同位素濃度場-流場耦合微分方程模型.pdf

1、本文運用數(shù)學(xué)物理方法對水體穩(wěn)定同位素濃度分布規(guī)律、氫氧穩(wěn)定同位素關(guān)系線、水體年齡分布規(guī)律、水體放射性同位素濃度分布規(guī)律、水體的放射性同位素濃度分布與水體年齡分布的相互關(guān)系進行了定量研究。借鑒水力學(xué)和溶質(zhì)運移理論的研究成果，利用微元法，結(jié)合質(zhì)量守恒、能量守恒、放射性衰變、瑞利分餾等原理，結(jié)合不同的定解條件，建立了不同情形下的同位素濃度場-流場耦合微分方程模型。并針特定的問題，運用數(shù)學(xué)物理方法給出了模型(或經(jīng)過簡化的模型)的解析解，在此基礎(chǔ)

2、上推導(dǎo)了氫氧穩(wěn)定同位素關(guān)系線的解析表達式和水體的放射性同位素濃度分布與水體年齡分布相互關(guān)系的解析表達式。 首先給出了用于建立同位素濃度場-流場耦合微分方程模型的主要理論基礎(chǔ)，包括質(zhì)量守恒原理，能量守恒原理，穩(wěn)定同位素分餾原理，放射性同位素衰變原理，F(xiàn)ick原理，年齡輸運方程的概念等。推導(dǎo)了分餾系數(shù)隨時間變化的瑞利分餾模型；推導(dǎo)了動力蒸發(fā)模式條件下，氫氧穩(wěn)定同位素關(guān)系線的解析式：推導(dǎo)了在考慮穩(wěn)定同位素擴散作用前提下，靜止水體在蒸發(fā)

3、過程中的同位素變化的微分方程模型，并通過數(shù)值模擬與實驗驗證證實了模型的正確性；推導(dǎo)了地下水系統(tǒng)中放射性同位素濃度場-流場耦合的一個集總參數(shù)模型。 其次詳細論述了穩(wěn)定同位素濃度場-流場耦合微分方程模型和放射性同位素濃度場-流場耦合微分方程模型在湖泊和河道和地下水系統(tǒng)中的表現(xiàn)形式，給出了相應(yīng)建模與求解過程。在上述工作的基礎(chǔ)上，探討了氫氧穩(wěn)定同位素在河道、湖泊以及地下水系統(tǒng)中的變化規(guī)律以及氫氧穩(wěn)定同位素關(guān)系線的解析表達式；探討了放射性