井内混合效应对弥散尺度依赖性影响的实验研究

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。      

小尺度含水层热量运移试验研究及热弥散效应评估

将小尺度含水层热机械弥散系数模型应用于对流弥散传热过程中,推导了该条件下对流弥散热量运移的解析解,结合试验进行验证,对含水层热弥散效应进行评估,结果表明,热机械弥散系数等于1×10-2 W/(m?°C)可以作为热弥散对温度场影响的临界点,从而将热机械弥散系数的分布划分为不可忽略的三角区域和可以忽略的多边形区域;明确了自然含水层结构条件下纵向热弥散度范围,从小尺度的热弥散研究结果来看,纵向热弥散度最大值为厘米数量级,它与野外大尺度条件下热弥散度的研究成果有着显著差异,表明热弥散尺度效应的存在,这将是进一步开展研究工作的方向。     

纵向弥散作用与渗透介质非均质性定量关系的模拟研究

在地下水污染模拟预报中,弥散参数是很难确定的一个模型参数。因实验室小尺度弥散规律一般不能用于大尺度弥散过程,而野外示踪试验却耗资大、周期长,限制了其实用性。文中利用随机数值模拟手段、基于随机理论的蒙特卡罗方法及序贯高斯模拟技术来生成渗透系数随机场,并研究渗透系数对数场的方差、相关长度以及变异函数类型在不同尺度上对纵向弥散度的影响,进而建立纵向弥散度与随机分布渗透系数场的方差和相关长度的统计定量关系,并与Gelhar理论计算结果进行比较。数值模拟结果表明,经过一定迁移距离后纵向弥散度与随机分布渗透系数对数场的方差和相关长度具有良好的线性统计关系,与Gelhar理论公式表达的关系类型类似。但对于较大的方差,纵向弥散度模拟结果明显大于Gelhar理论计算值,而对于较大相关长度在迁移距离不很大时,纵向弥散度模拟结果明显小于Gelhar理论计算值。本研究可为野外大尺度地下水污染预报模型中水动力弥散参数的确定提供方法借鉴。     

分析一维砂柱弥散试验数据的相关系数极值法

针对现有分析室内一维砂柱弥散试验数据,确定多孔介质纵向弥散度的方法,在考虑介质对示踪剂的吸附作用的情况下不能应用的问题,对描述一维、稳定渗流与连续定浓度注入示踪剂的砂柱弥散试验的近似解析解进行反函数变换,利用相关系数极值法的原理,建立了在多孔介质与示踪剂间为均衡吸附条件下,可计算多孔介质纵向弥散度与阻滞系数的方法.而且,这种方法在多孔介质的有效孔隙率为已知的情况下,还可计算出多孔介质对示踪剂的吸附系数.     

本达铁矿尾矿库对下游地下水与地表水环境影响研究

为查明本达铁矿尾矿库对下游地下水与地表水环境的影响,以尾矿库及其下游地下水与地表水为重点进行了区域性的野外调查采样与室内水化学分析工作。通过对采取水样的水化学分析结果进行统计,计算出各采样位置地下水与地表水各项指标的变异系数,进而对现状条件下尾矿库下游地下水环境进行评价。对尾矿库下游地表水,采用河流完全混合模型计算出地表水污染的排污阀值。对尾矿库下游地下水,采用一维定浓度边界水动力弥散模型计算出下游地下水污染的排污阀值。     

长春西部串湖含水介质弥散试验及污染质运移研究

水动力弥散系数是建立地下水水质模型,进行地下水溶质运移研究的重要参数。在野外调查的基础上,设计并开展了室内二维水动力弥散试验,应用直线图解法确定了研究区含水介质的纵向、横向弥散系数。建立了该区地下水溶质运移模型,并对其进行了预测分析。     

水箱-管道系统溶质运移实验研究及其岩溶水文地质意义

为了研究岩溶管道中溶潭对溶质运移的影响,在实验室内构建水箱-管道系统,在不同管道结构和水流条件下进行定量示踪实验并得到相应的穿透曲线(BTCs);采用Qtracer2软件分析溶质运移参数,采用滞后系数R分析实验结果与一维经典对流弥散方程解析解之间的差别。实验结果显示:随着水箱数量的增加,示踪剂(NaCl)峰值质量浓度逐渐降低,弥散系数和弥散度逐渐增加,穿透曲线拖尾逐渐增长,表明水箱的瞬态存储使溶质运移滞后;与不对称水箱相比,对称水箱BTC拖尾较长;峰现时间随着不对称水箱数量的增多明显滞后;出口流量增加时,弥散度减小,BTC拖尾变短。一维经典对流弥散方程解析解仅对单管道最大流量条件下的BTC拟合较好,对流量较小的单管道和水箱-管道系统的BTC拟合较差,需研究适用的模型解释其拖尾现象。     

大同地区地下水弥散实验研究

水动力弥散理论主要研究地下水可溶物质在时间、空间上的变化和弥散运移,预测地下水污染的发展趋势。本文通过对大同御河漫滩中细砂取样,模拟野外地下水水质污染的运移,进行了室内二维弥散实验研究,计算弥散系数,为制订有效的地下水污染防治措施提供科学依据。     

山间盆地中白云岩含水介质溶质弥散特征研究——以黔东北某试验区为例

为了解污染物在寒武系白云岩中的弥散特征,本文以黔东北某场地为研究区,通过对试验场小尺度模型刻画,进行实地的弥散实验,解析弥散曲线求解弥散参数,总结山间盆地白云岩弥散特征。研究成果可为同类型环境水文地质条件场区工程建设及地下水污染防治提供借鉴,也为山间盆地区开展野外弥散试验提供示范。     

土柱变密度溶质运移试验推求水平及垂直方向弥散度研究

基于溶质运移对流弥散理论的变密度海水入侵模型广泛用于海水入侵研究,而水动力弥散系数是影响模型模拟效果的关键性参量之一。利用传统土柱溶质运移试验结合旁侧抽水,采用数值反演法成功获取了水平及垂直两方向弥散度。相对于传统方法,在不增加试验复杂度的前提下,同时推求了不同方向的弥散度,提高了试验效率,节约了试验成本,可广泛用于测定水动力弥散系数等参数。     

饱和黏性土中污染物运移一维模型试验研究

基于一维室内模型试验,以氯化钠溶液来模拟可溶性污染物,以饱和黏性土为介质,研究了污染物在饱和黏性土中的运移规律,分析了渗透路径的增加导致穿透曲线的相关变化,提出了弥散系数的测定方法。结果表明,随着渗透路径的增加弥散系数逐渐增大,同时证明了污染物与饱和黏性土在接触时间较短的情况下,依然存在较明显的离子的吸附解吸现象。为污染物运移模型的研究及场地的污染情况预测提供参考。     

渭河河漫滩宏观弥散度计算

宏观弥散度的确定对地下水溶质运移至关重要。利用竖管法野外现场测定900个点的垂向饱和渗透系数Kv值,然后进行统计分布检验,运用地质统计学中负指数模型在有块金效应影响的条件下拟合出ln Kv的空间相关尺度λ值,进而利用λ与宏观弥散度关系式求解渭河漫滩非饱和带的宏观弥散度。结果表明,研究区整体Kv平均值为0.012cm/s,方差为1.33,表明Kv空间差异性较大;垂向渗透系数基本服从对数正态分布规律,满足宏观弥散度计算条件;估算整体纵向宏观弥散度为21.27m,各排计算结果约2.11~4.65m。     

扎塘赤泥库岩溶渗漏水动力弥散问题研究

本文以扎塘赤泥库为例,把岩溶渗漏污染问题概化为一维水动力弥散数学模型,在解析解的基础上,根据赤泥库废水含碱浓度的变化特征,推导出了岩溶管道中污染质运移迭加模型和随机模型,用总碱度指标进行了扎塘—S407渗漏通道的弥散模拟,取得了比较满意的结果。      

弥散尺度效应的试验研究进展及展望

水动力弥散尺度效应问题是地下水中污染物运移研究的重要内容,针对国内外的弥散尺度效应研究,分别从室内和野外两个方面对弥散尺度效应试验研究进行综述。统计了室内试验各影响因素产生弥散尺度效应所占的比例,并根据表格数据分析造成弥散尺度效应的原因。最后,提出弥散尺度效应的试验研究展望:(1)验证弥散尺度效应的存在性;(2)研究弥散尺度效应的产生机理;(3)弥散尺度效应的定量化研究。     

基于近道叠加的观测系统检查技术研究与应用

地震数据观测系统是野外仪器班报组在野外采集过程中记录的,室内资料处理人员在得到地震资料后,首先就要对野外采集来的地震数据加上对应的观测系统,一般包括炮点和检波点的坐标、炮号及道号,当出现记录上的失误时,对室内资料处理人员的工作将会造成非常大的困扰。本研究提出了一种野外炮记录进行近道叠加来检验观测系统正确与否的方法,可以快速有效地检查出野外记录的仪器班报中出现的错误,是一种非常有效对观测系统进行校正的方法。     

TDS测试笔在地下水弥散系数野外试验中的运用

弥散系数是地下水污染数学模型的基本参数,在溶质迁移过程中浓度变化的监测是十分细致和漫长的过程。本文提出一种获得纵向和横向弥散度的野外试验新方法,能够很好地简化野外试验的繁琐过程和提高经济效益,且方便可行。     

野外非饱和土壤水流运动速度的空间变异性及其对溶质运移的影响

根据野外非饱和溶质运移试验资料,分析了港质运移速度的空间变异性,求得了呈对数正态分布的流速分布函数,并依此推导出有效弥散系数α=0.068t.根据流速的随机分布特征,分别用带有随机参数的对流模型、对流一弥散模型和传统的对流-弥散模型,求得了区域平均浓度分布及其方差.计算结果与实测结果拟合良好.通过分析得到,浓度方差与浓度梯度成正比,与孔隙弥散系数成反比,方差最大值分布在浓度锋面附近.     

地下水水质模拟中阻滞系数的实验研究

根据具体地下水污染问题研究的需要，从野外现场采集水样和土样，以Ｃｒ＾６＋为示踪剂，在室内进行渗流模拟试验、水质分析，并用解析法求得Ｃｒ＾６＋的阻滞系数（Ｒｄ）。本文将重点介绍实验原理、实验仪器、实验步骤和实验数据的处理方法。     

区域地下水溶质运移随机理论的研究与进展

在总结近年来国内外区域地下水溶质运动研究的基本理论、方法和部分成果的基础上,论述了溶质在大区域运动的主要影响因素为区域介质的空间变异性。首先总结了野外条件下饱和介质和非饱和介质土壤渗透性能的空间变异性结果,由于野外渗透介质严重的空间变异性,研究溶质在野外条件下的运动采用了随机理论方法。基于Lagrange方法和Euler方法,研究结果表明,在渗透系数为对数正态二阶平稳及一阶扰动近似条件下,平均浓度满足对流－弥散方程,方程中宏观弥散度决定于介质渗透性能的统计特征,总结了一系列宏观弥散系数的表达形式,在此基础上,指出了需要进一步研究的问题。     

非均匀土壤中溶质运移的两区模型及其解析解

给出了非均匀土壤中考虑水动力弥散尺度效应的一维溶质运移两区模型。然后在初始浓度为零,半无限一维空间内常数通量边界条件下,推导出了可动区和不动区溶质浓度分布的解析表达式。并用Mathematica软件包作了数值计算。计算结果表明,该模型的模拟结果符合溶质运移的一般规律,因而该模型在土壤溶质运移的研究和应用中有一定的价值。