裂隙非水相液体迁移细观机制与基岩含水层污染场地评价

基本信息
批准号:41877203
项目类别:面上项目
资助金额:62.00
负责人:杨志兵
学科分类:
依托单位:武汉大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:Auli Niemi,薛松,武东生,廖震,郭霓,刘明明,周佳庆,李星
关键词:
非水相液体污染基岩含水层粗糙裂隙两相渗流
结项摘要

Non-aqueous phase liquids released into bedrock aquifers present an important scientific problem in groundwater contamination and remediation. The overall goal of the proposed project is to obtain a fundamental understanding of NAPL migration in fractured media through a combination of laboratory experiments, numerical simulation, and theoretic analysis. The project first explores the micro-scale mechanisms of water−NAPL immiscible displacement in rough-walled fractures, aiming to elucidate the combined effect of various factors, including fracture roughness, wettability, fluid properties and hydrodynamic conditions, on NAPL invasion patterns and displacement regimes. Then the transitions between different NAPL migration regimes will be explored and a phase diagram of two-phase flow regimes in fractures will be proposed in light of experimental data and numerical simulations. Macro-scale constitutive relations of water−NAPL two-phase flow that take into account the aperture statistics and the interfacial patterns will also be proposed. The results and theory obtained from the micro-scale studies will be applied to the problem of evaluating NAPL contamination in bedrock aquifers through field scale numerical simulations based on discrete fracture network model. An improved understanding of two-phase flow in fractures is of general interest to the geosciences community, and critical to the development in the field of coupled processes in fractured rocks. In addition, the proposed study will provide a theoretical framework and a practical guidance for control of two-phase flow in fractured media with a number of important engineering applications.

裂隙含水层非水相液体(NAPL)污染是地下水环境管理与修复领域的前沿和难点问题。本项目围绕基岩裂隙含水层NAPL-水两相流特性与NAPL迁移机制关键科学问题,采用实验、理论分析和数值模拟相结合的方法,开展岩石裂隙NAPL−水两相流细观机理研究,揭示裂隙几何形貌、湿润性、流体性质等因素对NAPL−水两相流界面形态及其演化规律的影响,提出多因素联合作用下NAPL−水两相驱替模式转变的临界条件,建立反映裂隙开度分布和湿润性影响的驱替模式相图;研究粗糙裂隙两相流的均匀化方法,建立反映裂隙粗糙度和湿润性的NAPL−水两相渗流宏观本构关系,研发基岩裂隙含水层NAPL迁移数值分析方法和模拟平台,阐明裂隙网络特征、污染源位置及强度、地下水径流条件等因素对含水层NAPL迁移过程的影响,进而依托典型裂隙含水层开展场地评价和污染防控策略研究,为我国地下水有机物污染风险评估、污染控制及修复治理提供理论与技术支撑。

项目摘要

裂隙含水层非水相液体(NAPL)污染是地下水环境管理与修复领域的前沿和难点问题。本项目围绕裂隙介质NAPL-水两相流细观机理与宏观迁移特性关键科学问题,采用室内实验、理论分析和数值模拟相结合的方法,取得了如下研究结果:(1)开展了岩石孔隙与裂隙两相流的可视化实验和细观尺度数值模拟研究,揭示了裂隙几何形貌、湿润性、流体性质、流速、悬浮颗粒等因素对两相流界面形态及其演化规律的影响,提出了粗糙裂隙两相流驱替模式转变的临界条件和反映裂隙开度分布和湿润性影响的驱替模式相图;2. 开展了基于两相流界面时空演化规律的流体压力和流速均匀化方法研究,建立了考虑粗糙度、各向异性等因素影响下的裂隙两相相对渗透系数与饱和度−毛细压力曲线模型;3. 开展了细观尺度NAPL增溶、原位氧化等修复技术的实验研究,揭示了修复过程中孔隙尺度溶质运移、相间物质转移、化学反应的机理;4. 开展了裂隙网络两相渗流可视化实验研究,揭示了裂隙发育特征、连通性等因素对污染液体宏观迁移动态特性的影响机理,提出并验证了污染液体穿透时间理论模型;5. 研发了含水层两相渗流与污染物运移数值模拟分析平台并开展了模拟研究,揭示了介质结构特征、污染源位置与强度等因素对污染迁移规律的影响规律。研究成果可为我国地下水有机物污染风险评估、污染控制及修复治理提供理论与技术支撑。在项目资助下,项目组成员在Environmental Science & Technology、Geophysical Research Letters、Water Research、Water Resources Research等国际著名期刊发表SCI收录论文13篇、EI收录和核心期刊论文4篇,授权国家发明专利2件,培养博士毕业生7人和硕士毕业生2名。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

珠江口生物中多氯萘、六氯丁二烯和五氯苯酚的含量水平和分布特征

珠江口生物中多氯萘、六氯丁二烯和五氯苯酚的含量水平和分布特征

DOI:10.7524 /j.issn.0254-6108.2017122903
发表时间:2018
2

多能耦合三相不平衡主动配电网与输电网交互随机模糊潮流方法

多能耦合三相不平衡主动配电网与输电网交互随机模糊潮流方法

DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.190276
发表时间:2020
3

奥希替尼治疗非小细胞肺癌患者的耐药机制研究进展

奥希替尼治疗非小细胞肺癌患者的耐药机制研究进展

DOI:
发表时间:2020
4

萃取过程中微观到宏观的多尺度超分子组装 --离子液体的特异性功能

萃取过程中微观到宏观的多尺度超分子组装 --离子液体的特异性功能

DOI:10.7538/hhx.2022.yx.2021092
发表时间:2022
5

长链基因间非编码RNA 00681竞争性结合miR-16促进黑素瘤细胞侵袭和迁移

长链基因间非编码RNA 00681竞争性结合miR-16促进黑素瘤细胞侵袭和迁移

DOI:
发表时间:2021

杨志兵的其他基金

相似国自然基金

1

循环侵水作用下库坝基岩细观损伤与流变特性关联机制研究

批准号:51909149
批准年份:2019
负责人:秦哲
学科分类:E0905
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

非基岩场地新型压水堆核电厂抗震性能研究

批准号:51908338
批准年份:2019
负责人:宋辰宁
学科分类:E0810
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
3

基岩裂隙水非达西流条件下非费克运移试验与模型研究

批准号:41272251
批准年份:2012
负责人:钱家忠
学科分类:D0702
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
4

基岩裂隙的形态评价及其在离散裂隙网络模型中的应用

批准号:40772153
批准年份:2007
负责人:罗绍河
学科分类:D0702
资助金额:38.00
项目类别:面上项目