单裂隙管道-基质系统中反应性溶质运移解析模型研究OA北大核心CSTPCD

【目的】裂隙介质精确地定量刻画及其溶质运移理论研究已经成为裂隙含水层地下水污染防治的关键。目前裂隙含水层通常被概化为水平裂隙,而忽视管道裂隙几何特征以及基质扩散对溶质运移的影响。【方法】基于此,建立单裂隙管道-基质系统的溶质运移模型,并利用Laplace变换以及数值逆变换获得模型的半解析解,同时通过COMSOL Multiphysics软件建立数值模型进行验证。定量分析水动力弥散系数、迟滞因子等参数对溶质运移规律的影响,并计算溶质扩散质量通量以及存储量来反映溶质运移的时空规律。【结果和结论】结果表明:(1)管道裂隙水动力弥散系数越大,穿透曲线早期浓度越高,而所达到的峰值越低,且裂隙中溶质浓度随着迟滞因子增大而降低。(2)扩散质量通量峰值随着裂隙弥散系数的增加而减小,并通过分析不同位置的穿透曲线以及扩散质量通量的空间分布曲线可得反向扩散是导致穿透曲线产生明显拖尾现象的主要原因。(3)脉冲注入条件下,裂隙作为主要的存储空间,其存储总量表现出快速增加后不断降低的趋势,而基质中存储量表现出不断增加的过程。总之,通过理论模型计算分析表明在管道裂隙-基质系统中,基质存储与反向扩散过程对裂隙系统中溶质运移规律的影响不容忽视。