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地下水流和輸運模組化B複合體的概念-數值流動和傳輸模型是基于該站點的現有GFM以及來自Serne等人的其他特征資料開發的。

作者:科普小丁當

地下水流和輸運模組化

B 複合體的概念-數值流動和傳輸模型是基于該站點的現有 GFM以及來自 Serne 等人的其他特征資料開發的。使用 eSTOMP 對可變飽和多孔媒體中的水流和溶質傳輸進行模拟 數值模型域東、北方向跨度均為800 m,垂直方向跨度為101 m(高程範圍:110~211 m)。

使用可變網格間距對模型進行離散化,在 xyz 方向上分别具有 144 × 144 × 184 個網格塊,總共有 3,815,424 個網格塊。空間離散化範圍在垂直方向為 0.1 至 2 m,水準方向為 4-10 m,在儲罐、PA 和細粒度 H2 單元附近使用更精細的離散化。這種離散化比該站點早期的三維 (3D) 模型中使用的更精細。

Neumann 型通量邊界應用于流量方程的上表面以表示自然地下水補給率。對于 B-Complex 區域,Fayer 和 Keller估計長期平均補給率範圍為 92 毫米/年(沒有植被的油罐區礫石覆寫表面)到 2.8 毫米/年(未受幹擾的沙質區域)壤土和灌木植被。将 Dirichlet 型水頭和 Neumann 型滲流面邊界條件的組合應用于流動方程模型域的側面,并使用來自井監測網絡的測量水位來确定壓力. 假定所有橫向邊界處的溶質流出條件。假設域底部邊界處的水和溶質均處于無流動條件,位于玄武岩中。代表曆史上從儲罐、槽和溝槽中釋放的液體廢物的源項被納入已釋出記錄的模型中。

在 0 年到 2045 年的時間段内進行了流動和傳輸模組化,其中 0 年到 1945 年代表用于為漢福德之前的營運設定建立穩态流場的時期。1946 年至 1972 年液體廢物和相關污染物 2011 年開始從該場地的 PA 抽取受污染的地下水。模拟了 2011 年至 2045 年期間從 PA 最深處篩選的單個假設井中抽取污染水,以評估使用水準地下 ERT 的可行性電極對泵和治療操作引起的 PA 圖像變化進行成像。為清楚起見,模拟了一個假設的井。

電阻率斷層掃描

電阻率是衡量材料抵抗(反向傳導)電流的強度的量度。ERT 根據通過在電流電極對之間感應已知電流 ( I ) 并測量電位對之間的電壓降 ( ΔV )确定的資料反演來建構地下電阻率(或電導率)分布的圖像電極以測量電阻 (R =ΔV _我R=ΔVI,以歐姆為機關)。測量分辨率由發射和接收電極之間的間距決定,這些電極可以放置在地表和/或鑽孔配置,可以優化成像感興趣的目标區域。電極的地下水準放置也有可能使用定向鑽孔方法,但尚未在漢福德現場進行測試。

埋在地下的金屬基礎設施,如鑽孔、地下管道和儲罐,會在 ERT 測量期間重新配置設定地下電流,并對 ERT 圖像産生重大影響,進而降低 ERT 的效用。約翰遜等人。和 Johnson 和 Wellman 展示了一種通過在 E4D 計算網格中對 ERT 成像算法中的基礎設施進行顯式模組化來消除掩埋基礎設施影響的方法。通過在 ERT 模組化中明确合并鑽孔、地下管道和地下儲罐來使用該方法.

非結構化四面體網格與 1,679,184 個元素一起使用,其中包括 140-121 米高程之間更精細的離散區域,以更好地描繪 PA 内體積電導率的時空變異性。地下水位邊界包括在海拔 121 米處。表面地形以 20 米的分辨率合并,并根據此資訊在電極位置使用最近鄰高程。

将流動和傳輸參數轉換為體積電導率

eSTOMP 輸出的孔隙率、模拟水飽和度和硝酸鹽濃度用于使用阿奇定律 估算體積電導率。阿奇定律 将體積電導率與影響它的主要因素.

其中,σw是流體電導率,ϕint是連通孔隙度,S是含水飽和度。膠結指數m取決于孔隙複雜性随孔隙度的變化率,以及顆粒形狀和方向,通常在 1.2 和 4.4 之間變化。使用的值 1.8 以前曾用于表示漢福德沉積物。飽和指數n由于用空氣(絕緣體)代替孔隙流體,與額外的曲折有關。本研究中使用了典型的n = 2值。流體電導率σ w是背景地下水電導率和硝酸鹽(如果給定位置存在硝酸鹽)的貢獻之和。

為了将硝酸鹽轉化為流體比電導率,在該地區确定了 34 個獨特的井位,并在 12/12/1983–11/2/2018 的日期範圍内檢索了總共 667 條記錄。硝酸鹽 (kg/L) 與σw的線性回歸(S/m) 産生的線性系數等于 0.15 (kg/L/S/m),決定系數 ( R 2 ) 等于 0.61。0.15 的線性系數值用于将硝酸鹽濃度(如果有的話)轉換為流體比電導。根據整個漢福德站點的擴充資料記錄審查,使用等于 0.05 S/m(平均值 = 0.06 S/m)的中值作為背景電導率。

地下水流和輸運模組化B複合體的概念-數值流動和傳輸模型是基于該站點的現有GFM以及來自Serne等人的其他特征資料開發的。
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