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含吸附作用的壹維對流-彌散問題

在沿x坐標軸的壹維半無限空間原點註入濃度為C0的水溶液,地下水以恒定的流速朝正方向流動,溶質的初始濃度為零。溶質受到線性平衡吸附作用的影響,阻滯系數Rd為常數。不存在其他化學反應。在式(6.29)中引入阻滯系數,可將這壹對流-彌散問題的數學模型寫為

地下水運動方程

其中式(6.85)為註入溶液形成的第三類邊界。Gershon等假定該問題的解為(張蔚榛,1996)

地下水運動方程

其中w(x,t)為待求函數。應用式(6.87),式(6.83)可以改寫為

地下水運動方程

從而定解問題可以轉化為關於w(x,t)的數學模型。求解得到

地下水運動方程

如果不存在吸附作用,阻滯系數Rd=1,有

地下水運動方程

張蔚榛(1996)在考慮第三類邊界壹維對流-彌散問題時,用Laplace變換獲得了式(6.90)。對比式(6.89)和式(6.90),可以看出阻滯系數在形式上起到了兩個作用:把坐標軸從x拉伸到Rdx,使彌散系數從DL變為RdDL。實際上,考慮這兩個作用,可以直接把式(6.83)變換為不含阻滯系數的控制方程,即與Rd=1的方程等效。Rd=1時,上述定解問題的求解方法可參考張蔚榛(1996)。

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