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.     

非饱和土壤中溶质运移对流占优问题的通量校正运移解法

描述非饱和土壤中溶质运移的对流弥散方程可分成两部分，对流部分用通量校正运移（FCT）算法求解；弥散部分用常规的隐式差分方法求解，FCT算法包括两个阶段，一个是低阶运移阶段，这一阶段的解，可能会引进过量的数值弥散，另一个是高阶通量校正阶段，通过对反扩散通量进行校正（限定），可有效地消除数值弥散和数值振荡，而水体积分数用FUCG方法求得，能保持质量守恒，通过数值例子验证了FCT算法的有效性。     

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。     

多尺度非均质多孔介质中溶质运移的蒙特卡罗模拟

探讨了将蒙特卡罗(Monte Carlo)方法应用于多尺度非均质含水层中溶质运移模拟的方法。所研究的含水层由两种具有不同渗透系数统计特征的多孔介质所组成,每一种多孔介质是非均质的,且其渗透系数场符合平稳假设,而整个模拟区的渗透系数是非平稳的。Monte Carlo方法要求参数是平稳的,因此,分别对两种多孔介质产生若干随机渗透系数场后,用两种方法进行组合,并进行溶质运移的模拟计算。通过对计算结果的分析,综合考虑计算精度、计算时间等因素,得出了处理多尺度非均质多孔介质中溶质运移问题的较好方法。     

粘性土壤溶质运移新模型的应用

将Moldrup等提出的模拟水流和溶质运移的运动平均斜率模型和运动浓度斜率模型联合,模拟了重粘土在入渗和蒸发条件下的水盐动态并与特征-有限差分数值模型的计算结果进行了比较。在模拟过程中新模型显示出更加高效的优点,这对粘性土壤地区盐渍化趋势的长期预报具有重要的实际意义。     

海水入侵和地下水水溶质运移规律的定性研究

本文通过对沿海地区海岸带淡，盐水按触带，海水入侵范围和地下水含水层中溶质运移之间的内在联系，以及溶质运移的运动规律和途径的定性分析，从理论上为沿海地区予测海水入侵范围及淡水咸化提供根据，并通过一维地下水流的微分方程的研究。为进一步推导不同边界条件下的海水入侵范围提供研究方向。     

裂隙岩体溶质运移模型研究

核废料的地下深部贮存、垃圾填埋造成的污水下渗、海水入侵、输油管道老化引起渗漏等诸多应用领域的发展,要求从机理、试验和模型等方面发展裂隙岩体溶质运移理论。基于裂隙岩体系统溶质运移的多尺度概念模型,分析了目前描述裂隙岩体系统中溶质运移各种数学模型的适用性和优缺点,为选取合理的数学模型求解具体的问题提供了参考依据。最后提出了需要进一步研究的问题。     

地下水溶质迁移模拟研究进展

在地下水的相关研究中,农药和石油等地下水污染、土地盐碱化、海水入侵等诸多实际问题主要的研究方法都涉及地下水溶质迁移模拟. 相比地下水水流模拟的相对完善,对溶质迁移的模拟比较薄弱且迁移过程本身复杂性较高,目前地下水溶质迁移的研究工作还处在全面发展的阶段. 文中阐述了反映地下水溶质迁移机理和过程的数学模型,综述了溶质迁移模拟在地下水污染物防治、土地盐碱化、海水入侵、石油和放射性废物扩散等问题的诸多应用,归类了目前溶质迁移模拟所使用的对流迁移、对流-弥散模拟等主要数值方法,并对这些方法的优缺点和应用实例做了总结. 最后,分析了目前溶质迁移模拟中存在的不足,展望了未来在参数确定、裂隙介质运移机理和多相介质条件下运移模拟可能取得的突破.     

不流动水与非平衡吸附作用对溶质运移影响的数值模型-MIENESOR

不流动水与非平衡吸附作用对溶质在孔隙介质中的运移有很大影响,“两点-两区”模型是目前研究不流动水与非平衡吸附作用的较为完善和实用的模型。在溶质运移的“两点-两区”模型的基础上,同时考虑了土壤对溶质的平衡和非平衡吸附作用,开发了MIENESOR数值模型,并给出了基于有限差和有限元法联合的数值解,编制了相应的计算机程序。对MIENESOR数值模型的案例验算表明：该模型能很好地揭示溶质在包气带和含水层中运移的规律,所开发的计算机程序稳定性较强,可用于实际。     

含水层中考虑水—岩间阳离子交换的溶质运移方程

导出了能反映含水层中水—岩间阳离子交换作用的溶质运移方程,并提出了一个新的海水入侵数学模型.模型以交换阳离子Na+和Ca2+作为模拟因子,考虑了海水入侵过程中水—岩间的Na+—Ca2+交换,模型用于模拟山东省龙口市黄河营地区的海水入侵,取得了令人满意的结果,从而证明导出的溶质运移方程是正确的,建立的模型是可靠的.     

积雪融雪过程中水、热、溶质耦合运移规律的研究进展

大气污染的加剧,形成大量的酸性雨,在冬季则以酸性雪的形式出现.酸性雪对土壤环境、水环境及生态环境的影响已经引起世界性的关注,而对于积雪、融雪过程中水、热、溶质耦合运移规律的研究是评价和预测这些影响的理论基础.在查阅大量中外相关文献的基础上,对该领域的研究历史、发展现状和尚待解决的问题进行了综述.     

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。     

Modelling Transport of Linearly Sorbing Solutes in a Single Fracture: Asymptotic Behavior of Solute Velocity and Dispersivity

The asymptotic behavior of the solute velocity and dispersivity for a system of parallel fractures with matrix diffusion is made using numerical modeling and theoretical analyses. The study is limited to linearly sorbing solutes with a constant continuous source boundary condition. Expressions are provided for solute velocity and effective dispersivity in terms of fracture porosity during asymptotic stage using spatial moment analyses. The importance of matrix porosity and fracture porosity on solute velocity as well as the relationship governing effective dispersivity and fracture porosity is discussed for both non-reactive and linearly sorbing solutes. By using a dimensionless effective dispersivity parameter it is shown that the relationship between the fracture porosity and dimensionless effective dispersivity is linear for non-reactive solutes. It is also shown that this holds true for the linearly sorbing solutes with the same proportionality constant.     

基于溶质运移模拟的某化工场地污染物对拟建水库污染风险预测

溶质运移模拟是污染风险预测的一种有效手段。本研究为查明研究区内某有机污染场地作为污染源对拟建水库的影响,基于对区内流场的精确测量,建立了准确的地下水流模型和化工厂泄露有机污染物的溶质运移模型,预测分析了研究区拟建水库修建前、后地下水流场及污染物迁移情形的变化。模拟结果表明：水库和周边两种设计水头的截渗沟建成后,改变了自然条件下的流场,形成水库向截渗沟排泄、截渗沟向周边排泄以及水库和周边区域均向截渗沟排泄两种地下水流场。某些污染羽扩散范围虽比自然条件下有所增大,但向水库方向的扩散均未超出300 m,不会对水库水质构成污染风险。