Содержание

1.0 Введение

2.0 Экспериментальные методы пролития

2.1 Материалы

2.2 Методология

2.2.1 Выбор Угла Наклона

2.2.2 Выбор вязкости жидкости

2.2.3 Построение Модели Проникновения Грина-Эмпта

2.2.4 Выполнение Пролитий

3.0 Результаты эксперимента: Измерение распространяющейся области разлития

3.1 Пролития на Песке

3.2 Пролития на Суглинке Ила

3.3 Наклоненной поверхности песка

3.4 Увеличения области со Временем

4.0 Параметры проникновения и вычисление параметров жидкости

4.1 Проникновение в Песке

4.2 Передних Головы для Песка

4.3 Параметра Проникновения для Неводных Жидкостей в Песке

4.4 Параметра Проникновения для Неводных Жидкостей в Суглинке Ила

4.5 Отступающих Периметра Пролития

4.6 Непостоянном процессе Пролития

5.0 Сравнение наблюдаемых пролитий с образцовыми моделированиями

5.1 Моделирования и Сравнения

5.1.1 Пролития Кукурузного сиропа Сокращения на Песке

5.1.2 Быстрые пролития антифриза на песке

5.1.3 Быстрых Пролития Нефти Насоса на Песке

5.1.4 Пролития на Суглинке

5.1.5 Разлива нефти на Суглинке Ила

5.2 Итог сравнение с точными данными

6.0 Заключение, прогонозирование пролитий

7.0 Ссылки

1.0 Введение

Пролития неводных жидкостей на поверхностях почвы обычно составляют экологическую проблему. Идентификация потенциального воздействия на окружающую среду или опасности, связанной с пролитием, могла быть улучшена, если наблюдаемая зона поражения могла бы быть связана на сумму вовлеченной жидкости. Прогнозирующие инструменты для того, чтобы оценить количество пролития на почве из наблюдаемой области распространения могли способствовать улучшающемуся исправлению, когда это необходимо. На водопроницаемой почве видимая область пролития только намекает о количестве жидкости, которая могла бы проживать ниже поверхности. Понимание физических явлений, связанных с распространением пролития на поверхности почвы, ключевое для оценки жидкого количества, возможно представляют ниже поверхности. Цель этого исследования - улучшенная способность предсказания к поведению пролития. Эксперименты проводились Тихоокеанской Северо-западной Национальной Лабораторией (PNNL), чтобы исследовать физические явления неводного жидкого распространения пролития по наклоненным гладким поверхностям почвы. Органические жидкости изучили включенные и смешивающиеся и несмешивающиеся типы относительно воды. О таких экспериментах пролития, выполненных в мезомасштабном (1-метровая длина), никогда не сообщали в гидрологических науках, и они обеспечивают уникальный набор наблюдений. Пролития проверили законность математической модели пролития для того, чтобы предсказать одновременный сверхповерхностный поток и жидкое проникновение в основание почвы. Экспериментальная цель состояла в том, чтобы создать гладкие поверхности почвы (то есть, плоскость), который проявил только самые фундаментальные физические механизмы. В частности было желательно, чтобы поверхностные неисправности, такие как углубления или каналы не влияли на распространение пролития. Этот подход позволил только механизмам, которыми управляет сила тяжести, плотность, вязкость, и капиллярность действовать.

Вычисление явлений пролития от меньшего размера до масштабного было также проверено. Принятие, что расширение действительное, тогда результаты, данные здесь, могло с готовностью экстраполироваться, чтобы макроизмерить весы, связанные с пролитиями на фактических пейзажах. Это ожидается или выдвигало гипотезу, что модель распространения пролития, проверенная здесь, может быть расширена, чтобы включить топографические влияния общим способом, подобный математическим формулировкам теперь имел обыкновение описывать сухопутный поток воды последнего тура. Эти демонстрации пролития показали, что распространение формы чрезвычайно под влиянием небольших неисправностей во входе или spillsource геометрии. Такие неисправности создают вызов производству идентичного распределения пролития, даже когда вовлеченные объемы и показатели пролитой жидкости являются почти тем же самым. Другими словами у пролитий обычно есть определенный случайный характер в их распределении размера.

Об ожидаемом поведении идеальных пролитий на поверхностях почвы сообщили ранее Келлер и Симмонс (2005). В том отчете особые почвы и неводные жидкости были идентифицированы для исследования. Отобранные немногие из идентифицированных материалов (жидкости и почвы) используются в этих экспериментах. Распространение пролития растворенного водой кукурузного сиропа, нефти насоса, хладагента антифриза, и dodecane по песку и почве суглинка ила было проверено. Dodecane - низкая вязкость и имеющая малую плотность жидкость, которая может быть рассмотрена как заместитель для керосина или реактивного топлива. Масленка насоса помогает для машинного масла, типичной жидкости передачи, или тормозной жидкости. Антифриз - главным образом, этиленовый гликоль. И антифриз и кукурузный сироп, конечно, смешивающиеся с водой и может иметь тенденцию взаимодействовать несколько по-другому чем несмешивающиеся жидкости с почвой включая небольшое начальное количество воды. Песок и суглинок ила всегда содержали небольшое количество воды, чтобы лучше управлять упаковкой их, чтобы сформировать гладкую поверхность. Распространение жидкости перетекает, гладкая почва вовлекает и распространение и проникновение в подповерхность. Проблема моделирования состоит в том, чтобы предсказать размер области пролития в результате объема примененной жидкости. Эта область - подпись пролития, которая является видимым индикатором случая. Конечно, область пролития динамически прогрессирует, поскольку пролитый объем увеличивается со временем. Считается, что те же самые явления относились бы к непроверенным почвам и жидкостям, за исключением взаимодействий органических жидкостей со СМИ глиняного типа, такими как montmorillonite. Поведение проникновения в глинах определенных органических жидкостей может упасть вне обычного режима капиллярных механизмов.