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中性物质的扩散与离散:探究机制

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:实测结果表明,在距点源下游16km处,在整个15m深的范围内的染色溶液的浓度已基本一致,说明这时沿垂向的扩散已基本完成。图6-14染色溶液在密西西比河的扩散和离散从上面的实际例子可以看出,在染色溶液的散布过程中,有两种因素在起作用:水流紊动在垂向上的扩散作用和流速不均匀分布在纵向的离散作用。在上例中,染色溶液在河流中的散布从点源起到80km处被称之为扩散,在此以下被称之为离散。

中性物质的扩散与离散:探究机制

先介绍McQuivey和Keefer(1976)在美国密西西比河上做的一次实际量测的结果。在河中心倾入与河水同比重的染色溶液,然后在下游各站定位观测染色体浓度的变化过程。这样倾入的染色溶液相当于一个点源的扩散情况,染色溶液一方面随水流下泄,另一方面很快向三个方向扩散,沿程不同地点浓度随时间的变化见图6-14。实测结果表明,在距点源下游16km处,在整个15m深的范围内的染色溶液的浓度已基本一致,说明这时沿垂向的扩散已基本完成。而横向扩散则在距点源80km处才完成。在这一点以后,染色体沿水流方向继续被拉开,表现为通过沿程各点的染色溶液的浓度过程线的峰值不断降低,历时不断加长。

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图6-14 染色溶液在密西西比河的扩散和离散

从上面的实际例子可以看出,在染色溶液的散布过程中,有两种因素在起作用:水流紊动在垂向上的扩散作用和流速不均匀分布在纵向的离散作用。后者总是要把染色溶液在纵向上分散以消灭纵向上的浓度梯度,但同时却引起或维持了垂向上的浓度梯度。这又反过来促进染色溶液在垂向上的扩散,从而使垂向的浓度均匀化,其最终结果是使浓度在垂线上均匀分布。在上例中,染色溶液在河流中的散布从点源起到80km处被称之为扩散,在此以下被称之为离散。

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