均质孔隙介质渗流实验中的非均匀渗流现象的定量化研究

发布时间：2017-09-01 18:16

  本文关键词：均质孔隙介质渗流实验中的非均匀渗流现象的定量化研究

  更多相关文章： 孔隙介质 溶质运移 非均匀渗流 室内实验 校正函数

【摘要】：地下水资源是水资源的重要组成部分，是制约我国干旱、半干旱地区经济、社会发展的重要因素。我国地下水污染形式严峻，尤其是孔隙介质地下水的污染，而且对污染物在地下水中迁移的研究还处于初级阶段。进行孔隙介质的水文地质室内实验，是研究孔隙介质地下水中溶质迁移规律的重要手段，实验中常采用均质介质来进行研究，认为均质介质中的渗流也应该是均质的，但是大量实验证明，即使是均质介质，也可能发生非均匀渗流现象,该种现象一旦发生，对地下水渗流和溶质的时空分布，都将产生必然的影响，进而影响人们正确的处理实验结果，因此非均匀渗流现象应该引起相关科学工作者的重视。 本文通过均质中砂、粗砂不同水力梯度下的六组渗流实验，经过反复试验，研究了均质介质中非均匀渗流现象的规律、影响因子，通过SPSS统计软件中计算分析，得到渗流过程中不同观测位置的边界影响函数，主要成果和结论如下： 1、对于均质的中砂、粗砂介质，其渗流过程中的溶质运移状态并不是理想条件下的活塞式运移状态，而是会发生非均匀渗流现象。 2、在渗流槽上游，由于溶质均匀进入，渗流槽内的浓度分布方式也为均匀分布，表现为活塞式运移，，各组实验中上游观测孔两侧边界区域与中间主流向区域出现示踪剂浓度峰值的时间差在0~10min以内，但是随着溶质运移距离的增加，开始出现非均匀渗流现象，表现为靠近边界的溶质运移速度较远离边界的中间主流向快，这种差距从上游到下游变的越来越大，两侧边界与中间主流向观测孔出现峰值浓度的时间差也逐渐增大，从0~10min增大到50~100min，根据观测孔数据计算的渗流速度和弥散系数发现，介质中的弥散度变化不大，而渗流速度则是靠近边界渗流速度快，中间主流向慢。 3、基于渗流与溶质运移的非均匀特征定性分析，理论分析并构建了非均匀渗流的校正函数范型，利用实验示踪剂浓度监测数据，基于统计学方法，确定了不同方案的非均匀渗流的校正函数（即边界影响函数）。 4、将构建的非均匀渗流校正函数耦合到水动力弥散模型的解析解中，应用于不同实验中预测各观测点的浓度变化，通过对比耦合数据与实际数据绘制的浓度曲线图和浓度等值线图，验证了耦合函数对实验的预测与实际结果相符，说明了考虑渗流非均匀特征的水动力弥散解析解模型更加符合客观实际，可以用于相应方案不同时刻溶质空间运移的预测。 5、通过大量的实验和数值计算得出，在均质介质中，非均匀渗流现象是存在的，并且这种现象是有规律可循的，通过构建校正函数，对理想条件的对流弥散方程进行校正可以科学正确预测渗流过程中的非均匀渗流现象，对于孔隙介质室内实验有着积极的作用。
【关键词】：孔隙介质 溶质运移 非均匀渗流 室内实验 校正函数
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV139.1
【目录】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-23
• 1.1 研究背景及选题依据12-13
• 1.2 国内外研究现状13-21
• 1.3 研究内容及技术方法21-23
• 第2章 均质孔隙介质非均匀渗流的实验设计23-30
• 2.1 实验目的23
• 2.2 实验理论基础23-27
• 2.3 实验方案设计27
• 2.4 实验材料与装置27-29
• 2.5 实验过程与数据记录29-30
• 第3章 均质介质非均匀渗流特征分析30-55
• 3.1 中砂均质介质非均匀渗流特性分析30-44
• 3.2 粗砂均质介质非均匀渗流特征分析44-52
• 3.3 中砂与粗砂非均匀渗流特征对比52-53
• 3.4 均质介质非均匀渗流影响因素分析53-55
• 第4章 渗流场边界影响函数构建55-69
• 4.1 边界影响函数建立的方法55-57
• 4.2 各方案边界影响函数建立57-69
• 第5章 渗流场边界影响函数的验证与应用69-78
• 5.1 渗流场边界影响函数验证69-74
• 5.2 各方案边界影响函数对比74-75
• 5.3 耦合边界影响函数的水动力弥散模型的应用75-78
• 第6章 结论与建议78-80
• 6.1 结论78
• 6.2 建议78-80
• 参考文献80-87
• 作者简介及攻读硕士学位期间发表的论文87-88
• 致谢88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 夏克勤;康厚军;李瑾;张东;孙晋玉;李宽良;;污染物在地下水中稀释的局限性研究[J];成都理工大学学报(自然科学版);2009年04期

2 李瑞有,於三大,王德厚,陈鹏霄;长江三峡水利枢纽建筑物安全监测决策支持系统总体设计[J];大坝与安全;2004年04期

3 安恩科,谭厚章,李军,徐通模,惠世恩;CFB 流化床边壁下降流的试验研究及内循环模型[J];动力工程;1999年01期

4 焦赳赳;文冬光;李新兵;;求解二维水动力弥散参数的方法[J];工程勘察;1987年06期

5 唐延贵;;不同边界条件对孔隙介质渗流-应力耦合的影响[J];甘肃水利水电技术;2013年01期

6 冯绍元;;渗流槽中辐射流弥散试验的测试及求参——系列弥散试验之一[J];华东地质学院学报;1989年03期

7 管后春;罗绍河;钱家忠;;单个粗糙裂隙中水流及溶质运移研究进展[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2006年09期

8 蔡金龙;周志芳;;粗糙裂隙渗流研究综述[J];勘察科学技术;2009年04期

9 周宏伟;张亚衡;李爱民;裘大勇;;孔隙介质中流体渗流边界演化过程的实验研究[J];科学通报;2008年03期

10 张明泉,曾正中,周启友,韩陆山,高洪宣,吴克俭;粗粒介质中的弥散试验研究[J];兰州大学学报;1993年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 周相国;天津地区垃圾污染物在岩土中的运移及净化作用研究[D];天津大学;2009年

本文编号：773664