多孔介质非均质性及其对溶质运移的影响研究

论文摘要

地质环境中,介质的非均质性是影响地下水流动和溶质运移的重要因素。对介质非均质性以及对溶质运移影响的定量研究则是地质工程领域所面临的挑战性问题。因此,进行多孔介质非均质性及其对溶质运移影响研究具有理论和实际意义。论文针对多孔介质空间分布数据,基于转移概率地统计学理论,运用Matlab计算了各向异性条件下的多孔介质类型转移概率矩阵,提出了一种多孔介质非均质性指数的计算方法;运用变异函数理论,对渗透系数进行了空间变异性分析,提出了一种渗透系数空间变异性指数的计算方法;对渗透系数进行了滑动窗口分析,初步实现了多孔介质非均质性强弱的空间划分;多孔介质的非均质性影响渗透系数的空间变异性,利用MODFLOW和MT3DMS对算例进行地下水数值模拟,计算了溶质运移的空间矩,分析了渗透系数的空间变异性强弱对溶质运移的影响。得到如下成果与结论:(1)提出了一种各向异性条件下的多孔介质非均质性指数计算方法,算例分析表明该方法在一定程度上能够从各向异性角度比较区域非均质性强弱。(2)提出了一种渗透系数空间变异性指数的计算方法。算例结果表明:在区域大小固定、方差不同的情况下,空间变异指数较方差均呈现增大趋势,且前者增幅较小,比较符合溶质运移模拟结果及空间矩变化趋势;算例表明空间变异性指数在一定程度上能够从各向异性角度比较区域非均质性强弱;在区域大小固定、方差近似的情况下,结合算例溶质运移空间矩分析,空间变异指数较方差更适合表征介质非均质性强弱;改变区域大小、方差近似的情况下,空间变异性指数具有一定的适用性;基于空间变异性指数,对算例进行了区域非均质性强弱划分。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究目的及意义
•   1.2 研究现状
•     1.2.1 多孔介质非均质性研究现状
•     1.2.2 地下水溶质运移进展
•   1.3 主要研究内容
• 第二章 多孔介质及其属性数据特征与非均质分析理论基础
•   2.1 多孔介质类型及其渗透系数空间数据特征
•   2.2 基于变异函数的地质统计学理论
•     2.2.1 区域化变量理论
•     2.2.2 变异函数及其性质
•     2.2.3 变异函数的理论模型
•     2.2.4 克里金内插方法
•     2.2.5 理论变异函数模型的检验
•   2.3 基于转移概率的地质统计学理论
•     2.3.1 马尔可夫链原理
•     2.3.2 创建空间马尔可夫模型
•   2.4 空间自相关理论
•     2.4.1 全局空间自相关
•     2.4.2 局部空间自相关
•   2.5 本章小结
• 第三章 多孔介质的非均质性及其属性的空间变异性研究
•   3.1 基于转移概率理论的多孔介质非均质性定量刻画
•     3.1.1 多孔介质类型数据
•     3.1.2 基于连续分布的介质类型转移率的计算
•     3.1.3 基于转移概率的多孔介质非均质性的定量刻画
•   3.2 基于变异函数理论的渗透系数空间变异性研究
•     3.2.1 不同渗透系数随机场算例设计
•     3.2.2 渗透系数场各向异性非均质性定量刻画
•     3.2.3 渗透系数尺度效应的非均质性定量刻画
•   3.3 基于渗透系数的介质非均质性分区
•   3.4 本章小结
• 第四章 多孔介质非均质性对溶质运移的影响
•   4.1 水文地质概念模型的建立
•   4.2 模型的建立与求解
•     4.2.1 地下水流模型
•     4.2.2 地下水溶质运移模型
•     4.2.3 模型的建立
•   4.3 模拟结果与分析讨论
•     4.3.1 污染羽空间矩评估
•     4.3.2 不同算例模拟结果分析
•   4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论与成果
•   5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果清单

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴蒙蒙

导师: 钱家忠,马雷,王龙平

关键词: 渗透系数,变异函数,转移概率地统计,多孔介质非均质性,溶质运移

来源: 合肥工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地质学

单位: 合肥工业大学

基金: 国家自然科学基金资助(41602256)

分类号: P641

DOI: 10.27101/d.cnki.ghfgu.2019.000084

总页数: 81

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