本文關(guān)鍵詞：鈉、銅、鈾在花崗巖裂隙中的遷移模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：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UNaCu,分析主要原因?yàn)榛◢弾r對(duì)各元素產(chǎn)生阻滯作用CuNaU,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:UNaCu,曲線“拖尾”程度CuNaU;推測(cè)花崗巖對(duì)三種元素的阻滯作用CuNaU;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;由于花崗巖對(duì)Na、Cu、U的阻滯系數(shù)不同導(dǎo)致在同一時(shí)刻裂隙中溶質(zhì)遷移距離UNaCu,而從Na、Cu、U基質(zhì)中的遷移情況看到當(dāng)遷移距離的增加,基質(zhì)中各元素濃度含量逐漸減少;此外,在相同位置處,Na、Cu、U在基質(zhì)中的擴(kuò)散深度UNaCu,且在擴(kuò)散到相同基質(zhì)深度處濃度始終保持UNaCu,分析原因主要為花崗巖基質(zhì)對(duì)各元素的阻滯系數(shù)不同所致。
【關(guān)鍵詞】：花崗巖裂隙 溶質(zhì) 遷移 實(shí)驗(yàn)?zāi)M 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU45
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 緒論12-22
• 1.1 研究背景12
• 1.2 研究進(jìn)展12-18
• 1.2.1 裂隙介質(zhì)中溶質(zhì)遷移的特點(diǎn)以及研究種類12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外有關(guān)花崗巖裂隙中溶質(zhì)遷移的研究進(jìn)展13-18
• 1.3 研究?jī)?nèi)容與意義18-20
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容18-19
• 1.3.2 同類研究的不足與本次研究的創(chuàng)新點(diǎn)19-20
• 1.4 技術(shù)路線20-22
• 2 實(shí)驗(yàn)材料22-26
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料介紹22-23
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)介質(zhì)——青山花崗巖22-23
• 2.1.2 示蹤劑的選取與來(lái)源23
• 2.2 研究設(shè)備23-26
• 3 實(shí)驗(yàn)部分26-48
• 3.1 Na、Cu、U在花崗巖薄板中的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)26-30
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原理26
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備26
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟26-27
• 3.1.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析27-28
• 3.1.5 擴(kuò)散參數(shù)求解28-30
• 3.2 Na、Cu、U在花崗巖薄板中的彌散實(shí)驗(yàn)30-34
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原理30
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備30
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟30-31
• 3.2.4 試驗(yàn)結(jié)果與分析31-32
• 3.2.5 彌散參數(shù)求解32-34
• 3.3 Na、Cu、U在花崗巖單裂隙中的對(duì)流-彌散試驗(yàn)34-42
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)原理34
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備34-35
• 3.3.3 實(shí)驗(yàn)步驟35-36
• 3.3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析36-39
• 3.3.5 參數(shù)的確定39-42
• 3.4 Na在花崗巖單裂隙中遷移的彌散尺度現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)42-44
• 3.4.1 實(shí)驗(yàn)原理42-43
• 3.4.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備43
• 3.4.3 實(shí)驗(yàn)步驟43-44
• 3.4.4 結(jié)果與分析44
• 3.5 各組實(shí)驗(yàn)的誤差來(lái)源與改進(jìn)44-45
• 3.5.1 花崗巖片擴(kuò)散、彌散實(shí)驗(yàn)44-45
• 3.5.2 花崗巖自制單裂隙中Na、Cu、U對(duì)流-彌散試驗(yàn)45
• 3.5.3 Na在花崗巖單裂隙中遷移的彌散尺度現(xiàn)象分析實(shí)驗(yàn)45
• 3.6 本章小結(jié)45-48
• 4 花崗巖單裂隙介質(zhì)中溶質(zhì)遷移的數(shù)值模擬48-68
• 4.1 概述48
• 4.2 模擬方法選擇48
• 4.3 室內(nèi)瞬時(shí)注入實(shí)驗(yàn)數(shù)學(xué)模擬48-58
• 4.3.1 物理模型的建立48-49
• 4.3.2 數(shù)學(xué)模型的建立49-52
• 4.3.3 數(shù)學(xué)模型的求解52-55
• 4.3.4 參數(shù)選擇55-57
• 4.3.5 模擬結(jié)果與分析57-58
• 4.4 野外地下水污染物遷移模擬研究58-67
• 4.4.1 物理模型假設(shè)條件58
• 4.4.2 數(shù)學(xué)模型的建立58-60
• 4.4.3 數(shù)學(xué)模型的求解60-64
• 4.4.4 參數(shù)確定64-65
• 4.4.5 模擬結(jié)果65-67
• 4.5 本章小結(jié)67-68
• 5 結(jié)論與展望68-70
• 5.1 結(jié)論68-69
• 5.2 展望69-70
• 致謝70-72
• 參考文獻(xiàn)72-78
• 附錄A Na、Cu、U擴(kuò)散、彌散、對(duì)流-彌散實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)78-86
• 附錄B Na、Cu、U遷移模擬程序代碼86-98
• 附錄C 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文98

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：鈉、銅、鈾在花崗巖裂隙中的遷移模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：502365