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地下水與汙染物遷移實驗解說
地下水並非所有地下積水同時沿同一方向移動，而是由水頭差驅動。改變水力傳導係數、井的抽水量、汙染源和井的位置，比較流線。井改變周圍水流後，汙染物的遷移路徑也可能改變。
它是怎麼工作的？
地下水向水頭較低的一側流動，並在井附近匯聚。汙染物到達時間隨流速、位置、擴散及抽水條件而變化。
關鍵關係
q=−K∇h · v=q/n · n=0.25
嘗試這個實驗
- 先迭代計算穩態水頭，再模擬 100 kg 汙染物的遷移。觀察背景顏色、等水頭線、箭頭和紅色汙染雲。汙染物在井所在網格中達到 0.01 kg 時，會發出提示音。
- 在相同位置和流量下，執行 K=10 和 5 m/天，並記錄 300 天的分佈/模型到達時間。
- 保持 K=10，僅改變給水量或井的垂直位置。比較總質量平衡，包括邊界流出和羊膜腔流出。
解讀結果的依據
當 K=10 m/day、水力梯度大小為 0.01、n=0.25 時，結果是多少？
達西流速的大小為 K×水力梯度=0.1 m/day，孔隙實際流速為 q/n=0.4 m/day。均勻直線流動的時間等於距離除以速率。
模型的範圍與限制
該模型使用一個 40×20 柵格，間隔為 5 米，厚度為 1 米，採用均勻的 K 值，滲透率 n=0.25，以及擴散係數 0.2 m²/天。水頭保持在左/右側 11.95/10 米；頂部和底部邊界是不可滲透的。採用最多 12 次迭代/更新，總迭代次數達到 1800 次，或變化小於 1e-8 米時停止。採用穩定時間步長，使用迎風擴散和保守擴散。 0.01 kg 臨界在井的單元中，計算出到達時間，這並非觀測預測。 反應、吸附和異質層已被忽略。