Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Về dòng chảy ưu tiên, sự kênh hóa và tính kết nối trong các cấu trúc xốp không đồng nhất
Tóm tắt
Bài báo này phân tích sự xuất hiện của hiện tượng kênh hóa và dòng chảy ưu tiên trong các môi trường xốp không đồng nhất. Tính kết nối được nghiên cứu thông qua việc phân tích thống kê chiều dài L của các mẫu có tốc độ cao được kết nối trong cả môi trường hai chiều và ba chiều. Một biểu thức hoàn toàn phân tích, dựa trên lý thuyết vật lý, đã được tìm ra cho xác suất của L. Kết quả cho thấy chiều dài L của các kênh có tốc độ cao được kết nối có liên quan đến dòng chảy và có thể lớn hơn nhiều so với thang đo độ dẫn I. Sự không đồng nhất có tác động đáng kể đến sự xuất hiện của các mẫu kênh hóa; tính kết nối được cải thiện đáng kể trong cấu trúc ba chiều so với hai chiều. Sự phụ thuộc mạnh vào độ chiều của không gian là một lời cảnh báo về việc sử dụng các mô hình số hai chiều để đánh giá tính kết nối và dòng chảy ưu tiên trong các môi trường không đồng nhất. Xác suất p(L) được sử dụng để xác định các lần đến sớm của đường cong đột phá tại một mặt phẳng kiểm soát nhất định; mô hình đơn giản có thể được sử dụng để đánh giá sơ bộ về dòng chảy ưu tiên. So sánh với các mô phỏng số xác nhận rằng các đặc điểm chính của tính kết nối đã được mô hình thể hiện đầy đủ.
Từ khóa
#kênh hóa #dòng chảy ưu tiên #tính kết nối #môi trường xốp không đồng nhấtTài liệu tham khảo
Bellin A, Pannone M, Fiori A, Rinaldo A (1996) On transport in porous formations characterized by heterogeneity of evolving scales. Water Resour Res 32(12):3485–3496
Bianchi M, Zheng C, Wilson C, Tick GR, Liu G, Gorelick SM (2011) Spatial connectivity in a highly heterogeneous aquifer: From cores to preferential flow paths. Water Resour Res doi:10.1029/2009WR008966
Dagan G (1989) Flow and transport in porous formations. Springer, Heidelberg
Dagan G, Fiori A, Jankovic I (2003) Flow and transport in highly heterogeneous formations: 1. Conceptual framework and validity of first-order approximations. Water Resour Res doi:10.1029/2002WR001717
Fiori A, Jankovic I, Dagan G (2003) Flow and transport in highly heterogeneous formations: 2. Semianalytical results for isotropic media. Water Resour Res doi:10.1029/2002WR001719
Fiori A, Jankovic I, Dagan G (2006) Modeling flow and transport in highly heterogeneous three-dimensional aquifers: Ergodicity, Gaussianity and anomalous behavior-2. Approximate semianalytical solutions. Water Resour Res doi:10.1029/2005WR004752
Fiori A, Jankovic I, Dagan G, Cvetkovic V (2007) Ergodic transport through aquifers of non-Gaussian logconductivity distribution and occurrence of anomalous behavior. Water Resour Res doi:10.1029/2007WR005976
Fiori A, Boso F, de Barros FPJ, de Bartolo S, Frampton A, Severino G, Suweis S, Dagan G (2010) An indirect assessment on the impact of connectivity of conductivity classes upon longitudinal asymptotic macrodispersivity. Water Resour Res doi:10.1029/2009WR008590
Fogg GE (2010) Log-K variance, connectivity, unconformities and non-Fickian transport. Geol Soc Am Abstr Programs 42:42
Gotovac H, Cvetkovic V, Andricevic R (2009) Flow and travel time statistics in highly heterogeneous porous media. Water Resour Res. doi:10.1029/2008WR007168
Jankovic I, Fiori A, Dagan G (2003a) Effective conductivity of an isotropic heterogeneous medium of lognormal conductivity distribution. Multiscale Model Simul, 1(1):40–56
Jankovic I, Fiori A, Dagan G (2003b) Flow and transport in highly heterogeneous formations: 3. Numerical simulations and comparison with theoretical results. Water Resour Res. doi:10.1029/2002WR001721
Jankovic I, Fiori A, Dagan G (2006) Modeling flow and transport in highly heterogeneous three-dimensional aquifers: Ergodicity, Gaussianity and anomalous behavior-1. Conceptual issues and numerical simulations. Water Resour Res doi:10.1029/2005WR004734
Jankovic I, Fiori A (2010) Analysis of the impact of injection mode in transport through strongly heterogeneous aquifers. Adv Water Resour doi:10.1016/j.advwatres.2010.05.006
Knudby C, Carrera J (2005) On the relationship between indicators of geostatistical, flow and transport connectivity. Adv Water Resour 28:405–421
Moreno L, Tsang CF (1994) Flow channeling in strongly heterogeneous porous media—a numerical study. Water Resour Res 30:1421–1430
Park CH, Beyer C, Bauer S, Kolditz O (2008) A study of preferential flow in heterogeneous media using random walk particle tracking. Geosci J 12(3):285–297
Rubin Y (2003) Applied stochastic hydrology. Oxford University Press, London
Wen XH, Gomez-Hernandez JJ (1998) Numerical modeling of macrodispersion in heterogeneous media: a comparison of multi-Gaussian and non-multi-Gaussian models. J Contam Hydrol 30:129–156
Zinn B, Harvey CF (2003) When good statistical models of aquifer heterogeneity go bad: A comparison of flow, dispersion, and mass transfer in connected and multivariate Gaussian hydraulic conductivity fields. Water Resour Res 39:3