单个粗糙裂隙中水流与溶质运移试验研究

摘要

本文得到国家自然科学基金和霍英东教育基金的资助，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，对单个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粗糙单裂隙水流与溶质运移试验装置，并完成了单个粗糙裂隙中水流及溶质运移模拟试验，检验了“达西定理”(Darcy)和“费克运移”(Fickian)在粗糙裂隙中的有效性，进而对non-Darcy流下的水流规律进行了分析归纳以及对non-Fickian运移现象和机理给予了简要分析，得出主要结论如下：(1)粗糙裂隙中，传统的Darcy定理在描述水流特征时遇到困难，基于Darcy定律的“局部立方定理”(LCL)不适用，进而对LCL进行了修订。实验结果分析表明了在非吻合态下，单宽流量与平均隙宽之间是超立方关系；(2)染色示踪试验表明在单个粗糙裂隙中，随着裂隙相对粗糙度的增加，紊流现象越明显；(3)结合相关实验数据识别出实验条件下的参数(弥散系数DL)，对溶质运移中弥散系数与流速的关系进行了进一步的定量研究(即研究式D=α·vλ中的λ在粗糙裂隙中的取值)，将所获得的成果与前人的成果进行比较分析表明，一部分值在1～2之间，而部分值小于1，即不在1～2之间；(4)粗糙的单裂隙中溶质运移具有non-Fickian运移特征：“峰值”提前到达和“拖尾”现象明显。

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致谢

前言

第一章绪论

第二章裂隙介质水流与溶质运移的理论基础

第三章单个粗糙裂隙介质中水流与溶质运移试验

第四章单个粗糙裂隙介质中水流与溶质运移基本规律研究

第五章结论与展望

主要参考文献