水平单裂隙溶质运移弥散系数及其尺度效应实验研究

《水平单裂隙溶质运移弥散系数及其尺度效应实验研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、水平单裂隙溶质运移弥散系数及其尺度效应实验研究摘要裂隙岩溶介质中地下水流和污染物运移数值模拟研究已经成为水环境管理和保护方面一个极受重视的领域。国内外对于孔隙介质中的水流及溶质运移问题的研究已同益成熟，但是对于裂隙介质中相应的研究还有待进一步的完善，特别是对于裂隙介质中污染物的迁移转化规律的研究有待深入。本文在总结国内外相关研究成果的基础上，设计制作了平行板单裂隙模型，并进行了系统的水流及溶质运移试验，对试验结果进行了分析，得出主要结论如下：(1)在低速渗流区(即前线性流区域)，渗透系数随着隙宽的增大而减小；(2)对低速渗

2、流阶段下的水流流速和水力梯度进行拟合，结果呈非达西(non-Darcy)关系，拟合所得系数栉值在l～2之间。与周志芳给出的高速non-Dare>,流态下非线性指数变化范围1．0-．-，2．0是一致的。可见无论低速还是高速non—Darcy流，其非线性指数的变化范围基本一致。(3)水平单裂隙的Peclet(Pe)数与纵向弥散系数和分子扩散系数之间的比值DL／DI之间呈现出如下规律，即：D￡．／D：=b+aPe拼，统计得出的m值均介于1．O～2．0之间，比Bear(1972)在孔隙介质中得出的m值范围稍大。这是由于在相同情况下

3、，孔隙介质中的弥散系数通常要远小于裂隙中，因而造成了Dt／D：的相对变大和尸e数的相对减小，从而导致了DgD／随PP数的变化幅度增加，m值的相对增大。(4)在低速渗流阶段，弥散系数尺度效应的分维数随流速的增大而减小，弥散系数随着隙宽的增大而减小。(5)在达西流阶段，弥散度随着渗透系数增大而减小。关键词：单裂隙；non—Darcy流；弥散系数；尺度效应；peclet数ExperimentalStudyofDispersionCoefficientandScaleEffectinSingleHorizontalFracture

4、AbstractThegroundwaterflowandsolutetransportinthefracturedmediahasbeenanimportantresearchaspectinhydrogeology．Thestudyonwaterflowandsolutetransportinporousmediaathomeandabroadhasincreasinglygownsup，butsomeresearchesinfracturedmediaremainsneedtobefurtherimproved，es

5、peciallytheresearchinlawsofmigrationandtransformationofpollutants．Basedonthestudyaboutwaterflowandsolutetransportinthefracturedmediaathomeandabroad，asetofexperimentequipmentsimulatinggroundwaterflowandsolutetransportisdesigned．Herethetestsimulatinggroundwaterflowa

6、ndsolutetransportisperformedinthesingleparallelplatefracture，theresultsarestudiedandanalyzed，andtheconclusionsaredrawnasfollowings：(1)Inlowflowareas(front—lineflowarea)，thepermeabilitycoefficientincreasesastheaperturedecreases．(2)Flowvelocityandhydraulicgradientwe

7、refittedinlowflowareas，theresultwasnon—Darcyrelations，fittingfactornvaluesfromlto2，consistingwiththefactorvalueinhigh-speednon—DarcyflowgivedbyZhouZhifang．Thisshowsthateitheralowspeedorhigh-speed，thefittingfactorninnon-Darcyflowisbasicallythesame．(3)Thelawbetweent

8、hePeclet妒P)numberand仇／上)，(theratiooftheverticaldiffusioncoefficientandthediffusioncoefficient)inthesinglehorizontalfractureisshowedasfollowing：DL

9、DF=b+a