释义

地下水流中的溶质(如污染物、示踪剂等)沿流向逐渐传播扩散，并在渗流区域中占有愈来愈大的体积的现象。主要由两类基本现象组成。一为对流，亦称“机械弥散”。指污染物随水流一起在岩石或土的孔隙中流动，不断被分散进入更多的孔隙，因而在岩石或土中占据愈来愈多的体积。二是分子扩散，由含污染物的水和不含污染物的水中的溶质浓度差引起。即使在静水中也能产生分子扩散。沿地下水流向的弥散称“纵向弥散”，垂直于地下水流向的弥散称“横向弥散”。在地下水污染预测、地下水人工回灌和海岸带的咸水入侵的研究中有重要的应用。1

分子扩散静止水体中的溶质在溶液浓度梯度的作用下，从浓度高处向浓度低处的运移现象。分子扩散与分子、离子及质点的热运动有关，最终可使溶液浓度达到平衡。溶液中溶质的分子扩散速度服从费克(Fick)定律。

机械弥散恒温条件下多孔介质中流体所产生的溶质扩散效应。在总体上，水流应按某一平均流速运动。但由于孔隙、裂隙分布的不均匀，几何形状和大小的不同，实际上溶质示踪物是沿着曲折的渗透途径运动的，水流的局部速度在大小和方向上发生着变化，引起溶质在介质中扩散的范围愈来愈大。2

弥散系数弥散系数表征地下水中溶质迁移的重要水文地质参数，它表征在一定流速下，多孔介质对某种溶解物质弥散能力的参数。水动力弥散系数是一个与流速及多孔介质有关的张量。具有方向性，即使在各向同性介质中，沿水流方向的纵向弥散系数和垂直水流方向的横向弥散系数也不相同，但天然条件下，大多数地下水垂向上的水流运动很小，弥散作用可忽略。水动力弥散系数包括机械弥散系数与分子扩散系数。当地下水流速较大时，分子扩散系数可以忽略。假设弥散系数与孔隙平均流速呈线性关系，这样可先求出弥散系数再除以孔隙平均流速便可获取弥散度。3

分类① 根据弥散方向的不同，可以把弥散分为纵向弥散、横向弥散、垂向弥散和逆弥散。

纵向弥散是指污染物沿着地下水流动方向发生的扩散现象。

横向弥散是指污染物沿着水平面上垂直于地下水流动方向发生的扩散现象。

垂向弥散是指污染物沿着垂直于地下水流动方向发生的上、下扩散现象。

逆弥散是指在水流流速很小的情况下．污染物沿着与地下水水流相反方向发生的扩散现象。

② 根据作用效果的不同，可以把弥散分为物理化学弥散和机械弥散。

物理化学弥散主要是物理化学作用的结果，它是由化学势梯度所引起的，而化学势梯度则与浓度有关。由于地下水中所含污染物的浓度不均一，浓度梯度使得高浓度处的物质向低浓度处运动，从而达到浓度平衡。使得污染物在地下水中发生弥散现象。所以物理化学弥散作用是一种使地下水中污染物浓度均匀化的过程。

机械弥散主要是纯力学作用的结果，当流体在土壤中运动时，由于有土壤孔隙的存在，使得各个位置的流速的大小和方向都不同，从而导致污染物在土壤孔隙中不均匀运动。因此，通过不同孔隙的污染物，在某时间间隔之后到达的位置也不相同，最终导致污染物在地下水中发生弥散现象。

成因从微观上来说，造成对流弥散的两个基本要素是地下水的流动和土壤孔隙的存在。由于地下水的流动，当地下水在土壤孔隙中运动时。可溶性污染物将随地下水一起运动，某些不溶于水的污染物也会随地下水一起运动，由于有土壤孔隙通道的存在，导致污染物在土壤和地下水中被逐步地分散开，并占据土壤孔隙越来越多的体积，当土壤孔隙达到饱和以后，多余的污染物会随着地下水继续向前运动，从而使得污染物在地下水中不断地向周围扩散。

从宏观上来说，流动区域不同部分的渗透性差异和水流不均匀的流动，也是造成对流弥散的一个重要因素。由于地下水的流动区域渗透性的差异，使得各个区域污染物的浓度不同，再加上渗透性的不同，不同区域水流流速的不同，导致不同区域对于污染物的截留作用也不相同，污染物在地下水中扩散速度不同。流速较快的区域，污染物的扩散速度较快，污染的范围和浓度也会增加；流速较慢的区域。污染物的扩散相对来说较慢。污染物的浓度变化较小。由于以上因素的综合影响。最终使得污染物在地下水中不断地向周围扩散。4