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1.
地下水中非水相液体(Non-aqueous Phase Liquid,NAPL)的流动及其曝气修复技术是典型的两相流问题。基于实际地下水含水介质的普遍非均质性,本文应用光透法对非均质孔隙介质中两相流进行了定量试验研究,设计了两组砂箱实验,研究气体和重非水相液体(DNAPL)在非均质孔隙介质中的迁移规律,应用了水/气两相和水/NAPL两相饱和度计算模型。实验结果表明:气体主要由不规则通道向上运动,遇到低渗透性透镜体时在其下方堆积,并开始横向运动,绕过透镜体后继续向上运动,最终在砂箱顶部形成连续气体分布,注气速度越大,气体运移范围越宽;DNAPL在自身重力作用下克服毛管压力向下迁移至低渗透性透镜体,DNAPL无法克服该介质的毛管压力,停止垂向入渗,并在其表面堆积,开始横向运移,绕过透镜体后继续向下运动,最终在砂箱底部形成连续DNAPL污染池。均质介质中建立的计算流体饱和度的水/气模型及水/NAPL模型与实验结果较吻合,可用于非均质多孔介质中水/气相和水/NAPL相饱和度的计算。 相似文献
2.
选用四氯乙烯（PCE）作为典型DNAPL污染物,以NaCl作为地下水中溶解盐代表,研究盐度对DNAPL在饱和多孔介质中运移和分布的影响。通过批次实验测定NaCl水溶液/石英砂/PCE三相体系下的接触角和界面张力,结果表明,PCE在石英砂表面的接触角随着水中NaCl浓度的增大而减小,而PCE和NaCl水溶液的界面张力随着NaCl浓度的增大而增大,尤其当氯化钠浓度较高时（>0.1 mol/L）,影响程度更为显著。在此基础上,采用透射光法监测不同介质情景下DNAPL在二维砂箱中的运移和分布,定量测定DNAPL在介质中的饱和度。实验结果表明,地下水盐度的增加将促进DNAPL的垂向入渗,减少被截留在运移路径上的DNAPL量,使得DNAPL运移路径及累积形成的池状DNAPL（pool）向水流方向偏移。在均质多孔介质和含有透镜体的非均质多孔介质中,随着盐度的增加,DNAPL在横向和垂向上的展布均呈现出增加趋势,导致污染源区变大,且介质中以离散状存在的DNAPL量明显增加。 相似文献
3.
光透法作为一种安全经济的非侵入监测方法广泛应用于室内砂箱多相流实验中,但该方法在局部空间点上结果的可
靠性尚缺乏验证。鉴于当前难以采用实验手段直接进行局部监测点取样验证光透法结果,本文以非均质孔隙介质中的水/气
两相流为例,基于砂箱实验开展了数值模拟研究以进行论证。研究表明：（1） 模拟结果中气体在非均质含水层中的迁移规
律、展布形态和饱和度分布总体上再现了光透法的测量结果。（2） 数值模拟和光透法得到的6个局部点饱和度数据在各时
刻均拟合较好。同时选取12个时刻共5316个监测点的饱和度数据进行分析,其决定系数达0.94,这表明模拟结果从统计
角度较好地验证了光透法在局部点监测上的有效性,两者间的差异主要由人工填砂导致的介质“不均匀”引起。（3） 气体
总量方面,实测排水值、模拟结果与光透法计算结果均拟合较好。因此数值模拟结果系统地验证了光透法监测流体饱和度
的有效性。 相似文献
4.
文章选用四氯乙烯（PCE）为代表性重非水相液体（DNAPL）,采用透射光法监测PCE在单裂隙介质中的运移过程和形态分布,探究流速及裂隙面倾斜度对PCE运移分布行为的影响。结果表明,单裂隙介质中PCE呈团块状脱离注样针,并在运移过程中呈近椭圆状。地下水流速越大,初始面积Fs越大,近椭圆的PCE离心率e越小;裂隙面倾斜度越大,初始面积Fs越小,近椭圆的PCE离心率e越小。不同流速或倾斜度条件下,入渗稳定后的PCE团块面积与离心率均明显下降。地下水流速及裂隙面倾斜度的增大对于PCE纵向运移具有促进作用,使PCE污染物前端锋面运移速率增大,在相同时间内更快运移到裂隙底部。PCE入渗停止后,流速增大促使污染源区PCE饱和度降低,使饱和度峰值随水流速度增大而减小;倾斜度增大抑制污染源区PCE饱和度降低,使饱和度峰值随倾斜度增大而增大。 相似文献
5.
基于电阻率测井的天然气水合物饱和度估算及估算精度分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用电阻率测井基于阿尔奇公式能够估算孔隙空间中天然气水合物饱和度。基于神狐海域的水合物钻井(SH2站位)资料,利用密度反演的地层孔隙度与地层因子交会图,计算出估算水合物饱和度的阿尔奇常数。假定地层中水合物呈均匀分布,利用电阻率资料计算的该站位水合物饱和度平均为24%,最高达44%,水合物饱和度在垂向上具有明显的不均匀性;利用孔隙水氯离子异常估算的SH2站位水合物饱和度平均值为25%,最高值达48%,厚度为25 m。这两种方法估算的水合物饱和度基本吻合,利用电阻率资料计算的饱和度与阿尔奇常数和饱和度指数及孔隙度有关。 相似文献
6.
本文应用电阻率成像法对双环入渗过程进行二维监测研究。通过在双环(内环直径25 cm,外环直径50 cm)内外以十字交叉的形式布置48个电极,获取了双环入渗过程二维剖面的视电阻率值。分析入渗过程不同深度测点视电阻率变化,得出分层饱和的时间。视电阻率成像监测双环入渗获取了水流入渗的近似形状,尤其是外环的侧向渗流,表明双环入渗促进内环的近垂向入渗。 相似文献
7.
重非水相（DNAPLs）是地下水常见的有机污染物,理解其运移机制对于污染物修复具有重要意义。为解释实验中多孔介质润湿性对DNAPL的流动速度及残余饱和度的影响,使用多相流相场法,在构造的二维孔隙中模拟DNAPL液滴的下落过程。结果表明：模拟能准确刻画多相流界面的不稳定性,重现与实验室尺度相似的现象。文章提出的双界面模型相较于以往的微观模型能够更好的解释介质润湿性对DNAPL运移的影响。DNAPL的下落速度受前后界面共同影响,而饱和度主要由后界面决定。同时,润湿性对运移的影响大小受制于多孔介质的非均质性。 相似文献
8.
重非水相液体(dense nonaqueous phase liquid,DNAPL)污染土壤和地下水的问题已引起广泛关注,研究其在不同粒径多孔介质及其界面的运移特征形态是确定污染区域、修复治理土壤和地下水环境的前提。文章通过室内试验研究多孔介质界面对DNAPL运移与分布特性的影响。首先在二维砂槽上进行DNAPL污染物的入渗试验,试验过程中用数码相机拍照,将DNAPL扩散过程以图像的形式记录下来;然后用AutoCAD对图片进行处理,绘制出DNAPL迁移过程的锋面变化图。结果表明:DNAPL入渗过程中,迁移主要受到重力作用与毛细作用的控制,毛细作用力随着介质粒径的增大逐层减小,重力作用逐渐起主导作用使污染物入渗速度逐层增大;介质结构影响DNAPL的迁移形态,介质粒径逐层增大,DNAPL污染物的渗流面与指进扩散宽度逐层减小,扩散方式由面状变为指状;在不同粒径介质界面介质结构发生突变时,DNAPL迁移锋面线曲率也相应变大,此时DNAPL的迁移呈现“凸”型特征,另外,不同的界面横向扩散的滞留宽度不同,随着介质粒径的增大,界面的横向扩散宽度相对变短。 相似文献
9.
多孔介质中重非水相液体(Dense Non Aqueous Phase Liquid,DNAPL)与水相的界面面积是影响DNAPL在地下水中溶解速率的关键参数。本文通过二维均质砂箱实验,运用界面分配示踪法和体积分配示踪法分别测定DNAPL与水相的界面面积(单位介质体积内的面积,Anw)和DNAPL饱和度(Sn),并研究两者之间的相关关系。使用C18H29NaO3S(SDBS)作为界面分配示踪剂,Alcohol(2,4 Dimethyl 3 Pentanol)作为体积分配示踪剂,CaBr2作为保守示踪剂。利用Fe2+催化的Na2S2O8对DNAPL进行原位氧化修复,改变Anw和Sn。结果表明,通过定量(用孔隙体积数PV值衡量)加入Na2S2O8,Anw由206 cm2逐渐降为37 cm2,下降速率约为14 cm2/PV;Sn由1.34%逐渐降为0.33%,下降速率约为0.1%/PV;Anw和Sn之间具有良好的线性关系(Anw=146×Sn,R2=0.987)。此关系可用于估算多孔介质中DNAPL与水相之间的界面面积。对实验影响因素的分析表明,孔隙度的增大(变化率为20.7%)使示踪剂穿透曲线出现肩现象和拖尾现象,导致保守示踪剂的保留时间增加5.6%,界面面积减小6.8%。 相似文献
10.
《岩土力学》2017,(11):3378-3384
减饱和法是一种通过减小饱和砂土地基中的饱和度,提高地基抗液化强度的新方法。基于水-气两相流反应与土体骨架变形的耦合模拟方法,建立了单调加载条件下减饱和砂土静态液化的数值分析模型。开展了减饱和松砂的三轴不排水试验数值模拟研究,与室内试验结果对比,发现两相流模型能够准确描述减饱和砂土加载过程中的应力-应变关系、应力路径及孔隙水压力增长规律,验证了两相流模拟方法的正确性。数值分析结果还表明,加载过程中减饱和松砂中的饱和度会增加,直至达到一个稳定值,当围压一定时,减饱和松砂加载结束时的饱和度与初始饱和度呈线性关系;且砂土中气体会在荷载作用下被压缩,使得减饱和砂土在不排水条件下发生剪缩。计算发现,当砂土饱和度从100%减小到94.5%时,孔隙水压力系数B值会减小约80%,最大孔隙压力值会降低40%~50%,不排水剪切强度提高2.0~2.5倍,残余强度会提升10倍以上,由此可知,此为减饱和法抗液化的主要机制,而基质吸力不是减饱和法提高砂土抗剪强度的主要原因。 相似文献
11.
水淹层混合地层水电阻率是水淹层剩余油饱和度评价必须确定的参数.在开发中后期,注入水会与原始地层水发生离子交换作用,因此不能简单地利用并联导电模型计算混合地层水电阻率,从而增加了计算的困难.首先根据注入水和原始地层水未进行离子交换和离子交换完全两种情况确定出不同的混合地层水电阻率计算方法;再考虑实际注水过程,确定动态的混合地层水电阻率计算模型,在动态模型中利用离子交换率表示不同阶段混合地层水电阻率的变化规律,并提出利用岩电实验和阿尔奇公式确定离子交换率的方法;最后给出混合地层水电阻率在饱和度计算时的应用方法,为定量测井解释的大批量数据处理提供编程思路. 相似文献
12.
重非水相流体（DNAPLs）的电阻率一般较高,在地下介质中与周围的地下水形成明显的电性差别。利用这一特性,非侵入式的高密度电阻率法（ERT）在探测DNAPLs污染场址中污染范围展现出一定优势。然而在实际场址的调查应用中,ERT有时无法探测到显著的高阻异常,或探测的高阻异常是由于介质的非均质性产生,从而导致对DNAPLs污染分布的误判。针对该问题,文章首先基于有效介质电阻率模型,计算了不同DNAPLs饱和度情形下的地层总电阻率值,从理论上解释了当DNAPLs污染程度较低时不存在显著高阻异常的原因。进一步构建理想ERT正演模型,探讨ERT探测DNAPLs污染的适宜性。研究结果表明:介质的非均质性（例如高阻的砾石等）对ERT探测具有很强的干扰,可造成DNAPLs分布范围的误判,因此传统静态ERT探测DNAPLs污染仅适用于均质介质或者非均质介质中DNAPLs污染程度较高的条件。对于非均质介质DNAPLs污染程度较低时,需采用基于时间域的差分反演方法屏蔽介质非均质性的影响,从而准确判定DNAPLs分布。 相似文献
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14.
Diesel transport monitoring in simulated unconfined aquifers using miniature resistivity arrays 总被引：2，自引：0，他引：2
The principal aim of this study is to assess the scope of monitoring diesel plume migration in a scaled aquifer model with
a miniaturised electrical resistivity array. Respectively 1000 and 500 ml of diesel were injected in both the unsaturated
and water-saturated zones of a sand body overlying a clay aquitard, and diesel migration was monitored with a miniature electrode
array and an off-the-shelf resistivity meter. Inverted time-lapse electrical resistivity tomography (ERT) data reflect downward
and lateral spreading of the diesel plume away from the injection point in the unsaturated zone. Diesel was also imaged to
spread upwards and laterally away from the injection point in the saturated zone, as controlled by capillary rise. In both
cases later-time ERT images reflected preferential pooling of diesel on the water table, as well as vertical smearing of pooled
diesel in response to simulated water-table fluctuations. Repeat fluid electrical conductivity (EC) and dissolved oxygen (DO)
measurements validate the observed changes in bulk resistivity caused by both diesel injections. Artefacts introduced by 2D
inversion of 3D contaminant transport were abound. Time-lapse ERT imaging of diesel transport is therefore inferred to be
feasible and well-suited to complementing conventional techniques of intrusive site investigation, although time-lapse 3D
or 4D ERT imaging is strongly advocated. 相似文献
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为了探究土体干缩开裂问题,文章采用ERT技术,对黏性土开展了一维干缩开裂动态监测试验。配制初始状态饱和
的泥浆试样,在自然条件下干燥,采用ERT技术获得试样干燥过程中的电阻值变化。结合试样的电阻值图像和裂隙图像,
对土体干缩开裂规律进行了分析。研究结果表明：在干燥蒸发初期,土体电阻值随时间增加缓慢减小,其原因在于土体干
燥收缩导致土颗粒间接触面积增大,颗粒水化膜变薄,进而使得土颗粒表面双电层导电性增强。随着干燥继续进行,气体
进入土体内部,土体由初始饱和状态转变为非饱和状态,电阻值转为缓慢增加。当土体产生裂隙时,裂隙周围土体电阻值
急剧增大,而未发育裂隙的土体电阻依然保持缓慢增加的趋势。通过对比试样电阻值变化曲线和裂隙图像,发现两者所呈
现的裂隙发育位置和状态存在良好的一致性。因此,ERT技术能对干燥过程中土体裂隙发育进行有效的动态监测,准确掌
握裂隙发育的时空动态信息,并且能提前预测裂隙发育的可能位置,为研究极端干旱气候作用下土体的工程性质响应提供
了理想手段。 相似文献
16.
Oliver Kuras Jonathan D. Pritchard Philip I. Meldrum Jonathan E. Chambers Paul B. Wilkinson Richard D. Ogilvy Gary P. Wealthall 《Comptes Rendus Geoscience》2009,341(10-11):868-885
Hydraulic processes in porous media can be monitored in a minimally invasive fashion by time-lapse electrical resistivity tomography (ERT). The permanent installation of specifically designed ERT instrumentation, telemetry and information technology (IT) infrastructure enables automation of data collection, transfer, processing, management and interpretation. Such an approach gives rise to a dramatic increase in temporal resolution, thus providing new insight into rapidly occurring subsurface processes. In this paper, we discuss a practical implementation of automated time-lapse ERT. We present the results of a recent study in which we used controlled hydraulic experiments in two test cells at reduced field scale to explore the limiting conditions for process monitoring with cross-borehole ERT measurements. The first experiment used three adjacent boreholes to monitor rapidly rising and falling water levels. For the second experiment, we injected a saline tracer into a homogeneous flow field in freshwater-saturated sand; the dynamics of the plume were then monitored with 2D measurements across a 9-borehole fence and 3D measurements across a 3 × 3 grid of boreholes. We investigated different strategies for practical data acquisition and show that simple re-ordering of ERT measurement schemes can help harmonise data collection with the nature of the monitored process. The methodology of automated time-lapse ERT was found to perform well in different monitoring scenarios (2D/3D plus time) at time scales associated with realistic subsurface processes. The limiting factor is the finite amount of time needed for the acquisition of sufficiently comprehensive datasets. We found that, given the complexity of our monitoring scenarios, typical frame rates of at least 1.5–3 images per hour were possible without compromising image quality. 相似文献
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P. Seferou P. Soupios N. N. Kourgialas Z. Dokou G. P. Karatzas E. Candasayar N. Papadopoulos V. Dimitriou A. Sarris M. Sauter 《Hydrogeology Journal》2013,21(6):1219-1234
An integrated approach for monitoring the vertical transport of a solute into the subsurface by using a geophysical method and a simulation model is proposed and evaluated. A medium-scale (1 m3) laboratory tank experiment was constructed to represent a real subsurface system, where an olive-oil mill wastewater (OOMW) spill might occur. High-resolution cross-hole electrical resistivity tomography (ERT) was performed to monitor the OOMW transport. Time-lapse ERT images defined the spatial geometry of the interface between the contaminated and uncontaminated soil into the unsaturated and saturated zones. Knowing the subsurface characteristics, the finite element flow and transport model FEFLOW was used for simulating the contaminant movement, utilizing the ERT results as a surrogate for concentration measurements for the calibration process. A statistical analysis of the ERT measurements and the corresponding transport model results for various time steps showed a good agreement between them. In addition, a sensitivity analysis of the most important parameters of the simulation model (unsaturated flow, saturated flow and transport) was performed. This laboratory-scale study emphasizes that the combined use of geophysical and transport-modeling approaches can be useful for small-scale field applications where contaminant concentration measurements are scarce, provided that its transferability from laboratory to field conditions is investigated thoroughly. 相似文献