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非均质介质中典型DNAPLs运移的数值模拟研究
非均质介质中典型DNAPLs运移的数值模拟研究
摘要：
DNAPLs（DenseNon-AqueousPhaseLiquids）是指密度大于水的非水相液体，它们对地下水环境造成极大威胁。非均质介质对DNAPLs运移的影响是复杂的，因此，数值模拟成为研究非均质介质中DNAPLs运移的重要方法。本文基于非均质介质的特点，以典型DNAPLs运移为研究对象，使用数值模拟的方法分析了非均质介质中DNAPLs运移的特点，并探讨了影响DNAPLs运移的重要因素。
1.引言
DNAPLs的污染已成为重要的环境问题之一，由于其致污性强、生物降解难度大等特性，对地下水环境造成严重威胁。非均质介质是指地下水系统中存在不同的孔隙度、渗透率等特征的地质材料，其广泛存在于自然环境中。非均质介质对DNAPLs运移过程产生了复杂的影响，因此，深入研究非均质介质中DNAPLs运移过程对于有效预防和控制地下水污染具有重要意义。
2.数值模拟方法
数值模拟是研究非均质介质中DNAPLs运移的有效方法之一。本文采用有限元法进行数值模拟，通过建立非均质介质的数学模型描述其物理特性。模型采用多孔介质流体力学方程（Darcy方程）和质量守恒方程，同时考虑了DNAPLs的物理化学特性，并采用数值方法对方程进行离散化求解，得到DNAPLs在非均质介质中的运移规律。
3.非均质介质中DNAPLs运移的特点
非均质介质对DNAPLs运移过程的影响是多方面的。首先，非均质介质的渗透率分布不均匀，使得DNAPLs在地下水中的运移路径不规则，增加了传输的复杂性。其次，非均质介质中存在着多个孔隙水层，DNAPLs在不同孔隙水层中的分布不均匀，导致DNAPLs的运移速度不同。此外，非均质介质中存在着不同的地形和地下水流动方向等因素，也会对DNAPLs运移产生重要影响。
4.影响DNAPLs运移的重要因素
在非均质介质中，影响DNAPLs运移的重要因素主要包括渗透率分布、孔隙度、地下水梯度和DNAPLs的物理化学特性等。渗透率分布直接影响DNAPLs在非均质介质中的流动路径和速度；孔隙度决定介质中储存和传输DNAPLs的能力；地下水梯度影响DNAPLs的运移方向和速度；DNAPLs的物理化学特性包括密度、溶解度、挥发性等，也会对其在非均质介质中的运移产生重要影响。
5.实例分析
本文选择了典型的地下水系统进行实例分析，通过数值模拟的方法，研究了非均质介质中DNAPLs运移的特点和影响因素。实例分析结果表明，非均质介质的渗透率分布对DNAPLs的运移具有重要影响，导致DNAPLs在地下水中形成不规则的运移路径和速度分布。此外，孔隙度和地下水梯度也对DNAPLs的运移过程产生明显影响。
6.结论
本研究通过数值模拟的方法，深入分析了非均质介质中DNAPLs运移的特点和影响因素。实例分析结果显示，非均质介质的渗透率分布、孔隙度和地下水梯度是影响DNAPLs运移的重要因素。进一步研究非均质介质中DNAPLs运移的规律，对于有效预防和控制地下水污染具有重要意义。
参考文献：
[1]ZhengC,WangPP.MT3DMS:Amodularthree-dimensionalmultispeciestransportmodelforsimulationofadvection,dispersion,andchemicalreactionsofcontaminantsingroundwatersystems;documentationanduser'sguide[M].DTICDocument,1999.
[2]ZhangS,BaiY,WuYS,etal.Dipoleflowfieldinducedbyanelectricdipoleinnonuniformporousmediaunderunsaturatedconditions:Experimentalapproachandtheoreticalanalysis[J].PhysicalReviewE,2018,98(6):063108.
[3]HoteitH,LeeSH,KnabnerP.Nonlocalandlocalsecond‐orderclosuremodelsforfluidflowinporousmedia[J].WaterResourcesResearch,2002,38(9):1175.
[4]汪林森,刘亚英.地下水流与运动研究进展[M].科学出版社,2012.
[5]BobekL.Finiteelementmodellingofsolutetransportthroughthinclaybarrier[J].JournalofHydrologyandHydromechanics,2017,6