多场耦合作用下溶质运移模型及机制研究

摘要

最新研究表明，多孔介质中溶质运移现象受化学渗透和土壤表面电荷的多重影响。随着城市化进程的加快，卫生填埋场衬垫系统的长期安全性和淤泥脱水问题也愈加严重。为了综合研究水头，电场和化学渗透等物理作用对离子在土壤介质中迁移特性的影响，建立了一个新的多场耦合模型。该模型用有限元法取得数值解，并且利用移动边界成功实现了对淤泥脱水和填埋场衬垫系统中水溶液和化学溶质迁移问题的数值模拟。对于衬垫系统而言，化学渗透现象和渗透电势两者均可减缓溶质击穿土层的时间，有助于延长衬垫的工程寿命。对于淤泥脱水问题的分析结果表明，水力渗透系数和电渗系数分别是主导压滤式和电渗式脱水处理的主要变量。孔隙淤堵是压滤脱水中最主要的问题，土工织物表面所积聚的滤饼会导致水流量急剧下降。