虑海床（海底沉积物）变形效应的影响。为揭示波浪作用下海床土变形对溶质运移过程的影响机制,构建了考虑海床土变形影响的溶质运移计算模型,对波浪作用下溶质向砂质海底沉积物中的运移过程进行模拟。结果表明:海床土变形会增大孔隙水流速,进而增大溶质纵向水动力弥散系数,增强溶质运移的机械弥散作用,促进溶质向沉积物中运移;考虑海床变形时的溶质最大纵向水动力弥散系数可达不考虑海床变形时的8.5倍,约为分子扩散系数的545倍;海床土剪切模量越小,土体变形效应越明显,对溶质运移过程的影响越大;海床土饱和度的降低,会进一步加速波浪作用下溶质向海底沉积物的运移过程。 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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为揭示精对苯二甲酸工厂废液在粉土包气带中的吸附、降解和迁移规律、迁移速度,通过静态吸附、厌氧降解以及土柱淋滤实验,确定土壤水化学参数及溶质反应参数,结合数学模型和模拟软件进行研究.实验结果为:包气带粉土对废水CODCr的吸附可以用线性方程表示,分配系数为0.155cm3/g;对CODcr的降解系数λ为0.009 7d-1;CODCr在土柱中迁移的纵向弥散度为0.15cm.通过HYDRUS-1D软件模拟CODCr迁移曲线,拟合值与实测值对照结果良好;使用该模型对CODCr浓度的运移预测表明,包气带厚为17m时,CODCr浓度为4 000mg/L时以1m定水头持续淋滤情况下经过11.63a可到达潜水面. 相似文献
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水及溶质在有大孔隙的土壤中运移的研究(Ⅱ):数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
本文根据CT扫描得到的土壤大孔隙分布、离心机法测得的土壤水分特征曲线以及计算得到的土壤大孔隙和基质的饱和水力传导度和弥散度,采用新的数值方法模拟了水及溴离子在原状土中的运移,分析比较了模拟结果,得到了原状土溴离子在各时刻的运移图,定量分析了大孔隙的存在对水及溶质运移的影响和对地下水造成的污染。 相似文献
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利用室内一维饱和垂直土柱对保守性溶质运移和反应性溶质运移分别进行了试验,并用水文地球化学模拟软件PHREEQC模拟了保守性溶质Cl-的运移以及K+、Ca2+、Na+、Mg2+4种主要阳离子的反应运移过程,分析了土壤中发生的离子交换吸附和盐分运移过程,进一步模拟分析了不同入流溶液种类、次序以及有无置换反应情况下出流溶液的差别。结果表明:这些条件的不同均会对出流溶液的种类和浓度产生明显影响,表明水文地球化学反应对地下水中污染物的迁移会产生很大影响,在相关领域的研究中不宜忽略。 相似文献
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我国西部多数煤矿区矿井水往往含有较多的生产污水,导致其氨氮含量较高,利用煤矿采空区充填矸石对矿井水进行预处理已成为矿井水及矸石资源化利用的重要措施。以神华神东煤炭集团公司保德矿矸石为充填介质、以矿井水中的氨氮为研究对象,通过模拟采空区的水文地质环境,开展柱模拟实验,结合CXTFIT 2.1软件,研究氨氮在充填矸石中的运移机制,这对于评价煤矿采空区充填矸石对矿井水的预处理效果具有重要意义。结果表明:达西流速3.12 cm/h、25℃时,Cl?在充填矸石中的运移可用CDE模型较好地表征(r2=0.999),较高的纵向弥散系数(D)、溶质分子扩散系数(Df)、机械弥散系数(Dh)和弥散度(λ)值与充填矸石较大粒径、较长运移距离有关,淋出液中总溶解性固体(TDS)和Cl?的质量浓度呈显著线性关系;双点位吸附溶质运移模型能够较好地表征氨氮的运移过程,氨氮的阻滞系数R为23.79,其在矸石上的平衡吸附点位仅占总吸附点位的46%,一级动力学吸附速率常数α为3.5×10?4 h?1;氨氮的孔隙流速及水动力弥散系数远低于Cl?的数值,这主要与高含量的黏土矿物高岭石对氨氮的吸附有关;在649 h的氨氮运移过程中,亚硝酸盐和硝酸盐氮以及pH值均无明显变化,实验中后期TDS稳定,这进一步证实氨氮在模拟的矸石柱运移过程中以对流、弥散迁移及吸附为主,生物转化作用可以忽略。研究结果可为评价我国煤矿采空区地下水库的水质预处理技术提供重要理论依据。 相似文献
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CCL吸附特性及孔隙率降低对污染物运移的影响 总被引：1，自引：0，他引：1
假定孔隙均匀地分布于土体的物质空间内和土骨架对污染物的吸附特性服从平衡线性,对基本体积质量关系进行分析,提出了由于土体对污染物的吸附而引起的孔隙率降低的估算公式。在考虑土体孔隙率变化的条件下,建立了污染物一维运移的控制方程,并考虑垃圾生物降解效应、压实黏土衬里（CCL）防渗层、下覆有限厚度含水层等实际情况,确定了初始条件和边界条件。对所建立的初边值问题进行了数值求解,且对某假想填埋场情况进行了变动参数与对比计算,结果表明,由于土颗粒对污染物的吸附所引起的孔隙率降低,显著地降低了污染物对压实黏土衬里的穿透能力。与常孔隙率情况相比,CCL中污染物的峰值浓度降低近10 %,含水层中污染物浓度降低更显著。当考虑土体孔隙率变化时,弥散对污染物运移具有控制作用,分布系数对污染物的运移具有重要影响。 相似文献
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迄今为止,注入时间和静水压力对溶质在深层承压地热水中的运移规律影响研究少有报道。通过模拟35℃的低温地热环境,开展了注入时间1,2,3,4,5 h以及静水压力0,6,9 MPa条件下Cl-的运移柱模拟试验。采用CXTFIT 2.1软件进行数值模拟,探讨了孔隙型热储砂土中Cl-的运移规律和影响因素。结果表明：在模拟的低温孔隙型热储层中,不同注入时间和静水压力下,Cl-的运移曲线均呈正态对称分布,一维对流弥散(CDE)模型也可较好地表征其穿透曲线,因此溶质扩散过程符合菲克定律。注入时间的不同,会引起Cl-的穿透曲线、运移参数发生变化,这与不同注入时间条件下溶质注入总量、柱内溶质浓度差以及分子扩散能力不同有关。在不同静水压力条件下,弥散系数从0 MPa的25.22 cm2/h增加到9MPa的36.13 cm2/h,分子扩散系数、机械弥散系数以及弥散度也随之增大,因此溶质的弥散作用随静水压力的增大而增强。研究结果对于丰富地下水的溶质运移理论具有重要意义。 相似文献
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随着全球工业化迅猛发展,土壤和地下水六价铬污染日益严重。基于某铁合金厂铬渣场地现场调查与采样分析,开展铬渣场地土样吸附、渗透和弥散试验,研究六价铬在粉质黏土土样中的吸附特性和迁移规律,建立考虑对流-弥散-吸附的六价铬迁移三维动力学模型,结合数值软件获取污染源位于场地上、下游时地下水中六价铬迁移分布特征,并揭示弥散度?和分配系数 对六价铬时空分布的影响。试验结果表明,粉质黏土对六价铬吸附符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量为466.6 mg/kg;蒸馏水和160 mg/L 六价铬溶液入渗下粉质黏土渗透系数约为6.5×10–7～6.7×10–7 cm/s,1 000 mg/L六价铬溶液的渗透系数增大至4.4×10–6 cm/s;粉质黏土水动力弥散系数D为1.4×10–4 m2/d,计算得到阻滞因子 为4.2～10。数值模拟结果表明,场地下游受到六价铬污染时,即使不考虑分子扩散作用,上游仍有被污染的风险,污染程度取决于含水层的弥散度;考虑含水层对六价铬吸附时,土体分配系数越大,六价铬污染羽分布范围越小,在预测地下水中六价铬浓度分布时应重点考虑六价铬吸附等转化过程。 相似文献
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《China Geology》2020,3(3):462-472
The scientific field test site of rainfall-soil moisture-groundwater conversion in Dabie Mountain Area–Jianghan Plain is located in the northern region of the Jianghan Plain, the transition zone between the Dabie Mountain Area and Jianghan Plain. It’s a great field test site to study the material and energy exchange among rainfall, soil moisture, and groundwater of the Earth ’s critical zone in subtropical monsoon climate plain areas. This paper analyzed the connection between rainfall and volume water content (VWC) of soil at different depths of several soil profiles, and the dynamic feature of groundwater was discussed, which reveals the rainfall infiltration recharge of Quaternary Upper Pleistocene strata. The results show that the Quaternary Upper Pleistocene aquifer groundwater accepts a little direct rainfall recharge, while the lateral recharge is the main supplement source. There were 75 effective rainfall events among 120 rainfall events during the monitoring period, with an accumulated amount of 672.9 mm, and the percentages of effective rainfall amount and duration time were 62.50% and 91.56%, respectively. The max evaporation depth at the upper part in Quaternary cohesive soil was no less than 1.4 m. The soil profile was divided into four zones: (1) The sensitive zone of rainfall infiltration within 1.4 m, where the material and energy exchange frequently near the interface between atmosphere and soil; (2) the buffer zone of rainfall infiltration between 1.4 m and 3.5 m; (3) the migration zone of rainfall infiltration between 3.5 m and 5.0 m; and (4) the rainfall infiltration and groundwater level co-influenced zone below 5.0 m. The results revealed the reaction of soil moisture and groundwater to rainfall in the area covered by cohesive soil under humid climate in Earth ’s critical zone, which is of great theoretical and practical significance for groundwater resources evaluation and development, groundwater environmental protection, ecological environmental improvement, drought disaster prevention, and flood disaster prevention in subtropical monsoon climate plain areas. 相似文献
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`土壤-地下水耦合数值模拟是定量刻画水流和溶质运移的主要手段。现有大范围场地尺度的研究受到数据采集难度及模拟计算量的限制,多是将土壤和地下水分成两个系统,这种方式不利于模型之间的计算反馈,易出现计算误差,因此将土壤和地下水作为整体系统研究具有重要意义。为精确刻画实际场地土壤-地下水系统中污染物迁移规律,揭示变饱和反应溶质迁移模型的参数敏感性,以某铬污染场地为研究对象,基于现场试验及前人研究所获数据,采用Galerkin有限元法建立三维土壤-地下水模型,定量描述六价铬在土壤-地下水中的迁移规律。在此基础上,通过改变补给条件,研究潜水面在土壤-地下水系统中的波动。并讨论阻滞系数和反应常数对溶质运移的影响。结果表明:在土壤中,污染物最大水平迁移距离为场地东南侧300 m;地下水中污染晕最大分布面积约为1.632 km2;垂向上土壤中的六价铬仅需15.6 h即可下渗至潜水面,第6天贯穿含水层。当潜水面随着补给量变化而波动时,地下水中六价铬会随水流进入土壤,影响土壤中污染分布。对溶质运移参数的讨论显示,当反应常数由0增大至10?6 s-1时,迁移出场区边界时地下水中污染物浓度约减少2000 mg/L,较难迁移至涟水河。基于FEFLOW的数值模型,能够解决各系统之间交互性差的问题,提供较为精确的模拟结果。 相似文献
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尽管连续混合器模型已经广泛应用于土壤中溶质迁移转化规律计算,但却仅限于饱和土壤条件。通过采用Kostiakov公式描述非稳定入渗过程,并结合活塞假设计算入渗过程中土壤水分的运动和分布规律,将连续混合器模型扩展应用于非饱和土壤的盐分淋洗过程计算,并求出了模型的解析解。分析发现,在一定的土壤质地、初始含水率剖面和初始含盐量剖面下,模型的计算结果会受到土层划分厚度的影响,而合理的土层厚度又与饱和导水率和溶质弥散系数之间存在量纲一的函数关系。当土层厚度选取合理时,连续混合器模型与HYDRUS-1D的计算结果十分接近,采用该模型模拟试验土壤盐分淋洗过程,显示了较好的计算精度。 相似文献
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旬阳水电站库尾安康城区及周边地区系汉江左岸河流阶地和高、低漫滩, 具有典型的二元结构特征, 其中高漫滩表部普遍分布有较厚的人工填土。本文在浸没研究中应用结合水动力学原理以及粘性土的渗流特征, 确定测压水位和粘土层含水带水位关系, 针对不同建筑物的基础类型、埋深、填土层厚度、郊区农作物类型等, 确定不同的浸没临界深度。并通过7个不同正常蓄水位工况的地下水壅高计算和粘土层内的含水带埋深计算, 分析和研究浸没程度和范围, 最终确定合理的正常蓄水位, 为完成本工程水库移民安置工作提供了可靠的地质依据。 相似文献
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Contribution of shallow groundwater rapid fluctuation to soil salinization under arid and semiarid climate 总被引：4，自引：0，他引：4
Mohamed Khaled Ibrahimi Tsuyoshi Miyazaki Taku Nishimura Hiromi Imoto 《Arabian Journal of Geosciences》2014,7(9):3901-3911
Rising saline shallow groundwater and associated soil salinization problems are widespread especially in arid and semiarid areas. There have been numerous studies on groundwater-associated salinity, but more information is required on the effects of groundwater frequent and high fluctuations on soil salinization. In the present study, laboratory experiments and numerical simulations using HYDRUS-1D model were carried out for this purpose. The experimental and modeling results showed that groundwater fluctuation caused not only the accumulation of more salt in the soil profile compared to stable groundwater, but also an enhancement of the mechanism. Water table fluctuation induced a much greater spreading of the bromide (Br) tracer within the column than the constant water table. The Br content was on average five orders of magnitude greater under a fluctuating water table than under a constant one. Further, the numerical simulations showed that an increase in the groundwater fluctuation frequency brought about an increase in soil surface salinization under the same evaporation boundary conditions. Additional simulations with HYDRUS-1D were used to study the effects of various management strategies on soil salinization induced by shallow groundwater. Hence, by reducing the evaporation rate through the application of surface mulching, a significant reduction of salt concentration at the soil surface was observed. Moreover, frequent irrigations with small quantities were effective to reduce soil surface salt accumulation induced by saline shallow groundwater. 相似文献
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划分土层、辨别土类是孔压静力触探（CPTU）成果应用的基础。常规的人工分层效果差强人意,而土体行为分类法尽管可靠性高,但无法起到分层效果。引用层次聚类算法,通过对变量的选择、数据的标准化、距离矩阵的生成和类数目的确定,得到了基于层次聚类算法的CPTU数据聚类流程图;结合Robertson和Campanella分类图,提出了基于CPTU测试数据的土层划分与命名规则。采用自主研制的静力触探-钻探一体机,在宁波市轨道交通4号线上展开试验,将土层划分与命名结果与钻孔柱状图展开对比,结果表明:以锥尖阻力qt、摩阻比Rf和孔隙水压力u2作为初始聚类参数的分层图对8个主层的划分与钻孔柱状图几乎一致。其中,以qt-Rf为初始聚类参数的分层图能够识别出单靠qt曲线无法识别的2个薄夹层,体现了Rf的作用;以qt-u2为初始聚类参数的分层图对砂类土划分得过于细致,对黏土划分得过于粗糙,表明u2对砂性土变化过于敏感,对黏性土变化不敏感;以qt-Rf-u2为初始聚类参数的分层图既保留了qt的主要特征,又适当地融入了Rf和u2对土层划分的影响,分层效果最佳。钻孔剖面黏性土的不排水抗剪强度曲线总体上符合土体性质与土层深度的变化规律,从侧面反映了聚类分层图的准确性。 相似文献