2.5维氧化还原自然电位数值模拟

摘要

地表自然电位对地下污染渗流及微生物参与的氧化还原活动等过程较为敏感,自然电位异常的观测和解释在地下污染物监测应用中受到特别关注.有针对性地开展有机污染物氧化还原电位数值模拟工作,是后续反演解释的基础,能提高自然电位法在环境污染问题中的应用效果.基于三角形有限元及四边形无限元,改进了二维有限元-无限元耦合法,使之适应自然电位数值模拟中截断边界,复杂地质体剖分,多源特性等难点问题.基于以上改进,通过多源模型验证了算法的可靠性,然后将其应用于地质微生物参与的地下有机污染物降解过程所产生的氧化还原电位数值模拟中.模拟结果表明,改进后的方法与常规有限元方法的计算精度相当,但由于边界条件的简化,使得总系数矩阵无需因场源信息的更新而进行二次计算,在开展多源动态模型数值模拟时计算效率更高.模型响应分析还表明,地表自然电位对不同时刻的氧化还原场有着较为明显的异常响应,可以此评估地下有机污染物的降解进度.