• загрузка...
    5

3.1 Основные законы и принципы

загрузка...

Основные законы - закон сохранения массы и закон Дарси. Пер­вый представляется в виде простого уравнения баланса масс, а второй связывает поле скорости потока со скалярным значением, характери­зующимся уровнем подземных вод или напором.

Закон Дарси гласит, что большой градиент подземных вод h(x,y,t) вызывает высокую скорость течения v,(x,y,t) и существуй линейная связь между этими двумя переменными. Коэффициент к, представляет гидравлическую проводимость подземного материала, и которая, оче­видно, пространственно различна

V/ (г, >\ 0 ~ А/ (xt у) • grad{h(x, у, t)}            (8)

Простой пример для получения типичных показателей для систе­мы подземных вод. Большие системы подземных вод расположены на больших аллювиальных равнинах, где преобладает содержание гравия. Уровень подземных вод имеет такой же фадиепт, что и сама равнина: примерно несколько метров на километр, скажем, 5м на 1000м. Типич­ная проницаемость гравия примерно 5*10 " м/с и, таким образом, ско­рость течения будет равна vt—5*К)3 *5/1000=25 НО'6 м/с, что составляет около 2 м/день. Из этою можно сделать вывод, что скорость течения рек и, следовательно, распространение загрязняющих веществ, проис­ходит медленнее, но охватывает большие территории, и, как результат, загрязнение фиксируется, когда загрязнена уже обширная территория. Процессы восстановления и очистки также требуют больше времени.

При сохранении общего количества во,ты на данной территории и в сочетании с законом Дарси получается уравнение (9), которое описы­вает течение подземных вод, а уравнение (10) описывает перенос час­тиц в насыщенной зоне в двухмерном пространсхве (9)

л а*

,, аИ а(,. аь

д_ ск,

,, Ж

Ьк2\-7~

 

(9)

а*

 

дс)

дх,

 

 

 

Эх,

,п ВС ЬОп

(JXt

 

W

b толщина насыщенного слоя

(Ю)

С - концентрация растворенных химических веществ С" соответственная концентрация в источнике D,j компоненты гидродинамической дисперсии h - гидростатический напор к, компоненты гидравлической проподттмости S коэффициент водоотдачи t время

Vxj KOMHOHeim.i скорости течения W - член источник/сток Xj пространственные координаты г - эффективная пористость водоносною слоя Эти два уравнения описывают изменение уровня подземных вод h(x, у, I), поля их течения v(x. у. t) и концентрации с(х, у, t) как функ­цию во времени и пространстве. Они эквивалентны функциям перехо­да состояния и функции выхода, описанным в главе 2. Некой актируе­мый вход, например, пополнение системы за счет осадков, включен в член источник, неременные решения также являются частью члена ис­точник/сток. Например, расположение скважин системы водоснабже­ния, а также загрязнение системы подземных вод стока со свалки зави­сит от решения. Это относится и к случаю, когда в процессе принятия решения не учитывалась возможность возникновения «шлейфа» за­грязняющих веществ в результате этих процессов.

Для уравнения (10) баланс масс нсгарантирован. Особенно если рассматриваются биологические процессы, концентрация может ме­няться из-за уменьшения загрязняющего вещества. Этот процесс может считаться членом исток/сток, т. к. он соответствует удалению опреде­ленною вещества, в то время как другие вещества могут возникать в результате химических реакций. Далее могут возникать процессы ад­сорбции десорбции (Celia, I9K9), характеризующиеся фактором за­медления, снижающим скорость течения.   j|i При рассмотрении переноса растворенных веществ нужно выде­лить несколько компонентов. Во многих случай* важнейшим побуди­телем переноса вещества является гидравлический градиент и соответ­ствующее поле скорости, текущая вода переносит вещества вдоль ли­ний течения. Этот процесс называется конвекционным переносом. Но из-за неоднородности подземного материала вещества распространя­ются как в продольном, так и в поперечном направлении (рисунок б.б), а это значит, что даже от точечного источника затрязнения через какое- то время образуется «шлейф». Этот процесс связан с дисперсией и на­блюдается на нескольких пространственных уровнях от микроскопиче­ского до макроуровня, где неоднородности составляют несколько сотен

136

метров 11 больше. Третьим элементом переноса является диффузия, ко­торая происходит от размещения концентрации. Можно сказать, что последнее является наименее важным на региональном уровне, Такие диффузные процессы могут стать доминирующими на меньших мас­штабах, когда скорость течения незначительна. Например, загрязняю­щие вещества могут преодолеть непроницаемый слой только за счет

диффузии

Авторы: 1379 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 1908 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я