下载文档原格式
弥散（地质学术语）详细资料大全弥散又称水动力弥散或水力弥散，为溶质示踪物稀释时的扩散现象。
当一定数量溶质示踪物在地下水流中运移而逐渐传播时，可以占据超出地下水平均流速所影响的范围，愈扩愈大。
弥散是由质点的热动能和流体的对流而引起的，是分子扩散和机械混合两种作用的结果。
所以弥散具有分子扩散和机械弥散两种作用。
在渗透性能较好的含水层中，地下水流速较大时，机械弥散作用比分子扩散作用大，有时可忽略后者；而在较细颗粒的多孔介质中，地下水流速通常很慢，分子扩散作用比较明显。
基本介绍•中文名：弥散•外文名：Dispersion•别称：水动力弥散•套用学科：环境工程•适用领域范围：环境生态•分类：分子扩散、机械弥散释义,分子扩散,机械弥散,弥散系数,分类,成因,释义地下水流中的溶质(如污染物、示踪剂等)沿流向逐渐传播扩散，并在渗流区域中占有愈来愈大的体积的现象。
主要由两类基本现象组成。
一为对流，亦称“机械弥散”。
指污染物随水流一起在岩石或土的孔隙中流动，不断被分散进入更多的孔隙，因而在岩石或土中占据愈来愈多的体积。
二是分子扩散，由含污染物的水和不含污染物的水中的溶质浓度差引起。
即使在静水中也能产生分子扩散。
沿地下水流向的弥散称“纵向弥散”，垂直于地下水流向的弥散称“横向弥散”。
在地下水污染预测、地下水人工回灌和海岸带的咸水入侵的研究中有重要的套用。
分子扩散静止水体中的溶质在溶液浓度梯度的作用下，从浓度高处向浓度低处的运移现象。
分子扩散与分子、离子及质点的热运动有关，最终可使溶液浓度达到平衡。
溶液中溶质的分子扩散速度服从费克(Fick)定律。
机械弥散恒温条件下多孔介质中流体所产生的溶质扩散效应。
在总体上，水流应按某一平均流速运动。
但由于孔隙、裂隙分布的不均匀，几何形状和大小的不同，实际上溶质示踪物是沿着曲折的渗透途径运动的，水流的局部速度在大小和方向上发生著变化，引起溶质在介质中扩散的范围愈来愈大。
弥散系数弥散系数表征地下水中溶质迁移的重要水文地质参数，它表征在一定流速下，多孔介质对某种溶解物质弥散能力的参数。
弥散的基本概念弥散（Diffusion）是指物质或能量在空间中自发地由高浓度区域向低浓度区域传播的过程。
它是一种自发的、不需要外部力场推动的过程，可以发生在气体、液体和固体之间。
弥散过程可以通过分子运动理论进行解释。
在气体中，分子具有高度的热运动，不断地碰撞和运动。
当气体分子的平均动能相等时，气体就达到了热平衡状态。
在这种状态下，气体分子会均匀地分布在容器内，并通过碰撞传递能量和动量。
当气体分子的浓度不均匀时，由于分子的热运动，分子会从高浓度区域向低浓度区域传播，最终使得浓度趋于均匀。
类似地，在液体中，分子也会通过热运动进行碰撞并传递能量和动量。
当液体分子的浓度不均匀时，分子会由浓度高的地方向浓度低的地方移动。
液体分子的弥散速度取决于温度、浓度差、分子大小和粘度等因素。
在固体中，弥散过程比较复杂。
固体内部的弥散通常依赖于固体内部的空隙或通道。
例如，在多孔材料中，分子可以通过孔隙进行运动和传播。
在晶格结构中，固体分子也可以通过空穴和晶格缺陷进行弥散。
弥散是一个普遍存在的过程，它在生物、环境、工业和科学等各个领域都起着重要的作用。
在生物领域中，弥散是细胞内物质运输的重要方式。
细胞膜可以选择性地允许某些物质通过，这使得细胞内外的浓度可以不同。
细胞内的物质可以通过膜的弥散作用快速传播到需要的位置。
在环境领域中，弥散是空气和水中污染物传播的重要过程。
例如，大气中的气体和颗粒物可以依靠风力进行弥散，使得污染物在不同地点广泛分布。
在工业领域中，弥散是化学反应和传质过程中不可或缺的过程。
许多工业过程，如气体吸收、蒸发和电解等都涉及到物质的弥散。
在科学研究中，弥散被广泛应用于材料科学、化学和物理等研究领域。
例如，在材料科学中，通过控制材料内部的弥散过程，可以改变材料的性质和结构。
在化学领域中，弥散过程是很多化学反应发生的基础，也是反应速率的重要因素。
在物理学研究中，弥散过程也可以通过探测分子的运动轨迹来研究物质的性质和动力学过程。
地下水水质的数学模擬(三)——水动力弥散方程的解析解法及其应
用
地下水水质的数学模拟是地下水地下水水质保护的重要方法之一。
在地下水水质模拟中，水动力弥散方程是一个重要的方程，可以用来模拟地下水的水流和污染物的扩散。
下面是水动力弥散方程的解析解法及其应用:
一、水动力弥散方程的解析解法
1. 欧拉法
欧拉法是一种经典的求解水动力弥散方程的方法。
该方法的主要思想是将水动力弥散方程转化为一个积分方程，然后通过欧拉方法来求解积分方程。
欧拉法的基本思路是将时间域问题转化为频域问题，并使用频率分析方法来求解。
2. 拉格朗日法
拉格朗日法是一种基于拉格朗日平动理论的解析方法。
该方法的主要思想是将水动力弥散方程转化为一个拉格朗日方程，然后通过拉格朗日方程来求解水动力弥散方程。
拉格朗日法适用于求解非线性水动力弥散方程。
二、水动力弥散方程的应用领域
1. 地下水污染控制
水动力弥散方程可以用来模拟地下水的水流和污染物的扩散，从而帮助人们掌握地下水的污染状况，并为地下水污染控制提供科学的决策支持。
2. 水文地质勘探
水动力弥散方程也可以用来求解水文地质勘探中的勘探参数，从而帮助人们掌握地下水的分布情况，为水文地质勘探提供科学的决策支持。
第二章 水动力弥散方程的解析解在理想条件下，解析解能够精确地反映函数的分布变化规律。
但是除少数特别简单的模型之外，对实际问题的数学模型几乎都不能用解析方法求解。
由于溶质运移方程的特点和求解溶质运移实际问题的复杂性，一般的实际问题都要依靠数值法求解。
尽管如此，研究溶质运移基本方程的解析解法仍然是非常必要的。
这是因为，各种数值方法要用解析解来进行验证和比较；要利用解析解或配合标准曲线来确定弥散系数；还要根据解析解的适用条件来设计室内或野外试验等等。
目前溶质运移方程的解析解，一般都是针对均质各向同性含水层中的一维或径向流水动力弥散问题，在地下水为稳定流，弥散系数为常数的条件下求得的。
现仅就一维流动的溶质运移问题解析解的求解方法作些简要介绍。
第一节 一维水动力弥散方程的解析解一、一维一类边界水动力弥散方程的解析解设有一半无限的多孔介质一维溶质运移问题，原始状态溶质浓度为0，时段开始，边界处示踪剂浓度瞬时变为0C 并维持不变。
在孔隙流速为常量v 的情况下，溶质运移基本方程为t cx c v xc D ∂∂=∂∂-∂∂22 （3-2-1） 其初始和边界条件为0)0(=，x C （3-2-2） 0)0(C t C =， （3-2-3） 0)(=∞t C ， （3-2-4） 式（3-2-l ）对t 取拉普拉斯变换，得：x c v xc D x C C p ∂∂-∂∂=-22)0(，由式（3-2-2）知0)0(=，x C ，所以上式变为 022=-∂∂-∂∂c p x cv xc D （3-2-5） 式（3-2-5）为一二阶线性齐次常微分方程，其特征方程为02=--p vr Dr （3-2-6） 式（3-2-6）的两个根分别为D pD v D v r 24221++= DpD v D v r 24222+-= 因此，式（3-2-5）的通解为xr x r e C e C c 2121+= （3-2-7） 用边界条件式（3-2-3）和式（3-2-4）确定任意常数1C 和2C ，求满足该问题初边值条件的特解。
