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宏观弥散 扩散和弥散有什么区别

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微观上介质的非均质性以及介质颗粒不均匀导致空隙通道的弯曲性可以使污染质的运移速度偏离计算的渗透速度。这一理论可以用来解释实验室规模下的污染质在多孔介质中的运移。实验室计算出来的弥散度值也非常小,如多数室内实验计算出的纵向弥散度为0.01~1 cm。但在野外,根据实际观测资料所求得的弥散度可以比实验室求得的值为2~4个数量级。这是因为,在野外,污染质运移的弥散作用主要是受介质的宏观非均质性,而不是孔隙尺度上(微观上)的差异控制的。

在野外实际场地进行污染质运移的数值模拟计算时,需要进行剖分,划分节点和计算单元。宏观上介质的非均质性首先可体现在整个研究区域渗透系数(K)和孔隙度(n)的确定上。因为在实际工作中我们不可能给出研究区内每一点的渗透系数和孔隙度值,只能分单元来确定,采用概化了的K,n值进行计算。这样,流体质点实际所经历的运移过程与我们的模拟计算存在着差别。在野外规模上,与孔隙结构有关的微观弥散是存在着的,它往往叠加在宏观弥散作用上,但与宏观弥散相比较,微观弥散作用影响很小。一般来说,污染质的宏观弥散作用随着介质非均质程度的增加而增大。

污染质的弥散度存在着尺度效应,不同的尺度,污染质运移的主要机理和影响因素可以不同。所以在进行地下水中污染质模拟预报时,不能简单套用弥散参数,而应该结合研究的尺度,分析研究含水层介质的非均质特点,否则将得不到理想的计算结果。此外,剖分单元的大小也对弥散有影响,大的剖分单元导致单元中的非均质性增大;而小的单元,其单元内部的非均质性相对较小。因此,对于一个相同的野外问题,不同的单元剖分可导致不同的拟合效果。

许多实际经验表明:在进行地下水污染质运移模拟计算时,如果非均质的尺度与污染质运移距离或计算尺度相比较小时,往往能达到满意的模拟效果。所以在模型应用中,一定要分析非均质的尺度与计算尺度问题。另外,如果模型中含水介质渗透系数变化较小时,宏观弥散效果也较小,因此,在模拟模型中应该尽可能确定出渗透系数在三维空间的变化。



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