単一の破砕-岩石マトリックス システムにおける反応性溶質輸送を理解することは、複雑な破砕多孔質媒体における輸送挙動を研究するための基礎です。破壊システムにおける溶質輸送の定量化は、溶質輸送の長期的な運命を評価し、汚染の再分布を特徴付けるために不可欠です。岩石マトリックス内の非対称輸送特性により、単一の破砕岩石マトリックス内の反応性溶質輸送は、結合された 3 ドメインの問題として扱う必要があります。
以前、朱ら。 (2016) は、分散を考慮せずにフラクチャ マトリックス システムにおける溶質輸送の分析ソリューションを提供しました。周ら。 (2017) は、対称輸送特性を備えた充填破砕マトリックス系における溶質輸送を調べました。この研究の目的は、岩石マトリックス内の輸送特性の非対称分布を持つ単一の破砕-岩石マトリックス システムの輸送問題に対処するための完全結合モデルを構築することです。このモデルでは、単一の割れ目に沿った移流と分散、岩盤マトリックス内の拡散、およびシステム全体の放射性崩壊と吸着が考慮されます。
シミュレートされたモデルは、対称の場合と比較して、岩石マトリックスの輸送特性の非対称分布に破壊の濃度が影響を受けないことを示しました。ただし、岩石マトリックスに保存されている濃度分布と質量は、輸送パラメーターが岩石マトリックスにどのように分布しているかに直接関連しています。マトリックスの空隙率が大きく、マトリックス内の拡散係数が高いほど、マトリックス内の濃度レベルが高くなります。また、岩石マトリックス内の拡散係数が大きいほど、同時により多くの質量を保存する能力が向上します。
異なるドメイン間の拡散性物質交換の影響を調べるために、一定時間後に左側の境界に水フラッシング フェーズが適用されます。シミュレートされた結果は、岩石マトリックス内の輸送特性の非対称分布が、岩石マトリックス内の輸送に大きく影響したことを示しています。ただし、単一の骨折での輸送はわずかに影響を受けます。フラクチャに蓄えられた溶質の塊は、フラッシング フェーズのタイミングに反応します。一方、岩石マトリックスに蓄えられた質量は、フラッシング フェーズの影響を受けず、明らかな遅延があります。
この研究の主な貢献は、上部と下部の岩石マトリックスの非対称性を考慮して、単一の破砕-岩石マトリックスシステムの完全結合モデルを構築したことです。古典的な研究を超える改善により、異なる岩体または不整合を伴う亀裂の輸送プロセスを定量化することが可能になります。溶質と多孔質媒体の熱輸送は類似しているため、新しく開発されたモデルは、熱輸送の問題を調べるためにも適用できます。これは、高温乾岩地熱エネルギーの開発など、いくつかの実用的なシーンで使用できます。
ただし、この研究には、さらなる調査に対する独自の制限もあります。ここでのパラメーターは、時間とスケールに依存しないと想定されていますが、実際にはそうではない場合があります。フラクチャの分散性は、いくつかの研究でスケール依存のパラメーターとして報告されましたが、拡散係数は時間依存であると主張されていました。また、モデルは理想化された単一骨折に基づいて構築されています。ただし、1 つの破砕が不規則な軌道を持っている場合は、モデルを再構築するために別の方法が必要になります。
これらの調査結果は、ジャーナル Advances in Water Resources に最近掲載された、非対称フラクチャ - 岩石マトリックス システムにおける反応性溶質輸送というタイトルの記事で説明されています。 .この作業は、テキサス A&M 大学の Renjie Zhou と Hongbin Zhan によって実施されました。
参考文献:
<オール>
