溶質(zhì)非費(fèi)克遷移的連續(xù)時(shí)間隨機(jī)游走模擬研究.pdf

1、多孔介質(zhì)中溶質(zhì)運(yùn)移過(guò)程非常復(fù)雜，與介質(zhì)的孔隙結(jié)構(gòu)特征、介質(zhì)結(jié)構(gòu)的空間分布等密切相關(guān)。溶質(zhì)運(yùn)移過(guò)程中往往出現(xiàn)非費(fèi)克現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為超彌散現(xiàn)象、拖尾現(xiàn)象和尺度效應(yīng)問(wèn)題。 本文應(yīng)用連續(xù)時(shí)間隨機(jī)游走理論模型(CTRW)對(duì)1250cm長(zhǎng)的一維均質(zhì)和非均質(zhì)土柱中NaCl運(yùn)移實(shí)驗(yàn)資料進(jìn)行模擬研究，探討了模型中參數(shù)及溶質(zhì)非費(fèi)克遷移的變化特征，并與對(duì)流-彌散方程(ADE)和分?jǐn)?shù)微分對(duì)流-彌散方程(FADE)模擬結(jié)果進(jìn)行比較分析。均質(zhì)土柱中，在小于

2、1000cm范圍，CTRW模型中參數(shù)β值在1～2之間，溶質(zhì)遷移存在非費(fèi)克現(xiàn)象，主要表現(xiàn)在穿透曲線的尾部具有拖尾現(xiàn)象。在大于1000cm范圍，參數(shù)β值大于2，溶質(zhì)遷移服從費(fèi)克定律，溶質(zhì)羽狀物呈Gaussian分布。非均質(zhì)土柱中，在100cm處，CTRW模型參數(shù)β值大于2，溶質(zhì)遷移服從費(fèi)克定律；在200～700cm范圍，β值為0.915±0.024，溶質(zhì)遷移存在明顯的非費(fèi)克現(xiàn)象；在800～1200cm范圍，β值為1.19±0.069，溶質(zhì)遷

3、移仍然存在非費(fèi)克現(xiàn)象。在上述兩個(gè)尺度范圍參數(shù)β值相對(duì)穩(wěn)定，但ADE和FADE的彌散系數(shù)則具有隨尺度增大而增大的現(xiàn)象。與ADE和FADE模型相比較，CTRW模型具有較高的模擬精度，尤其是對(duì)于在介質(zhì)非均質(zhì)性較強(qiáng)和非費(fèi)克現(xiàn)象較明顯的溶質(zhì)穿透曲線的尾部。廣義CTRW中TPL、ASY和FDE三種模型均能較好地模擬非均質(zhì)土柱中溶質(zhì)非費(fèi)克運(yùn)移過(guò)程。本文證實(shí)CTRW可以較好模擬溶質(zhì)的非費(fèi)克遷移。 本文還開(kāi)展了均質(zhì)土槽中溶質(zhì)運(yùn)移實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)采用