Шлейф примеси при движении обычно расширяется: его части перемещаются с разными скоростями и смешиваются с окружающей средой. Дисперсия описывает это пространственное рассеивание. Адвекция переносит примесь средним потоком, тогда как дисперсия меняет разброс относительно такого переноса.[1][2]
Процессы в разных средах
В атмосфере важны турбулентные движения и устойчивость воздушного слоя. В реке скорости различаются по глубине и ширине; часть растворённого вещества может временно попадать в медленно обменивающиеся зоны. В грунте неоднородность пор и путей течения создаёт разные времена прохождения.[1][2][3]
Молекулярная диффузия происходит вследствие теплового движения. Механическая дисперсия связана с неоднородным движением среды. В гидрогеологической модели их могут объединять, но физический смысл составляющих сохраняется. Используемый коэффициент зависит от масштаба и условий исследования.[2]
Рассеивание не уничтожает вещество
В условном примере одна и та же масса примеси распределилась по большему объёму воды. Максимальная концентрация уменьшилась, хотя общая масса не изменилась. Это отличается от химического распада или удаления вещества из рассматриваемой системы.
Одновременно с переносом могут идти сорбция, реакции и обмен с донными отложениями. Модель OTIS для водотоков позволяет учитывать наряду с адвекцией и дисперсией временное задерживание, боковой приток, распад и сорбцию. Поэтому форма концентрационной кривой не всегда объясняется одним перемешиванием.[3]
Как проверяют расчёт
Нужны сведения об источнике: место, время и интенсивность поступления. Их дополняют полем скоростей, метеорологией или гидрологией и геометрией области. Параметры сопоставляют с наблюдениями, например с прохождением индикаторного вещества по нескольким створам.[1][3]
Пик концентрации у поста, средняя концентрация за сутки и суммарная прошедшая масса отвечают на разные вопросы. Для массы учитывают расход среды и длительность прохождения. Один удачно воспроизведённый пик не гарантирует правильного описания всего шлейфа и его позднего «хвоста».[2]