本文關(guān)鍵詞：包氣帶流體遷移規(guī)律模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：包氣帶是地面以下,地下水位以上的非飽和地層。包氣帶是污染物進(jìn)入地下水的通道,決定著地下水污染的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí),污染物進(jìn)入包氣帶后,也會(huì)給生態(tài)環(huán)境和人體健康帶來危害,需要進(jìn)行污染的控制與修復(fù)。污染物在包氣帶的遷移規(guī)律研究是污染控制與修復(fù)的前提和基礎(chǔ),需要進(jìn)一步深入開展研究。本論文通過一系列砂箱模擬實(shí)驗(yàn),研究混溶與非混溶相流體在包氣帶均質(zhì)介質(zhì)與不同介質(zhì)界面的遷移規(guī)律,分析地層介質(zhì)界面對(duì)污染物遷移的作用,定量分析污染物在包氣帶中的分布范圍和其縱向與橫向遷移規(guī)律,為地下水污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、地下水污染防控、以及污染的修復(fù)提供依據(jù)。論文利用柴油模擬非混溶NAPL(非水相流體)污染物,利用水模擬混溶污染物(保守型污染物)的對(duì)流作用。從流體在均質(zhì)包氣帶中的遷移模擬實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),流體在均質(zhì)包氣帶的污染區(qū)域形狀為去頂?shù)臋E球形。包氣帶介質(zhì)滲透性越低,流體在橫向上的遷移能力越強(qiáng),污染區(qū)域呈扁平狀橢球;介質(zhì)滲透性越高,流體在縱向上的遷移能力越強(qiáng),污染區(qū)域呈豎長(zhǎng)條狀橢球。相比于非混溶相流體,混溶流體具有更大的表面張力,因此在包氣帶中受到介質(zhì)更大的毛細(xì)作用,使得在相同包氣帶介質(zhì)條件下,混溶相流體有更強(qiáng)的橫向遷移能力,非混溶相流體則縱向遷移能力強(qiáng)。總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,本文建立了一組關(guān)于流體在包氣帶中不同方向上的遷移距離及包氣帶污染區(qū)域體積的預(yù)測(cè)公式。非混溶流體污染物在不同質(zhì)量含水率的包氣帶中遷移時(shí),隨著介質(zhì)質(zhì)量含水率的增大,流體的縱向遷移速率呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì),遷移速率在介質(zhì)最大殘余含水率的50%附近存在峰值;然而橫向遷移速率則呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì),遷移速率在介質(zhì)最大殘余含水率的50%附近出現(xiàn)谷值。通過混溶流體在包氣帶雙層介質(zhì)中對(duì)流遷移實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn),流體由高滲透性介質(zhì)進(jìn)入低滲透性介質(zhì)的過程中,界面作用影響不十分顯著。流體進(jìn)入下層低滲透地層后,由于低滲透性介質(zhì)對(duì)其更強(qiáng)的毛細(xì)作用,使得流體的橫向遷移能力有所增強(qiáng),縱向遷移能力減弱,且縱向遷移速率在經(jīng)過界面后有所減小。流體由低滲透性介質(zhì)進(jìn)入高滲透性介質(zhì)的過程中,由于低滲透性介質(zhì)對(duì)其更強(qiáng)的毛細(xì)作用,使得流體在到達(dá)兩種介質(zhì)界面處不再下滲,縱向遷移過程停止,地層界面的阻滯作用明顯。界面上層的流體沿界面在低滲透性介質(zhì)中橫向擴(kuò)散,界面處流體大量富集,甚至形成飽和層。當(dāng)飽和層達(dá)到一定厚度后流體會(huì)突破束縛向界面下的高滲透介質(zhì)遷移,但遷移具有很明顯的不均勻性。通過包氣帶雙層介質(zhì)界面對(duì)流體遷移的阻滯作用研究,本文提出以雙層介質(zhì)系統(tǒng)上下層介質(zhì)滲透系數(shù)K1和K2的比值來研究不同非均質(zhì)層界面對(duì)流體在包氣帶中遷移的阻滯作用。在K1/K21的情況下,此時(shí)為流體由高滲透性介質(zhì)進(jìn)入低滲透介質(zhì)的過程。比值越大,流體進(jìn)入下部低滲透地層中的橫向遷移能力越大,縱向遷移能力有所下降。而在K1/K21的情況下,此時(shí)為流體由低滲透性介質(zhì)進(jìn)入高滲透性介質(zhì)的過程。比值越小,其非均質(zhì)層界面對(duì)流體縱向遷移的阻滯作用越強(qiáng),流體越難從低滲透介質(zhì)中突破進(jìn)入高滲透介質(zhì)。本論文研究結(jié)果對(duì)于掌握污染物在包氣帶不同巖性地層中的遷移,了解不同滲透性地層界面對(duì)污染物遷移的影響具有重要的意義,進(jìn)而為污染的控制與修復(fù)奠定基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：包氣帶 遷移 流體 界面 滲透系數(shù)
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：X523
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-16
• 1.1 課題研究背景11-12
• 1.2 研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 直接觀察法12-13
• 1.2.2 數(shù)值模擬法13
• 1.2.3 可視化圖像分析法13-14
• 1.3 研究目的、內(nèi)容和意義14-15
• 1.4 本文技術(shù)路線15-16
• 第2章 混溶與非混溶流體在包氣帶中不同方向上的遷移規(guī)律研究16-40
• 2.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>16
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法16-18
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和裝置16-17
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法17-18
• 2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析18-37
• 2.3.1 流體在包氣帶不同介質(zhì)中遷移的形狀和范圍18-22
• 2.3.2 流體在包氣帶不同介質(zhì)中的遷移規(guī)律22-29
• 2.3.3 不同流體在同種介質(zhì)中的遷移規(guī)律29-31
• 2.3.4 不同流體入滲同種包氣帶介質(zhì)的污染區(qū)域體積對(duì)比31-33
• 2.3.5 均質(zhì)包氣帶流體污染的預(yù)測(cè)公式33-34
• 2.3.6 流體在不同含水率包氣帶中的遷移規(guī)律34-37
• 2.4 小結(jié)37-40
• 第3章 混溶流體在包氣帶不同滲透性地層中的遷移規(guī)律研究40-54
• 3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料和方法40-42
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料和裝置40
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法40-42
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析42-51
• 3.3.1 流體由高滲透性介質(zhì)進(jìn)入低滲透性介質(zhì)的遷移規(guī)律42-46
• 3.3.2 流體由低滲透性介質(zhì)進(jìn)入高滲透性介質(zhì)的遷移規(guī)律46-51
• 3.4 包氣帶雙層介質(zhì)界面對(duì)流體遷移的阻滯作用分析51-53
• 3.5 小結(jié)53-54
• 第4章 結(jié)論與建議54-56
• 4.1 結(jié)論54-55
• 4.2 建議55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 個(gè)人簡(jiǎn)介及在學(xué)期間科研成果61-62
• 致謝62

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  本文關(guān)鍵詞：包氣帶流體遷移規(guī)律模擬研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：293091