毕业设计（论文）-近直立断层上氡浓度迁移的二维数值模拟.doc

本 科 生 毕 业 论 文论文题目：近直立断层上氡浓度迁移的二维数值模拟姓名：学号：1020230142班级：10202301年级：2010级专业：勘查技术与工程学院：核工程与地球物理学院学院指导教师：完成时间：2014年 6 月6日作 者 声 明本人以信誉郑重声明：所呈交的学位毕业设计（论文），是本人在指导教师指导下由本人独立撰写完成的，没有剽窃、抄袭、造假等违反道德、学术规范和其他侵权行为。文中引用他人的文献、数据、图件、资料均已明确标注出，不包含他人成果及为获得东华理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本设计（论文）的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本毕业设计（论文）引起的法律结果完全由本人承担。本毕业设计（论文）成果归东华理工大学所有。特此声明。毕业设计（论文）作者（签字）： 签字日期： 年 月 日 本人声明：该学位论文是本人指导学生完成的研究成果，已经审阅过论文的全部内容，并能够保证题目、关键词、摘要部分中英文内容的一致性和准确性。 学位论文指导教师签名： 年 月 日东华理工大学毕业设计（论文） 摘要近直立断层上氡浓度迁移的二维数值模拟吴阳Pilot Study of Numerical simulation on near-vertical migration of radon concentration in a two-dimensional tomographic2014年 6 月6日东华理工大学毕业设计（论文） 摘 要东华理工大学毕业设计（论文） ABSTRACT摘 要氡可以作为深部信息的一种指示元素，被广泛应用于断层的调查中。通过对土壤氡气的测量，能够对地下土壤内的结构进行有效的判定，是一种有效的地球物理手段。而地下深部的迁移具体情况探知难度比较大，所以对浅层地表均匀土壤层中的氡的迁移研究室十分必要且可行的。氡在均匀土壤覆盖层中的迁移方式是对流-扩散，本文将通过对近直立断层上均匀覆盖层中氡迁移的对流-扩散的过程进行解析，通过数值模拟的方法，建立近直立断层上方土壤的二维模拟，并构建近直立断层上氡气迁移的地质-物理模型。再通过matlab矩阵实验室实现可视化数值模拟的设计。通过改变变量并对比二维断面等值线图和一定深度横切断层的剖面图，总结得出影响氡迁移的各个因素以及他们间的联系。为研究均匀覆盖层中氡迁移的研究者提供一定的参考和帮助。关键词: 近直立断层，氡迁移，数值模拟东华理工大学毕业设计（论文） ABSTRACTABSTRACT An indicating element radon can be as deep information, investigation is widely applied to the fault. Through the measurement of soil radon, able to structure on the underground soil within the effective judgment, is an effective geophysical method. To ascertain the specific circumstances and the migration of deep underground is relatively large, so the room transfer studies on shallow surface soil layer in the radon is very necessary and feasible. Radon is a convection diffusion in homogeneous soil migration way in the cover layer, this paper will analyze the nearly vertical fault uniform convection radon migration in the cover layer diffusion process, by the method of numerical simulation, simulation of two-dimensional a near vertical fault above the soil, and the construction of geo physical model nearly vertical fault. Radon migration. Then through the MATLAB matrix laboratory design and implementation of visual simulation. The profile change variables and comparison of two-dimensional profile contour map and a certain depth of transverse faults, concluded that the various factors affecting the radon migration and the connections between them. Provide certain reference and help for the research of radon migration in the homogeneous overburden person.Keywords: Nearly vertical faults, radon migration, numerical simulation东华理工大学毕业设计（论文） 目 录目 录绪 论10.1 氡气研究的背景10.2 氡的特点10.3 氡的研究意义20.4研究现状21 氡的迁移41.1镭分布与氡浓度关系41.2 氡在土壤中的迁移51.2.1 扩散作用51.2.2 对流作用62近直立断层氡迁移的二维模拟方法流程72.1 近直立断层氡迁移二维迁移简介72.2 数学模型的建立72.2.1 地质-物理模型建立72.2.2氡迁移二维方程的建立82.2.3椭圆方程变化的推导102.2.4二维方程的求解113近直立断层氡浓度分布特征123.1近直立断层氡浓度二维模拟结果123.2不同参数对氡浓度分布的影响133.3氡浓度三维分布图的分析结果讨论16结 论19致 谢20参考文献21附录122东华理工大学毕业设计（论文） 绪 论 绪 论0.1 氡气研究的背景氡气是世界卫生组织确认的人类重要的19种致癌物质之一，对人体的健康威胁极大，人体如果长期在氡的电离辐射下，将会诱发各种疾病，如肺癌，呼吸道感染等。早在1597年就有报导氡对矿工的伤害，直到1937年氡引发肺癌的结果被最终确认1。出于氡对人体危害，世界各国都出台了大气氡浓度控制的相关标准，我国也要求在工程勘察设计阶段就要求进行土壤氡的调查。但是在过去，我国并没有全面地进行过氡气测量作业，没有全面的土壤氡浓度背景资料。2003年，在建设部室内环境污染控制与改善研究科技攻关总课题下，组织进行了中国土壤氡水平研究专项研究工作，希望通过此课题弄清我国土壤氡基本情况。参加这一工作的单位有数十家工程检测单位和核工业的有关研究机构及有关高等院校。研究工作利用了过去几十年间积累的放射性航空遥测资料，进行了近400万平方公里国土面积的土壤氡浓度反演计算，建立了快速高效地进行氡浓度评价的新方法，并由此得出全国土壤氡浓度的平均值为7300Bq/m3；计算了全国144个重点城市的平均土壤氡浓度，圈定了土壤氡高背景城市32个，提出了土壤氡防护控制工作的重点关注地区，首次编制了中国土壤氡浓度背景概略图（1：800万）。在本次调查中，在统一的土壤氡现场实测方案下，运用了多种检测方法，严格质量保证措施，对全国20个城市的土壤氡进行了实地调查和比较研究，所取的数据具有较高的可信度。土壤氡调查项目的完成，结束了我国没有土壤氡全国性数据的历史，填补了中国国土技术参数的一项空白，将对城乡建设规划、对建筑工程的室内环境污染控制发挥重要作用2。除去对人体的危害，测氡对矿物质探寻方面有十分重大的研究意义，加拿大1904年开始研究氡气并运用氡气进行找矿，美国在二十世纪中期开始应用氡气测量找矿，并取得良好的效果3。同时，测氡在构造研究，地震预测，地质灾害探测方面也是十分重要的方法。氡在大气中随大气一起运移，其变化可以作为大气活动的示踪气体，在气象研究方面应用十分具有前景。0.2 氡的特点氡的三种同位素222Rn，220Rn和219Rn（3.824d，55.6s，和4s）是放射性物质镭的同位素（226Ra，224Ra和223Ra）经放射性衰变产生的，而镭的同位素又是各自经铀（238U），钍(232Th)和铀(235U)的衰变产生。氡气三种同位素的相关性随着他们的活性相对丰度增加。由于219Rn的寿命最短而且产生的量更小（235U/238U自然丰度比为0.00725），因此219Rn审查已完全被忽视。220Rn（钍）的扩散长度（氡气在消失之前所扩散的距离）与氡222Rn（氡）相比很短4。此外，钍射气具有非常短半衰期，所以来衡量不同材料的钍射气的表征很困难的5。因此，目前研究的重点是氡。氡气的来源于其他化学气体污染物显著不同，一半的化学气体污染物主要来源于人类的工农业生产和日常生活过程，而氡气则主要来源于土壤、岩石和地下水等介质。土壤中的氡实际上包括两部分；一部分是存在于固体或者液态介质中的氡，还有一部分是从固态或液态介质中释放出来，随土壤中的气体迁移的氡。土壤氡的测量对象，就是这部分随气体迁移的氡，也叫做土壤气氡。土壤氡的测量在地球科学的很多领域中得到了广泛的应用，这些领域可以从矿产勘查（铀和石油）到地热研究、火山喷发和地震预报研究，包括大地构造学和水文地质学研究。0.3 氡的研究意义氡气测量作为断层气测量进行地震预报，始于前苏联1966年4月26日塔什干发生地震以后，经过三十多年的发展，利用氡气测量监测、预报地震，确立了一套地震监测、预报的原则，取得了显著的成果。地震与活断层是不可分的，所以查清城市活断层是保证城市安全与发展的重要措施，用于活断层探测的方法较多，像航卫片判读、地表地貌调查、地表地质调查、开挖和钻探、年代测定法、地球化学和地球物理测量(放射性测量、断层气测量、重磁高精度测量、浅层地震勘探)、变形测量、微震测量、水声探测等。这些方法在活断层调查中发挥着各自的优势，对活断层的调查起着重要作用6,11。氡气测量作为地球物理与地球化学交叉结合的一种方法，在用于城市活断层的测量方面前人进行了大量的研究工作。在近二十多年中，从方法的研究及异常的解释上，都取得了长足的进步。氡气测量主要应用于确定断层的位置，研究断层特征，分析断层活动性，进行裂度区划等方面，为工程地震评价等提供重要信息。但是，要根据测试结果对隐伏断裂的位置及活动性进行正确的解译和判断仍然很不容易，原因是测区氡的浓度受诸多因素的影响，如:岩石的类型、结构组分、构造特点、上覆盖层的类型、状态、断层的性质、产状、地下水运移特征以及温度、气压、地形地貌、植被等。由于氡浓度分布受多因素影响，所以在异常的形成上，其形态各异，特征不同，与地下断层的对应关系有时不明显，造成解释上具有很大的难度，很难定量化，尤其对活断层的活动性评价，及小区裂度划分上定量程度差。所以有必要研究氡浓度在断层上的分布特征，以便指导实际工作，确定活断层的参数，进一步达到在一定条件下的定量解释。0.4研究现状氡气是一种放射性惰性气体，可作为地下信息的指示元素，广泛用于地下地质勘探、寻找矿产资源、地质调查研究、地球动力研究、工程与地质灾害监测与预报，以及石油勘探，铀矿资源勘探，地下热水调查等。氡气测量用于活断层调查始于地震科学，用于在空间和时间上研究活断层所释放气体的变化，从而预报发震时间，通过研究氡气和其他断层气释放的强度、范围、成分来估计地震震级。国家地震局自1983年起有计划、有步骤地引进这项勘测探技术用于研究构造条件，把寻找矿床及地热田的传统方法引入了地震科学研究中。氡作为断层气因其比液体迁移速度更快，穿透能力更强，对地震前兆反应更加明显的特点，立即引起人们的极大兴趣。而在这一科学研究中，活断层上氡气及其他气体的测量与评价是测量的关健，也是地震科学研究的基础数据，它可用于进行地震监测、预报仁震前，震后)、地震烈度考察、断层活动性评价、工程抗震区划和火山研究等。1 氡的迁移1.1镭分布与氡浓度关系222Rn半衰期为3.825d，是人受天然辐射照射最重要的来源，因此相关研究比较多。氡是有铀系中的放射性母体核素238U（铀）衰变产生的，图1-1为238U的衰变链，从中可以看出氡是由镭直接衰变产生的。图1-1铀-238的衰变链 镭衰变时，氡原子与粒子之间由于动量守恒使氡原子获得 86keV 的动能Q，镭衰变公式为： （1-1） 正是在这个反冲动能的作用下，衰变产生的氡原子将离开衰变前镭原子的位置而运动一段距离，这段距离称为反冲距离。反冲距离的大小和镭衰变介质的密度以及构成等相关。 土壤中镭衰变产生的氡原子并不是全部可以迁移的。衰变氡原子在进入微裂隙前可能阻留在周围晶格中，也可能会穿过微裂隙重新进入附近的固体晶格而阻留。 衡量岩石、土壤产生自由氡的能力大小用发射系数表示： （1-2）式中，岩石、土壤的发射系数；某一时间间隔内镭衰变在岩石、土壤中产生的活动氡，Bq/L；某一时间间隔内镭衰变形成的氡总量，Bq/L。 因此，土壤中氡的分布与镭的含量、岩石性质，如孔隙度有关。1.2 氡在土壤中的迁移 从30年代以来，学者们对氡的迁移作用进行了不少的工作，并取得了很大成就9.这些作用主要有如下10种，简介如下: (l)扩散作用氡的分子由于热运动的结果而向浓度小的方向移动.氡射气在岩石中的扩散迁移主要取决于:孔隙度、透水性、湿度、结构和温度等.前苏联学者们在这方面建立了一整套各种不同形态射气体的理论计算公式.根据这些公式的计算，氡射气在岩层中向上迁移一般也只有几米，如果再加上对流作用，迁移最多也只有几十米. (2)对流作用当存在压力差时，氧气可以从压力高的部位向压力低的部位迁移。 (3)抽吸作用当土壤和空气的温度存在差异时，如空气温度高，由于热的作用，水蒸气蒸发，使地下的氨气不断地向上迁移，温度差异越大，氡向上迁移得也越多。 (4)水的作用指溶解于水中的氛，伴随着地下水的运动而迁移，水的搬运作用包括水的横向运动和纵向运动. (5)伴生气体的压力作用指氡伴随其他浓度较大的土壤气体(氧、氮、二氧化碳、氢和氦等)，在扩散压力的推动下而向上迁移到地表的作用. (6)泵吸作用地球定时涨落的泵吸效应、裂隙和毛细管的开闭作用等可以导致氡气的迁移，有人将这种作用也纳人抽吸作用. (7)地热作用由于地热梯度的关系，气体在向冷的部位(低压区)迁移时带动了氡的迁移. (8)地震应力引起的毛细压力的变化导致氡的迁移. (9)大气压力的纵深效应导致氡的迁移. (10)风速、风向和旋流对土壤气体的作用导致氡的迁移.或称之为搬运作用。氡形成后，一部分存留在晶格内部，大部分逸出，主要存在于土壤的孔隙间，然后再向土壤表层运移。氡是化学稳定性很好的惰性气体，在土壤中的运移主要是扩散作用和对流作用，这两种作用的强弱，取决于土壤的孔隙度等土壤结构以及环境因素等。本文主要讨论扩散及对流引起的氡迁移，扩散和对流作用在地表往往是同时进行的，在深部对流作用将是主导作用。1.2.1 扩散作用 氡气在浓度梯度作用下，由高浓度处向低浓度处运移，称为扩散作用。氡的扩散一般用扩散系数“D”来描述，它在数值上等于当浓度梯度为一个单位时，单位时间内通过单位面积的氡气量。除此之外，还经常用扩散长度“”来描述氡气的扩散作用，其物理意义是：当氡源处氡向外扩散，浓度减弱到只有氡源的1/e时，则该点离氡源的距离成称为扩散长度， （1-3）式中：D扩散系数，cm2/s；Rn氡的衰变常数，s-1；氡的扩散作用服从一般气体扩散的菲克定律： （1-4）式中：氡的扩散流密度，在介质表面即为氡析出率(Bqm-2 s-1)；C介质孔隙中的氡浓度(Bqm-3)；D氡在介质中的扩散系数(m2s-1)；介质孔隙中的氡浓度梯度(Bqm-4)。1.2.2 对流作用 氡气在压力梯度作用下，从压力高处向压力低处流动，称为对流作用。对流作用服从达西定律： （1-5） （1-6）其中：氡的通量密度(Bq/m2s)；C介质孔隙中的氡浓度(Bq/m3)；流体的对流速度(m/s)；K介质的渗透率(m2)；流体的粘滞系数(Pas)；P流体的压力(Pa)；流体的压力梯度(Pa/m)。2近直立断层氡迁移的二维模拟方法流程2.1 近直立断层氡迁移二维迁移简介 氡是一种地壳深部信息的指示元素，它是一种放射性气体，可由地下深部迁移至地表。氡以及氡的母体可以通过断层运移至断层面沉积富集而形成氡源，或铀、镭在深部富集，通过较大孔隙介质，或裂隙迁移至有利的氧化还原环境下沉积形成氡源，即在上覆盖层下形成氡源层，该氡源层将在覆盖层中以对流扩散方式迁移7，形成氡浓度分布。通过对氡浓度分布的研究，可以得出出地下矿床，地质构造等地质信息。目前，氡气测量被广泛应用于确定断层的位置，研究断层的特征，分析断层活动性、进行裂度区划等方面，氡气的测量是十分有意义的一项项目。在浅表覆盖层中形成的氡浓度异常，可以通过一定的测试手段反映出来，从而为地面测量提供了可能，所以通过具有一定灵敏度的仪器在浅表覆盖层中可以探测到氡浓度异常。本文将讨论近直立断层（带）上均匀覆盖层中的氡的迁移特征，通过数值模拟的方法，模拟近直立断层上方土壤层中氡二维迁移。本文首先构建近直立断层上氡迁移的地质物理模型，利用扩散对流作用推倒出在覆盖层中氡迁移的二维微分方程，采用有限差分法求解数值和模拟方程，从获得的二维断面氡浓度等值线图和一定深度模切断层剖面曲线，得出近直立断层（带）上覆盖层中的分布特征。本文是利用Matlab的pdetool工具箱实现氡迁移微分方程的求解8,10。2.2 数学模型的建立2.2.1 地质-物理模型建立 假设氡在覆盖层中的迁移是在以下理想条件下进行的: ( 1) 土壤中放射性元素分布均匀, 各处孔隙度比较均一; ( 2) 覆盖层处于稳定平衡状态;( 3) 氡的迁移机制为扩散和对流。 为了研究氡在土壤覆盖层中的分布，在长宽为ab的矩形覆盖层，取有限区域xy，使得0 xa,0yb。建立坐标模型如图。 图2-1 近直立断层的地质-物理模型示意图如图示，断层上氡浓度为N0，断层两侧氡浓度为N1和N2,当两侧地层的结构构造差距较小的时候，N1=N2，两侧地层差距较大时，N1N2.。2.2.2氡迁移二维方程的建立 根据Fick定律，在元素分布均匀, 各处孔隙度比较均一的介质中，单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量（扩散通量）与该面积处的浓度梯度成正比。即 （2-1） 其中D：扩散系数，cm2/s， J：扩散通量，g/cm2s ，式中负号表示扩散通量的方向与浓度梯度方向相反。：梯度算符，N：单位体积扩散的氡浓度。 在多孔介质情况下，根据Schroeder，Fick定律 得 （2-2） 其中，表示土壤总孔隙度，D表示氡的扩散系数假定在Y轴方向上有一以稳定不变速度V向上弥散的物质流动时，方程变化为 （2-3） 式中 已知，在三维介质中，单元体积内的平衡用数学表达式为： （2-4） 其中，V：体积单元，S封闭表面，为氡222的衰变常数通过散度定理使被积函数相等，再利用Fick定律得 （2-5） 稳定状态下，浓度N仅仅是空间坐标的函数N=N(x,y,z)，因此上式可以简化为 （2-6） 上式中，D为氡222在充填空隙的流体中迁移的扩散系数，对于多孔介质，D可由等效扩散系数D*代替，考虑到固体脉石与间隙流体的综合影响，给出表达式D*=D/，代入式中得出 （2-7） 在本文中，因为研究区域是向下无限延伸，纵向无限延伸的氡源层，所以可以将该三维模型转化为二维模型，且忽略掉基岩中的扩散系数，则可以得出二维直角坐标系下的迁移方程： （2-8） 其中，为土壤中氡的扩散系数( cm2/ s) ; 为土壤孔隙中（x，y）点的氡浓度( Bq/ m3 ) ; 为土壤覆盖层中氡的对流速( cm/ s)；为氡的衰变常数; 为单位体积介质中活动氡的产生率( Bq scm3 ) ，本文中A取0。其对应的边界条件为 其中，为氡气在土壤与大气的散失系数2.2.3椭圆方程变化的推导由椭圆方程得 （2-9）令,代入上式得 （2-10）继续变化为 （2-11）对应二维直角坐标系下的迁移方程 得 取A=0，得（氡的半衰期 T=3.825d 衰变常数=2.110-6s-1）2.2.4二维方程的求解二维方程采用matlab的pdetool工具箱进行求解，其流程图如下图所示图2-2 matlab 方程求解流程图方程求解的具体步骤见附录13近直立断层氡浓度分布特征3.1近直立断层氡浓度二维模拟结果给定初始参数a=2000cm， b=500cm， D*=0.05cm2/s，v=0.005cm/s， N0=1000Bq/m3， N1=200Bq/m3 ， N2=100Bq/m3,=0.01。我们考虑在断层两边氡浓度不同与相同情况下对氡浓度迁移的影响。通过matlab二维模拟，得出如图示图3-1 断层两边氡浓度异同情况下的氡浓度分布图从剖面图可以看出，氡浓度在近直立断层的分布，是一个以断层面为起始面，向上不断衰减的半圆弧圈，断层上方越靠近断层处氡浓度越大，反之越小；当N1N2时，断面氡浓度等直线不对称，当N1N2时，氡浓度等值线是对称的。因此，在地表，氡浓度表现为单峰异常分布特征，峰值基本上对应着断层所在位置，并且当N1N2时，异常曲线不对称，当N1N2时，异常曲线是对称的。3.2不同参数对氡浓度分布的影响 为了能够方便而直观地研究不同参数对氡浓度分布的影响，按表3-1所设置的参数对近直立断层上氡浓度的分布进行模拟。氡浓度模拟参数表格N1(Bq/m3)N2(Bq/m3)D(cm2/s)V(cm/s)V变化2001000.050.000250.01*exp(-0.005y)exp(-0.005y)0.000042*c2001000.050.00050.01*exp(-0.01y)exp(-0.01y)0.000042*c2001000.050.00250.01*exp(-0.05y)exp(-0.05y)0.000042*c2001000.050.0050.01*exp(-0.1y)exp(-0.1y)0.000042*cD变化2001000.050.0050.01*exp(-0.1y)exp(-0.1y)0.000042*c2001000.0250.0050.01*exp(-0.2y)exp(-0.2y)0.000084*c2001000.01250.0050.01*exp(-0.4y)exp(-0.4y)0.000168*c2001000.006250.0050.01*exp(-0.8y)exp(-0.8y)0.000336*c=2.110-6s-1当土壤中的对流速度发生变化时（0.00025-0.005 cm2/s），氡浓度二维断面的分布图如图3-3所示 图3-2 不同对流速度下的覆盖层氡浓度分布从上图中可以得出，氡浓度分布呈现的半圆弧的形状与对流速度的大小有关。当对流速度较大时，氡浓度向上衰减较慢，所以图中所得的半圆弧偏窄偏长，氡的迁移范围较大，在地表形成的异常也较明显；而当对流速度较小时，氡浓度衰减较快，图示中的半圆孤偏宽偏短，氡迁移范围较小，地表异常不明显。当其他参数不变，土壤的扩散系数变化时（0.000625-0.005 cm/s），利用 matlab二维模拟的氡浓度分布断面如下图所示。图3-3 不同扩散系数下覆盖层氡浓度分布从图中可以看出，当扩散系数增大时，氡浓度衰减速度减小，图示半圆弧变窄长，其迁移范围变大。而当扩散系数减小时，氡浓度衰减速度增加，其迁移范围变小，示半圆弧变宽而短，并且圆弧形状发生不规则形变，地面异常较小；因此，如在地面上进行氡浓度测量，异常曲线峰值的高低，尖窄与对流速度和扩散系数都相关，当然也与层上氡浓度值，围岩层氡浓度有关。从断面图中可以推断，对流速度、扩散系数越大，地表异常峰形将越尖，峰值越大；反之，对流速度、扩散系数越小，地表异常峰形将越宽缓，峰值越小，这与理论推断也是相符的。3.3氡浓度三维分布图的分析结果讨论 三维分布图是通过matlab得出的一种三维立体图形，通过三维立体图可以更加直观地看出由于参数变化而引起氡气分布的变化。当断层两边氡浓度相同与不同时，氡气的立体分布效果图3-4 断层两边氡浓度异同时氡浓度的三维分布图通过对比得知，断层两边氡浓度相同时，氡浓度的扩散分布是对称的，当两边的土壤氡浓度有差异时，氡浓度的扩散呈不对称分布。通过观测改变对流速度后氡迁移的立体图来判定对流速度对氡气迁移的影响。下图是对流速度分别为 0.00025cm/s ，0.0005cm/s ，0.0025cm/s ，0.005cm/s时的氡气立体分布图。 图3-5 不同对流速度下氡浓度的三维分布图由图3-6得，当Y=500m时，随着对流速度由0.00025cm/s到0.005cm/s的不断变大，断层上的氡浓度分布也是不断变大的；在立体图上整个图形显示随着对流速度的扩大由扁平趋向隆起，异常氡浓度不断增加，在垂直水平方向上的氡浓度变化不断变大。 通过改变扩散系数得出氡迁移的立体图来判定扩散系数对氡气迁移的影响，下图是扩散系数分别为 0.05cm2/s ，0.025cm2/s ，0.0125cm2/s ，0.00625cm2/s时的氡气立体分布图。图3-6 不同扩散系数下氡浓度的三维分布图 由图3-7得，当Y=500m时，随着扩散系数的不断改变（0.00625cm2/s到0.005cm2/s）断层上的氡浓度分布随着扩散系数的变化反而缩小；在立体图上，整个图形显示随着对流速度的扩大由隆起渐渐趋向于平缓，在水平方向异常氡宽是增加的，曲线变的宽缓。 从以上的模拟计算的结果可以得出，近直立断层在覆盖层中氡浓度分布是一种以矿体为中心，向四周依次降低的特征，并与氡的对流速度，扩散系数，岩石两边的氡浓度有关，进而可以推导出与岩石的结构，破碎程度，孔隙度，温度，压力，湿度等因素都有影响。23东华理工大学毕业设计（论文） 结 论 结 论 本文是基于对流-扩散原理讨论了近直立断层里影响氡迁移的因素，并建立了氡迁移的物理模型和数学模型。运用matlab求解得出一定边界条件下土壤中氡浓度分布二维的数值模拟结果，并对不同参数条件下的模拟结果进行了分析，进而对各个参数对氡浓度影响的结果进行了讨论，得到以下结论。 1、氡的迁移是一个十分复杂的过程，氡的迁移本身受很多影响因素的影响。本文在讨论中忽略了土壤孔隙度等因素，只是构建了一个简易的模型，把氡浓度迁移的过程作为一个二维空间来讨论。氡在近直立断层上的的迁移，作为一种氡的短距离迁移，由于上覆盖层比较均匀，所以可以使用对流-扩散理论来构建数学-物理模型。 2、通过求解氡迁移的二维微分方程，在得出的二维剖面曲线中可以看到氡浓度迁移变化的特征，在近直立断层上覆盖层的氡浓度是呈单晕分布的；二维断面异常等值线呈圆弧线型，氡浓度异常峰位基本上对应着断层所在的位置。 3、通过改变参数求解氡浓度迁移方程，我们得到不同参数下氡迁移二维模拟图，并得出影响氡浓度分布特征的因素。近直立断层上的氡浓度分布受对流速度和扩散系数的影响，对流速度、扩散系数越大，形成的异常越明显，同时异常曲线的形态也与断层两边覆盖层本身的氡浓度有关。东华理工大学毕业设计（论文） 致 谢 致 谢四年的大学时光转瞬即逝，在这些珍贵的时光里，我从东华理工大学各位老师那里学到了很多东西，特别是学会了面对问题要去思考，去解决的优良品质，注定将使我受益一生。所有收获的取得是离不开许多人对我的帮助和关心的，在这里我想一并表示感谢！本学位论文是在我的指导老师付宸老师的悉心指导下完成的。老师不但在论文的选题，论文参考文献的选择，论文结构的合理性，论文题材的研究方面提供了很多宝贵的指导，在论文期间，多次询问论文进展，并为我提出许多可行的建议和规划，帮助我开拓研究思路，精心点拨、给予鼓励。在论文的修改阶段对文章排版不合理、结构不严谨等处给出了很中肯的意见。正是付老师的严格要求和不断激励才能使我顺利完成毕业设计的撰写。老师对我的谆谆教诲是我人生中一笔宝贵的财富，它将使我受益终生。在此，向指导老师表示真诚的感谢和崇高的敬意！其次，我要感谢勘查技术与工程系的所有授课老师四年来在我学习期间的传道、授业、解惑，为我能完成毕业设计和顺利毕业打下了坚实的基础。感谢我的同学在共同求学中对我的鼓励、支持和帮助。无论是生活和学习中所遇到的困难都得到了他们无微不至的关怀和照顾。谢谢！第三，我要感谢我的母校东华理工大学，她像对待孩子一般哺育了一代又一代学子，是学校给了我一个可以实现自己理想的平台，我也要感谢我们核工程和地球物理学院，是学院给了我实现目标的环境和条件，在此表示深深的感谢！最