非飽和水流和污染物遷移對垂直裂隙回響的研究

《非飽和水流和污染物遷移對垂直裂隙回響的研究》是依託河海大學，由黃勇擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：非飽和水流和污染物遷移對垂直裂隙回響的研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：黃勇
• 依託單位：河海大學

項目摘要

從垂直單裂隙入手，研究裂隙的走向、開度、充填情況以及水流方向與垂直裂隙面成一定角度時對非飽和水流和污染物遷移的影響，重點討論兩組垂直交叉裂隙中非飽和水流和污染物通過裂隙交叉處後其水量和污染物通量的分配與裂隙開度的關係，探討裂隙與岩體基質的相互作用，揭示非飽和水流和污染物在垂直網路裂隙中的遷移規律。研究大小不同的垂直裂隙模型以及模型大小相同，但裂隙幾何特徵不同時非飽和水力和彌散參數的尺度效應問題，探索新的數值模擬方法以解決常規數值模擬方法出現的數值彌散等問題。本研究以室內試驗和數值模擬相結合，提出一套能用於垂直裂隙中非飽和水流和污染物遷移規律研究的試驗和數值模擬方法，研究結果對地下水污染物的控制、水電工程的滲控以及裂隙岩體中核廢料的存貯等具有重要的理論意義和實用價值。

結題摘要

從垂直單裂隙入手，研究裂隙的走向、開度、充填情況以及水流方向與垂直裂隙面成一定角度時對非飽和水流和污染物遷移的影響。基於前人的非飽和滲流實驗，研製了一套適用於非飽和裂隙中溶質運移的實驗裝置，該裝置能考慮不同水頭、裂隙組數、不同岩性以及不同開度條件下裂隙介質中的溶質運移規律。實驗過程中，探索套用電阻率方法來監測污染物遷移的濃度，為非飽和裂隙岩體中污染物遷移研究提供了一種新方法。同時採用對比法和機率統計等方法探討了非飽和條件下完整岩體中水流和污染物遷移規律研究，非飽和條件下完整岩體中析出物的變化特徵以及非飽和條件下裂隙岩體中水流和污染物遷移規律研究。研究結果顯示，溶質在非飽和砂岩中運移時，可以將砂岩空隙中的固體顆粒、含礦物成分的液體、氣體從固體基質孔隙中排擠出來，隨著排出物含量和濃度的變化，示蹤劑濃度也出現多個峰值。示蹤劑到達完整岩樣各觀測斷面的時間間隔不大，滯後性不明顯，而垂直裂隙對溶質運移影響明顯，溶質由於裂隙的存在，其滯後性顯著。分析了裂隙結構面中接觸面積的影響，將裂隙分為完整貫通裂隙和非完整貫通裂隙。考慮孔隙度（面積接觸率）及接觸點大小等因素，建立相應的試驗模型。通過試驗及對比分析，在定流量注入情況下，裂隙內孔隙度及接觸點尺寸對溶質運移的影響顯著，隨著孔隙度的減小，接觸點大小對溶質運移的影響更趨於顯著；並通過數模研究與實測結果進行對比。這些研究結果對地下水污染物的控制、水電工程的滲控以及裂隙岩體中核廢料的存貯等具有重要的理論意義和實用價值。