当化学品走漏到环境中时，重要的是要知道走漏涣散速度有多快。假如一个农人灌溉一种作物，这个人需求知道水应该以多快的速度经过土壤并被根部吸收。在这两种情况下，都需求很好地了解水的孔隙结构。现在在《水资源研讨》期刊上宣布的一项研讨中，报告了一种丈量孔隙结构和水流的新办法。有了它，科学家应该能够更精确地确认水、污染物、营养和其他液体在土壤中移动的速度以及它们的去向。
该数学模型由加州大学戴维斯分校、加州州立大学、北岭分校和北卡罗来纳大学教堂山分校的科学家验证。通讯作者、加州大学戴维斯分校助理教授Majdi Abou Najm说：这将翻开一个全新的方向，能协助人们更有用地运用资源，更好地了解水、污染物和营养素的活动。达西规律是水文学中最重要的方程之一，长期以来被用来描绘流体经过多孔介质(如岩石和土壤)的活动。但当实际更为杂乱时，这个等式假定一个尺度适用于一切对孔径的估量。
研讨人员标明，模型在实际和当时模型之间找到了一个中心点，前者有无限数量的孔径，后者用一个均匀孔径来标明它们。为了研讨，新模型在四个沙子进步行了测验，其额定的优点是相对廉价，能够在各种环境中运用。研讨标明，大多数孔径丈量办法都需求收集有限尺度的样品进行试验室分析。这种新办法供给了一种简略、廉价的办法，运用能够在典型杂货店买到的物品，如汤增稠剂或食物添加剂，直接在现场丈量各种孔径巨细。
这是一种简略、廉价的多孔介质孔径表征办法，该办法生成了用于改善活动和传输模型的孔隙半径散布。这种表征孔隙结构的新办法运用了非牛顿流体的最新理论开展。用组成多孔介质进行的数值评价和验证标明，只要在饱满浸透试验顶用非牛顿流体补充水，才有或许取得有用孔隙半径的散布及其对总流量的奉献。为了在实在的砂上证明这种才能，用不同的多孔介质填料进行了一系列一维柱试验，包含Accusands和多涣散砂/玻璃珠混合物。
关于每个填料，在必定流速和压力梯度范围内注入蒸馏水和不同浓度的瓜尔胶和黄原胶。将模型生成孔隙半径与X射线微电脑断层扫描(μCT)丈量的孔隙半径散布进行了比较，结果标明模型与μCT数据之间有很好的一致性。运用模型生成的孔隙半径对饱满水流和排水曲线的模仿，与试验数据进行了杰出的比照，单相流的差错通常在2%到10%之间，挨近μCT丈量排水曲线半径散布的差错。
博科园｜研讨/来自：加州大学戴维斯分校
参阅期刊《水资源研讨》
DOI: 10.1029/2019WR025044
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