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文檔簡(jiǎn)介
1、近幾十年來(lái),地下水污染、高放廢物處置庫(kù)選址等問(wèn)題使多孔介質(zhì)中溶質(zhì)遷移這一課題成為研究熱點(diǎn)。與孔隙介質(zhì)中溶質(zhì)遷移研究相比,裂隙溶質(zhì)遷移研究還處于起步階段。本次研究采用自制花崗巖裂隙溶質(zhì)遷移設(shè)備,開(kāi)展了以Na、Cu、U為示蹤劑的遷移實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)包括:
1)Na、Cu、U在花崗巖薄板中的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn);
2)Na、Cu、U在花崗巖薄板中的彌散實(shí)驗(yàn);
3)Na、Cu、U在花崗巖單裂隙中的對(duì)流-彌散實(shí)驗(yàn);
4)Na
2、在花崗巖單裂隙中遷移的彌散尺度現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,采用配線法求出Na、Cu、U的擴(kuò)散系數(shù)、阻滯系數(shù)、彌散系數(shù)等有關(guān)參數(shù),為后續(xù)數(shù)值模擬提供基礎(chǔ)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
(1)擴(kuò)散、彌散實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),由于濃度差以及花崗巖的阻滯作用使原、取液箱中濃度變化速率相差較大,且彌散實(shí)驗(yàn)中存在的水壓作用使溶質(zhì)濃度變化速率比擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)的變化速率快。此外,對(duì)比擴(kuò)散、彌散曲線得到濃度變化速率U>Na>Cu,分析主要原因?yàn)榛◢弾r對(duì)各元
3、素產(chǎn)生阻滯作用Cu>Na>U,而隨后利用實(shí)驗(yàn)所得曲線,求得擴(kuò)散系數(shù)、彌散系數(shù)以及阻滯系數(shù)也證明了此觀點(diǎn),計(jì)算結(jié)果為:擴(kuò)散條件下,Na、Cu、U擴(kuò)散系數(shù)分別為8.57×10-13 m2/s、6.45×10-13 m2/s、1.03×10-12 m2/s,阻滯系數(shù)分別為6214、12047、2031,彌散條件下,Na、Cu、U的彌散系數(shù)分別為4.83×10-12 m2/s、5.35×10-12 m2/s、3.08×10-13 m2/s;阻滯
4、系數(shù)分別為6079、12005、1705;最后,實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在嚴(yán)格計(jì)算取樣量的前提下,高濃度液面會(huì)有所上升,推測(cè)原因?yàn)閹r板起―半透膜作用,發(fā)生反滲透現(xiàn)象。
(2)對(duì)流-彌散實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),各元素遷移曲線整體為倒―V字型且由于水動(dòng)力彌散作用使曲線隨時(shí)間與遷移距離增加,濃度峰值逐漸減小,峰面積逐漸增大,曲線―縮首程度減弱而―拖尾現(xiàn)象明顯。此外,對(duì)比遷移曲線發(fā)現(xiàn):曲線―縮首程度:U>Na>Cu,曲線―拖尾程度Cu>Na>U;推測(cè)花崗巖對(duì)三
5、種元素的阻滯作用Cu>Na>U;通過(guò)使用配線法求出Na、Cu、U的縱向彌散度分別為:0.0858-0.1077 m、0.0921-0.1162 m、0.0958-0.1337 m,橫向彌散度為:0.00077 m、0.00066 m、0.00030 m。
(3)彌散尺度實(shí)驗(yàn)表明室內(nèi)小尺度試驗(yàn)也可產(chǎn)生―尺度效應(yīng)為后續(xù)研究提供思路。
數(shù)值模擬研究主要包括:
1)以對(duì)流-彌散實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ),選擇雙重連續(xù)介質(zhì)模型構(gòu)建瞬
6、時(shí)注入數(shù)學(xué)模型,驗(yàn)證有關(guān)參數(shù);
2)根據(jù)野外實(shí)際情況,選擇雙重連續(xù)介質(zhì)模型構(gòu)建恒定注入數(shù)學(xué)模型,模擬預(yù)測(cè)Na、Cu、U在青山花崗巖裂隙內(nèi)部的遷移情況。模擬結(jié)果表明:
(1)對(duì)比實(shí)驗(yàn)曲線與模擬曲線,驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)求得數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性;同時(shí)證明在未知參數(shù)較多的情況下,使用等效連續(xù)介質(zhì)模型求取有關(guān)參數(shù)是可行的;
(2)模擬Na、Cu、U在青山花崗巖裂隙中的遷移情況,發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶質(zhì)在同一遷移位置處,隨時(shí)間增加,濃度值逐漸增大;
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