含有透镜体的二维多孔介质溶质运移实验与模拟研究
本文选题:溶质运移 切入点:示踪剂 出处:《合肥工业大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:多孔介质水流及溶质运移研究一直以来对地下工程及地下水污染防治具有重要指导意义,其中示踪剂实验是一种重要的研究方法,但目前研究溶质运移实验中示踪剂浓度检测大多采用取样法,为了避免取样法对溶质运移带来的影响,本文运用图像分析法检测示踪剂溶度。此外关于透镜体对多孔介质溶质运移的影响的研究较少,本文在总结前人研究的基础上,建立了模拟二维多孔介质运移的物理模型,在达西流条件下将惰性示踪剂亮蓝分别通入均匀和含有透镜体的多孔介质中,研究示踪剂在二维模型中的运移情况,运用解析解模型和IGW模型对溶质运移的时间浓度穿透曲线进行模拟,并对不同条件下的数值模拟结果进行了分析讨论,从而得出惰性溶质运移有关的规律和机理。总结本文研究方法和实验成果,得出如下结论:(1)利用图像法取代取样法测定溶质运移过程中浓度变化,快速准确的量化溶质溶度,为以后研究多孔介质溶质运移提供一种科学简单的检测方法。(2)多孔介质模型实验中虽然透镜体的大小和位置发生变化,但水力梯度和流速都呈线性关系,可以用传统达西定律进行拟合,且当水力梯度J相同时,随着透镜体大小H的增大渗透系数K变小。(3)在对溶质运移穿透曲线进行解析解和IGW拟合效果对比可发现:在均质多孔介质中,两者的拟合评价参数r2和RMSE相差不大,均可以很好的拟合溶质运移过程;而在含有透镜体的多孔介质中,随着透镜体的增大,解析解模型拟合参数r2值逐渐变小,RMSE值却逐渐增大,而IGW模型的r2值和RMSE值变化不大,且均比解析解的r2更接近1,RMSE值更加接近0,IGW模型具有更高的拟合精度。(4)通过比较不同条件下亮蓝浓度穿透曲线发现,随着透镜体和运移距离的增大,亮蓝浓度峰值到达的时间逐渐变长且峰值逐渐变小,模拟参数弥散系数D随之变大,出现非费克现象;当流速增大,亮蓝浓度到达峰值时间逐渐变短且峰值逐渐变大,弥散系数D随之变大,出现非费克现象。
[Abstract]:The study of water flow and solute transport in porous media has always been of great significance to underground engineering and groundwater pollution prevention and control, among which tracer experiment is an important research method. However, the concentration of tracer in solute transport experiments is mostly detected by sampling method, in order to avoid the influence of sampling method on solute transport. In this paper, the tracer solubility is detected by image analysis. In addition, there are few studies on the effects of lens on solute transport in porous media. Based on the previous studies, a physical model for simulating the migration of two-dimensional porous media is established in this paper. In the Darcy flow, the inert tracer bright blue was injected into a homogeneous porous medium containing a lens, respectively, and the migration of the tracer in a two-dimensional model was studied. The analytical solution model and IGW model are used to simulate the time concentration penetration curve of solute transport. The numerical simulation results under different conditions are analyzed and discussed. The research methods and experimental results in this paper are summarized, and the following conclusions are drawn: (1) using image method instead of sampling method to determine the concentration change in the process of solute transport, rapidly and accurately quantifying solute solute solubility. In the model experiment of porous media, although the size and position of the lens change, the hydraulic gradient and velocity are linearly related. It can be fitted with traditional Darcy's law, and when the hydraulic gradient J is the same, When the permeability coefficient K becomes smaller with the increase of lens size H) the analytical solution of solute migration penetration curve is compared with the IGW fitting results. It is found that in homogeneous porous media, the fitting evaluation parameters R2 and RMSE are not different from each other. In porous media containing lens, the fitting parameter R2 of analytical solution model becomes smaller and smaller, but the value of R2 and RMSE of IGW model change little with the increase of lens body, but the solute migration process can be fitted well in porous media with lens body, but the value of RMSE increases gradually with the increase of lens body, but the value of RMSE and RMSE of IGW model do not change much with the increase of lens body. Compared with the analytical solution, the RMSE value of R2 is closer to that of the model with a higher fitting accuracy. (4) by comparing the penetration curves of bright blue concentration under different conditions, it is found that with the increase of lens body and migration distance, The time to reach the peak value of bright blue becomes longer and the peak value becomes smaller, the dispersion coefficient D of the simulation parameter becomes larger, and the non-Fecker phenomenon occurs, and when the velocity of flow increases, the time to reach the peak value of bright blue concentration gradually becomes shorter and the peak value becomes larger. The dispersion coefficient D increases with it and the non-Fecker phenomenon appears.
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X523;P641.2
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 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
2 李国敏;黎明;韩巍;TSANG Chin-Fu;;裂隙中滞水区对溶质运移影响的模拟分析[J];岩石力学与工程学报;2007年S2期
3 许天福;金光荣;岳高凡;雷宏武;王福刚;;地下多组分反应溶质运移数值模拟:地质资源和环境研究的新方法[J];吉林大学学报(地球科学版);2012年05期
4 李希,黄军琪;多孔介质中溶质运移问题的奇异摄动分析[J];水动力学研究与进展;1987年01期
5 陈明佑;关于溶质运移方程中的一个问题[J];水文地质工程地质;1991年05期
6 王之道;关于溶质运移方程中抽注水井处理的讨论——和陈明佑先生商榷[J];水文地质工程地质;1992年05期
7 吴蓉,周志芳;基于单裂隙开度算法的溶质运移研究[J];河海大学学报(自然科学版);2004年01期
8 王锦国,周志芳;基于分形理论的裂隙岩体地下水溶质运移模拟[J];岩石力学与工程学报;2004年08期
9 袁金芹;周志芳;;粒径和流速对溶质运移的影响试验研究[J];西部探矿工程;2008年12期
10 徐文彬;柴军瑞;方涛;;陡立单裂隙基质系统溶质运移研究[J];人民黄河;2008年02期
相关会议论文 前9条
1 李国敏;黎明;韩巍;TSANG Chin-Fu;;裂隙中“滞水”区对溶质运移影响的模拟分析[A];中国科学院地质与地球物理研究所2007学术论文汇编(第七卷)[C];2008年
2 李保国;胡克林;黄元仿;;土壤溶质运移模型的研究及应用进展[A];中国土壤学会第十次全国会员代表大会暨第五届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集(面向农业与环境的土壤科学综述篇)[C];2004年
3 詹美礼;朱汝雄;;裂隙中溶质运移规律的实验研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
4 王金满;杨培岭;任树梅;石懿;;基于人工神经网络的土壤溶质运移模拟与预测[A];中国农业工程学会农业水土工程专业委员会第三届学术研讨会论文集[C];2004年
5 王岩;梁冰;赵继涛;许大为;;裂隙岩体地下水溶质运移规律的研究[A];第九届全国渗流力学学术讨论会论文集(二)[C];2007年
6 王岩;梁冰;;裂隙岩体地下水溶质运移规律的研究[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
7 王礼恒;李国敏;董艳辉;;裂隙介质水流与溶质运移数值模拟研究综述[A];中国科学院地质与地球物理研究所2013年度(第13届)学术论文汇编——工程地质与水资源研究室[C];2014年
8 李志新;;地面灌条件下地表溶质分布运移数值模型研究[A];2007年中国农业工程学会学术年会论文摘要集[C];2007年
9 李志新;许迪;李益农;;畦灌施肥条件下地表水流溶质运移模型研究[A];第三届全国水力学与水利信息学大会论文集[C];2007年
相关博士学位论文 前3条
1 甄庆;新构土体土壤质量及水分与溶质运移研究[D];中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心);2016年
2 朱焱;区域拟三维饱和—非饱和水流与溶质运移模型研究与应用[D];武汉大学;2013年
3 梁婕;基于不确定理论的地下水溶质运移及污染风险研究[D];湖南大学;2009年
相关硕士学位论文 前10条
1 高晓梅;多孔介质中反应性溶质运移机理研究[D];合肥工业大学;2015年
2 张俊年;裂隙中反应性溶质运移实验与模拟研究[D];合肥工业大学;2015年
3 张鑫;云南省文山州德厚水库三叠系岩溶水溶质运移规律[D];昆明理工大学;2016年
4 周杨;多孔介质溶质运移实验模拟研究[D];合肥工业大学;2016年
5 王泽坤;含有透镜体的二维多孔介质溶质运移实验与模拟研究[D];合肥工业大学;2017年
6 管后春;单个粗糙裂隙中水流与溶质运移试验研究[D];合肥工业大学;2006年
7 朱汝雄;裂隙岩体溶质运移模型实验及运移规律初步研究[D];河海大学;2004年
8 王建花;倾斜单裂隙水流及溶质运移机理及模拟研究[D];合肥工业大学;2007年
9 刘进庆;一维溶质运移中的反问题[D];山东理工大学;2007年
10 陈士军;交叉裂隙水流及溶质运移机理实验研究[D];合肥工业大学;2006年
,本文编号:1611234
本文链接:https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/1611234.html