›› 2015, Vol. 36 ›› Issue (S2): 57-63.doi: 10.16285/j.rsm.2015.S2.007

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

去耦合方法求解非均质地区地下水中多组分反应-运移模型

霍吉祥,宋汉周   

  1. 河海大学 地球科学与工程学院,江苏 南京 210098
  • 收稿日期:2014-09-04 出版日期:2015-08-31 发布日期:2018-06-14
  • 作者简介:霍吉祥,男,1982年生,博士研究生,主要从事环境水文地质研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.41272265);江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目(No.CX10B_218Z)。

Decoupling approach to solving multicomponent reactive transport model in heterogeneous domain

HUO Ji-xiang, SONG Han-zhou   

  1. College of Earth Sciences and Engineering,Hohai University,Nanjing,Jiangsu 210098, China
  • Received:2014-09-04 Online:2015-08-31 Published:2018-06-14

摘要: 近些年来地下水中多组分反应-运移模型在地球科学及环境领域开始得到应用,但其求解较为复杂,为了提高计算效率,可以采用去耦合化方法处理,从而使模型求解得到简化。针对自然界中广泛存在的非均质地质体,提出该类条件下的去耦合化方法,即根据水-岩间、水溶组分间反应的不同,将整个研究区划分为若干子区域,获得对应的去耦合化矩阵。对化学场中各子区域间相邻边界进行设定,达到简化模型求解的目的。最后,以一维非均质介质中基于热力学平衡的反应-运移问题作为算例,基于以上方法进行求解,并与该算例经PHAST软件所示的结果较为一致。结果表明,基于去耦合化方法获得的各离子浓度随时间演变和沿空间分布特征与PHAST所示的结果较为一致,显示该方法在非均质区域模拟溶质运移等方面具有较好的适用性。

关键词: 去耦合化, 多组分反应-运移模型, 非均质, PHAST软件

Abstract: In recent years the multicomponent reactive transport model is widely used in earth science and environment field; however, some difficulties lie in its solution. To enhance computational efficiency a decoupling approach is advised to simplify the model. A decoupling approach is presented for heterogeneous media and used to solve the model in this situation. The whole domain is divided into several subdomains according to the reactions that may occur; and the corresponding decoupling matrix is obtained. The concentration boundary between sub-domains is set so that the models in each subdomain can be connected and solved together. A test of reactive transport in one-dimensional heterogeneous domain where reactions followed local equilibrium assumption is taken as an example. The model is solved by proposed method and by PHAST separately; and the corresponding results are compared. The results show that the concentration evolution and distribution solved by decoupling approach has a good agreement with ones solved by PHAST, so as to show that the proposed method has a good applicability.

Key words: decoupling approach, multicomponent reactive transport model, heterogeneity, PHAST soft ware

中图分类号: 

  • TB 115
[1] 金丹丹, 王 素, 李传勋. 考虑起始水力坡降的天然非均质地基固结分析[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1433-1440.
[2] 王 珍, 曹兰柱, 王 东, . 非均质边坡稳定性上限分析评价研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(2): 737-742.
[3] 刘 港,马凤山,赵海军,冯雪磊,郭 捷,. 考虑统计损伤模型的非均质节理岩体拉剪破坏机制研究[J]. , 2018, 39(S1): 9-20.
[4] 刘 建,赵国彦,梁伟章,吴 浩,彭府华,. 非均匀岩石介质单轴压缩强度及变形破裂规律的数值模拟[J]. , 2018, 39(S1): 505-512.
[5] 吴祚菊,张建经,王志佳,吴兴序,汪明元,. 地震动场地放大效应的时频特性分析[J]. , 2017, 38(3): 685-965.
[6] 高 帅,魏 宁,李小春,雷宏武,刘明泽,. 层状非均质性对CO2在盖层中迁移泄漏规律的影响[J]. , 2017, 38(11): 3287-3294.
[7] 尹训强,袁文志,王桂萱. 复杂非均质场地条件下核电厂HPX泵房的静动力联合分析[J]. , 2016, 37(S2): 745-752.
[8] 梁 桥,杨小礼,张佳华,周文权, . 非均质土体中盾构隧道开挖面支护力上限分析[J]. , 2016, 37(9): 2585-2592.
[9] 蔡国军,虞修竟. 锶、铀在非均质含水层中迁移特性试验研究[J]. , 2015, 36(S2): 345-350.
[10] 加 瑞 ,张稳军 ,  . ND-CPT测量非均质地层密度剖面的研究[J]. , 2015, 36(S1): 685-690.
[11] 胡松山 ,童申家 ,刘斌清 ,谭 华 ,覃润浦 , . 基于非均质边坡强度折减法的三维桥基边坡稳定性分析[J]. , 2014, 35(S2): 653-661.
[12] 杨冬英,丁海平. 非均质土中桩端扩散虚土桩法的桩基纵向振动研究[J]. , 2014, 35(S1): 311-318.
[13] 严成增,郑 宏,孙冠华,葛修润. 基于数字图像技术的岩土材料有限元-离散元分析[J]. , 2014, 35(8): 2408-2414.
[14] 王洪涛 ,王 琦 ,尤春安 ,李术才 ,王德超 ,王 新 . 考虑土体非均质和各向异性的锚索极限抗拔力研究[J]. , 2013, 34(8): 2204-2210.
[15] 张社荣,严 磊,孙 博,王 超. 中主应力对硬岩破裂机制的影响[J]. , 2013, 34(5): 1469-1477.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 黄建华,宋二祥. 大型锚碇基础围护工程冻结帷幕力学性态研究[J]. , 2009, 30(11): 3372 -3378 .
[2] 王观石,李长洪,陈保君,李世海. 应力波在非线性结构面介质中的传播规律[J]. , 2009, 30(12): 3747 -3752 .
[3] 王朝阳,许 强,倪万魁. 原状黄土CT试验中应力-应变关系的研究[J]. , 2010, 31(2): 387 -391 .
[4] 邓 琴,郭明伟,李春光,葛修润. 基于边界元法的边坡矢量和稳定分析[J]. , 2010, 31(6): 1971 -1976 .
[5] 万少石,年廷凯,蒋景彩,栾茂田. 边坡稳定强度折减有限元分析中的若干问题讨论[J]. , 2010, 31(7): 2283 -2288 .
[6] 闫 铁,李 玮,毕雪亮. 基于分形方法的多孔介质有效应力模型研究[J]. , 2010, 31(8): 2625 -2629 .
[7] 刘 嘉,王 栋. 正常固结黏土中平板锚基础的吸力和抗拉力[J]. , 2009, 30(3): 735 -740 .
[8] 赵尚毅,郑颖人,李安洪,邱文平,唐晓松,徐 俊. 多排埋入式抗滑桩在武隆县政府滑坡中的应用[J]. , 2009, 30(S1): 160 -164 .
[9] 刘振平,贺怀建,朱发华. 基于钻孔数据的三维可视化快速建模技术的研究[J]. , 2009, 30(S1): 260 -266 .
[10] 魏厚振,颜荣涛,韦昌富,吴二林,陈 盼,田慧会. 含天然气水合物沉积物相平衡问题研究综述[J]. , 2011, 32(8): 2287 -2294 .