典型溶质在土壤中运移规律的实验研究及数值模拟

摘要

为了更深入地了解典型溶质在水土体系中的迁移转化机制,为环境评价、治理提供理论和实验依据,本文以实验为基础,数值模拟为手段,采用室内实验与数值模拟相结合的研究方法,研究了F<'->、Cl<'->在土壤中的运移规律.(1)实验工作包括两部分内容:典型溶质在土壤中的运移实验和非饱和土壤水分运动实验.(2)通过对实验数据的总结分析,以对流弥散方程为基础,采用解析解,编制最小二乘法程序,对溶质在土壤中的运移规律进行深入探讨,同时总结经验公式,定量地描述了淋滤阶段溶质浓度随时间的衰减规律.(3)数值模拟部分,根据实验条件编制有限差分法程序,以土槽实验模型为例验证了程序编制的正确性,同时模拟了溶质浓度的时空分布规律.(4)以金华地区武义区堆积的含氟废矿为例,应用本文所介绍数学模型,对降雨淋溶条件下含氟废矿析出的离子态氟化物在土壤中运移扩散范围进行分析评价.(5)总结了本文尚未解决的问题,提出了展望.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题背景及提出的意义

1.2土壤溶质运移模型综述

1.3国内外溶质运移理论的研究现状

1.3.1室内外试验研究现状

1.3.2数值模拟方法研究现状

1.3.3迁移参数的研究现状

1.4研究思路、研究方法

1.5研究目标、实验设计

1.5.1研究目标

1.5.2试验设计

第二章非饱和土壤水分运动特性实验研究

2.1非饱和土壤水分运动模式

2.2土壤水分特征曲线实验研究

2.2.1实验原理

2.2.2实验装置

2.2.3实验步骤

2.2.4实验结果

2.2.5土水特征曲线的拟合

2.3非饱和导水率实验研究

2.3.1实验原理

2.3.2实验装置及安装

2.3.3非饱和导水率的计算

2.3.4实验结果整理

2.3.5非饱和导水率的拟合

2.4本章小结

第三章典型溶质在土壤中的运移规律实验研究

3.1溶质在土壤中运移模型实验测试系统及实验设备设计

3.1.1水势传感器监测系统

3.1.2离子浓度测试系统

3.1.3实验设备设计实物图

3.2小尺寸模型溶质运移实验研究

3.2.1土壤颗粒组成及其物理特性

3.2.2实验装置示意图

3.2.3实验装土

3.2.4实验过程

3.2.5实验结果分析

3.3大尺寸土柱模型溶质运移实验研究

3.3.1实验装置示意图

3.3.2实验过程

3.3.3实验结果分析

3.4大尺寸土槽模型溶质运移实验研究

3.4.1实验装置示意图及取样点的空间布置

3.4.2实验过程

3.4.3实验结果分析

3.5本章小结

第四章溶质运移规律研究

4.1解析解法介绍

4.2不同土壤质地下溶质运移规律探讨

4.3不同溶质加入方式下溶质运移规律探讨

4.4不同溶质在土壤中的运移规律研究

4.5溶质运移的淋滤净化过程探讨

4.5.1土槽模型不同部位的净化特性

4.5.2不同渗透介质的淋滤净化规律探讨

4.6本章小结

第五章溶质运移数值模拟

5.1溶质运移对流弥散模型基本理论

5.1.1迁移方程中各部分含义

5.1.2方程的定解条件

5.1.3方程的数值解法

5.2大尺寸土槽模型实验部分数值模拟

5.2.1数学模型

5.2.2模拟方法

5.2.3实验结果模拟及分析

5.3本章小结

第六章溶质运移模型在金华地区氟污染区的应用

6.1引言

6.2地质概况

6.3氟化物迁移物理模型概化

6.3.1算例求解及分析

6.4本章小结

第七章总结与展望

7.1总结

7.2有待于进一步研究的问题和展望

参考文献

致谢