层状非均质结构包气带入渗过程单相流与两相流数值模拟对比研究

作者：高靖勋; 冯洪川; 祝晓彬^*; 吴吉春; 吴剑锋; 卫云波; 王水

来源：水文地质工程地质, 2022, 49(02): 24-32.

DOI：10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.202109011

• 场地
• 层状非均质岩性结构
• TOUGH2
• 水气二相流
• 入渗速率
• 包气带

包气带水分入渗过程受多种因素的影响。定量研究层状非均质岩性结构和入渗速率对其影响，有助于解决根据不同条件选择单相流模型或水气二相流模型模拟包气带水分入渗过程的问题。结合填埋场等场地地层条件及污废水入渗特征，分别建立了“上细下粗”和“上粗下细”包气带层状非均质岩性结构水分入渗单相流和水气二相流模型，探讨不同层状非均质岩性结构条件下模型的适用性。在“上粗下细”岩性结构模型基础上，进一步探究入渗速率对水气两相运移结果的影响。基于论文模型研究表明：（1）在包气带岩性结构为“上细下粗”的条件下，气相的影响基本可以忽略，可直接采用单相流模型对包气带水分运移进行模拟；在“上粗下细”岩性结构和本次模型设定的底部压力保持不变及污废水泄漏前场地未接受降水入渗补给等条件下，当包气带上下层介质渗透率比值大于16倍时，气相会对水相运移产生明显影响，且下层介质渗透率越小、上下层介质渗透率比值越大，单相流与两相流的运移结果差别越大，需要采用水气二相流模型模拟包气带水分运移。（2）在包气带“上粗下细”岩性结构条件下，入渗速率越大，气相对水流入渗的阻滞作用越明显，此时包气带水分运移模拟应采用水气二相流模型。

• 单位
  江苏省环境科学研究院; 南京大学