河湖相沉积区地下污染物运移数值模拟
流体的颗粒沉积和颗粒沉积形态
流体的颗粒沉积和颗粒沉积形态流体的颗粒沉积是指在流体中的颗粒物质或颗粒状物质受到离心力或其他形式的外力作用而向流体的底部沉积。
颗粒沉积现象在自然界和工业生产过程中普遍存在，对于理解河流泥沙运移、河床淤积和污染物扩散等问题具有重要的意义。
本文将就流体的颗粒沉积及颗粒沉积形态进行讨论。
一、颗粒运动及形态分析在流体中的颗粒受到离心力的作用下，它们在流体中的运动主要有三个形态：悬浮态、沉降态和底部沉积态。
1. 悬浮态悬浮态是指颗粒物质在流体中的悬浮状态，颗粒受到流体的搅拌或扰动作用而无法固定在某个位置。
悬浮态的颗粒浓度较高，颗粒之间存在相互作用力，会导致颗粒的碰撞与聚集。
2. 沉降态沉降态是指颗粒物质在流体中受到重力作用而向下沉降的状态。
颗粒沉降的速度受到颗粒的大小、形状和密度等因素的影响。
一般情况下，直径较大、形状不规则且密度较大的颗粒沉降速度较快。
3. 底部沉积态底部沉积态是指颗粒物质在流体底部沉积下来的状态。
当颗粒运动的速度减小到一定程度时，颗粒由沉降态转为底部沉积态。
底部沉积态的颗粒呈现出排列整齐、分层沉积的特点。
二、颗粒沉积的影响因素颗粒沉积的过程受到多种因素的影响，主要包括颗粒物质本身的性质、流体的性质以及流体中的其他物质等。
1. 颗粒物质的性质颗粒物质的大小、形状、密度和表面特性等都会影响颗粒沉积过程。
直径较大、形状不规则、密度较大的颗粒沉积速度较快，而直径较小、形状规则、密度较小的颗粒则沉积速度较慢。
2. 流体的性质流体的性质包括流体的粘度、密度和流速等。
粘度较大的流体会减缓颗粒的沉积速度，而粘度较小的流体则会加快颗粒的沉积速度。
流体的密度和流速也会影响颗粒的沉积过程。
3. 其他物质的存在在流体中存在其他物质时，这些物质与颗粒之间的相互作用力也会对颗粒沉积过程产生影响。
例如，当流体中存在溶解的盐类等物质时，会增加流体的浓度，从而增加了流体的密度和粘度，进而影响颗粒的沉积速度。
三、颗粒沉积形态的研究方法研究颗粒沉积形态的方法主要有实验方法和数值模拟方法。
河流水体中石油类污染物迁移的数值模拟
河流水体中石油类污染物迁移的数值模拟
庞洁;魏炳乾;刘洋
【期刊名称】《当代化工》
【年(卷),期】2022(51)3
【摘要】建立了一个平面二维数学模型,以浐河下游河段为例,模拟在点源污染情况下石油类污染物在河水中的迁移,分析其流场与质量浓度场分布规律。
采用交替方向隐式技术(ADI)和双扫描法(Double Sweep)求解质量守恒方程和动量方程,采用以QUICKEST格式为基础的三阶有限差分显示格式求解对流扩散方程。
结果表明:数值模拟很好地反映了石油类污染物在河水中的迁移扩散情况。
该河段流速分布较均匀,只有个别河道狭窄处流速较大;发生点源污染时,大概140min可以形成1km 长的污染带,石油类污染严重区域超标18倍以上,下游大多数区域污染超标在2.5-3倍之间,在河水流速增大时,污染范围将更大。
【总页数】5页(P525-528)
【作者】庞洁;魏炳乾;刘洋
【作者单位】杨凌职业技术学院;西安理工大学水电学院;江西省水利规划设计院【正文语种】中文
【中图分类】TE991.2
【相关文献】
1.大庆土壤中石油类污染物迁移模拟
2.多沙河流中石油类污染物迁移的一维数学模型Ⅰ.吸附模型
3.多沙河流中石油类污染物迁移的一维数学模型(Ⅱ-解吸模型)
4.废
弃钻井泥浆中石油污染物的土壤迁移模拟研究5.河流重金属污染物迁移转化的数值模拟
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地下水数值模拟
水文地质 剖面图 钻孔分布图 及柱状图
顶底板标高 结构模型 含水层厚度
水文地质概念模型——含水层和边界
含水层水力特征和介质特征的概化 侧向边界：根据地质、水文地质条件、地下水系 统特征等确定 水头边界、流量边界和混合边界（通用水头、 河流、沟渠等） 顶部边界：潜水面、含水层顶板等 底部边界：基岩顶板或根据水循环深度、开采深 度等确定
侧向补给
小计 人工开采 人畜生活 湖淖排泄
2151.69
4316.11 -681.07 -17.04 -281.94 -754.17 -63.52
49.85%
100.00% 17.45% 0.44% 7.23% 19.33% 1.63%
均衡分析
排泄
侧向流出 深循环量
蒸发
小计 补排差
-2104.52
模型应用
评价和预测 预测方案=>预测结果=>保证程度分析等
GMS特点
整合了MODFLOW、MODPATH、MT3D、 FEMWATER、RT3D、SEEP2D、SEAM3D、 UTCHEM、PEST、UCODE等模型和程序包，等可进 行水流、溶质运移、反应运移模拟；建立三维地层实 体，进行钻孔数据管理、二维(三维)地质统计 适用于孔隙介质三维地下水模拟，是目前国内最常用 的软件地下水流和溶质运移模拟软件 概念化方式建立水文地质概念模型 与GIS接口好，前、后处理功能更强 软件升级快
的二维有限元稳定流模型。可以用于模拟承压和无压流问 题，也可以模拟饱和和非饱和带的水流；对无压流问题， 模型可以只局限于饱和带。根据SEEP2D的结果可以作出 完整的流网
GMS各模块介绍
3D Mesh，包括FEMWATER模块，用来模拟 饱和流和非饱和流环境下的水流和溶质运移的 三维有限元耦合模型，还可用于模拟咸水入侵 等密度变化的水流和运移问题。
污染物迁移与修复的数值模拟与实验研究
污染物迁移与修复的数值模拟与实验研究近年来，随着工业化和城市化的加快，环境污染问题日益突出。
为了更好地理解和应对污染物的迁移与修复过程，科学家们进行了一系列的数值模拟与实验研究工作。
通过这些研究，人们可以更好地预测和控制污染物的扩散范围，并探索有效的修复方法。
首先，让我们来了解一下数值模拟在污染物迁移研究中的应用。
数值模拟通过建立数学模型，对污染物的运移过程进行模拟和预测。
数值模拟不仅可以考虑到各种环境因素的影响，还可以提供一种经济高效的手段，以减少大量的现场试验。
例如，在地下水污染物扩散方面，科学家们利用有限元方法等数值模拟技术，可以有效地模拟水体中污染物的扩散速度和方向。
然而，数值模拟也存在一定的局限性。
由于模型建立中包含了众多的假设条件，模拟结果可能与实际情况存在一定的差异。
因此，为了验证模拟结果的准确性，科学家们还需要进行大量的实验研究。
实验研究可以通过控制变量和场地布置来模拟真实情况，更直观地展现污染物的迁移和修复过程。
在实验研究中，科学家们通常会选择合适的样品，并进行采样和分析。
例如，在土壤污染物修复研究中，科学家们常常采集受污染的土壤样品，并通过化学分析等手段，确定其中的污染物类型和浓度。
此外，为了模拟现场实际环境，科学家们还会进行室内的土壤培养试验，以观察和评价不同修复方法对污染物的去除效果。
除了实验研究，现场调查也是污染物迁移与修复研究中重要的一环。
科学家们需要实地考察不同地点的环境特征，并进行取样和监测。
在水体污染物迁移研究中，科学家们可能会沿着河流或湖泊设置采样点，定期测量水质指标，并分析污染物输运状况。
这对于污染防治工作的规划和评估具有重要的指导意义。
在污染物修复方面，数值模拟和实验研究的结果可以提供宝贵的参考。
通过数值模拟和实验研究，科学家们可以系统地评估不同修复方法的效果，以及对环境的潜在影响。
例如，对于土壤污染物的修复，科学家们可以通过模拟不同的修复措施，如生物修复、物理修复和化学修复，来评估其对土壤中有害物质的去除效果。
GMS地下水模拟软件软件介绍
• Borehole子模块用来管理钻孔地层数据。多与Solid、Tprogs模块联合使用，用来建立地质结构模型。
• Solid子模块是利用钻孔数据建立实体模型，结合Tins模块可产生 实际地层的三维立体模型，并可任意方向进行切割、旋转。
• 在Map模块中，*.tiff、*.jpg格式文件可以被调入GMS中做为底图 使用。
• 对于较复杂地区，由于Map模块本身的原因，这种方法不太适用， 一般都采用下面的方法建立概念模型。
• 2、外部GIS数据输入
• 与Map模块有相似之处，也是用特征体来表示用户需要的概念模型 ，不同的是，这种方式的数据可以不依靠GMS，利用别的GIS软件，如 Arcgis、Arcview等独立完成。GMS所需要的数据为.shp格式。这种方 式实现了软件与数据间的无缝连接，用户可以更加自如的利用GIS软 件建立自己的概念模型，对于复杂的地区，这种方式就更有优越性。
• GMS具有直观的可视化效果。
• 一、GMS各子模块功能简介 • 二、GMS数据的输入方式 • 三、基于GMS的地下水模拟模型
一、GMS各子模块简介
• GMS子模块可分为两种类型，一种是计算模块 ，另一种是辅助模块。
• 计算模块主要包括Modflow、Femwater、 Mt3dms、Rt3d、Seam3d、Modpath、Seep2d、 Nuft、Utchem等。
• 辅助模块包括Pest、Ucode、Map、 Tins、 Borehole、Solid、T-progs、2D-Scatter points、3D-Scatter points等。
地下水流动及污染的数值模拟方法
地下水流动及污染的数值模拟方法地下水资源一直是人类生存和发展的重要依托，但是随着工业发展以及人口的不断增加，地下水污染问题也日渐突出。
因此，对于地下水流动和污染的数值模拟方法的研究和应用显得尤为重要。
地下水流动的数值模拟方法主要是基于Darcy定律来进行的。
Darcy定律是描述地下水流动的最基本，最普遍应用的原理。
该定律的基本假设是，地下水流动速度与渗透率、水头梯度和介质的孔隙度有关。
即地下水在多孔介质中的流动是由于渗透压或水头差驱动的，流速与驱动水头的梯度成正比。
在进行地下水流动的数值模拟时，需要根据地下水系统的参数建立各方面的数学模型。
包括渗透率、初始水位、流体密度、饱和度、抽水和注水等参数。
这些参数都将会对地下水流动和污染的数值模拟结果产生重要的影响。
在进行地下水污染的数值模拟时，需要考虑到污染源的强度、时间、位置和污染物的特性等。
此外，还需要考虑地下水污染的扩散与传输规律、各种生物化学反应等复杂过程。
在地下水污染数值模拟中，广泛使用的方法主要包括有限差分法、有限元法、边界元法等。
其中，有限差分法是一种特别常用的方法。
该方法通过对污染源经过一定计算后把方程分块，分别请各种分裂方法来求解所得到的代数方程组。
最终得到的数值模拟结果，对于根据污染源和污染物特性的处理和防治提供了重要的参考和指导。
除了数值模拟方法外，还有一些先进的技术和方法可以用于地下水的污染控制和治理，例如：多孔介质水净化技术、人工硅氧烷生物反应器、植物修复技术等。
这些技术的应用使得地下水污染防治工作更加高效和精确，可以满足不同场地污染治理的需求。
总之，地下水流动和污染的数值模拟方法是地下水资源管理和保护中的重要内容。
通过对其做深入的研究和应用，可以为地下水资源的可持续利用与保护提供重要的科学依据。
《2024年内蒙古苏尼特古河道中段地下水数值模拟与水化学特征研究》范文
《内蒙古苏尼特古河道中段地下水数值模拟与水化学特征研究》篇一一、引言内蒙古苏尼特地区，以其独特的自然环境和丰富的地下水资源而闻名。
古河道中段的地下水作为该地区重要的水资源之一，其数值模拟与水化学特征研究对于合理开发利用和保护地下水资源具有重要意义。
本文旨在通过对该地区地下水进行数值模拟和水化学特征分析，为该地区的地下水管理和保护提供科学依据。
二、研究区域与数据采集本研究区域位于内蒙古苏尼特古河道中段，地势平坦，水文地质条件复杂。
我们通过收集该地区的地质、水文、气象等资料，结合实地调查和取样分析，获取了地下水的水位、流速、流向等数据，以及水化学成分等关键参数。
三、地下水数值模拟（一）模型构建基于收集到的数据，我们采用了现代地下水数值模拟方法，建立了三维地下水流动模型。
模型中考虑了地下水的补给、排泄、渗透性等因素，以及地质构造、地形地貌等影响因素。
（二）模型验证为了验证模型的准确性，我们采用了历史观测数据对模型进行校验。
通过比较模拟结果与实际观测数据的吻合程度，对模型进行修正和优化，以确保模拟结果的可靠性。
（三）模拟结果分析根据优化后的模型，我们对地下水在古河道中段的流动情况进行了模拟。
结果显示，地下水的流向、流速及水位分布等情况与实际观测结果基本一致。
这为进一步研究该地区地下水的补给、排泄及污染扩散等问题提供了有力的工具。
四、水化学特征分析（一）水化学参数测定通过对采集的地下水样进行实验室分析，我们测得了水中的主要离子成分（如Ca2+、Mg2+、Na+、K+、Cl-、SO42-等）的浓度，以及水的pH值、电导率等关键参数。
（二）水化学类型划分根据测得的水化学参数，我们采用了离子比例法对地下水的水化学类型进行了划分。
结果显示，该地区地下水的水化学类型主要为HCO3-Ca型和HCO3-Na型。
（三）水化学特征分析通过对水化学参数的分析，我们发现该地区地下水的化学成分受地质构造、岩石类型、水文地球化学过程等多种因素影响。
地下水污染环境影响模拟与预测
地下水污染环境影响模拟与预测范宇;谢世红;李任政;张浩【摘要】At present, groundwater polution has been a serious environment problem in our country. The polution always runs slow, and is dififcult to detect and control. In order to further understand the environmental impact of groundwater polution, this paper take a sewage treatment plant as an example and considers the geological characteristics of the site. A water injection test is used to determine the soil permeability coefifcient, an established mathematical model used to simulate environmental impact, and to identify the known hydrogeological parameters in order to predict the scope of the environmental impact of pollutants. Results are compared under normal and abnormal conditions. The purpose of this research is to eventualy provide some technical support for the research and governance of groundwater polution.%地下水污染具有过程缓慢、不易发现和难以治理等特点，属重大环境问题。
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ｑ ｓ 一一 源 （ 正值 ）或汇 （ 负值）的单位流来自 一 一孔隙 度
—
—
源或 汇的 浓度
一
—
—
阶反 应速 率常数
多孔介 质的 比重 ｃ—— 吸 附在 介质上 的污 染物 浓度 Ｒ — — 阻滞 因子
— —
纵 向 分 析 Ｚ Ｋｌ 、Ｚ Ｋ ２ 、Ｚ Ｋ４ 、Ｚ Ｋ ８ 和 Ｚ Ｋ１ ２ 钻孔 （ 钻 孔 分 布 图 见图 １ ）中土样 Ｓ Ｏ 卜含量主要集中于埋深 ０ － ５ ｍ；Ｚ Ｋ５ 、 Ｚ Ｋ６ 、Ｚ Ｋ７ 和Ｚ Ｋ９ 钻 孔 中土样 Ｓ Ｏ 卜含 量主 要集 中于 埋深 ５ １ ０ ｍ；Ｚ Ｋ１ ５ 和Ｚ Ｋ１ ６ 钻 孔 中土样 Ｓ Ｏ 卜含量 主要 集 中于 埋深 １ ０ ｍ以下 （ 见图 ３ ）。纵 向分 析土 样 中 Ｓ Ｏ 一 扩 散 及 迁移 范 围示 意 如 图 ２ 。 横 向分 析 通过 模拟 分析 ，Ｓ Ｏ 一 的具 体 含量分 布 见 图 ４ 、５ 。 分析土样 中埋深 ５ ｍ内的Ｓ Ｏ 卜的含量 ， 大致以 Ｚ Ｋ１ （ 泄 漏 点 ）为 中心 点外扩 ５ ０ ｍ 范 围内 Ｓ Ｏ 一的含 量均 较 高 ，该 范 围内有 Ｚ Ｋ１ 、Ｚ Ｋ２ 、Ｚ Ｋ３ 、Ｚ Ｋ４ 、Ｚ Ｋ４ —１和 Ｚ Ｋ７ ， 该 平面 范 围 内以 Ｓ Ｏ 卜含 量较 高 的 Ｚ Ｋ１ 为 中心 向外 呈递 减 形 式扩 散 ，５ ０ ｍ 范 围外 Ｓ Ｏ 含量 基本 趋 于背景 值 。 通过分析对比埋深 ５～ １ ０ ｍ 土样中 Ｓ Ｏ 的含量，该 层位 的土 样 中 Ｓ Ｏ 的 含量 最大钻 孔 为 Ｚ Ｋ２ 和Ｚ Ｋ ７ ，大 致 以这 两 个钻 孔 为 中心 ，沿 南东 方 向及 正北 方 向以 递减 方 式 扩散 ，扩 散至 南东 方 向 Ｚ Ｋｌ ６范 围内 （ 距离 Ｚ Ｋｌ 平 面距 离 约１ ３ ５ ｍ）的 Ｓ Ｏ 卜的 含 量 较 背景 值 高 ； 向北 方 向扩 散 至 Ｚ Ｋ ９ 位置的 Ｓ Ｏ ４ ２含量 较 背景 值高 ，位 置距离 Ｚ Ｋ１ 平面 位
研 究对 象 。硫 酸根 离子 性 质较 稳 定 ，不 易被 生物 降 解 ，短
研究 区概 况
研 究 区位于 鄱 阳 湖西 岸 ，地 形地 貌 属河 湖 冲积 相堆 积 型 地貌 ，所处 低 洼处 已填 平 ，填 平标 高 约 ２ ２ ． ０ ｍ。本 区地 面 以下 ２ ０ ｍ 深度 范 围内一 般存 在 １ 个含 水层 ，局部 区域 有 上层滞水 ，主要赋存于第四系素填土 中。本文只研究埋深 在ｌ ８ ｍ以内的含水层和埋深在 ２ ０ ｍ左右的黏土弱透水层， 鉴 于此 ， 模 型在空 间上 概化 为 ２ 层： 潜水 含水 层 、 弱透 水 层 。 地 下 水 补给 来 源主 要 为大 气 降水 和 鄱 阳湖 地表 水 ，研 究 区 目前 潜水 流 向 由北 向南 ，北 部边 界 是侧 向补给 边界 ， 主 要接 受 侧 向补 给 ，南部 边 界为 整个 含 水 层系统 的 流 出边 界 ，由于地 下 水 整体 流 向 由北 向南 ，模 拟 区东 、西 侧可 以 定 为隔水 边 界 ， 含 水 层底部大 多为透水 性 弱的相 对隔 水 层 ， 对 系统 内部影 响 很小 ，定 义为 隔水边 界 。 研 究 区含水 层 分布 广 、厚 度 大 ，在 常温 常压 下 地下 水 运 动符 合达 西定 律 ，本次 模 拟将 采用 对流 一弥 散模 型 ，参 数概 化成 各 向同性 。
高 红远
江西省煤田地质勘察研 究院
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ －８ ９ ７ ２ ． ２ ０ １ ４． ２ ４ ． ０ １ ２
河湖相 沉积 区地下污染物运移数值模 拟
随着 长 江流 域 与环 鄱 阳湖 经 济带 的 兴起 ，赣 北 长 江流 域 与 鄱 阳湖 周边 工业 企 业得 到快 速 发展 ，但 由于发 展 与环 境 未 能做 到和 谐 统一 ，引发 了一 系 列生 态环 境 变化 。部 分 地 区存 在地 下污 染物长 期 富集 ， 污染物 随河 湖地 表水 扩散 ， 甚 至污 染物直 接 泄漏 ， 导 致土 壤和 地 下水水 质 恶化的 现象 。 本 文 以长 江鄱 阳 湖湖 口附近 一处 硫酸 泄 漏 区为 研究 对 象 ， 在 对 研究 区地 下 硫酸 污 染物 在土 壤 和地 下水 中运 移 情况 调 查 的 基础 上 ，利 用地 下水 水 流和 溶 质运 移模 拟 技术 ，提 出 类 似河 湖 相沉 积 区地 下污 染 物调 查 评价 技术 。研 究 成果 对 该地 区污染物调查指导和环境保护具有重要意义。 ｔ — —时 间计 算长 度 ，单位 （ Ｔ ）
模拟结果分析
根 据数学 模拟 分析 如 下 ：
污染物运移概念模型
数 学模 型的建 立 本 区硫 酸泄 漏后 在 地下 土 壤 中的 运移 主 要随 地 下水 运 动 而扩 散 ，其 扩散 过 程基 本 符合 水动 力 弥散 方程 ，根据 线 性 弥散 定 律和 溶 质质 量守 恒 定律 ，结 合 案例 的 实际 条件 ， 本文将采用对流 一弥散方程建立溶质运移模型 ，从而模拟
资 源 环境 技 术 推 广
韩 政兴 韩政 兴 张小 兴
中国科 技信 息 ２ ０ １ ４年 第 ２ ４ 期 ・ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ａ Ｓ Ｃ Ｉ Ｅ Ｎ Ｃ Ｅ ＡＮ Ｄ Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ＯＬ ＯＧ Ｙ Ｉ Ｎ Ｆ ＯＲ ＭＡ Ｔ Ｉ ＯＮ Ｄ ｅ ｃ ． ２ ０ １ ４
污染物 因子 选择 本 次 污染 物 为硫 酸 ，泄 漏形 式 为 点源 ，造 成 污染 主 要 因素是硫酸根离子通过大气降水淋滤 ，由地下水通过含水 层径 流 向远 处 及深部 扩 散 ，造 成地 下 土壤 污 染和 地下 水 水 质 恶化 。研 究 区 内本次 以 不 易降解 的 硫酸 根 离子 作 为主 要
期 内可 以忽 略 其衰 减性 能 。可 以作 为 本次 典 型污 染物 模 拟 因子 。在模拟过程中仅考虑对流、弥散以及污染物的源汇 项 ，不考 虑其 与土壤 中其 他离 子 的化学 反 。 参数 的选取 针 对 案例 的 实际 情 况 ，本文 模 拟 中只 考虑 对 流 与弥 散 的 作用 ，不 考虑 污 染物 在运 移过 程 中的化 学 反应 作 用 。所 以为 解决 数学 模型 ， 本 次选 取 的参数 有弥 散系 数 、孔 隙度 。 弥 散 系数 是表 征 在一 定 流速 下 ，多孔介 质对 某种 污 染 物 质弥散 能力 的参数 。根据 Ｔ ａ ｙ ｌ ｏ ｒ（ １ ９ ５ ３ ）、Ｂ ｅ ａ ｒ（ １ ９ ６ ６ ） 和Ｂ ａ ｃ ｈ ｍａ ｔ（ １ ９ ７ ７ ）先 前 研 究 表 明 机 械 弥 散 系 数 主 要 与 多 孔 介 质 的 弥 散 度 、与 速 度 所 组 成 的 二 阶 张 量 和 热 扩 散 Ｐ ｅ ｃ ｌ ｅ ｔ 数有 关 。 而 弥散 系数 的取值 主要 通过 弥散试 验 取得 ， 本案例中弥散系数的选取主要是参考类似条件下的工程取 值 。孔隙 度通过 所取 样 品室 内测试 所得 。
污 染物运 移情 况 。
＝
ｏ ｘｔ
（ 。 ｌ 『 ） 一 三 ｄ（ ｄ 拼 们 ） ＋ 考 一 （ ｃ ＋ ］（ ／ Ｉ １ ｌ ） Ｊ
ｘｔ
式 中 ：Ｃ — — 溶解 于水 中污 染物 的浓 度 ＤＵ——水 动 力弥散 系数 张量 ｆ ——空间坐标 ——地下水渗流速度