水平單裂隙溶質運移彌散系數及其尺度效應實驗研究.pdf

1、裂隙巖溶介質中地下水流和污染物運移數值模擬研究已經成為水環(huán)境管理和保護方面一個極受重視的領域。國內外對于孔隙介質中的水流及溶質運移問題的研究已日益成熟，但是對于裂隙介質中相應的研究還有待進一步的完善，特別是對于裂隙介質中污染物的遷移轉化規(guī)律的研究有待深入。本文在總結國內外相關研究成果的基礎上，設計制作了平行板單裂隙模型，并進行了系統(tǒng)的水流及溶質運移試驗，對試驗結果進行了分析，得出主要結論如下：
　　 (1)在低速滲流區(qū)(即前線性

2、流區(qū)域)，滲透系數隨著隙寬的增大而減??；
　　 (2)對低速滲流階段下的水流流速和水力梯度進行擬合，結果呈非達西(non-Darcy)關系，擬合所得系數n值在1～2之間。與周志芳給出的高速non-Darcy流態(tài)下非線性指數變化范圍1.0～2.0是一致的?？梢姛o論低速還是高速non-Darcy流，其非線性指數的變化范圍基本一致。
　　 (3)水平單裂隙的Peclet(Pe)數與縱向彌散系數和分子擴散系數之間的比值DL/Df

3、之間呈現出如下規(guī)律，即：DL/Df=b+aPem，統(tǒng)計得出的m值均介于1.0～2.0之間，比Bear(1972)在孔隙介質中得出的m值范圍稍大。這是由于在相同情況下，孔隙介質中的彌散系數通常要遠小于裂隙中，因而造成了DL/Df的相對變大和Pe數的相對減小，從而導致了DL/Df隨Pe數的變化幅度增加，m值的相對增大。
　　 (4)在低速滲流階段，彌散系數尺度效應的分維數隨流速的增大而減小，彌散系數隨著隙寬的增大而減小。