HydroGeoSphere/溶质定义

这些指令可用于向系统添加新的溶质（即物种）。HydroGeoSphere 能够在每次模拟中处理多个溶质，并且还支持直链和分支衰变链。直链衰变链的一个示例是以下系统

$Uranium^{234}\rightarrow Thorium^{230}\rightarrow Radium^{226}$

这表明放射性同位素铀²³⁴的衰变产生子产物钍²³⁰，而钍²³⁰反过来衰变形成镭²²⁶。有关直链衰变链的示例，请参见第 4.5.1 节。分支衰变链可以具有单个同位素，该同位素衰变成一个或多个子产物，或者子产物具有一个或多个母体。

请注意，溶质在多孔介质、双重介质或裂隙介质中，或在单个介质的不同区域之间，衰变常数和分配系数（裂隙介质的阻滞因子）的值可能不同。

溶质

导致grok开始读取一组溶质定义指令，直到它遇到结束指令。

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可用的指令是

名称

1. spname 溶质名称。

更改溶质名称，默认值为Species n，其中n是当前溶质编号。

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自由溶液扩散系数

1. diffrac 自由溶液扩散系数 [L² T⁻¹]，$D_{free}$ 在方程 2.97 中。

为自由溶液扩散系数分配一个新值，默认值为 0.0（零）。

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母体

1. npa 当前物种的母体物种数量。如果当前物种有一个或多个母体，则输入以下npa次（即每个母体一次）

(a) kparen, aparen 母体物种编号和质量分数。

为母体物种数量分配一个值，默认值为 0。质量分数是一个介于 0 和 1 之间的数字，它定义了母体物种转化为子物种（即当前物种）的程度。

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以下参数影响多孔介质溶质特性

衰变常数

1. clambda 一级衰变常数 [T⁻¹]，${\lambda }$ 在方程 2.95 中。

为域中所有多孔介质区域分配溶质一级衰变常数的统一值。默认值为 0.0（无衰变）。

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分区衰变常数

1. clambda(i,j),j=1,nzones_prop 物种 i 每个多孔介质区域 j 的一级衰变常数 [T⁻¹]，${\lambda }$ 在方程 2.95 中。

为域中的每个多孔介质区域分配溶质一级衰变常数的唯一值。默认值为 0.0（无衰变）。

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分配系数

1. dkd 分配系数，$K^{\prime }$ 在方程 2.96 中。

为域中所有多孔介质区域分配溶质分配系数的统一值。默认值为 0.0（无衰减）。

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分区分配系数

1. dkd(i,j),j=1,nzones_prop 物种i在每个多孔介质区域j的分配系数，$K^{\prime }$，见公式 2.96。

为域中的每个多孔介质区域分配一个唯一的分配系数值。默认值为 0.0（无衰减）。

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双重衰减常数

1. clambda 一阶衰减常数 [T⁻¹]，${\lambda }_{d}$，见公式 2.103。

为域中所有双重连续体区域分配一个统一的溶质一阶衰减常数值。默认值为 0.0（无衰减）。

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分区分区双重衰减常数

1. clambda(i,j),j=1,nzones_prop 物种i在每个双重连续体区域j的一阶衰减常数 [T⁻¹]，${\lambda }_{d}$，见公式 2.103。

为域中的每个区域分配一个唯一的溶质一阶衰减常数值。默认值为 0.0（无衰减）。

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双重分配系数

1. dkd 分配系数，$K_{d}^{\prime }$，见公式 2.104。

为域中所有双重连续体区域分配一个统一的溶质分配系数值。默认值为 0.0（无衰减）。

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分区分区双重分配系数

1. dkd(i,j),j=1,nzones_prop 物种i在每个双重连续体区域j的分配系数，$K_{d}^{\prime }$，见公式 2.104。

为域中的每个双重连续体区域分配一个唯一的分配系数值。默认值为 0.0（无衰减）。

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以下参数会影响裂缝介质溶质特性

裂缝衰减常数

1. clambda_f 一阶衰减常数 [T⁻¹]，${\lambda }_{f}$，见公式 2.99。

为域中所有离散裂缝区域分配一个统一的溶质一阶衰减常数值。默认值为 0.0（无衰减）。

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分区分区裂缝衰减常数

1. clambda_f(i,j),j=1,nzones_prop 物种i在每个离散裂缝区域j的一阶衰减常数 [T⁻¹]，${\lambda }_{f}$，见公式 2.99。

为域中的每个离散裂缝区域分配一个唯一的溶质一阶衰减常数值。默认值为 0.0（无衰减）。

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裂缝阻滞因子

1. rfrac 裂缝阻滞因子，$R_{f}$，见公式 2.100。

为域中所有离散裂缝区域分配一个统一的裂缝阻滞因子值。默认值为 1.0（无衰减）。

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分区分区裂缝阻滞因子

1. rfrac(i,j),j=1,nzones_prop 物种i在每个离散裂缝区域j的阻滞因子，$R_{f}$，见公式 2.100。

为域中的每个离散裂缝带分配一个唯一的裂缝阻滞因子值。默认值为 1.0（无衰减）。

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以下参数会影响陆地介质溶质特性

陆地衰减常数

1. clambda_o 一阶衰减常数 [T⁻¹]，${\lambda }_{f}$ 在等式 2.110 中。

为域中的所有陆地流动带分配一个统一的溶质一阶衰减常数值。默认值为 0.0（无衰减）。

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分区陆地衰减常数

1. clambda_o(i,j),j=1,nzones_prop 每个陆地流动带 j 中物种 i 的一阶衰减常数 [T⁻¹]，${\lambda }_{f}$ 在等式 2.99 中。

为域中的每个陆地流动带分配一个唯一的溶质一阶衰减常数值。默认值为 0.0（无衰减）。

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陆地阻滞因子

1. rolf 陆地流动阻滞因子，$R_{o}$ 在等式 2.100 中。

为域中的所有陆地带分配一个统一的陆地阻滞因子值。默认值为 1.0（无衰减）。

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分区陆地阻滞因子

1. rfrac(i,j),j=1,nzones_prop 每个陆地流动带 j 中物种 i 的阻滞因子，$R_{o}$ （类似于 $R_{f}$ 在等式 2.100 中）。

为域中的每个陆地带分配一个唯一的陆地流动阻滞因子值。默认值为 1.0（无衰减）。

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以下说明可用于识别某些物种。这对于从单个物种浓度和温度计算流体密度和粘度（用于变密度传输）尤其重要。请注意，流体温度被视为移动物种。

钠物种

目前定义的物种被识别为钠，${Na^{+}}$

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以下说明同样可以用于识别其他物种

钾物种

钙物种

镁物种

氯物种

硫酸盐物种

碳酸氢盐物种

碳酸盐物种

盐质量分数

温度物种

默认情况下，没有物种会影响流体密度或粘度。可以通过以下说明更改此默认值

影响流体特性

使用此说明，目前定义的物种会影响流体密度和粘度。此说明只能应用于以下物种：$Na^{+},K^{+},Ca^{2+},Mg^{2+},Cl^{-},SO_{4}^{2-},CO_{3}^{2-}$ 和 $HCO_{3}^{-}$，流体温度 $T$ 和盐质量分数 $smf$。请注意，目前，如果盐质量分数会影响流体特性，则没有其他物种会影响流体特性。

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说明的放置

请注意，诸如衰减常数和分区衰减常数对于给定溶质而言是相互排斥的，不应出现在同一个溶质 . . . 结束溶质块中。这也适用于所有类型介质的分配系数定义。但是，您可以定义一个具有在整个域中统一的衰减或衰减特性的溶质，而另一个溶质则具有分区行为。

由于每次使用说明溶质时都会创建一个新物种，因此任何依赖于它的说明（例如使裂缝, 指定浓度, 指定第三类浓度等）应放在它之后，在 前缀.grok文件中。

溶质定义示例

以下简单示例展示了如何定义一个称为“物种 1”的单个、保守、不衰减的溶质，其自由溶液扩散系数为零（0.0）

Solute
End solute

图 5.7 展示了一个更复杂的系统示例，该系统包含两种溶质和 7 个物质区。该示例针对第一种溶质（称为 DCB）进行说明，该溶质仅在区域 1 中衰变，并且其分配系数在不同区域之间有所不同。

solute
    name
    DCB

    free-solution diffusion coefficient
    3.689e-5        ! free solution diffusion coefficient (m2/d)

    zoned decay constant
    0.693           ! 1 first-order decay constant (1/d)
    0.0             ! 2
    0.0             ! 3
    0.0             ! 4
    0.0             ! 5
    0.0             ! 6
    0.0             ! 7

    zoned distribution coefficient
    0.0005          ! 1 distribution coefficient (kg/m3)
    0.0005          ! 2
    0.0005          ! 3
    0.0013          ! 4
    0.005           ! 5
    0.014           ! 6
    0.020           ! 7

end solute

图 5.7：定义具有区域属性的母体溶质

图 5.8 展示了如何定义第二种溶质（称为 BAM），该溶质是 DCB 的子产物，不会衰变。这种溶质与第一种溶质具有相同的区域分配系数。

solute
    name
    BAM

    free-solution diffusion coefficient
    3.7295e-5           ! free solution diffusion coefficient (m2/d)

    parents
    1               ! i.e. DCB
    ! parent #          ! mass ratio
    !==========      =============
        1                 1.0

    decay constant
    0.0             ! first-order decay constant (1/d)

    zoned distribution coefficient
    0.0005              ! 1 distribution coefficient (kg/m3)
    0.0005              ! 2
    0.0005              ! 3
    0.0013              ! 4
    0.005               ! 5
    0.014               ! 6
    0.020               ! 7

end solute

图 5.8：定义具有区域属性的子溶质