Моделирование миграции подземных вод

Конвективный перенос

В подземных водах зоны интенсивного водообмена, особенно при антропогенных воздействиях, основной формой переноса является вынужденная конвекция (конвективный пере­нос) мигрантов с движущимися частицами в потоке.

При описании конвективного переноса используется схема поршневого вытеснения, при котором усредняются ско­рости течения во внутрипоровом пространстве, т. е. предполагает­ся, что в поровом сечении все частицы жидкости двигаются с оди­наковой скоростью, равной средней действительной скорости течения u=v'/n0 (где v — скорость фильтрации; щ — активная пористость породы).

Соответственно кинематическое уравнение конвективного пере­носа. по схеме поршневого вытеснения для нейтральной мет­ки, т. е. мигранта, не вступающего во взаимодействие с породой и другими мигрантами, в любом направлении / имеет вид

Dlldt — vjnQ, (4.1)

Где х» — скорость фильтрации в расчетной точке по направлению расчетной траектории движения. Таким образом, для расчетов конвективного переноса необходимо построение поля скоростей. фильтраций, которое производится путем решения соответст­вующей геофильтрационной задачи.

На поле скоростей фильтрации большое влияние оказывает неоднородность строения водоносных пород. В осадочных породах основной формой неоднородности является слоистость, характер которой определяется генетическими особенностями различных от­ложений. Аллювиальные отложения обычно имеют четко выражен­ную горизонтальную слоистость с монотонным увеличением прони­цаемости сверху вниз в пределах одного ритма осадконакопления с разрывами при смене ритмов (рис. 6). Для флювиогляциальных отложений характерна большая пестрота строения, в которой го­ризонтальная слоистость выражена менее четко (рис. 7). В карбо­натных породах, формируются тонкие зоны повышенной прони­цаемости (трещиноватости), которые могут быть относительно выдержанными (рис. 8), хотя трещиноватые породы отличаются, конечно, более/изменчивыми фильтрационными характеристиками.

Изучение проницаемости горных пород осложняет ей возмож­ностью ее изменения при изменении состава поровых пород. Суще­ствует немало данных, свидетельствующих о значимости этого процесса, однако обоснованных предложений по его количествен­ной оценке пока нет. Поэтому в каждом случае этот вопрос необ­ходимо решать на основе экспериментальных данных.

Ff результате ряда исследований было отмечено наличие в тон­кодисперсных породах эффекта п о л у п р о н и ц а ем о с т и, или «просеивания солей», который проявляется в способ­ности пород задерживать часть молекул раствора, размеры кото­рых меньше размера поровых каналов [11, 37], однако на основа­нии экспериментальных данных пока трудно судить о значимости этого интересного явления.

Особую форму переноса представляет собой самостоятельное движение некоторых микроорганизмов, обладающих одним или не­сколькими жгутиками или способных к скольжению. Большинство

Конвективный перенос

Дм/evr

Рис. 6. Литологические колонки и графики распределения коэффициентов фильтрации аллювиальных отложений в долине р. Волги.

1—6 — пески (1 — гравелистые, 2 — раэнозернистые, 3 — среднезерннстый, 4 — мелкозер­нистые, S — тонкозернистые, 6 — глинистые); 7, 8 — супесь (7 — легкая, 8 —средняя); 9 — суглинок; 10 — глина; 11 — график распределения" коэффициента фильтрации; 12 — уровень грунтовых вод
подвижных микроорганизмов за секунду может передвигаться на расстояние, приблизительно рав­ное размеру их клетки, однако су­ществуют виды, которые могут пе­редвигаться в десятки раз быстрее.

Предполагается [48], что гравитационное осажде­ние может оказывать заметное влияние на крупные биочастицы, плотность которых отличается от плотности воды (раствора), при­чем считается, что этот механизм может играть существенную роль в переносе биомассы для бактерий размером более 5 мкм. Ско­рость осаждения определяется по закону Стокса:

±Л m"d. , (4.2)

Конвективный перенос

ЕИЗ'ЕЗ*

Рис. 7. Литологический профиль уча­стка флювиогляциальных отложений. Песок: / — среднезерннстый; 2 — глини­стый; 3 — тонкозернистый; 4 — грубозер­нистый, гравелистый

Рм / 3

0 0,1 0,2 0,3 0,4 Tt

І і і

1 1

----- 10,1

---- 10,09

4 0,01

■---- 10,12

-------- і 0.17

----- ! 0,11

Зоо

X

90

«0

IT]

П

70

І

Т*

Где рм, ти и dM — соответственно плотность, масса и диаметр био­частицы (мигранта); р и т] — соответственно

Плотность и динами - в

1 1

___ і

Ґ-

<0

-<0.15

■<0

-0,1

—40,25

<0,05

<0

-<ft15

—10,5

—>as5

—Itt3

—<m

"1,5

—10,45

<0.1

<0

-10,15

НС.15

—10,2

<0,05

'0,05

40

40,1

—<0,4

—<0,25

40

<0

<0,1

HO

<0

40,1

----- 10,5

4ft15 -*lft25

—10,3

-10,15

<аі

—СИ

<0,05

40.05

40,05

НО,!

■•0.1

—<X25

—<05

■<0,1

Ад

—<0;2§

(0

-Н0.3

'0,1

Ю

40

40,1

Скв. З Скв.2 . 0 0.5 0

Й5

Ска.25 0

Скв.32 Сне. ЗЗ Смв.35 Скв37 Скв.38 Скв.39 0 0.5 0 й5 0 050 0,5 0 0,5 0 0.5

Рис. 8. Выделение проницаемых зон в карбонатных Ііородах по данным расхо - дометрии скважин (материалы А. Л. Петрова).

Й — геологическая колонка; б — распределение проницаемых зон со значеннями относитель­ной, проводимости каждой зоны Ti по отдельным скважинам; в — усредненное па разрезу распределение значений Т{. / — пески; 2 — известняки; З — значення относительной прово­димости

Ческая вязкость воды. Например, для частиц диаметром JT мкм с плотностью 1,02 г/см3 скорость осаждения согласно выражению (4.2) составляет 4-Ю-5 см/с, что вполне соизмеримо со скоростью фильтрации подземных вод.

Моделирование миграции подземных вод

Миграционная модель обезжелезивания в подземных водах

В качестве примера приведем построение системы уравнений, со - ставляющих теоретическую модель процессов обезжелезивания подземных вод[10]. Эта задача актуальна в связи с широким распро­странением подземных вод, в которых содержание железа …

Моделирование миграции подземных вод

Лукнер Л., Шестаков В. М. Для обозначения процессов перемещения химических элемен­тов в земной коре, ведущего к изменению их содержания (рассея­нию или концентрации), А. Е. Ферсман ввел понятие «геохимиче­ская миграция». Значительная …

Опыты на крупных фильтрующих монолитах

Опыты по фильтрации трассера в крупных монолитах проводятся для изучения миграционного процесса с учетом гетерогенного стро­ения породы. Для интерпретации данных такого опыта использу­ются модели гетерогенно-блокового строения. Таблица 12 Рассчитанные по …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.