[发明专利]一种评价无填充粗糙单裂隙中污染物运移特性的方法

摘要

本发明公开了一种评价无填充粗糙单裂隙中污染物运移特性的方法，其特征在于，具体包括：确定污染物种类和溶解性；利用分形理论建立粗糙单裂隙模型；基于有限单元法建立无填充粗糙单裂隙数值模型；针对可溶性污染物利用对流‑弥散方程评价污染物在裂隙中的运移过程；针对非水相液体污染物利用水平集法评价污染物在裂隙中的运移过程。本发明所达到的有益效果：1、本发明可实现评价可溶性污染物在裂隙中的运移特性；2、本发明可实现评价非水相液体污染物在裂隙中的运移特性；3、本发明获得的污染物在裂隙中运移参数可作为地下水污染修复的基础参数。

主权项

1.一种评价无填充粗糙单裂隙中污染物运移特性的方法，其特征在于，具体包括：确定污染物种类和溶解性；利用分形理论建立粗糙单裂隙模型；基于有限单元法建立无填充粗糙单裂隙数值模型；针对可溶性污染物利用对流‑弥散方程评价污染物在裂隙中的运移过程；针对非水相液体污染物利用水平集法评价污染物在裂隙中的运移过程；针对非水相液体污染物利用水平集法评价污染物在裂隙中的运移过程包括：改变裂隙平均隙宽和粗糙度，通过水平集法计算非水相液体污染物在无填充二维粗糙单裂隙中两相界面的运移过程，即在固定的二维粗糙裂隙有限单元网格中使用辅助方程追踪两相不混溶液体界面，同时考虑污染物和水两种流体的密度差、粘滞性差别以及界面张力和重力作用；针对非水相液体污染物利用水平集法评价污染物在裂隙中的运移过程还包括：调用流体动力学模块中的水平集法流体运移控制方程，水平集法使用Navier‑Stokes方程的非压缩流体公式计算液体流动；当非水相液体污染物在无填充裂隙中与裂隙面接触时，污染物和水两种液体界面存在毛细压力差：式中p_c表示毛细压力，p_nw表示非水相液体中的压力；p_w表示水相液体中的压力；σ表示界面张力；θ_w表示两种液体界面与裂隙面的接触角；r_f表示裂隙中平均曲率半径；当追踪非水相液体污染物和水在粗糙裂隙中的界面时，水平集法增加了一项辅助函数项：式中φ为表示界面的辅助水平集函数，φ<0.5说明其代表区域为非水相液体，φ＝0.5说明其代表区域为两相界面，φ>0.5说明其代表区域为水相液体；γ为重新初始化参数，单位为m/s；ε表示界面厚度；t_i表示时间，单位为s。