李 铎,曹继星

(石家庄经济学院 工程学院,河北 石家庄 050031)

传统的地下水动力学实验中,常利用渗流槽进行河间地块的稳定渗流模拟实验,求取渗透系数[1]。如有降雨装置时,也可通过调节两侧水箱水位的高度(模拟河流水位),观测地下水分水岭的偏移。文中在这两个实验的基础上,利用渗流槽开发水动力弥散实验。

1 实验仪器设备

1)渗流槽及其供水系统。渗流槽中部为砂槽,模拟河间地块;两侧为水箱,模拟河流;背面为测压管,观测不同断面上的水位、采集水样。

2)电导仪及其电极。

3)烧杯、量筒、秒表等。

图1 渗流槽某离子运移的水动力弥散模型

2 实验原理

渗流槽左侧水箱为投放源,某离子以C0浓度向砂槽潜水含水层运移,且沿途与含水介质既无吸附又无化学反应。该潜水含水层为均质各向同性,地下水向右侧水箱稳定排泄,见图1。

假定渗流槽砂层在x轴方向均匀一致,砂层孔隙水中某离子在t0时刻从左侧水箱以C0注入,在整个试验时段内均未能运移到右侧水箱,则其运移呈一维流,其数学模型为

式中,DL为纵向弥散系数;u为地下水实际流速;C0为配制的某离子初始浓度;C为地下水中某离子浓度。

当定解条件确定时,显然以上一维弥散-对流方程的解析解可用下式表示：

式 (3)中H为正态分布函数,其数学期望 m=ut,标准差e=(2DLt)1/2。查正态分布表得H(1)=0.841,H(-1)=0.159,H(0)=0.5。

C0为初始浓度,可用NaCl事先配制。C(x,t)为不同时刻不同断面上的浓度,可通过不同时刻采集渗流槽背面不同断面上(不同x)的水样来测得。……