解流体动力弥散问题的等参数溶质质量均衡有限元法

本文根据流体动力弥散理论,按照地下水中溶质局部质量守恒原理,采用非线性基函数,导出了求解流体动力弥散问题的一种新的数值法,即等参数溶质质量均衡有限元法。该法与采用同样非线性基函数的等参数里茨(Ritz)法或伽辽全法相比,具有物理意义明确、能准确反映局部质量均衡关系、计算公式简单和易于应用等优点。     

井内混合效应与尺度效应对注入井附近溶质径向弥散过程的影响

径向弥散是指溶质在径向流场下的迁移规律,被广泛用于描述含水层修复领域中污染物的迁移过程.然而,在现有描述径向弥散的模型中,往往忽略了井内混合效应对溶质径向弥散的影响.建立新的注入井附近溶质径向运移动力学模型,同时考虑井内混合效应与弥散度的尺度效应.采用Laplace变换推导该模型的半解析解,利用Stehfest数值逆变换获取溶质在实数空间的解.通过与不考虑混合效应的模型对比研究混合效应对溶质径向弥散的影响,并利用室内渗流槽中的溶质径向弥散实验数据验证模型的合理性与适用性.结果表明:混合效应和尺度效应对注水井附近溶质径向弥散有显著影响.具体地讲,井内的混合效应越显著,在井壁处及含水层中的穿透曲线越低,溶质浓度达到峰值所需时间越长,与不考虑混合效应模型的差异越明显;随尺度效应的增强,溶质提前穿透且扩散范围变大,溶质浓度达到峰值所需时间越长;与前人的模型相比,本研究模型能更好地模拟注水井附近的溶质径向弥散问题.      

地下水水质实时预报系统开发及应用——以下辽河平原为例

地下水数值模拟需要大量的监测数据作为支撑,数据的录入耗时耗力,存在出错的可能,且不能第一时间进行实时快速预报。采用VB语言编程技术,以识别和验证后的下辽河平原地下水流数值模型和地下水溶质运移数值模型为基础,重新编译后的MF2K和MT3DMS为内核计算程序,Microsoft SQL Server 2000为数据库,开发了模型与地下水实时监测系统的接口,集成建立了下辽河平原地下水水质实时预报模型,并开发了操作界面下的操作系统,实现了下辽河平原地下水水质的实时预报功能。该系统将地下水实时监控技术与地下水数值模拟技术结合,操作简便、时效性强、出错概率小,能够实时获取地下水水位、水质监测数据,对地下水流场和地下水溶质浓度场的演化进行快速预报。同时,本系统预留了更新接口,可根据逐步积累的地下水监测数据和系统计算数据进行进一步验证,不断提高系统预报的精度。     

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。     

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。     

同位素示踪模拟地下水溶质运移速度的研究

本文通过青海某地一废物库的选址，进行了单井同位素地下水流速流向的测定，研究放射性同位素作为地下水的运动介质，模拟污染物质的溶质运移速度，从而预报建库后可能对周围环境产生的不利影响，提供切合实际的新的测试手段与数据。     

Laplace变换边界积分方程与Schapery数值反演法模拟溶质运移问题

本文将对流－弥散方程化为纯尔散方程，采用Ｌａｐｌａｃｅ变换，Ｓｃｈａｐｅｒｙ数值反演法求解，通过裕列计算对选取不同的Ｌａｐｌａｃｅ变换参数的计算结果进行比较，分析Ｌａｐｌａｃｅ变换参数对计算精度的影响，给出Ｐ值的选取方法式。     

地下多组分反应溶质运移数值模拟:地质资源和环境研究的新方法

地下多组分反应溶质运移数值模拟(RTM)是解释地球系统中的耦合过程和不同时空尺度对其影响的重要工具。RTM是研究地球科学基础理论、地质资源和环境等复杂地球化学过程的一个新方法,可用于如废物处置安全性评估、地下水污染研究、二氧化碳地质储存、金属矿床的地浸开采等的研究中。笔者首先回顾了反应溶质溶质运移模拟的发展历史,然后总结了反应溶质运移模拟的发展现状,再从耦合过程、空间尺度、裂隙和非均质介质处理角度说明了反应溶质运移模拟所面临的挑战。结合地下水质的演化、生物降解、CO2地质储存等具体实例讨论了反应溶质运移模拟的广泛应用前景,探讨了反应溶质运移模拟的未来发展方向。     

基于GMS的某垃圾填埋场地下水环境影响预测研究

以安徽省向山垃圾填埋场作为研究区,在分析场区水文地质条件的基础上,运用GMS中的MODF-LOW和MT3 D模块建立地下水流概念模型、数值模型及溶质运移数值模型,并根据取样结果确定污染物因子,模拟正常状况和非正常状况下污染物在地下水环境中的污染路径、污染羽迁移状况和污染物对地下水环境可能造成的影响.研究结果表明:评价区...     

祁连山冻土区多组分气体水合物形成过程实验研究

祁连山冻土区天然气水合物气体组成复杂,储层裂隙发育,研究其形成过程对准确理解该区域天然气水合物的形成机制具有重要意义.基于祁连山冻土区水合物的气体组成配置了多组分气体,并对其在纯水、水合物矿区水及冻土岩芯介质体系中的水合过程进行了实验观测,获得了不同条件下多组分气体水合物的诱导时间及聚集形态特征,探讨了不同反应介质(水...