側向延散對雙 井循環 流場 追 蹤劑試驗 溶質傳輸 的影響

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側向延散對雙井循環流場追蹤劑試驗溶質傳輸的影響

Adviser : 陳瑞昇 老師

Presenter : 廖崇翔

Date : 2011/06/23

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自我介紹– 姓 名：廖崇翔– 大 學：聯合大學環境與安全衛生工程學系– 研究所：中央大學應用地質研究所

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大綱• 前言

– 縱、側向延散– 追蹤劑試驗

• 研究目的• 材料方法

– 概念模式– 網格設置

• 結果與討論• 結論

ABCD

Longitudinal dispersion

Transverse dispersion

Longitudinal dispersion & Transverse dispersion

Groundwater flow

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(A) 追蹤劑試驗 (B) 使用合適的數學模式產生標準曲線 (C) 參數推估 (D) 獲得水文地

質參數

含水層特性：縱向延散度水力傳導係數孔隙率

追蹤劑試驗

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injection well injection wellobservation wellpumping well

plume

groundwater flow

plume

-Q

7

8

抽水及濃度觀測井Q

追蹤劑注入井濃度觀測井

Q注水及追蹤劑注入井

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• 前人研究雙井循環流場的基本假設為抽水井所得的濃度穿透曲線只受縱向延散的影響。

• Chen et al.(2011) 提出單井垂質循環井，當水力傳導係數異向比大時側向延散會影響峰值濃度的到達時間。

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研究目的• 探討側向延散對雙井循環流場追蹤劑試驗

濃度穿透曲線的影響。

• 探討在何種情況下可忽略側向延散，唯一決定縱向延散係數。

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改變不同參數觀察側向延散對濃度穿透曲線之影響

決定雙井循環流場追蹤劑試驗的適用情況

建立數值模式

研究流程

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Methodology-FEMWATER• Flow equation:

*

o o o

hF h z qt

dSF n

n dh

K

Z:

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• Transport equation:

*

V D

V

b

b w b s

o o

C SC C

t th

C S K C K St

hm qC F C

t t

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概念模式

100 g/L 持續注入5 天

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格網建置

Node:8542

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水文地質參數設定

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結果與討論• 流場形式• 側向延散的影響

– 可忽略側向延散的情況– 不可忽略側向延散的情況

• 改變不同井距– 3m– 7m

• 忽略側向延散之不適用性

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2 1 Kx

aKy 2 1

16 Kx

aKy

2 16 Kx

aKy

X (m)

Y(m

)

5 10 150

5

10

15

20

流場型式

注水井抽水井

X (m)

Y(m

)

5 10 150

5

10

15

20

Kx

Ky

X (m)

Y(m

)

0 5 10 15 20

5

10

15

KxKy

19

側向延散的影響

T

L

X

X (m)

Y(m

)

0 5 10 15 20

5

10

15

KxKy

m

m

m

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• 當水力傳導係數異向比增大 ( 水平 > 垂直 ) ，側向延散不會對雙井循環流場追蹤劑試驗的濃度穿透曲線造成影響。

• 在此流場的情況下側向延散可忽略。

2 16a

注水井抽水井

X (m)

Y(m

)

0 5 10 15 20

5

10

15

KxKy

22

X (m)

Y(m

)

5 10 150

5

10

15

20

Kx

Ky

m

m

m

23

• 濃度穿透曲線隨著異向比變化呈現長拖尾現象，顯示地質條件會影響溶質的流動路徑。

L 1

24

T

L

X

X (m)

Y(m

)

5 10 150

5

10

15

20

Kx

Ky

m

m

m

25

t = 6.2 dayt = 6.0 day t = 5.2 day

X = 0.4

X = 0.05

T

L

X

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• 當水力傳導係數異向比 ( 垂直 > 水平 ) ，側向延散將對雙井循環流場追蹤劑試驗的濃度穿透曲線有顯著的影響。

• 當側向延散增加，溶質將會跨出原本流線進入雙井間距離短、速度快的流線加速進入抽水井中，造成峰值濃度提前到達。 X (m)

Y(m

)

5 10 150

5

10

15

20

Kx

Ky

注水井抽水井

27

井距對側向延散的效應之影響

28

X (m)

Y(m

)

5 10 150

5

10

15

20

Kx

Ky

29

X (m)

Y(m

)

0 5 10 15 20

5

10

15

KxKy

m

m

m

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說明忽略側向延散之不適用性

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• 固定井距 5m 。

• 水力傳導係數異向比

• 以 ( )得到濃度穿透曲線並加以擾動。

2 1a

16

L 1.5m, X 0.12

32

？ ？

33

結論• 當垂直於雙井連線方向的水力傳導係數大於

水平於雙井連線方向且縱向延散較大時，不同的側向延散會影響峰值濃度的到達時間。

• 當雙井的井距越大，側向延散的影響也越大。

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• 當縱向延散增加，峰值濃度的到達時間也隨之提前。

• 當固定井距、水力傳導係數異向比，可以由三組不同的縱、側向延散比繪製出的標準曲線套配模擬於抽水井所得之濃度穿透曲線，證明在水力傳導係數異向比較大時縱向延散不可忽略側向延散的影響。

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Thanks for your attention

36

37

38

39

40

• 當縱向延散較小、水力傳導係數異向比差異較小時，側向延散遞增會造成峰值濃度下降但到達時間不變。

L 0.05

41

42

• 隨著垂直雙井連線方向水力傳導係數異向比越大，最大峰值濃度越低。

L 1

21 149.8 7.3

43

t = 6.2 dayt = 6.0 dayt = 5.8 day t = 5.2 day

X = 0.4

X = 0.05

T

L

X

44

X (m)

Y(m

)

0 5 10 15 20

5

10

15

KxKy

m

m

m

45

X (m)

Y(m

)

5 10 150

5

10

15

20

Kx

Ky

m

m

m

46

X (m)

Y(m

)

0 5 10 15 20

5

10

15

KxKy

m

m

m

47

X (m)

Y(m

)

5 10 150

5

10

15

20

Kx

Ky

48

49

50