边界层对粗糙单裂隙溶质运移影响试验

为探究非费克(non-Fickian)运移表现出的峰值提前到达和拖尾等现象,开展了粗糙单裂隙溶质运移试验,总结了粗糙单裂隙中溶质运移特征及运移机理,结合边界层理论对峰值提前到达和拖尾现象进行了分析和解释。结果表明：峰值时间和拖尾时间与边界层厚度之间存在较好的线性相关关系;边界层对裂隙介质溶质运移有较为显著影响,即水流速度越小,边界层厚度越大,滞留在边界层内部的溶质越多,溶质获取率越低;粗糙单裂隙中溶质穿透曲线的峰值提前和拖尾现象是由裂隙中心处以惯性力主导的主流区和裂隙壁面以黏性力主导的边界层区共同作用造成的,其中峰值时间主要由主流区的对流因素控制,而边界层区域的存在对拖尾时间影响较大。     

聚合物对孤岛沥青质模拟油/水界面性质的影响

用挂片法和双锥摆法测定了聚合物溶液/沥青质模拟油体系的界面张力和界面剪切粘度,并对聚合物浓度对其的影响进行了分析.结果表明,聚合物使沥青质模拟油/模拟水体系的界面张力增加,聚合物的存在会影响沥青质在界面处的吸附速度和吸附量,导致沥青质界面膜强度降低.聚合物浓度较低时,聚合物溶液/沥青质模拟油体系的界面剪切粘度低于模拟水/沥青质模拟油体系的界面剪切粘度,聚合物浓度较高时则相反.     

聚合物对孤岛沥青质模拟油/水界面性质的影响

用挂片法和双锥摆法测定了聚合物溶液/沥青质模拟油体系的界面张力和界面剪切粘度,并对聚合物浓度对其的影响进行了分析。结果表明,聚合物使沥青质模拟油/模拟水体系的界面张力增加,聚合物的存在会影响沥青质在界面处的吸附速度和吸附量,导致沥青质界面膜强度降低。聚合物浓度较低时,聚合物溶液/沥青质模拟油体系的界面剪切粘度低于模拟水/沥青质模拟油体系的界面剪切粘度,聚合物浓度较高时则相反。     

浑河扇地典型区域地下水有机污染物运移与预测

在地下水污染调查的基础上,根据室内外实验和文献资料获取的参数,利用Visual Modflow数值模拟软件建立浑河冲洪积扇地下水流模型;以水流模型为基础建立浑河扇中游,浑河与细河地表水交叉污染地下水的典型区域的溶质运移模型,选取检出率最高的苯并(a)芘(BaP)作为模拟因子进行有机污染物运移规律的研究与预测,预报BaP在未来10年内的迁移特征,进而提出区域规划建议。研究结果表明:以地表水为污染源,至未来10年,BaP对周边的最大影响面积约9.54 km2,潜水中预测的质量浓度峰值为1.80μg/L,承压水中预测的质量浓度峰值为0.08μg/L;对流-弥散作用是BaP迁移的驱动力,生物降解及吸附作用使其持续衰减;地下黏性土分布连续的区域,BaP扩散滞缓,黏性土对BaP具有阻滞作用。建议将BaP影响区规划为景观带,从而降低污染水发病率。     

油酸/氨水-醇-汽油-水微乳体系拟三元相图的分析

制备了油酸/氨水-汽油-醇-水微乳液系列,并采用拟三元相图对此微乳体系进行了研究。结果表明,助表面活性剂醇的种类对微乳汽油的微乳区面积及水最大增溶量具有很大影响,其中正丁醇体系的微乳区面积及水的增溶量最大。另外体系中汽油含量增大及环境温度的升高均导致体系微乳区面积和水增溶量的减小。     

随机模拟方法在地下水中COD迁移模拟研究中的应用

本文对地下水中COD运移规律进行模拟研究,考虑到弥散度取值存在不确定性,建立三维对流—弥散模型,将弥散度作为确定性参数和随机函数分别进行模拟。通过模型计算,揭示了研究区COD的空间分布规律以及弥散度取值的随机性对COD在地下水中迁移转化的影响。结果表明,COD运移受地下水流场的影响,其在地下水中的运移主要集中在研究区第一层的砂性土中,考虑随机性时COD在地下水中的运移扩散加快,浓度峰值增大,且在运移过程中横向偏离污染中心的距离更大,污染羽的形状发生变化,浓度等值线也变得略不规则。根据COD浓度及运移范围,对研究区划定出不同等级的水资源污染风险区,为水资源保护及污染防治提供科学技术依据。     

随机模拟方法在地下水中化学需氧量迁移模拟研究中的应用

对地下水中化学需氧量(COD)运移规律进行模拟研究。考虑到弥散度取值存在不确定性,建立三维对流-弥散模型,将弥散度作为确定性参数和随机函数分别进行模拟。通过模型计算,揭示了研究区COD的空间分布规律以及弥散度取值的随机性对COD在地下水中迁移转化的影响。结果表明,COD运移受地下水流场的影响;其在地下水中的运移主要集中在研究区第一层的砂性土中。考虑随机性时COD在地下水中的运移扩散加快,浓度峰值增大;且在运移过程中横向偏离污染中心的距离更大,污染羽的形状发生变化,浓度等值线也变得略不规则。根据COD浓度及运移范围,对研究区划定出不同等级的水资源污染风险区,为水资源保护及污染防治提供科学技术依据。     

裂隙岩体渗流及污染物迁移模型的数值模拟研究

裂隙岩体的非均质性使得其渗流问题与传统多孔介质渗流存在本质差别.目前流行的裂隙渗流模型包括:离散裂隙网格模型;双重连续介质模型;等效连续介质模型.介绍上述方法优劣,并以中国东部某岛屿为基础,基于等效连续介质法,建立三维渗流模型以及污染物迁移模型.数值模拟结果显示,污染物被岩体的吸附程度对污染物运移影响巨大;降水入渗量增多会使得水流速度增快,却不会显著提升污染物运移至边界的时间,反而由于其增大了污染物向四周扩散的趋势,致使较少污染物迁移至边界;距断层较近的污染源不仅会导致污染物迅速迁移至边界甚至地表,并且质量分数显著提升.     

采用图像法实时监测二维多孔介质溶质运移实验与模拟研究

为了对非干扰条件下二维多孔介质中溶质运移现象进行量化研究,进而探索介质条件、水动力条件对二维溶质运移的影响。文章设计了二维承压含水层物理模型,运用图像分析法监测示踪剂质量浓度,开展了不同流速、不同粒径条件下多孔介质溶质运移实验研究,使用交互式地下水(Interactive Groundwater,IGW)模型对溶质运移穿透曲线进行了模拟,研究结果表明:相同流速不同粒径条件下,介质粒径小,亮蓝溶液先穿透,对应的峰值质量浓度小,且弥散系数随着介质粒径的减小而增大;相同粒径不同流速条件下,流速越大,到达峰值质量浓度的时间越短且峰值质量浓度越大,弥散系数随着流速的增大而增大;IGW模型总体拟合精度较高,存在拖尾现象,且这种现象随着流速减小及粒径减小而更明显。     

变弥散系数和对流速度下有机溶质在多孔介质中一维运移的解析解

为研究变弥散系数和对流速度对有机溶质在多孔介质中运移规律的影响,考虑有机溶质的降解作用,设定多孔介质的厚度为有限厚度,建立变弥散系数和对流速度下有机溶质一维运移的数学模型,并利用变量代换和分离变量法获得该数学模型的解析解。将本文所提解析解分别与试验测定结果、已有解析解和有限差分解进行对比分析,对所提解析解的正确性进行验证。基于所提解析解,分析非均质特性系数δ、降解半衰期t_1/2和Robin边界常数α对有机溶质一维运移过程的影响。研究结果表明：一方面,非均质特性系数δ的增大会在一定程度上加快有机溶质的一维运移过程;另一方面,δ增大使得运移后期有机溶质的质量浓度减小;有机溶质质量浓度随降解半衰期t1/2增大而增大,当t1/2不超过800 a时,应考虑有机溶质的降解作用;Robin边界常数α主要影响出流边界附近有机溶质质量浓度的变化;在两种不同入流边界条件下,出流边界附近的有机溶质的质量浓度均随α增大而减小。     

水帷幕防治海水入侵的三维数值模拟

淡水帷幕的形成与咸淡水界面推移速度和推移时间等因素之间的定量分析是海水入侵防治中引人关注的问题,该文基于耦合的饱和-非饱和多孔介质的水流和溶质运移控制方程,采用FEMWATER三维软件系统,模拟分析了在不同的流量边界和浓度边界下淡水帷幕的演化规律.数值模拟结果表明,淡水回灌流量对淡水帷幕形成的影响十分显著,采用淡水帷幕技术防治海水入侵是一个十分有效的方法.     

碳化作用对固化污染土中铅运移特性的影响

为了研究碳化作用对固化污染土中重金属污染物的溶出机理与运移行为的影响,以铅污染土为研究对象,采用半动态淋滤试验测得污染物溶出质量浓度随淋滤时间的变化规律,计算污染物的扩散系数.结果表明:碳化作用下固化土试样浸出液中铅的溶出质量浓度增大;随淋滤液pH值的降低,铅的溶出质量浓度增大.铅累积溶出量的常用对数与淋滤时间的常用对数之间近似成斜率为0.5的线性关系;碳化试样与未碳化试样的63d铅累积溶出量的比值介于1.13～1.64之间.铅通量的常用对数与归一化平均淋滤时间的常用对数之间近似成斜率为-0.5的线性关系.水泥固化铅污染黏性土中铅的溶出是一个扩散控制的过程;水泥固化土中铅扩散系数的范围为1.4×10-18～2.6×10-14m2/s,碳化作用下固化污染土中铅的扩散系数增大.     

纳木错湖淡水浓度和湖泊盐度分布分析

在分析和研究纳木措湖三维动力循环系统数学模型在六个观测站点处淡水的浓度和湖水盐度分布数值模拟实验的过程中,阐述各个观测点处淡水浓度和湖水盐度分布情况并分析形成这种分布格局的原因。模拟试验结果显示：柯氏力在没有湖水分层作用的结合下,对淡水浓度和盐度分布的影响小,但是与湖水分层结合之后,它对淡水浓度和盐度分布起着至关重要的作用。同时湖底的地形对水流的运动起着举足轻重的作用。湖水分层在没有柯氏力的作用下,湖中心特别是湖心表面的淡水浓度和水流的运动却比柯氏力的作用下更高、更活跃。     

土壤中溶质运移的两区模型及准解析解

给出了非均质土壤中考虑水动力弥散尺度效应的一维溶质运移两区模型。在初始浓度为零，半无限一维空间内常数通量边界条件下，推导出了可动区溶质浓度分布Cm(x,t)和不动区溶质浓度分布Cim(x,t)的准解析表达式。     

济南泉域岩溶径流通道特征

岩溶发育程度的差异性对地下水的储存和运移有重要控制作用。采用示踪试验、泉水位动态观测等方法揭示济南岩溶含水介质特征。试验表明济南泉域岩溶水观测孔中示踪剂运移的浓度历时曲线呈现单峰、双峰、三峰、多峰形态并存,岩溶水径流通道有单一管道和多管道并存;泉水位衰减特征表明含水系统以小型管道、裂隙、溶隙、溶孔、网络状溶隙等共同释水,衰减系数的历时变化反映济南岩溶水系统岩溶发育存在垂直分带性。研究表明,济南泉域岩溶发育不均、有多重性,奥陶纪灰岩比寒武纪灰岩的岩溶更发育。为保持泉水持续喷涌,宜选择奥陶纪灰岩含水层进行人工补源。     

钠蒙脱土颗粒对模拟采出水乳化稳定性的影响

实验研究钠蒙脱土颗粒对模拟的聚合物/表面活性剂二元复合驱采出水乳化稳定性的影响,通过zeta电位、界面张力和黏弹模量的测试进行体系稳定机理的探讨。结果表明,当聚合物和表面活性剂的浓度一定时,随着钠蒙脱土颗粒质量浓度的增加,zeta电位和界面张力降低,黏弹模量升高,采出水稳定性逐渐增强,当质量浓度达到150 mg/L时,采出水乳化稳定性最强,采出水最难处理;进一步增大钠蒙脱土颗粒质量浓度,界面张力升高,黏弹模量降低,体系稳定性减弱,有利于采出水的处理。当钠蒙脱土颗粒质量浓度一定时,随表面活性剂和聚合物浓度增加,zeta电位和界面张力降低,黏弹模量上升,体系乳化稳定性增强,进一步增加了采出水的处理难度。     

多孔介质双分子反应溶质运移实验与模拟研究

多孔介质中化学作用对溶质运移具有重要影响.为了揭示反应性溶质运移机理,保持多孔介质不变,以胺和1,2-萘醌-4-磺酸钠双分子化学反应为例,分别开展了非反应及反应条件下不同流速溶质运移实验和数值模拟研究.主要结论如下:①改进的反应性对流弥散模型能模拟双分子反应中溶质运移行为;模型可行,具有较高的精度;0.4mL/s和0.8mL/s流速下生成物峰值浓度相对误差分别为1.2%及0.8%.②利用对流弥散模型可以评估非反应物运移弥散系数,可为反应性溶质运移弥散系数识别提供技术参考.③随流量增大,模型参数m减小,而β0则增大;此外,同一物质在保持相同流量下,作为反应物出现时,其弥散系数略高于非反应物质的弥散系数,其作用机理有待进一步研究.     

不同矿化度对聚表二元复合体系稳定性的影响

在不同的矿化度条件下,聚表二元复合体系的增黏幅度、改变油水界面张力程度也不相同,而二元体系的稳定性直接影响驱油效果,针对此问题,开展室内实验确定不同矿化度对二元体系的影响。实验结果表明,水的矿化度在3 000 mg/L以上时,随矿化度增大体系黏度变化幅度大为减小,其抗盐性能增强,表面活性剂浓度对体系黏度影响不大;水的矿化度在3 000 mg/L以上时,随矿化度增大体系界面张力逐渐降低,当表面活性剂浓度由0.3%增加到0.4%时,体系界面张力下降速度变缓,能够达到10~(-2)m N/m数量级,满足实际矿场需要。     

不同矿化度对聚表二元复合体系稳定性影响室内研究

在不同的矿化度条件下,聚表二元复合体系的增粘幅度、改变油水界面张力程度也不相同,而二元体系的稳定性直接影响驱油效果,针对此问题,开展室内实验确定不同矿化度对二元体系的影响。实验结果表明：水的矿化度在3000mg/L以上时,随矿化度增大体系粘度变化幅度大为减小,其抗盐性能增强,表面活性剂浓度对体系粘度影响不大;水的矿化度在3000mg/L以上时,随矿化度增大体系界面张力逐渐降低,当表面活性剂浓度由0.3%增加到0.4%时,体系界面张力下降速度变缓,能够达到10_-2mN/m数量级,满足实际矿场需要。     

影响驱油剂洗油效率的参数分析

为了评价驱油剂的洗油效率,给出了粘附功因子、界面张力因子和润湿性因子的定义,通过室内实验测定了几种化学驱油剂的接触角、界面张力和粘附功,进而计算出其3个因子值.分析结果表明驱油剂通过降低界面张力因子和润湿性因子,使粘附功因子大幅度减小;化学剂对润湿性和界面张力的影响不同,可以用界面张力因子和润湿性因子来判断驱油过程中界面张力和润湿性发挥作用的程度,对油湿转向水湿的过程,润湿性因子越小,润湿性改变越大;界面张力因子越小,化学剂对界面张力的影响越大;粘附功决定着驱油剂的洗油效率,粘附功越小,洗油效率越好.