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山东淄博市大武水源地裂隙岩溶水中污染物运移的数值研究 总被引：11，自引：0，他引：11
在分析研究淄博市大武水源地裂隙岩溶含水层的水力性质和污染物运移特征的基础上 ,对裂隙岩溶水的水头和污染物运移进行数值研究。目前国内外对裂隙岩溶水进行数值计算时 ,通常用等价多孔介质模型 ,但裂隙岩溶介质和多孔介质有很大不同。裂隙岩溶介质的储水和导水空间为裂隙网络 ,导水系数大 ,地下水的实际平均流速比孔隙水大得多 ,但给水度和贮水系数小。当用等价多孔介质模型进行模拟时应考虑这些特点。对于污染物运移的模拟 ,要同时求解水头方程和对流弥散方程 ,可采用MODFLOW和MT3D软件进行模拟。研究区裂隙岩溶水水头的数值计算表明 ,等效多孔介质模型水头的拟合误差能满足国标GB/T144 97- 93的要求。各时段地下水水量均衡计算的精度也满足要求。对流弥散方程的数值计算 ,由于Peclet数高达 95 .6 7,对流占绝对优势 ,可能存在数值弥散和数值振荡 ,因而采用多种方法进行了比较。对于同一问题 ,同时采用上游有限差分法 (UFDM) ,混合的欧拉拉格朗日方法 (特征线法MOC、改进特征线法MMOC和混合特征线法HMOC) ,总变异消减法(TVD)进行计算 ,并比较其结果。结果表明 ,混合特征线法 (HMOC)和总变异消减法 (TVD)比较适合于对流占优势的运移问题计算。由于渗透系数K和有效孔隙度θ对溶质运移结果的影响很大 ,? 相似文献
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重金属污染物在黏土固化注浆帷幕中的运移规律 总被引：3，自引：0，他引：3
基于渗透和弥散作用,探讨了黏土固化注浆帷幕对污染物的阻滞机制,通过土柱试验,分析了注浆帷幕对重金属污染物的渗透性能和弥散性能,采用污染物运移过程数值模拟的一维对流-弥散计算模型,研究了重金属污染物在注浆帷幕中的运移规律。试验表明,不同的污染物质在黏土固化注浆帷幕中的渗透性能和弥散性能不同,镉的迁移速度大于铅。数值计算表明,注浆帷幕的厚度及其渗透性、弥散性和水力梯度等重要控制参数对重金属污染物在帷幕中的运移过程具有显著影响。 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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潍河下游地区海咸水入侵动态三维数值模拟分析 总被引：4，自引：0，他引：4
文中以潍河下游的莱洲湾南岸地区为研究区 ,阐述了海咸水分布规律。针对海咸水运移过程中的水动力学特征和化学动力学特征 ,推导了水动力化学动力耦合的盐分运移对流弥散方程 ,水动力过程考虑了浓度变化对水流运动的影响 ,化学动力学过程考虑了含水介质表面吸附 (解吸 )作用对盐分运移的影响。采用改进的非线性特征有限元法 ,求解高浓度溶质运移三维模型。计算结果表明 ,该模型更真实地刻画了海咸水入侵系统。通过对海咸水入侵规律进行模拟 ,指出海咸水入侵的根本原因是过量开采地下淡水资源 ,要防止海咸水入侵 ,必须科学开采地下淡水资源。 相似文献
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垃圾填埋场滤出液、入侵海水、核废物及生产生活废水等污染物随地下水的迁移威胁人类生存。地下水渗流的随机性导致溶质运移问题更加复杂。根据流网特点,利用流线与水头等势线对求解域进行离散,基于质量守恒原理建立流网单元内溶质浓度求解的隐式有限体积差分格式。基于多孔介质孔隙流速分布规律,利用蒙特卡洛法建立流管单元随机流速场进行溶质运移过程的数值模拟,最后根据数值模拟和模型试验的结果对比,验证了数值模拟方法的准确性。基于流网单元的数值模型中沿流线方向的物质交换由对流和扩散共同作用,而流管间的物质交换只有扩散作用,因此,可在不使用弥散系数下进行污染物运移的模拟。引入随机方法确定流管内流速为研究非均匀流场中染污物的优势迁移提供了新的思路。 相似文献
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轻非水相液体（light non-aqueous phase liquid,LNPAL）在地下介质中的运移分布与残余捕获受多种因素影响和控制。LNAPL污染场地概念模型中一般视LNAPL从地表泄漏后穿过包气带至潜水面。然而地下介质的非均质性与包气带含水量的空间变异分布可形成复杂的LNAPL污染源区结构,LNAPL可能无法到达潜水面,而在毛细水带蓄积。文章基于数值模型综合分析了LNAPL泄漏量、介质非均质性与含水量空间变异分布、潜水面周期性变化等多种因素对LNAPL污染源区结构的影响。研究表明:（1）当泄漏量较大时,LNAPL可运移至潜水面;（2）当泄漏量较小时,对于上粗下细的层状非均质条件,LNAPL可能在毛细水带边缘发生蓄积,无法到达潜水面;（3）包气带中黏土透镜体并非都是LNAPL运移的阻碍,LNAPL可以穿透低含水量的黏土透镜体,只有高含水量的黏土透镜体才对LNAPL的入渗有阻碍作用;（4）潜水面周期性变化将导致污染范围扩大。 相似文献
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大变形黏土防渗层中的污染物迁移和转化规律研究 总被引：1，自引：0，他引：1
国内湖泊疏浚污染底泥堆场一般以较厚的黏土层作为主要防渗层,由于在上覆底泥作用下黏土层会发生较大的固结变形,因此,在研究黏土防渗层中的污染物运移和转化规律时,应该考虑土体变形的影响。基于Gibson一维大变形固结理论和饱和多孔介质中的污染物对流扩散方程,建立了二者耦合的可变形多孔介质中污染物的运移和转化模型,其中首次考虑了土体自重和生物降解作用的影响。利用所建立模型的数值解,研究了在可变形黏土防渗层中的污染物运移和转化规律,同时分析了模型中不同项和主要参数的作用和影响。研究结果表明,土体大变形对黏土防渗层中污染物的运移有着较复杂的影响,一方面土体变形会加速污染物的运移;另一方面土体固结带来的渗透性减小会增加污染物的穿透时间,二者的不同作用取决于众多的影响因素,如土层厚度和吸附作用等。研究结果对于评估天然黏土防渗层对污染物的阻隔作用有重要的指导意义。 相似文献
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选择北京平原区水文地质、环境地质等方面都比较典型的沙子营垃圾堆放场,建立了其水文地质模型。在充分收集资料、分析得出部分计算所需参数后,采用现场弥散实验、勘查取样测试等方法,求得了该含水层的弥散系数等参数;用二维非稳定流溶质运移方程对污染物在此含水层中的迁移扩散规律、速度和污染范围等进行了模拟计算;采用现场钻探、取样测试分析等方法,评价了该含水层的实际污染状况。实验模拟计算和现场调查结果表明:污染物在潜水含水层中的运移规律遵循二维非稳定流场中的溶质运移方程,污染物在潜水含水层中的运移速度约为86.25m/a,迁移扩散主要发生在地下水流向上,侧向扩散宽度极小,是地下水流向上的1/17。 相似文献
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地下水中污染物运移的数值模拟方法一直是学界的研究热点问题.而如何减少与消除对流-弥散方程数值解中浓度陡锋面附近的数值振荡与数值弥散,更是研究的前沿与难点.提出了一种地下水溶质运移数值模拟中减少数值弥散的新方法.该方法的核心思想是在水动力弥散系数上加上一个数值弥散估算值,得到一个修正弥散系数,用其替代方程中有明确物理意义的水动力弥散系数进行计算.并提出了一个参数——数值弥散因子(μNDF),可以根据研究需要进行参数分区并适当调节该因子的大小,从而达到控制数值振荡,减小数值弥散的目的.从一维到二维的多个数值算例的模拟计算结果表明,该方法能在消除数值振荡的基础上,较好地减少数值弥散,达到满意的精度. 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
11.
为研究轻非水相流体（LNAPL）泄露后在土壤中扩散情况,基于室内试验,使用TOUGH2软件进行数值模拟,分析探讨含裂隙层状非均质地层中LNAPL的运移及分布情况。并对LNAPL入渗过程及停止入渗并静置一定时间后,不同粒径砂层及裂隙中LNAPL的分布特征及残留含量进行对比研究。在LNAPL泄露入土壤后,优先进入土壤中的裂隙,形成快速通道,使LNAPL的扩散方式不局限于自上而下逐层渗入,同时也从裂隙中向两侧水平扩散,加快了LNAPL扩散入地层中的速度;停止入渗并静置一定时间后,包气带细砂中的LNAPL饱和度大于粗砂中的饱和度,而饱水带中两种砂土中的LNAPL饱和度相差较小。 相似文献
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D. W. Smith 《国际地质力学数值与分析法杂志》2000,24(8):693-722
Contaminant migration through soil is usually modelled mathematically using the dispersion–advection equation. This type of model finds application when planning the remediation of contaminated land, predicting the movement of polluted groundwater and designing engineered landfills. Usually the analysis assumes that the porous media through which the contaminant migrates is stationary. However, the construction of landfills on clay soils means that the soil beneath the landfill will undergo time‐dependent deformation as the soil consolidates. To date, there are no published data on the effect a deforming porous media may have on contaminant transport beneath a landfill; indeed, there appears to be no theory of contaminant migration through a deforming soil. In this paper, a one‐dimensional theory of contaminant migration through a saturated deforming porous media is developed based on a small and large strain analysis of a consolidating soil and conservation of contaminant mass. By selection of suitable parameters, the new transport equation reduces to the familiar one‐dimensional dispersion–advection equation for a saturated soil with linear, reversible, equilibrium controlled sorption of the contaminant onto the soil skeleton. Analytic solutions to a quasi‐steady‐state contaminant transport problem for a deforming media are presented, and a preliminary assessment made of the potential importance of soil deformation on the results of a contaminant migration analysis. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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层状介质模型是对实际地质情况较为准确的近似。而在实际的数据处理过程中,以等效均匀介质代替层状介质,波传播的几何路径、介质速度的差别会使对倾斜界面位置的判断偏离实际情况。针对设计的理论模型和从测井数据提取的实际介质模型,笔者运用几何射线理论和波场数值模拟技术,定量计算并提取了层状介质模型和等效均匀介质模型两种情况下反射点在时间和空间上的偏移量。结果证明,等效均匀介质模型近似会造成对倾斜界面位置的判断不准确; 准确的速度模型是偏移归位研究的关键,应尽量使用由地震测井资料求得的瞬时速度。 相似文献
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裂缝诱导双相HTI介质模型及其弹性波传播方程 总被引：1，自引：0，他引：1
将Biot双相介质理论与Gurevich裂缝各向异性理论相结合,建立了能够同时考虑实际裂缝性储层孔隙性和各向异性的裂缝诱导双相HTI介质模型。从本构方程、动力学方程和动力学达西定律出发,推导出了裂缝诱导双相HTI介质中弹性波传播的一阶速度-应力方程,并针对方程的刚性问题,给出了利用显式二阶时间积分法数值求解该方程时所需要满足的稳定性条件。该方程能够定量地给出双相HTI介质的波场特征与裂缝参数、背景孔隙介质参数之间的关系,描述弹性波在这种介质中的传播机理。 相似文献
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非平衡-非线性吸附情况下填埋场污染物运移分析 总被引：10，自引：0，他引：10
采用Langmuir等温吸附线方程描述非线性吸附性能, 基于改进的混合元方法，通过数值计算与分析，探讨了非平衡吸附条件下污染物运移过程及其机理。计算结果表明: 当考虑非平衡、非线性吸附性能时, 污染物穿透曲线即浓度的时程变化曲线尖锐而狭窄、峰值点前移, “拖长尾”现象不明显, 由此说明，土颗粒对污染物的非平衡、非线性吸附使得污染物的穿透能力增强, 滞留能力下降。进一步的变动参数比较分析表明：Langmuir等温线方程中的参数B、压实粘土衬里的渗透性及地下水渗流速度对污染物运移过程具有显著的影响。 相似文献
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Propagation of Rayleigh waves in fluid‐saturated non‐homogeneous soils with the graded solid skeleton distribution 
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下载免费PDF全文 The propagation characteristic of Rayleigh waves in a fluid‐saturated non‐homogeneous poroelastic half‐plane is addressed. Based on Biot's theory for fluid‐saturated media, which takes the inertia, fluid viscosity, mechanical coupling, compressibility of solid grains, and fluid into account, the dispersion equations of Rayleigh waves in fluid‐saturated non‐homogeneous soils/rocks are established. By considering the shear modulus of solid skeleton variation with depth exponentially, a small parameter, which reflects the relative change of shear modulus, is introduced. The asymptotic solution of the dispersion equation expressing the relationship between the phase velocity and wave number is obtained by using the perturbation method. In order to analyze the effects of non‐homogeneity on the propagation characteristic of Rayleigh waves, the variation of the phase velocity with the wave number is presented graphically and discussed through numerical examples. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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William G. Harrar Lawrence C. Murdoch Bertel Nilsson Knud Erik S. Klint 《Hydrogeology Journal》2007,15(8):1473-1488
A study of the fracture distribution, hydraulic properties, groundwater levels and the transport of bromide was conducted to characterize vertical transport in the oxidized and reduced zones of a fractured glacial till. Detailed vertical profiles of groundwater levels and solute concentrations were obtained over a 4.5-year period. Vertical migration occurred at several time scales, as a low concentration front was rapidly transported at rates of 100–500 m/year ahead of a slower moving main plume, which advanced at rates of 0.2–0.8 m/year. Concentrations in the leading edge of the plume displayed a high degree of spatial variability over short vertical distances through day 1,000. Late in the test, the influence of matrix diffusion became apparent as concentration patterns developed from being irregular to more uniform distributions. Calculations show that the mass within the low concentration plume front accounts for less than 1% of the total solute mass. Simulation of the breakthrough curves using a simple one-dimensional advection-dispersion model of transport in porous media indicates that vertical transport is dominated by advection. Furthermore, the results indicate that vertical transport of solutes in oxidized and reduced zones of the till can be adequately simulated using an equivalent porous media. 相似文献
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为了防止核废料及有毒化学废料进入生物圈污染人类所赖以生存的环境,自从70年代末以来,对核废料和有毒化学废料的地质处理发生了很大的兴趣。文中讨论了几种有关的溶质运移模型。并指出这些模型应用于实际野外问题时的主要困难在于各种参数的现场测定。同时,文中也指出了在这个领域中的数学模型技术和野外测试技术正在迅速发展之中,本文讨论的范围仅限于多孔介质及等价多孔介质中的溶质运移问题。 相似文献
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非饱和带中非均质条件下LNAPL运移与分布特性实验研究 总被引：2，自引：3，他引：2
本文通过室内实验建立物理模型，研究非饱和带中层状非均质条件下轻非水相液体LNAPL（Light Non-Aqueous Phase Liquid）运移机制和分布特性。实验结果发现，介质的结构突变面改变了LNAPL的迁移模式。在LNAPL到达干湿界面以后，由于毛细水压力的作用，其入渗速度明显加快。当LNAPL迁移到夹层上界面时，纵向迁移受到阻碍。随着入渗过程的继续，污染物沿着界面产生向右横向迁移；在夹层上界面下部出现“优势流”现象，污染物由集中走向分散，随着分散块的体积不断增大，最终污染物又连接到一起，由分散走向集中；在夹层下界面附近锋面线集中在一起，说明污染物向下的纵向迁移基本停止。另外，介质的局部密实“透镜体”对LNAPL的局部迁移起到“阻滞”作用，并迫使其改变迁移路径。地下水位的变动将使污染物的产生重新分布。当地下水位降低以后，污染物产生明显的向下迁移。 相似文献