单裂隙中水流与溶质运移的试验研究

摘要

近年来，地下水污染给我国造成了严重的生态问题，己成为我国经济社会可持续发展的主重要制约因素之一。　　本文总结了单裂隙中水流与溶质运移研究现状，根据室内模拟试验，分析了在水流形态为紊流条件下，单裂隙内(隙宽4mm～9mm)平均流速、雷诺数以及水力坡度之间的关系。然后在此基础上，通过示踪试验，研究了单裂隙内溶质运移的特征，并分别使用对流－弥散模型方程与神经网络模型对单裂隙内溶质运移进行了模拟。　　通过上述试验分析、统计研究以及模型验证，得出如下结论：(1)在本文中的试验条件下，单裂隙中的水流运动方程为非线性方程，Darcy定律不再适用。在流量以及其它条件固定时，隙宽对雷诺数有着很大的影响；(2)溶质在水流形态为紊流时，溶质运移会出现非费克运移行为，此时，用常规的对流－弥散方程解释单裂隙中的溶质运移行为遇到困难；(3)建立了单裂隙内溶质运移的神经网络模型，结果分析表明所建的神经网络模型具有较高的精度，能准确地反映出单裂隙中溶质运移的基本规律。

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致谢

前言

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1单裂隙中溶质运移的一般假设

1.2.2概念模型

1.2.3数学模型

1.2.4模型参数的确定方法

1.2.5小结

1.3本文的研究内容

第二章基本概念与方程

2.1裂隙介质与单裂隙

2.1.1裂隙介质

2.1.2单裂隙

2.2单裂隙的水力性质

2.3水动力弥散作用

2.3.1水动力弥散机理

2.3.2水动力弥散系数

2.3.3对流-弥散方程

2.4示踪剂

2.5穿透曲线

第三章单裂隙中水流与溶质运移试验设计

3.1试验装置简介

3.2试验材料

3.3试验原理和试验步骤

3.4示踪剂测定方法

第四章单个裂隙中的水流性质

4.1平行板裂隙模型与立方定律

4.2实验结果分析

4.3液体非线性流动方程

4.3.1液体非线性流动

4.3.2非线性流动状态方程

4.4小结

第五章单裂隙中溶质运移研究

5.1不同流速及隙宽条件下的溶质运移试验结果

5.2常规对流—弥散模型有效性检验

5.2.1一维对流弥散方程及其解析解

5.2.2模型参数的优化求解与模拟

5.2.3分析

5.3神经网络模型

5.3.1 BP神经网络模型的构建与模拟

5.3.2分析

5.4小结

第六章结论与建议

6.1结论

6.2建议

参考文献