层状介质氡分布数值模拟

近年来氡的模型研究发展很快,最关注的是室内氡的研究。从根本考虑,土壤和岩石是氡的来源,因此土壤中氡浓度的分布与迁移规律的研究对室内氡以及环境氡的研究具有重要意义。虽然目前有了许多定性的土壤氡的计算,我们可以通过理论计算得到地下介质某点的氡浓度。由于地质情况的复杂性,氡浓度的变化也随之而改变,许多氡的理论模型限制于比较简单的地质情况,而且往往忽略对流对氡浓度的影响。实际上地下介质并不是半无限介质,地表以下由于介质的不同分成许多层,氡在每层中的运移情况也各不相同,本文针对这些情况对层状二层介质氡的传输模型进行研究。 本文首先简单介绍了氡的性质、来源以及在介质中的迁移规律,然后研究了氡气传输的影响因素,找出了它们在模型中的意义。推导模型从氡气的基本传输规律Fick定律、Darcy定律以及衰变规律出发,建立稳态时氡的传输方程,求解二阶微分方程组得到通解,通过对数值模型中每个影响参数进行分析研究寻找正确的边界条件,从而求解得到正确的层状介质二层数值模型。假设二层数值模型两层中介质参数相同时氡浓度随深度变化曲线与无限大介质氡浓度随深度变化曲线重合,可知模型在此理论情况下的正确性。随后对影响层状介质二层数值模型的扩散系数、对流速度、孔隙度以及分界面深度这几个参数进行了讨论,用Matlab编程作图对比讨论了这些参数对二层数值模型的影响。由于季节性不同,气象条件的改变导致介质的物理状态改变,文中讨论了下雨前后氡浓度的变化情况,有时浅部土壤被雨雪覆盖,最后模拟了被雨雪覆盖时氡在地下介质中的传输情况。