22.3 弥散 |
  
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水动力弥散
在研究地下水溶质运移问题中，水动力弥散系数是一个很重要的参数。水动力弥散系数是表征在一定流速下，多孔介质对某种污染物质弥散能力的参数，它在宏观上反映了多孔介质中地下水流动过程和空隙结构特征对溶质运移过程的影响。
弥散系数测定装置示意图
弥散试验典型结果图
水动力弥散过程包括机械弥散与分子扩散。其中，机械弥散是指由于含水层非均质引起的实际流速与平均流速的差异，导致实际污染羽范围大于仅仅依靠对流计算得到的结果。机械弥散取决于含水层非均质特征与观测尺度，与污染物本身属性无关。分子扩散是指由分子运动引起的溶质在溶液中的随机分散而趋于局部均化的过程。分子扩散取决于污染物性质与浓度梯度，其过程可以用菲克定律描述。除非在长时间尺度（如千年）的溶质模拟中，分子扩散一般对弥散的贡献非常有限。
机械弥散的来源
机械弥散是流速方向和大小不均匀导致的。在土壤孔隙尺度和微观尺度，机械弥散的主要来源是孔隙大小不均一、渗流路径长度不均一、和流体摩擦。在更大尺度，机械弥散的来源主要是含水介质的非均质性。从某种意义上说，宏观弥散度在很大程度上代表了模型区的非均质性，如果可以通过更精细的勘察将这种非均质性用对流的形式表示出来，那么赋予模型中的表观弥散度也要相应降低。弥散度的经验取值参见附录7 和附录10。
孔隙尺度弥散
微观尺度弥散
局地尺度弥散
区域尺度弥散