多孔介质粒径变异系数对污染物运移的影响

摘要：

多孔介质污染物运移对于明晰地下水污染很重要,但在多孔介质中粒径变异系数(coefficient of variation,COV)对内部微观孔隙结构中污染物运移过程影响的研究还存在不足.为此,基于随机算法,提出了一种不同COV且孔隙度一致的多孔介质几何模型构建方法,通过对Navier-Stokes(N-S)方程和对流-扩散方程(advection-diffusion equation,简称ADE)进行耦合求解得到多孔介质地下水流场及污染物浓度场,引入克里斯琴森均匀系数,定量评价流场流速分布的均匀性,基于MIM(mobile and immobile)模型和ADE模型分析耦合求解得到的穿透曲线特征.结果表明:随着粒径COV的增大,流场流速分布的不均性增强,MIM模型中的溶质流动区域占比β、无量纲传质率α*均增大;MIM模型拟合优度高于ADE模型,且随COV增大,ADE模型的拟合全局误差Ei逐步增大.总体上,粒径COV控制了溶质流动区域和非流动区域的大小及其之间的溶质交换强度,造成了多孔介质内部溶质运移的"非费克"行为,使得ADE模型的误差逐步增大,对于较大COV的多孔介质,MIM模型具有更好的适用性.

关键词：多孔介质、污染物运移、变异系数、穿透曲线、反演模型、地下水.

所属期刊栏目：48

分类号：P641.69(水文地质学与工程地质学)

资助基金：国家重点研发计划;国家自然科学基金

在线出版日期：2023-10-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：3444-3453