越流含水层系统地下水有毒元素污染数值模拟——以太原盆地地下水汞污染为例

提出了一个越流含水层系统考虑弱透水层吸附作用的地下水污染数学模型,模型应用于太原地地下水中汞污染的数值模拟,水位拟合误差为０．４０７－０．５０ｍ,汞离子浓度拟事误差小于４％－５％,表明模型可靠,合理,为定量预测越流含水层系统地下水污染提供了科学手段。     

封洞库低渗介质地下水渗流场数值模型的参数反演

在地下水数值模拟工作中,模型参数是影响数值模型计算准确度的关键因素。对于低渗裂隙介质场,传统的参数分区方法很难准确地刻画低渗裂隙介质场的非均质性,因此需要利用有效的方法优化数值模型参数,使其计算结果更加准确、可靠。建立了烟台某地下水封洞库的低渗介质地下水渗流场数值模型,并对模型中的关键参数——岩体渗透系数进行了参数反演,得到了模型中两个关键层位的岩体渗透系数场。结果表明:研究区岩体渗透系数表现出强烈的非均质性,丁烷洞库在-94～-100m深度上形成了强渗透带,造成丁烷洞库地下水涌水量偏大。参数优化后的数值模型的计算精度进一步提高,能够准确地刻画地下水封洞库的运行状态。     

多层含水层地下水数值模型参数灵敏度分析

为分析多含水层结构地下水数值模型中水文地质参数的影响特征,文章以辽宁阜新某项目区为例,采用地下水模拟软件(GMS)建立具有4层含水层结构的地下水数值模型,并进行拟合校正,选取渗透系数、给水度进行局部灵敏度和全局灵敏度分析。结果表明:渗透系数对模型结果的影响比给水度大;参数变幅为10%时,渗透系数灵敏度是给水度灵敏度的10倍左右;就全局灵敏度而言,参数联合灵敏度大于单个灵敏度之和。     

基于CFD的化工管道内介质流态模拟

以某炼化企业一套200万t/a连续柴油加氢装置中加热炉出口至反应器入口之间的管道P1110为例,借助CFD软件对该管道内介质进行了流态模拟,并研究了易发生冲刷腐蚀的管道部件如异径管、三通接头、弯头等部位的流场特性。结果表明,流体流经管道部件后,其流态会发生较大变化,导致管道易发生冲刷腐蚀。     

井周高渗透性多孔介质对多筛孔井修复效果的影响

为探究井周介质非均质性对多筛孔井修复地下水效果的影响,利用二维数值模拟,通过在井周设置高渗透性透镜体并改变其位置、尺寸和渗透系数,探究井周存在高渗透性多孔介质的情况下多筛孔井的修复效率和最优注入间距。结果表明:井周高渗透性透镜体的存在及其位置、尺寸、渗透系数的变化均影响多筛孔井的修复效率,其结果取决于溶质羽因透镜体产生的聚集和绕流程度;井周高渗透性介质的存在可显著提升修复效率;多筛孔井最优注入间距因井周非均质性的存在而改变,一般来说,井周高渗透性多孔介质的存在将增大最优注入间距。该研究结果可为利用多筛孔井在非均质含水层中的修复提供理论指导,并为进一步提高多筛孔井修复效率提供一种新思路。     

地下水DNAPLs污染多相流的随机模拟及其不确定性分析

水文地质参数本身存在不确定性,为分析水文地质参数不确定性对地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型输出结果的影响,本文针对假想算例展开研究,首先建立了研究区地下水DNAPLs污染多相流数值模拟模型;然后,运用灵敏度分析法筛选对模型输出结果影响较大的参数作为随机变量;为减少反复调用多相流模拟模型产生的计算负荷,运用克里格方法建立多相流模拟模型的替代模型,利用替代模型完成蒙特卡洛随机模拟;最后,对随机模拟的结果进行统计分析并完成地下水污染风险评价.结果表明,利用污染物浓度分布函数可以估算单井遭受污染的风险;利用地下水污染风险图可以对全区地下水遭受不同程度污染的风险大小进行分区,为地下水污染防治提供更加科学、丰富的参考依据.     

旋风分离器内流场的数值模拟及方法分析

基于交错网格的SIMPLE方法对切向入口旋风分离器内的流场进行了数值模拟 ,为了分析验证不同湍流模型的适用效果 ,分别选用了标准的k -ε模型、Smith修正的模型和Chen Kim修正的模型。通过对同一工况模拟结果与实验数据的比较 ,发现Smith修正的湍流模型更适合于预报像旋风分离器内这种具有返转流动的强旋流场     

填埋场井筒效应及其对污染监测井监测效果的影响

构建了填埋场渗漏条件下,含水层-监测井系统水流和污染物运移的代表性概念模型.利用等效渗透系数法描述双重介质系统中的水流运动和水头分布,而多孔介质溶质运移的ADE方程和管流的一维溶质运移方程被分别用来模拟污染物在含水层和井孔中的迁移和分布,最终形成了描述渗滤液渗漏条件下监测井-含水层系统中污染物迁移分布的控制方程.基于Fortan平台,编制了该方程的有限差分求解程序,应用该程序模拟分析了填埋场渗漏条件下,地下水监测井内部及周边水流和溶质的运动、井筒存在对水流和溶质运移的影响.结果表明：井筒效应影响井孔周边的局部地下水流场和浓度场,导致井孔内下部区域污染物浓度增大,井筒外一定区域浓度减小;井筒效应的影响随着径距增加而减小,当径距大于2倍含水层厚度时,井筒效应导致的监测误差最大不超过20%.井径对井筒效应的影响较为复杂,并非单调增加.在本案例中,井径小于0.1m时,井筒效应随着井径增大而增大;反之,当井径大于0.1m后,井筒效应导致的监测误差随着井径增大而减小.含水层渗透系数和比单位弹性贮水系数越大,井筒效应的影响越小.因此具有强渗透性且孔隙度更大的卵、砾石含水层中,井筒效应的影响更小;而对于弱渗透性或中等渗透性的砂土、砂黏土含水层,井筒效应对监测效果的影响更大.     

旋风分离器内滚场的数值模拟及方法分析

基于交错网格的SIMPLE方法对切向入口旋风分离器内的流场进行了数值模拟，为了分析验证不同湍流模型的适用效果，分别选用了标准的κ—ε模型、Smith修正的模型和Chen—Kim修正的模型。通过对同一工况模拟结果与实验数据的比较，发现Smith修正的湍流模型更适合干预报像旋风分离器内这种具有返转流动的强旋流场。     

基于Mapgis和AHP的DRASTIC模型在黄山市中心城区地下水防污性能评价中的应用

随着工业化和城市化进程的加快,黄山市中心城区浅层地下水多数受到了不同程度的污染。本文选取了地下水位埋深、净补给量、含水层渗透系数、地形坡度、含水层介质、土壤介质及非饱和带介质7个指标,用层次分析法确定权重,建立了黄山市中心城区地下水易污性评价DRASTIC指标体系。借助于Mapgis技术的空间分析及制图功能,对该地区浅层地下水防污性能进行了评价和分区。评价结果与实测区域地下水质量较好的吻合,说明基于DRASTIC模型的浅层地下水防污性能相关成果在一定程度上可为该地区政府管理部门制定城市规划、工业布局和地下水资源保护提供决策参考。     

郑州市中心城区浅层地下水脆弱性评价

为查明郑州市中心城区浅层地下水系统脆弱性,开展环境地质调查,分析研究区包气带介质类型、地下水位埋深和含水层渗透系数等影响地下水系统脆弱性的评价因子,采用DRASTIC模型与MapGIS软件的空间分析功能对研究区地下水系统脆弱性进行综合评价.结果显示,地下水脆弱性低区主要分布在西南及西北部黄土丘陵区;地下水脆弱性高及较高...     

承压含水层脆弱性影响因素分析及评价模型的构建——以山东省济宁市为例

由于浅层地下水的污染以及承压水的开采,导致受到污染的浅层地下水越流补给深层承压水,增大了承压含水层受到污染的风险,如何评价承压含水层受到污染的可能性是迫切需要解决的问题。论文根据承压含水层受污染的特点将承压含水层脆弱性分为固有脆弱性和扰动脆弱性两个方面,同时根据脆弱性大小具有相对性这一特性,将研究区内承压含水层各脆弱性评价指标归一化,根据信息熵反映实测数据的效用值计算评价指标权重,而后加权求和得到反映脆弱性的综合指数,从而避免了构建脆弱性分级和定额的主观性。以济宁市承压含水层脆弱性评价为例,对评价方法的可靠性进行了分析,通过与数值模拟结果进行对比验证了方法的可靠性。该方法具有概念清晰、操作简便等特点,对无法建立地下水流数值模型和溶质运移模型的地区开展承压含水层脆弱性评价有一定的应用前景。     

含水层中透镜体对地面沉降过程的影响机制

第四系松散沉积物是发生地面沉降的主要地层，由于复杂的沉积环境导致砂与黏土互层出现，并在沉积过程中形成透镜体。由于透镜体的尺度较小，在研究过程中常被忽略，含有透镜体的非均质地层常被概化为均质的弱透水层或含水层。以宁波地面沉降为例，根据实测剖面含水层中透镜体的分布，运用COMSOL Multiphysics数值模拟软件对含水层中透镜体的大小及位置进行刻画并进行数值求解，揭示了含水层中透镜体对地面沉降的影响机制。结果表明：考虑含水层中透镜体存在的地面沉降数值模拟过程的拟合精度高于不考虑透镜体存在的数值模型；含水层中透镜体的存在会改变所在位置处的渗透系数，进而改变区域含水层中地下水渗流场的演化；含水层中不同性质透镜体对地面沉降的影响不同，黏性土透镜体分布广泛的地区地面沉降更大；在地面沉降过程中，渗透系数高于周边区域的透镜体处水头变化值减小，使得该区域地面沉降量减小，且地面沉降量随着透镜体渗透系数的增大而减小。本研究结果可为含透镜体地层的地面沉降研究提供理论依据。     

考虑边界条件不确定性的地下水污染风险分析

为分析边界条件不确定性对地下水污染质运移数值模拟模型输出结果的影响,运用Monte Carlo方法对一算例进行阐明,并从污染风险预报方面对模拟结果进行分析.为减少重复调用模拟模型产生的大量计算负荷,将边界条件（第一类边界条件-水头值）作为随机变量,建立地下水污染质运移数值模拟模型的Kriging替代模型,在保证较高精度的同时,实现了Monte Carlo模拟.结果表明：边界条件的不确定性,对地下水污染质运移数值模拟模型预报的结果有很大影响,考虑与未考虑边界条件不确定性得到的研究区污染羽分布差别较大.对地下水污染质运移数值模拟模型的Monte Carlo模拟结果进行统计与分析,可以评估研究区观测井1,2,3污染物浓度预报结果的可靠程度,并且可以预报出研究区观测井1,2,3遭受不同程度污染的风险.     

污染场地地下水数值模拟的关键问题探讨

针对地下水数值模拟中重模型软件技术、轻水文地质条件分析的问题,结合我国污染场地地下水数值模拟工作日渐增多的实际,通过收集资料和总结经验,对污染场地地下水数值模拟中模型维数、边界条件、源汇项及不确定分析等关键问题进行了探讨。研究认为:1污染场地地下水数值模拟应尽可能建立三维或准三维流模型;2通用水头边界在污染场地地下水模拟中应用较广,尤其是处理源汇项变化问题时效果较好;3参数敏感性与模型不确定分析及后续检查验收在相关工作中不可忽视。正确认识和处理污染场地地下水数值模拟中的关键问题,可为污染场地地下水调查评估、修复与治理工作的有效开展提供科学保障。     

中试尺度下连续式可渗透反应墙修复Cr(Ⅵ)污染地下水效果评估

以Cr(Ⅵ)污染地下水场地为例,基于室内模拟实验确定的PRB墙体尺寸及反应介质,建设了国内首座连续式PRB装置,自墙体建成后运行10个月内,对墙体内外监测井水位、水环境指标进行了 4次监测.结果表明:PRB墙体内地下水流速＞周边含水层中地下水流速,地下水流向虽局部有所改变,但总体上仍垂直穿过PRB墙体,未出现绕流现象;...     

强烈非均质裂隙介质优先流及其工程意义——以HN地下水封洞库为例北大核心CSCD

在地下洞库工程建设中,低渗岩体内发育的节理密集带、断层等空隙中通常形成优先流,从而对洞库涌水量与储品水封安全性造成严重影响,因此裂隙介质优先流的识别、工程风险评估以及防渗控制研究具有重要意义。以HN地下水封石油洞库为例,使用FEFLOW地下水模拟工具的非结构化剖分技术对优先流潜在通道进行了精细的几何刻画,建立了工程场区尺度的地下水水流模型,并对施工期中优先流防渗处置不同工况下洞库涌水量与储品水封安全性进行了模拟分析。结果表明：优先流是影响洞库围岩中地下水的流场形态以及洞库涌水量的重要因素,断层、节理密集带等不连续面是主洞室涌水主要的充水途径,优先流形成的涌水量占据主洞室总涌水量的60%以上。在地下工程施工期间做好优先流通道的防渗处理是必不可少的工作。     

湟水河小流域地下水脆弱性评价

湟水河地处西北高原干旱地区,针对其流域地下水的特点,选取包气带介质、水位埋深、含水层介质、含水层厚度、净补给量和地形坡度共6个指标并运用三标度AHP法为各个指标赋予权重,构建了改进的DRASTIC模型。运用改进DRASTIC模型对湟水河的小流域范围的地下水脆弱性进行了评价。结果表明,湟水河沿岸的部分地区和西堡村附近地下水脆弱性高,地下水易受到污染。与传统DRASTIC模型相比,改进模型与实际情况更加吻合。     

数值模拟技术在污染地下水抽出-处理运行中的应用

数值模拟技术在污染地下水修复中具有非常广泛的应用，该技术通常应用于修复设计阶段，但该阶段获取的模型参数准确性在时间、空间尺度上存在一定程度局限性，使修复效果存在较多不确定性。将数值模拟技术应用于实际修复过程更具有实际意义。结合地下水污染修复实例，考虑对流、弥散、吸附等地块特征因素，建立三维数值模型进行地下水流及溶质运移模拟，以地下水修复过程中多个监测井的水位、水质监测数据作为模型参数修正，分析随着地下水修复过程的开展，污染物在地下水环境中的变化趋势，以及时调整抽出-处理方案，指导后续地下水修复实施。结果表明：基于修复过程中监测资料进行数值模型修正的方法，能更真实地反映模拟区地下水系统特征，更有效地指导后续修复实施工作。     

微生物堵塞对单井注抽试验的影响机理

在石油污染的含水层中，污染物和微生物种类多样，为了提高修复效率和降低修复成本，首先需要查明受污染含水层的弥散度、孔隙度、吸附与解吸系数等溶质运移相关的生物地球化学参数。单井注抽(single-well push-pull, SWPP)试验作为一种高效的方法已经被广泛用于获取含水层的生物地球化学参数，其中微生物堵塞作用在SWPP试验中起着非常重要的作用，但目前已有的SWPP试验数值模型对微生物堵塞过程的模拟过于简化。采用指数衰减模型刻画微生物堵塞作用，利用有限差分法建立同时考虑混合效应和微生物堵塞作用的SWPP试验数值模型，研究微生物堵塞作用对SWPP试验的影响机理，并通过将该数值模型在特定条件下的数值解与前人模型的数值解进行对比，验证了模型的合理性。结果表明：微生物堵塞作用对SWPP试验结果的影响不能忽视，微生物堵塞作用越显著，含水层渗透系数的衰减系数越大，井壁处溶质穿透曲线(breakthrough curves, BTCs)在SWPP试验抽取阶段晚期的拖尾现象越明显；随着微生物堵塞作用范围的增加，井壁处溶质BTCs在SWPP试验抽取阶段的拖尾现象越严重；参数敏感性分析结果显示，在S...