湖泊防渗对湖底及周边土壤水分分布的影响

为研究湖泊防渗对土壤水分分布的影响,采用情景-后果分析法,通过建立水文地质概念模型以及一维和二维包气带水分运移模型,对防渗前后土壤水分分布以及地下水补给强度的变化进行了预测.以圆明园为例,在现场和室内试验的基础上,进行了研究.结果表明,在枯水期湖内无水时,防渗前后,湖底与周边土壤水分分布规律基本一致,湖泊防渗对湖底及周边土壤水分影响不大.在丰水期湖内水深1.0 m情况下,防渗前,潜水位很快上升至湖底,使地下水与湖水形成直接水力联系,湖水对湖底包气带水及潜水的平均补给强度为18.0 mm/d,湖水对植被根系分布区土壤水分分布的最大影响范围118 m;防渗后,湖底原包气带土层基本处于非饱和状态,上述平均补给强度减小为5.8 mm/d,最大影响范围缩小为14 m.因此,在丰水期湖内有水时,湖泊防渗能显著减少湖水渗漏,使湖泊周边大范围内的土壤水分显著减少.     

饱和黄土中3H和Br-迁移的延迟特征

饱和黄土核素迁移实验表明 ,Br-的迁移速度比3 H快 ,这种现象对核素的迁移研究具有重要意义 ,但常用的模拟方法显然无法模拟出这种现象 .利用实验参数并以水流流速为已知参数 ,对实验数据进行了流速反推模拟 ,结果显示 ,3 H和Br-在饱和黄土的迁移中均存在延迟现象 ,且3 H的延迟大于Br-,模拟获得3 H的延迟因子为 1 95～ 2 0 5 ,Br-为 1 6 0～ 1 90 .对常用模拟法和流速反推法计算结果进行了比较 ,结果显示 ,采用常用模拟法获得的水流流速存在较大误差 .延迟因子的灵敏度分析结果显示 ,延迟因子对3 H和Br-在饱和黄土中的迁移具有较大影响     

包气带水-气二相流CO2运移规律

利用土柱实验装置模拟CO2在土壤中的迁移转化规律,重点研究湿润峰处水、气二相间污染物转化实验土柱长1m,过饱和CO2溶液浓度为748mg/L.分析表明水相运移受对流、弥散、反应及水-气质量传输机制控制,气相运移受对流、扩散和水-气质量传输机制控制.对土柱中水气二相动态条件下的取样方法进行了探索,确定了CO2在渗透湿润峰水-气二相间分配系数为0.00061,表明水相向气相有一定传输,但不显著.可进一步为低中水平放射性废物地质处置安全评价及固体废物填埋处置环境影响评价提供定量科学依据.     

237Np和238Pu在黄土地下水中迁移的数值模拟

为了探索超铀核素在多孔介质中的迁移规律,为低中放固体废物近地表处置库的工程设计提供科学依据,在野外黄土试验场对237Np和238Pu进行了现场示踪试验,采用非平衡吸附模式的NESOR程序模拟了试验数据.结果表明,在含水层厚度6m以上更新世(Q3)马兰黄土中,土壤颗粒矿物以长石和石英为主,化学成分主要为SiO2,土壤颗粒以0.2~0.02mm为主的砂质黏壤土,干容重1.623t/m3,pH=8左右,总孔隙度0.42,阳离子交换容量12.17~28.26meq/100g的条件下,获得试验场黄土的纵向弥散度aL值为0.20~27.5cm,横向弥散度aT为0.05~1.0cm; 237Np的分配系数Kd值为198~451mL/g,238Pu的Kd值为450~1198mL/g;非平衡速率参数a范围为0.014~0.35d-1.     

包气带中85Sr迁移的浓度双峰分布数值模拟研究

为了深入研究核素在地质介质中的迁移规律，为低中放废物近地表处置环境安全评价提供依据，开展了在黄土包气带人工喷淋条件下，８５Ｓｒ、６０Ｃｏ和１３４Ｃｓ的加速迁移试验经过两年多的示踪试验，发现８５Ｓｒ在迁移过程中，出现了浓度双峰分布．用单一对流弥散数值模型无法解释这一现象．基于“８５Ｓｒ以两种化学形态迁移”的假设，采用两种不同的吸附参数进行数值计算．结果表明，数值模拟与试验结果拟合得较好，得出８５Ｓｒ的两种化学形态的分配系数分别介于４００－８００ｍＬ／ｇ和３０－６０ｍＬ／ｇ．     

抽水对含水层中污染物迁移影响的试验研究

为探究抽水对含水层中污染羽形态及迁移速率的影响,开展了抽水条件下污染物在不同含水层迁移的示踪试验。结果表明,抽水会改变均质含水层(含水层1)中污染羽的形态,但对含砾石及粉细砂夹层的非均质含水层(含水层2)及含砾石通道的非均质含水层(含水层3)中污染羽形态影响不大。与不抽水相比,抽水速率为300mL/min时,含水层1、2、3中污染物的平均迁移速率分别增大了1.570、1.480、3.050cm/min,迁移60cm所用时间分别缩短了36、35、48min。可见,抽水对不同含水层中污染物迁移速率影响程度由大到小分别为含砾石通道的非均质含水层、均质含水层、含砾石与粉细砂夹层的非均质含水层。     

北京市近30年用水结构演变及驱动力

近30 a以来,北京市平均年降水量和水资源总量较多年平均值分别减少了6.89%和31.37%,而总用水量在这期间达到了历史上的最高峰。对用水结构的准确分析和科学预测是制定水资源利用发展规划的基本前提和基础,也是进行产业结构调整和优化的主要依据,因此对于社会经济和资源环境的协调发展具有重要意义。在分析改革开放30 a来北京市总用水量、农业、工业、生活和环境用水量及用水结构演变规律的基础上,进一步揭示了总用水量和用水结构演变的驱动因子,最后对未来一段时期内总用水量和用水结构的演变趋势及其对未来水资源供需形势的影响作了预测和探讨,受工农业用水减少,以及生活和生态用水增加的影响,未来一定时期内总用水量将在现有约35×10⁸ m³/a的基础上继续缓慢平稳下降;南水北调水进京后在未来一定时期内将明显减轻北京市的供水压力。该研究成果将为协调社会经济发展与水资源的关系、制定合理的水资源战略规划和社会可持续发展提供科学依据。     

晋江金鸡闸断面面源污染负荷及水质敏感期的确定

晋江金鸡闸断面是泉州市重要饮用水取水口断面,其水质安全对实现区域经济社会发展具有重要意义. 以晋江金鸡闸断面水文水质监测资料为基础,借助水文统计及降雨径流与面源污染关系分析,提出确定不同水平年典型污染物质量浓度年际及年内变化的方法,进而确定面源污染负荷和水质敏感期. 结果表明:从枯水年到丰水年,COD_Mn、NH₃-N、TP的面源污染贡献率随降雨径流量的增多而增大,分别为30%~74%、53%~61%、39%~62%;ρ(NH₃-N)和ρ(TP)的年均值随降雨径流量的增大而减小,ρ(COD_Mn)与降雨径流量关系不密切. 在丰水年、偏丰年及平水年ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)、ρ(TP)的年均值变化均较小,而在偏枯年和枯水年变化较大;三者年内变化规律相近,ρ(NH₃-N)和ρ(TP)的峰值一般出现在3月、4月,并且峰值大小与年降雨径流量呈反势,ρ(COD_Mn)峰值及与年降雨径流量关系不明显. 除3月、4月外,ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)大多达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类水质标准限值,而ρ(TP)基本达到Ⅲ类水质标准限值.      

基于参数敏感性分析的轻质非水相液体在非均质包气带中迁移模拟研究

利用TOUGH2程序构建室内实验尺度多相流数值模型,基于扰动分析法,对模型中的介质孔隙度、绝对渗透率、残余水饱和度(S_wr)、残余非水相(NAPL)饱和度(S_nr)、进气值参数(α)进行敏感性分析,在此基础上设计中砂夹粗砂层和夹细砂层两种非均质条件情景,探究轻质非水相液体(LNAPL)以不同速率泄漏以及地下水位波动时的迁移过程。结果表明：(1)模型参数敏感度呈绝对渗透率>S_nr>α>S_wr>孔隙度的规律,S_nr、α、S_wr与LNAPL稳定饱和度呈正线性相关,绝对渗透率与其呈负线性相关。(2)主要由于介质间绝对渗透率的差异,中砂介质中的细砂夹层阻滞、粗砂夹层促进LNAPL迁移,泄漏速率的增大致使细砂夹层阻滞作用更为显著。(3)地下水位波动扩大LNAPL横、纵向污染范围,降低夹层内LNAPL饱和度,水位上升,细砂夹层下界面、粗砂夹层上界面阻滞LNAPL抬升,主要由于介质绝对渗透率的差异,两种非均质情景对地下水位波动的响应特征不同。