交叉粗糙裂隙中水流与溶质运移试验研究

摘要

裂隙介质中地下水流和溶质运移研究是当地下水污染研究的一个重要研究方向，交叉粗糙裂隙水流及溶质运移研究对深部地下工程及地下水污染防治、放射性核废料的地质处置等具有重要指导意义。基于国内外相关裂隙介质中水流与溶质运移的研究成果及趋势，对交叉粗糙裂隙中的水流与溶质运移进行了深入分析。设计制作了一整套用于模拟交叉粗糙裂隙水流与溶质运移试验装置，并完成了交叉粗糙裂隙中水流及溶质运移模拟试验。分析了低速流单进双出交叉裂隙中的水流特征，并对实验水流条件下的溶质运移特性进行了初步的探讨。得出主要结论如下：(1)在交叉粗糙裂隙中水流平均流速与水力梯度呈二次非线性关系；(2)单宽流量与水力梯度间呈幂指数关系q=KJ<'m>，且m的值随着相对粗糙度的增大而变大。通过实验得出了交叉粗糙裂隙中的雷诺数为1-10之间时惯性力仍起到不可忽视的作用，与lwai(1976)等观点一致；(3)总结了低速流单进双出交叉裂隙中的水流过交叉点后的分配情况，发现了偏流的三个现象，并给予了分析。(4)一维对流弥散方程ADE方程不适宜拟合粗糙交叉裂隙中的溶质运移，而M-IM方程则可以较好的拟合粗糙交叉裂隙中的溶质运移。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

声明

致谢

前言

第一章 绪论

1.1选题依据和研究目的意义

1.2国内外研究现状

1.2.1单裂隙中的水流运动与溶质运移研究

1.2.2网络裂隙中水流及溶质运移研究进展

1.2.3裂隙粗糙度研究

1.2.4单个粗糙裂隙中水流和溶质运移研究

1.2.5待解决的问题

1.3本文研究的主要内容

第二章 交叉粗糙裂隙介质中基本理论基础

2.1裂隙介质及水流运动的基本概念

2.1.1裂隙介质

2.1.2裂隙开启度

2.1.3裂隙粗糙度

2.1.4渗透率及渗透系数

2.1.5裂隙网络系统及水偏流效应

2.2裂隙介质中水流运动的基本概念

2.2.1单裂隙中水流运动基本方程

2.2.2交叉隙中水流运动基本概念

2.2.3网络隙中水流运动基本模型

2.3裂隙岩体溶质运移

2.3.1裂隙岩体溶质运移特性

2.3.2单裂隙岩体溶质运移基本规律

2.3.3裂隙岩体溶质运移物理模拟

2.3.4裂隙岩体溶质运移数学模型

2.4穿透曲线及参数的确定

第三章 交叉粗糙裂隙水流与溶质运移实验设计

3.1实验装置简介

3.2实验材料

3.3实验原理与方法步骤

3.3.1实验原理

3.3.2水流运动实验部分

3.3.3溶质运移实验部分

3.4示踪剂测试方法

第四章 交叉粗糙裂隙中水流与溶质运移基本规律研究

4.1交叉裂隙模型中水流的基本规律

4.1.1实验条件下基本流态的确定

4.1.2非线形流下的单宽流量q与水力梯度J的对应关系

4.1.3非线形流下的偏流量与总进流量的关系

第五章 交叉粗糙裂隙中溶质运移基本规律研究

5.1交叉裂隙模型中溶质运移的基本规律

5.1.1数学模型的选择

5.2.2穿透曲线分析

5.2交叉裂隙模型中溶质运移的数学模型拟合

5.2.1一维对流弥散方程—ADE模型的拟合

5.2.2 Cxtfit2.0数学模型的拟合

第六章 结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献