轻非水相液体LNAPL污染土壤多相流实验研究

轻非水相液体(LNAPL)污染土壤多相流实验研究作者：王丽学位授予单位：长安大学相似文献(2条)1.学位论文杨官光包气带水、气、轻油三相流动实验研究2006非水相液体(non-aqueousphaseliquids，简称NAPLs)是常见的土壤和地下水污染物，轻非水相液体(lightnon-aqueousphaseliquids，缩写为LNAPLs，简称轻油)是其中的一大类，如汽油、柴油、煤油、二甲苯等，这些物质在泄漏的情况下首先渗入包气带造成土壤污染，并进而可能导致地下水的污染。存在轻油污染的土壤或地下水中，水、气和油中的两相或三相相互作用、相互影响，共同构成多相流体系统。鉴于轻油污染多相流问题研究方面模型研究相对较多，而实验研究较少的特点，本研究以实验为主。实验内容包括参数实验和模拟实验两部分，参数实验包括基本参数实验、多孔介质毛细压力(P)与饱和度(S)的关系实验、以及相对渗透率(Kr)与饱和度关系的关系实验；水、气、轻油三相流动模拟实验分为气体流畅和气体阻滞实验两次实验，主要研究气相的存在对油水两相相应的影响。实验中以0.1-0.5mm粒径的细砂为多孔介质，选用柴油代表轻质油。为测定毛细压力和饱和度之间关系、油水两相相对渗透率和饱和度之间的关系曲线，以及滞后性对相应关系曲线的影响，采用根据张力计原理设计的简易装置测定P-S关系式，参照油藏条件下油水相对渗透率的测定标准，设计了一套低压情况下测定Kr-S关系式的实验装置和实验方法。实验结果表明：无论是在P-S还是Kr-S关系式中，浸润相与非浸润相之间不同的驱替过程即滞后性对关系曲线影响较大；其对油相相对渗透率的影响要大于对水相的，水先湿和油先湿Kr-S关系曲线有不同的弯曲方向；同一水饱和度下油水两相相对渗透率值水先湿情况均比油先湿情况小；同一水饱和度下，水先湿和油先湿的油相相对渗透率的差别要大于水相相对渗透率；水先湿情况两相相对渗透率相等时(曲线交叉点)的水相饱和度小于油先湿情况，而且交叉点的相对渗透率值小于油先湿情况。分析认为造成Kr-S关系式不同的主要原因是细砂的强亲水性，以及在油先湿情况下油水两相在砂体边壁发生了交换和流动。由P-S拟合而来的应用于推导的Kr-S关系式的m值介于由实际测量的两相相对渗透率曲线拟合出的两个m值之间，与其平均值极为接近。为模拟不同流动和外界条件下，各相之间压力变化以及相互之间的影响，水、气、轻油三相流动模拟实验分两次，一次是气相流畅实验，一次是气相阻滞实验。实验分析表明：在包气带中重力作用主导的油的下渗速度要大于扩散作用主导的油的水平速度；两次实验中，无论是非饱油还是饱油、非饱水还是饱水入渗，污染区域油始终没有进入毛细饱水区；油的入渗过程中，油相压力会先减小后增大然后再逐渐平缓；水入渗过程，油相压力由于受水入渗压力的影响随时间上下波动；当气压值在±5cm水柱内时，在有油或者水流动的区域对气体形成了很强的隔断作用，使得气体与外界之间的交换停滞；当油入渗到毛细饱水带之上后，水位的降低对于油的下渗产生着极大的作用；无论油还是水入渗，气体都会形成一定程度的正压，而且在入渗过程中正压一直存在；入渗停止后，越远离地表，气压恢复至大气压的时间越长；水饱和度相同的情况下，气体压力大于一个大气压时，气压大的地方水负压值小，吸力大，因而影响水负压值的大小除饱和度外，还与气体压力有关，此种影响应该进一步实验验证。2.学位论文郑冰包气带轻油（LNAPL）污染多相流实验研究2004非水相液体(non-aqueousphaseliquids，简称NAPLs)是常见的土壤和地下水污染物，已成为世界各发达国家研究的热点。轻非水相液体(1ightnon-aqueousphaseliquids，缩写为LNAPLs，简称轻油)是其中的一大类，如汽油、柴油、煤油、二甲苯等，这些物质在泄漏的情况下首先渗入包气带造成土壤污染，并进而可能导致地下水的污染。存在轻油污染的土壤或地下水中，水、气和油中的两相或三相相互作用、相互影响，共同构成多相流体系统。鉴于轻油污染多相流问题研究方面模型研究相对较多，而实验研究较少的特点，本项研究以实验为主。实验内容包括参数实验和模拟实验两部分，主要有多孔介质两相饱和度与毛细压力关系实验和包气带轻油运移模拟实验。实验中以砂质粘壤土和中砂为多孔介质，选用柴油和汽油代表轻质油。在水—气、水—油和油—气两相饱和度与毛细压力关系实验中主要研究了多孔介质中湿润相被单调驱替过程中饱和度与毛细压力的关系以及不同两相系统中这种关系的联系。实验采用根据张力计原理设计的简易装置进行，成功的得到了一系列两相系统中湿润相饱和度与毛细压力关系曲线。实验结果表明，在同一容重下的同种介质中，水—油、油—气与水—气两相的湿润相单调驱替过程具有相似性。与土壤水分脱湿曲线类似，水—油、油—气两相中两种流体界面处的毛细压力必须大于介质对非湿润相的阀压力时才能发生驱替；饱和度与毛细压力的关系曲线都可以用同一关系式进行拟合。为了验证Parker等提出的折算理论的有效性，实验数据采用两种方法进行处理，得到折算系数和相关参数，结果初步证明了折算理论的可行性，即通过引入折算系数，一组两相系统中湿润相有效饱和度与折算毛细压力的关系可用于其它两相。包气带轻油运移模拟实验在自行设计的二维有机玻璃槽中进行。实验中采用给轻油染色和彩色照相的办法，成功地记录了轻油在均质各向同性多孔介质中的运移：采用连有压力传感器的负压计监测油入渗过程中液相压力，采用气压传感器监测气体压力变化。实验结果分析表明，在均质各向同性介质中，油流锋面的形状始终以泄漏中心为轴线对称；在油入渗的初始阶段，油锋面向下保持规则的、圆环形移动：当污染锋到达毛细区和非饱和区的分界处时，锋面开始出现明显的侧向传播；当油入渗变得稳定并停止扩散时，大部分油都集中在毛细区上边缘以上一定范围内，而不是毛细区中。模拟地下水位波动的实验结果表明，粗粒介质中油泄漏量足够多时，地下水位变化会引起油上下运移，但没有引起含油量高的扁平形区域整体抬升或下移。在压力监测方面，进油过程中水的负压都减小，并且离漏油源越近的区域负压减小幅度越大：污染区内油的压力增大：重分布过程中，水相负压又逐渐增大。由于油驱替水运动，进油前的水压与油入渗稳定后的相比较，离漏油源近的水相负压增大(即压力减小)，较远处的水相负压减小(即压力增大)。本文链接：授权使用：上海海事大学(wflshyxy)，授权号：a56aa589-6d6b-4d22-98e4-9dc800e1a422下载时间：2010年8月4日