三维裂隙网络中典型重金属污染物反应运移数值模拟
作者:黄鸿蓝; 宋健; 杨蕴; 吴剑锋; 刘媛媛; 吴吉春
更新时间:
自然界中裂隙介质的特殊结构往往控制着水流和溶质运移的过程。由于真实裂缝网络的复杂性,通常根据不同的裂缝参数(形状、位置、大小、密度、走向等)进行广义化,用于描述和生成离散裂缝网络。然而,由于其高度的非均质性和各向异性性,传统的基于多孔介质理论的数值方法很难模拟裂缝水流和溶质运移过程。本文利用三维离散裂隙网络模型生成场地裂隙介质的不连续性,并根据裂隙空间参数将离散裂隙网络模型映射到等效多孔介质模型,从而进一步耦合地下水流动和多组分反应溶质运移的开放源代码pflotran,从而在三维裂隙网络中实现对重金属污染物反应输送过程中数值模拟和污染物通量的定量评价。实例研究表明,随着裂缝密度的增加,裂缝网络的特征逐渐接近多孔介质。裂缝发育的密度和方向影响裂缝网络的连通性,进而影响裂缝流动中不同组分的运移规律和流量评价。保守组分和不同反应组分的迁移行为明显不同。同时,研究表明,裂隙粗糙度对污染组分迁移过程的表征和裂缝网络中的通量评估有重要影响。该方法可为场地裂隙介质中地下水和污染物的反应和运移提供有效的模拟手段和定量评价工具。