基于阿尔奇定律的双重介质模型溶质运移试验研究

【目的】由于天然孔隙介质中存在物理化学非均质性,在这种复杂的非均质性含水层中,以往的现场试验数据显示溶质在非均质介质运移过程中无法用菲克扩散定律对流弥散方程(Advection-Dispersion Equation,ADE)来描述。本研究采用高密度电法证实溶质在非均质介质中非菲克运移。【方法】本研究采用石英砂、沸石两种不同基质构建双重介质物理模型(Models of Dual-Domain Mass Transfer,DDMT),采用高密度电法测定系统ERT21实时检测和采集数据,在实验室利用Nacl溶液开展示踪试验,利用阿尔奇定律分析溶质运移试验研究。【结果】试验结果浓度穿透曲线在后期发生“拖尾”现象;在沸石柱实验中,观察到流体电导率(σ_(f))和体积电导率(σ_(b))之间的滞后现象,这表明流体在不可动领域和可动领域之间的交换。而在沙子柱试验中,未观察到σ_(f)和σ_(b)之间的滞后现象,可以忽略质量传递行为;滞后现象的形状与大小由水动力学特征和基质属性控制,水动力学是影响拖尾时长的因素之一,渗透系数会影响溶质运移的过程。【结论】通过试验观察和地球物理数据分析,直接量化了实验室尺度下的异常质量传递行为,通过地球物理方法测量的导电率(σ_(b))对于移动和不动领域都具有敏感性,从而提供了与标准采样方法相比的独特优势。

矩形狭缝裂隙水流运动特征数值模拟研究

裂隙水流运动规律的研究对岩溶地区水资源合理开发利用以及裂隙岩体渗流理论发展具有重要意义。为探讨立方定律在矩形狭缝平行裂隙中的有效性以及裂隙水流运动特性,对不同尺寸的矩形狭缝平行裂隙水流运动进行数值模拟,基于模拟结果,利用极限流速和极限雷诺数的概念对立方定律在矩形狭缝裂隙中的有效性进行了验证,提出适用于矩形狭缝裂隙的修正立方定律。分析了矩形狭缝裂隙渗透系数随裂隙开度、宽度以及宽度与开度比值的变化,结果表明:裂隙开度越大,宽度越大,渗透系数越大,渗透系数随裂隙宽度与裂隙开度比值的增大而增大,二者之间呈指数关系。对裂隙水流流速分布剖面进行分析,结果表明:裂隙开度越大,流速分布越偏离泊肃叶分布,且离裂隙中心线越近,绝对偏差越大,相对偏差沿质点位置呈波动变化,变幅较小;流速越大,流速分布越偏离泊肃叶分布,在裂隙中心线处最大,离裂隙壁越近,偏差越小,而相对偏差随流速的变化幅度相对较小,表现为集中型;裂隙宽度越大,对流速分布影响越小。

Mike水流数值模拟模型在变电站防汛减灾中的应用

变电站建成后,随着周围基础设施的建设,下垫面条件发生了明显变化,须对当初的区域洪水水深设计参数进行复核。以官渡500kV变电站为研究对象,基于Mike软件,建立地表水二维水动力学数值模拟模型,对不同设计暴雨情况下洪涝水演进情况进行模拟计算;模拟计算出50年及100年一遇设计暴雨情况下,变电站附近区域内的洪涝水发生及演进过程,并针对站址现状提出相应的建议及措施。