河水下悬挂饱水带及非饱水带水分布与运移特征试验研究

地球陆地表层非饱和带是自然界水循环的枢纽,研究其水分布与运移特征具有重要意义。本研究通过室内砂箱试验,开展不同河水深和地下水埋深的河水渗漏补给地下水模拟试验。结果表明:河水渗漏过程中,随地下水埋深的增加,河水下渗水流由饱水状态逐渐转化为非饱水状态,河水与地下水发生脱节。脱节后,河水下保留悬挂饱水带,悬挂饱水带与地下水饱水带之间为非饱水状态,具有负压,且负压值随着与饱水带距离的增大而增大。靠近饱水带的支持毛细水,可以在水头差驱动下形成连续水流流出。悬挂饱水带大小与河水深成正比,非饱水带流动水的空间分布不均,可传导水压,在重力及压力共同作用下运动,并发生弥散作用和横向运动。示踪试验显示,河水补给地下水时垂向水流速度大于横向。综上,脱节型河水下存在悬挂饱水带,大气降水或地表水可经由非饱水带形成持续的下渗水流补给地下水。该研究可以加深对降水、地表水与地下水相互作用的理解。

天津市设施草莓滴灌条件下水盐分布及运移规律研究

为指导滴灌条件下设施草莓的科学灌溉和合理施肥,本试验运用FDR土壤水盐传感器对草莓生育期内不同时期的土壤水分和盐分进行了监测研究。结果表明,在本试验中设施草莓全生育期灌溉量为1 091.84 mm,其中有效灌溉量为584.95 mm;全生育期耗水量为610.75 mm,日均耗水强度为3.58 mm·d^(-1);全生育期耗水过程可划分为4个耗水阶段:花芽生长期、越冬膨果期、盛果期、盛果后期,且耗水强度变化整体呈现"高-低-高-低"的波动变化趋势,其最大值出现在盛果期(4.74 mm·d^(-1)),最小值出现在盛果后期(2.79 mm·d^(-1));土壤盐分经过长时间的横向和纵向运移,主要在30 cm以内湿润锋边缘形成了积盐效果,仅盛果期4月23日、5月19日、5月26日积盐效果出现在40 cm以内。根据监测数据分析出的草莓日耗水量、有效灌溉量等重要指标,可用于修正该地区草莓灌溉施肥制度,以实现高产。

温室滴灌条件下尿素转化运移分布规律试验研究

在试验的基础上,分析讨论了温室滴灌条件下尿素氮运移分布和转化规律。并初步讨论了滴灌条件下不同灌溉施肥时段对尿素转化运移规律的影响。

设施条件下灌水量对膜孔灌土壤水氮运移分布影响研究

通过模拟设施条件下不同灌水量灌施硝酸钾肥液试验,分析测定了灌后不同时间的土壤含水率和硝态氮分布。研究表明,不同灌水量的土壤含水率和硝态氮质量分数随着时间延长逐渐减小,以膜孔中心最大,远离膜孔中心逐渐变小;随着灌水量增大,相同位置的土壤含水率变大,而相同位置的土壤硝态氮质量分数变小;增大灌水量对土壤含水率和硝态氮分布的影响有利于植物对水分和硝态氮的吸收。

轻非水相液体在不同粒径多孔介质中的运移与分布特性

通过二维砂槽模型模拟柴油在不同粒径多孔介质中运移与分布试验,由图像分析法获取油流锋面及其二维空间分布图,探讨其在不同粒径多孔介质中的迁移与分布特性。试验表明:轻非水相液体的入渗速度与方向受毛细水分和介质粒径的大小影响,也受介质的接触面及结构裂隙的影响;它随地下水位波动而重新分布;其在毛细区和粒径越小的介质中,残留现象越明显,污染越严重。研究它的迁移与分布规律,对于防治地下水和土壤污染有着重要的意义。

土壤容重对膜孔灌盐土水盐运移分布影响

通过室内土壤膜孔灌盐土水分入渗试验,分析了土壤容重对膜孔灌盐土水盐运移分布的影响。结果表明:(1)土壤容重越大,相同入渗时间的累积入渗量越小,相同灌水量下土壤湿润范围越大;(2)入渗结束时,土壤含水量以膜孔为中心呈等值线分布,土壤容重越小,相同位置的土壤含水量越大;(3)膜孔灌对盐土有明显的淋洗作用,膜孔附近土壤盐分含量远低于本底值,湿润体边缘有较高盐分累积;(4)相同灌水量下,土壤容重越小,盐分淋洗范围越大。以上研究结果可以为盐土上膜孔灌合理灌溉提供参考依据。

设施条件下膜孔灌土壤水氮运移分布特性研究

在室内进行了模拟设施条件下膜孔灌灌施硝酸钾肥液试验,分析测定了灌后不同时间的土壤含水量和硝态氮质量分数。研究表明,土壤含水率和硝态氮质量分数随着灌后时间延长逐渐减小,土壤水分和硝态氮在灌后1d内存在明显减少现象,灌后5d土壤硝态氮反硝化作用加强;土壤含水率和硝态氮存在耦合现象,二者分布趋势基本相同,以膜孔中心为最大,远离膜孔中心逐渐减小。

支撑剂在三维裂缝中的运移分布计算

综合应用流体力学、渗流力学、输砂力学和流体热力学等理论，分析支撑剂在三维裂缝中的运移分布规律，建立了一会考虑缝高变化时支撑剂运移分布的数值计算模型，并利用该模型进行了实例计算。该模型和方法能满足三维压裂设计的工程计算需要。

污水灌溉重金属在农田土壤中的运移分布规律研究

通过试验,研究了污水灌溉重金属(Pb,Cd,Cr,Cu)在农田土壤中的运移分布规律,其中包括重金属在土壤水平方向上的分布特征、重金属在土壤垂直方向上的分布特征以及土壤重金属迁移率。研究成果对于合理开发利用污灌水资源,减轻土壤污染,改善土壤生态环境都具有一定的参考价值。

土壤初始含水量对注射灌土壤水分运移分布特性影响试验研究

通过室内不同土壤初始含水量的注射灌水分入渗试验,研究了土壤初始含水量对注射灌土壤水分运移分布特性影响。研究表明:注射灌的累积入渗量与时间呈幂函数关系,土壤初始含水量越大,相同入渗时间的累积入渗量越大。在出水口下方土壤水分湿润范围较大,土壤含水量也较大,而在出水口上方则相反。土壤初始含水量越大,土壤湿润范围越大,距离出水口相同距离的土壤含水量越大。以上研究可为进一步补充注射灌理论技术提供基础。

层状非均质多孔介质中LNAPLs污染物运移与分布的锋面扩展模型

通过建立二维物理模型,研究非饱和层状非均质多孔介质中轻非水相液体LNAPLs(Light Non-a-queous Phase Liquids)的入渗机制与变化特征,建立LNAPLs运移与分布的锋面扩展模型,探讨入渗阶段油流锋面扩展速率的变化规律。结果发现:模型中砂土的渗透系数、孔隙度及油的相对渗透系数对LNAPLs运移的锋面扩展速率影响较大,而油的饱和度与压头变化对其影响较小。当LNAPLs由中砂进入细砂与细砂倾斜透镜体时,砂的渗透系数、孔隙度及油的相对渗透系数减小,这种介质结构面的突变改变了LNAPLs锋面扩展速率,其在中砂中锋面扩展速率快而在细砂与细砂倾斜透镜体中锋面扩展速率慢。此外,当LNAPLs进入干湿界面后,由于毛细作用的增强与含水量的加大,其横向比垂向运移的平均锋面扩展速率大。

膜孔直径对微咸水膜孔灌土壤水盐氮运移分布影响

通过室内不同膜孔直径膜孔灌单点源微咸水入渗试验,分析了相同灌水时间下膜孔直径对微咸水膜孔灌土壤水、盐、硝态氮运移分布影响,结果表明:膜孔直径越大,相同入渗时间的累积入渗量越大;相同入渗时间,湿润锋运移距离随膜孔直径的增大而增大;灌水结束时,膜孔直径越小,相同位置的土壤含水量越小;土壤硝态氮含量随着距离膜孔中心距离增大而减小,随着膜孔直径的增大而增大,而土壤含盐量则相反。以上研究结果可以为合理利用微咸水进行膜孔灌灌溉提供理论依据。

王家岭煤矿高位定向钻孔抽采瓦斯运移与分布规律

以王家岭煤矿12311工作面瓦斯抽采为工程背景,在分析高位钻孔抽采瓦斯理论的基础上,采用FLUENT软件对工作面采空区抽采瓦斯的分布运移规律进行了研究,并据此确定了最佳的瓦斯抽采钻孔布置方式。现场实际抽采试验验证了数值模拟分析结果的合理性,为相似工程条件下瓦斯抽采工作提供了依据。

饱和非均质介质中PCE的运移分布与修复研究

重非水相液体(DNAPLs)泄漏进入土壤-地下水环境成为长期污染源,给人类健康及生态环境带来严重威胁。将四氯乙烯(PCE)作为特征污染物,通过二维砂箱实验探究饱和非均质介质中PCE的运移分布,及Tween 80溶液对PCE的去除效果。采用透射光法监测运移与修复过程,定量评估PCE的修复效率。结果表明,由于PCE无法克服毛细压力,在低渗透性介质上方聚积污染池;由于拉断效应,PCE在运移路径上以离散状形式存在。离散状PCE与Tween 80溶液的有效接触面积大,易被优先溶解去除,控制着修复效率。Tween 80溶液对离散状PCE修复效果显著,可作为有效的修复溶剂选用。

综采面风流参数对单-双尘源耦合粉尘运移规律影响及治理技术研究

综采工作面一直以来都是煤矿粉尘污染的重灾区。为解决综采面粉尘污染问题,通过建立高度仿真综采面三维模型,利用Fluent软件模拟分析了不同风速条件下综采面单一尘源及单-双尘源耦合条件下各尘源点扩散粉尘分布规律。通过对比分析模拟结果,获取综采面最优排尘风速,并以此为依据提出相应的综采面控除尘措施。研究成果可指导矿井前期通风布局设计及开采过程中综采、综放面粉尘治理,对创建安全绿色矿井具有重要意义。

煤岩复合顶板易自燃煤层CO分布规律及防控措施

以神府矿区嘉元煤矿12202综采工作面为研究对象,通过向采空区安设监测点,研究煤岩复合顶板易自燃煤层的氧化过程和CO分布运移规律,在此基础上创新性提出采用分段向采空区低洼点注水封闭采空区“氧化带”的防灭火方法,该方法经12202综采工作面试验效果良好,具有效率高、工艺简单、投资少且安全易操作特点.

聚合物微球在人造砾岩岩心中的运移性能

聚合物微球是一种可改善油藏非均质性、提高水驱采收率的深部调剖剂。采用多点测压人造砾岩岩心实验和产出液中微球粒度分布测试相结合的方法,研究了粒度分布呈双峰的聚合物微球体系在2种渗透率的人造砾岩岩心中的运移性能。研究结果表明,聚合物微球在渗透率为0.295 7和0.634 5μm2的人造砾岩岩心中具有较好的注入性能,且最大阻力系数分别为5.3和8.5;粒度超过16μm的聚合物微球难以通过渗透率为0.295 7μm2的人造砾岩岩心,其产出液中微球粒度呈单峰分布特征,峰值为5μm;而渗透率为0.634 5μm2的人造砾岩岩心产出液中微球粒度呈双峰分布特征,峰值分别为7和150μm,粒度超过450μm的聚合物微球难以通过。

神华碳封存示范项目中CO_2注入分布模拟

CO2咸水层封存被广泛认为是一种具有大规模温室气体减排潜力的地学前缘技术。选取中国第一个全流程CCS项目为研究背景,结合工程实际情况,选取鄂尔多斯盆地为具体研究对象,提取相关参数,建立相应的地质模型,通过数值模拟研究咸水层多层统注时CO2在咸水中的主要封存机制、CO2在地层中的运移分布特征及其与注入能力的关系,并观测由于CO2注入引起的地层压力、CO2摩尔分数、酸碱度等的变化情况,为方案的进一步优化奠定基础。研究表明,CO2注入咸水层后,大部分进入储层上部,且注入能力越大时,注入的层位越多,注入量越大;CO2在咸水层中的存在形式有自由态、束缚态和溶解态。所有探索性研究的目的是给示范性项目的未来提供一个良好的基础优化方案。

基于改进多谱图象分析方法的LNAPL分布特性研究

本文通过室内实验建立物理模型,研究非饱和带中非均质条件下轻非水相液体(LNAPL)运移和分布特性。在实验过程中用数码相机进行拍照,把轻非水相液体的扩散过程以图像的形式记录下来。然后,针对目前使用的多谱图象分析方法的不足,对该方法进行改进。并将改进后的多谱图象分析方法对实验所获图象进行处理。处理结果说明,改进多谱图象分析方法用于研究地下水中轻非水相液体的分布特性是可行的,RGB值在空间和时间上的变化曲线基本反映了轻非水相液体在空间和时间上的分布情况。另外,Green值和Blue值相对于LNAPL的分布较敏感,干湿界面、水油界面等介质结构突变面可由两者的空间分布曲线明显的看出。

污水管网不同汇流条件下沉积物运移分布规律

为探明城市污水管网不同汇流条件下沉积物运移分布规律,通过建立污水管网中试系统,探究了不同汇流区域沉积物厚度的变化特征和碳、氮、磷污染物的冲刷沉积特性。根据研究结果可将污水管网沿程划分为滞流区、分离区、最大流速区、流动复原区四个功能区域。其中,当污水管网干流增加时,管道整体沉积层厚度显著下降,最大流速区冲刷特性最为显著,但滞留区和分离区的污染物浓度均有所增加,且各区域表层碳类沉积污染物占比明显增加,氮、磷类沉积污染物的占比变化不显著;相对于干流增加,支流增加时滞留区和分离区污染物浓度仍有增加,但其引起的沉积物厚度下降量较低,最大流速区和流动复原区污染物浓度下降较少。