【摘 要】
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热示踪剂作为盐类示踪剂的替代品,具有对环境造成污染小、适用面广等优点,已被广泛应用于地下水环境的监测调查;传统热示踪剂的监测方法如温度传感器法,具有高精度的优势,但无法给出连续的、完整的剖面的地质信息;对此,近年来,电阻率法(ERT)在场地内的地下热影响区监测方面备受关注、成为研究热点,然而由于下环境非均质性强且地下固液之间存在着物质交换,无法得到较为准确的温度与电阻率的对应关系,亟须加强控制机制
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热示踪剂作为盐类示踪剂的替代品,具有对环境造成污染小、适用面广等优点,已被广泛应用于地下水环境的监测调查;传统热示踪剂的监测方法如温度传感器法,具有高精度的优势,但无法给出连续的、完整的剖面的地质信息;对此,近年来,电阻率法(ERT)在场地内的地下热影响区监测方面备受关注、成为研究热点,然而由于下环境非均质性强且地下固液之间存在着物质交换,无法得到较为准确的温度与电阻率的对应关系,亟须加强控制机制和应用条件研究。因此,本文通过实验室规模试验,开展了基于ERT方法刻画热示踪剂运移过程的实验研究,从不同研究尺度和介质的不同均质性两个角度,综合定量地评估了基于ERT方法刻画热示踪剂运移过程的适用性。首先,通过监测静水条件下均质砂柱内电阻率与温度变化,确定了不同孔隙介质的电阻率-温度关系并进行拟合分析;之后,开展了基于ERT方法刻画热示踪剂在一维均质砂柱内运移的有效性研究,探究ERT方法能否刻画均质介质中热示踪剂的一维流动;在上述研究基础上,开展了基于ERT方法刻画二维裂隙-基质系统中的热运移与盐运移的比较研究,探究热示踪剂在非均质条件下的运移过程。本研究结论如下:(1)通过温度变化的电阻率响应实验,发现了电阻率与温度呈指数型关系,相关性较强且相关系数大于0.996。(2)通过一维均质砂柱实验,比较ERT方法与分布式温度光纤传感器结果,证明了ERT方法可以准确地刻画热示踪剂在砂柱内的一维流动,且结果表明注水温度越高,电阻率的误差越小。(3)通过二维非均质砂箱实验,证明了ERT方法可以识别盐示踪剂与热示踪剂的运移过程,以及刻画裂隙-基质系统中裂隙的存在。实验结果表明电导率与温度/浓度呈线性相关;盐热联合示踪相比于单一盐示踪或热示踪的电阻率响应更为显著。本文利用ERT方法刻画了热示踪剂的运移过程,定量的分析了其有效性,对比了其与盐示踪剂的异同,为监测热示踪剂或地下温度变化提供了新思路与理论基础。
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