10、地下水与土壤系统中物质传输与吸附的研究

地下水与土壤系统中物质传输与吸附的研究

在地下水或土壤系统中，物质的传输和吸附是一个复杂但重要的过程。下面将详细介绍相关的理论、公式以及如何通过代码进行模拟和分析。

1. 基本假设与方程推导

在地下水或土壤系统里，固相中的对流或扩散通量通常可忽略不计。不过存在例外情况，比如农业活动翻动上层土壤，这种情况就可用扩散项来描述。在水生沉积物中，更多过程会影响扩散和对流过程。

在两相环境中，由于总质量平衡，一相的汇就是另一相的源。因此，只需引入一个交换项即可，即 (efs = -esf) 。描述物质传输和吸附的方程组如下：
(\frac{\partial (\theta c)}{\partial t} = -\nabla \cdot (\theta \mathbf{j}) - \theta \lambda c - efs)
(\frac{\partial (\rho_b c_s)}{\partial t} = -\nabla \cdot (\rho_b \mathbf{j}_s) - \rho_b \lambda_s c_s + efs)

2. 阻滞效应

在快速吸附的情况下，上述方程组中的交换项难以量化，且其值会随时间和空间变化，符号也会改变。为了便于定量分析传输问题，可将两个方程相加，忽略衰减或降解时，得到：
(\frac{\partial (\theta c + \rho_b c_s)}{\partial t} = -\nabla \cdot (\theta \mathbf{j}) - \nabla \cdot (\rho_b \mathbf{j}_s))

利用等温线关系消除未知变量 (c_