支持毛细水带地下水溶质运移实验和数值模拟研究

发布时间：2022-01-12 16:46

　　近年来,由人类活动引起的包气带土壤和地下水污染愈加严重,污水回灌、垃圾渗出液下渗、有毒化学液体泄漏等威胁着包气带土壤和地下水的安全。支持毛细水带是污染物由地表向地下水迁移的必经之地,传统的土壤和地下水文学通常认为支持毛细水带水分的运移以垂向迁移为主,但实际上这仅仅是宏观、大尺度条件下的基本特征。早在1932年,Wyckoff等人就发现了支持毛细水带存在横向渗流的现象。越来越多的室内试验和野外场地试验发现,支持毛细水带的横向渗流对地表非饱和带到潜水含水层的水流和溶质运移有重要的影响。支持毛细水带水流和溶质运移是一个有趣并且具有挑战性的研究课题,尽管有相当多来自不同学科的关于支持毛细水带的研究成果,但对支持毛细水带水流和溶质运移的过程及其复杂的影响因素的研究仍然有待进一步深入。研究支持毛细水带水流运动和溶质迁移的机理及其影响因素是准确评估包气带和地下水水资源形成和转化的基础性研究内容。同时,对于包气带和地下水污染的评价以及修复具有重要的理论与实际意义。为此,本文以土壤水动力学、地下水溶质运移理论等为支撑,在搜集总结前人研究数据和结论的基础上,综合采用室内砂槽试验与饱和-非饱和地下水数值模拟... 

【文章来源】：中国地质大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

Amoozegar等人模拟化粪池排水系统的沙箱试验示意图，图中显示了在沟渠积水条件下，红色示踪剂在沟槽周围和支持毛细水带中三个不同时间的分布情况

图 1.2 Silliman 等人砂槽试验。图中虚线标注了潜水面，圆圈和箭头反应了示踪剂运移的距离图上的时间为示踪剂注入后的时间。在支持毛细水带渗流机理方面，许兆义（1993）提出，支持毛细水带横向渗流的机理是毛细管网中的虹吸现象。为了进一步分析支持毛细水带横向渗流的机理，许兆义将支持毛细水带概化为毛细管束模拟，并对斜置的毛细管内应力分布进行了分析，如图 1.3，斜置的毛细管内流动的驱动力是压差驱动力和重力的在流速上的分量，流动阻力为总摩擦力。通过应力分析，得到了渗流断面流速的表达式：μγ82JrV = （1.1）其中，γ 为水的重率，J 为平均水力梯度，r 为毛细管半径，μ为水的动力粘度。通过式 1.1，许兆义得到结论，支持毛细水带毛细管流速的大小与流管直径的平方成正比。许兆义通过斜置毛细管模型分析了毛细管内横向流动的驱动力和流

彭浩：支持毛细水带地下水溶质运移实验和数值模拟研究3）使用毛细玻璃管组成毛细管网[30]，试验观察到了毛细管网中毛细动和向下排泄的虹吸过程以及不同高度毛细管中流速的差异。同时向连接的毛细管会对斜置毛细管中水的流动造成影响。虽然试验发毛细管模型的缺陷，但是文中未对毛细管网络模型进行更深入的研

【参考文献】：
期刊论文
[1]Capillary-Tube Model and Experiment of Multiphase Flow in Capillary Fringes[J]. 武晓峰,唐杰,吕贤弼.  Tsinghua Science and Technology. 2002(06)
[2]大尺度蒸发模型研究[J]. 黄贤庆,刘新仁.  河海大学学报(自然科学版). 2000(04)



本文编号：3585123