[发明专利]考虑泥沙吸附的核素输移扩散分析方法

摘要

本发明属于核素输移分析方法，具体涉及一种考虑泥沙吸附的核素输移扩散分析方法。该方法采用改进的平面二维浅水环流模型进行流速场和浓度场的模拟，引入了核素在沉积物和液相中的交换的因素，考虑了泥沙吸附对分配系数不同的核素在水中的浓度及在河床的沉积量的具体影响，采用实测的分配系数值求解浓度方程。本发明与现有的核素输移扩散分析方法相比更符合核素输移扩散的实际情况，分析结果更加准确。

主权项

一种考虑泥沙吸附的核素输移扩散分析方法，其特征在于：该方法建立的平面二维浅水环流的基本方程如下：沿水深平均的连续方程：$\frac{\∂\mathrm{\ζ}}{\∂t}+\frac{\∂\left(Hu\right)}{\∂x}+\frac{\∂\left(Hv\right)}{\∂y}=0$沿水深平均的动量方程：$\begin{array}{c}\frac{\∂u}{\∂t}+u\frac{\∂u}{\∂x}+v\frac{\∂u}{\∂y}=-g\frac{\∂\mathrm{\ζ}}{\∂x}-fv-\frac{gu}{C^{2}H}\sqrt{u^2+v^2}+\frac{{\mathrm{\τ}}_{sx}}{\mathrm{\ρ}H}+\\ \frac{1}{H}\frac{\∂}{\∂x}\left({\mathrm{H\ϵ}}_x\frac{\∂u}{\∂x}\right)+\frac{1}{H}\frac{\∂}{\∂y}\left({\mathrm{H\ϵ}}_y\frac{\∂u}{\∂y}\right)\\ \frac{\∂v}{\∂t}+u\frac{\∂v}{\∂x}+v\frac{\∂v}{\∂y}=-g\frac{\∂\mathrm{\ζ}}{\∂y}+fu-\frac{gv}{C^{2}H}\sqrt{u^2+v^2}+\frac{{\mathrm{\τ}}_{sy}}{\mathrm{\ρ}H}+\\ \frac{1}{H}\frac{\∂}{\∂x}\left({\mathrm{H\ϵ}}_x\frac{\∂v}{\∂x}\right)+\frac{1}{H}\frac{\∂}{\∂y}\left({\mathrm{H\ϵ}}_y\frac{\∂v}{\∂y}\right)\end{array}$浓度方程：$\frac{\∂C}{\∂t}+u\frac{\∂C}{\∂x}+v\frac{\∂C}{\∂y}=\frac{1}{H}\frac{\∂}{\∂x}\left({\mathrm{HD}}_x\frac{\∂C}{\∂x}\right)+\frac{1}{H}\frac{\∂}{\∂y}\left({\mathrm{HD}}_y\frac{\∂C}{\∂y}\right)-\mathrm{\λ}C+{\mathrm{SK}}_d+S_{in}$在以上方程中，ζ‑‑相对基准面水位；H‑‑水深；t‑‑时间；u，v‑‑水深平均流速；x，y‑‑坐标；g‑‑重力加速度；f‑‑柯氏力系数；C‑‑谢才系数；τ_sx，τ_sy‑‑表面风应力在x，y方向的分力；ρ‑‑水的密度；ε_x，ε_y‑‑x，y方向的广义涡粘性系数；D_x、D_y‑‑x、y方向核素的综合扩散系数；S‑‑含沙量；K_d‑‑核素分配系数；S_in‑‑挟沙力；λ‑‑衰变常数；利用分步杂交法对上述深度平均的二维浅水环流方程进行离散化，采用实测的核素分配系数值求解浓度方程，所述的核素分配系数的实测方法是：采用放射性液态流出物受纳水体的水样和河床沉积物固体样作为样品进行实验，将样品与已知浓度的含有一种放射性核素的水溶液在振荡下长时间混合，直到水溶液中核素浓度稳定为止；然后进行离心使固液相分离；最后分别测定固相和液相中的核素浓度，通过计算固、液相中的核素浓度之比即可得出核素分配系数K_d。