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Monod动力学方程被广泛应用于描述地下水中有机污染物微生物降解过程。由于Monod方程参数众多,采用敏感性分析可识别参数的重要程度,有助于参数反演和理解微生物降解过程。已有敏感性分析一般仅关注敏感性的整体平均值及其随空间的变化,很少考虑敏感性随时间的变化。以一个好氧生物降解甲苯的一维砂柱试验为例,基于iTOUGH2采用Morris法和Sobol’法对降解过程参数及试验条件参数开展全局敏感性时变分析。研究结果发现,由于微生物好氧降解能力随时间先提高后减弱,导致降解过程参数的敏感性相应地随时间先增加后减少。最大基质降解速率k的Sobol’一阶敏感性指数在试验早期小于10%,中期最大为62%,晚期减至49%。参数间的相互作用效应随时间先增大后减小。k的参数间相互作用效应根据Sobol’总敏感性指数与一阶敏感性指数的差值表征,该值在试验早期和晚期近乎为0,中期达6%。通过敏感性以及参数间相互作用效应的时变分析发现,试验晚期的观测数据对模型过程参数的敏感性较大以及相互作用效应较小,因此选择试验晚期数据更有利于降解过程参数的反演识别。同时由于试验条件参数在早期敏感性较大,为避免试验条件控制不当导致的观测数据误差增大,试验早期应较中期和晚期更严格控制试验条件。 相似文献
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基于部分耦合原理,采用TOUGH2和FLAC3D建立抽水引起的三维地面沉降弹塑性模型,模型中综合考虑土体的弹塑性变形特征、渗流-应力的双向耦合作用以及参数的非线性,探讨了持续抽水和脉冲抽水两种抽水过程中地面沉降发展演化过程。研究结果表明:（1）集中抽水停止后地面沉降会发生回弹,抽水中心沉降量不断减小。由于水平方向存在水力梯度,地下水继续向地下水位漏斗中心渗流从而导致沉降漏斗的范围仍继续扩大;（2）脉冲抽水导致土体的孔隙水压力、渗透系数以及沉降量均呈周期性波动变化,地面沉降会局部回弹,但总体仍随着抽水的持续,沉降量不断增加;（3）在抽水量相同前提下,对比持续抽水与脉冲抽水两种方式引发的塑形沉降量可知,抽水速率小、脉冲式多次开采导致的塑性沉降量较小,持续抽水的抽水速率越小、脉冲抽水间隔越短越有利于控制地面沉降。研究成果为地面沉降数值模拟提供了一种新方法,其中算例研究能为抽水条件下地面沉降的控制提供参考。 相似文献
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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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目前,刻画场地重非水相液体（dense non-aqueous phase liquid, DNAPL）污染常用的钻孔取样和井间分溶示踪试验方法成本高昂。相比而言,单井注抽试验节省经费,且对污染源区的扰动少,但该试验方法推估DNAPL残留量的准确性尚未得到定量验证。针对该问题,基于数值方法分析了示踪剂类型、注抽速率、污染源区结构等因素对单井注抽试验推估DNAPL残留量精度的影响。结果表明：（1）选用分溶系数比2,2-二甲基-3-戊醇（2,2-dimethyl-3-pentanol, DMP）低的己醇进行示踪,示踪剂回收更加充分,推估污染物残留量的平均精度增幅可达35.11%;(2)当注入速率从100 m3/d提高至130 m3/d、抽出速率从120 m3/d提高至150 m3/d,示踪剂接触的污染源区面积更大,均质源区对应的污染物残留量平均精度从42.45%提高到60.26%,非均质源区对应的平均精度从27.69%提高至48.72%;(3)污染源区结构复杂程度的增加会阻碍示踪剂的运移,非均质源区对应的平均精度比均质源区降低了13.15%;(4)单井注抽示踪试验更适用于离散状为主的污染源... 相似文献
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由于裂隙介质具有强烈非均质性,使得重非水相流体(DNAPLs)在裂隙介质中的运移行为较孔隙介质更为复杂.基于指示模拟算法模拟裂隙介质的二元变量(粗糙面接触和裂隙开口),综合模拟退火算法构建裂隙渗透率随机场.采用T2VOC模拟DNAPLs在裂隙介质的运移,探讨粗糙面接触的相关长度、各向异性比、倾角以及非均质性程度对DNAPLs运移分布的影响.数值分析结果表明,粗糙面接触的相关性越差,DNAPLs污染范围越大;粗糙面接触的各向异性比和倾角增大,将导致更多DNAPLs残留;而相关长度和各向异性比增大以及倾角减小,都会引起DNAPLs锋面运移速率增大;随着渗透率非均质性增强,会导致局部粗糙面接触上蓄积的DNAPLs饱和度增大,运移速率减小. 相似文献
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在冲积含水层中,由于岩相的非均质分布,渗透系数一般呈现出明显的非高斯特性（例如砂和黏土两种岩相）,非高斯特性给地下水模型参数的推估带来了困难与挑战。目前广泛使用的集合平滑数据同化方法（ESMDA）虽然有效且计算成本较低,但仅适用于高斯场。多点地质统计方法虽已广泛用于模拟非高斯场,但其无法融入动态观测数据推估参数。基于多点地质统计方法中的直接采样法（DS）与集合平滑数据同化方法,构建一种新的数据同化框架（ESMDA-DS）,既可保持参数场的非高斯特性,又可融合多源数据精确推估非高斯场。构建三个理想算例验证ESMDA-DS对非高斯参数场的推估效果,并探讨了不同类型观测数据对推估效果、水位与浓度预测精度的影响。三个理想算例包括仅融合水位数据（Case 1）,同时融合水位与浓度数据（Case 2）,同时融合水位、浓度与对数渗透系数数据（Case 3）。结果表明:ESMDA-DS方法结合了ESMDA与DS的各自优势,能有效融合观测数据推估渗透系数场,并保持参数场的非高斯特性。通过对比三个算例推估结果,Case 3的参数场推估效果最好,水位与浓度预测精度最高,Case 2次之,Case 1最差,表明融合多源数据可改善推估效果,提高预测精度。 相似文献
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结合蒸汽和空气注入修复多孔介质中DNAPL污染物的多目标多相流模拟优化 总被引：1，自引：1，他引：0
基于数值方法模拟对比分析仅注入蒸汽与同时注入蒸汽和空气两种情形下原位曝气方法修复多孔介质中DNAPL污染物(以TCE为例)的修复过程。结果显示蒸汽的注入速率和焓值对蒸汽锋面在含水层中的运移速率影响显著;同时注入蒸汽和空气能够有效抑制只注入蒸汽时出现的DNAPL再冷凝现象,从而提高修复效率。基于模拟-优化方法对同时注入蒸汽和空气修复的理想范例建立了多目标多相流优化模型,采用一种自适应通用多目标优化算法AMALGAM求解Pareto锋面。优化结果表明基于混合优化框架的AMALGAM优化算法能有效综合利用多种独立进化算法的优点,自适应地根据独立进化算法的优劣生成子代,保证子代种群最优,收敛速度较NSGA算法更快。 相似文献
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长江三角洲(南部)区域地面沉降模拟研究 总被引：7，自引：0，他引：7
查明各土层变形特征是建立区域地面沉降模型的关键, 为此对研究区全部12个土层的变形特征进行全面论述, 并对变形特征与5种地下水位变化模式的关系加以讨论. 范围大、地质条件复杂、所经历的水位变化模式多种多样造成不同土层、不同地点的同一土层和不同阶段同一地点的同一土层都有不同的变形特征. 现有模型难以描述复杂的黏弹塑性本构关系, 为此对Merchant模型进行改造, 在此基础上建立相应的三维变系数水流模型和垂向一维沉降模型, 并讨论2个模型的耦合. 模拟结果良好, 显示所建立的模型确能反映长三角地区1.7×104 km2区域上复杂的地面沉降过程, 可用于预测预报和控制地面沉降方案的制订. 相似文献
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对于重非水相污染场地,传统的钻孔取样方式因经费和取样个数的限制,往往无法准确估计含水层中重非水相污染物的残留量。井间分溶示踪法费用较低,且不会对污染源区造成破坏,可适用于推估重非水相污染物残留量,但目前该方法的准确性尚未得到验证。本文基于数值模拟方法探讨了示踪剂注入速率、示踪剂类型以及污染源区结构等多因素对井间分溶示踪估计重非水相污染物残留量准确性的影响。数值算例结果表明:井间分溶示踪实验估计重非水相污染物残留量的误差小于15%;降低示踪剂的注入速率使得分溶性示踪剂在非水相和水相流体间作用更充分,能够提高井间分溶示踪估计重非水相污染物残留量的精度,实验中示踪剂注入速率由500 m3/d降为250 m3/d后,多种情景的平均精度由91.68%提高至93%;选取低分溶系数的示踪剂有利于提高示踪剂的回收率,从而提高推估精度,实验中示踪剂由2,2-二甲基-3-戊醇改为己醇后,平均精度由87.83%提高至96.85%;复杂的重非水相液体污染源区结构易于出现示踪剂绕流等现象,导致井间分溶示踪估计重非水相污染物残留量的误差增大,实验中含水层由均质变为非均质后,平均精度由93.03%变为91.65%。重非水相污染场地调查时,建议结合数值模拟方法选择适宜的示踪剂和示踪剂注入速率,以提高污染场地的刻画精度。 相似文献