低渗透石化污染场地多相抽提修复效率的数值模拟

借助TOUGH3/TMVOC软件对华北地区某典型污染场地进行模型概化,模拟再现了挥发性有机化合物（VOCs）在层状低渗透性介质中的运移和分布特征;同时,设置了不同情景的多相抽提方案,分析了渗透率对多相抽提技术（MPE）去除效率的影响.结果表明,VOCs在该介质中主要以非水相液体（NAPL）相形式存在,且NAPL相饱和度最大值位于泄漏点以下的含水层;对于不同深度的分层抽提情景,当最大抽提深度为-9.25m时,介质中质量分数最大的NAPL相VOCs能够被有效去除,总有机物去除率达89.8%.同时,多相抽提作用能促进吸附相VOCs解吸,降低介质中吸附相VOCs含量;抽提结束一段时间后,介质中残留的液相、吸附相VOCs含量增加,成为潜在的地下水二次污染源.当层状介质渗透率整体降低时,MPE技术去除效率随之降低,且低渗透层中残留的NAPL相VOCs难以抽出,导致总有机物去除率降低.     

永定河生态补水下渗对地下水质量的影响

以永定河北京段2019~2020年的生态补水为例,通过室内混合实验和淋滤实验研究河水下渗对地下水质量的影响.结果表明,水化学指标的种类与下渗前相比无变化,水-岩相互作用对指标浓度的改变作用也比较有限,指标的浓度水平总体上介于河水和地下水之间.下渗水对地下水质量的改变作用从根本上取决于河水与地下水的质量差异和河水的补给量,两者的质量差异越大且河水的下渗量越大,改变作用就越明显,反之则越微弱.由于补水水源的质量较好,永定河生态补水下渗对地下水质量的影响总体上可接受,而且对影响地下水质量的“瓶颈”指标(如硝酸盐氮)有一定改善作用.     

含水层压缩空气储能过程中储层渗流特性及地球化学过程研究进展

含水层压缩空气储能(compressed air energy storage in aquifer, CAESA)是实现“双碳”目标的重要途径,储层中的渗流条件及地球化学过程是其能否规模化应用的先决条件. 本文在文献计量学分析基础上,系统归纳技术发展历程及场地探索案例,全面整理CAESA过程中储层渗流条件的前期研究,以地球化学过程为关注重点总结储层渗流条件的变化特征,提出相应的研究展望. 结果表明:①渗透率、孔隙度通过影响储存气囊压力的稳定性进而决定系统性能,其中渗透率存在适宜区间,渗透率较低将限制气体循环,渗透率较高则不利于维持气囊压力. ②应力变化及地球化学过程均会引起储层渗流条件的变化,地球化学过程影响途径主要包括原生矿物溶解、次生矿物沉淀及氧化反应,CO₂组分参与的水-岩反应对储层具有重要影响. 为实现对于储层渗流特性的认识突破,未来应以储层渗流条件、压缩空气储存机制为研究重点,充分结合试验、数值模拟等技术手段,进一步关注储能模式下储层渗流条件变化及非均质性影响,加强针对压缩空气在储层中的动力学、热力学行为研究,明晰地球化学过程对储层条件的关键影响,从储层角度论证大规模储能应用的高效可行.      

裂隙介质中Pu迁移的连续时间随机游走模拟

为更准确地模拟核素的非菲克迁移行为并寻求一种更合理的建模方法,根据一维裂隙岩柱中Pu(钚)迁移试验资料,利用基于不同联合概率密度的连续时间随机游走(CTRW)模型和传统对流-弥散方程(ADE)对Pu迁移的穿透曲线(BTC)进行了过程模拟,对比分析了ADE模型、CTRW-TPL模型、CTRW-TPLA模型和CTRW-ETA模型的拟合程度及适用性,进而选择出最优的模型对不同胶体浓度下Pu在裂隙介质中的迁移进行模拟研究.结果表明,相较于传统ADE模型,参数拟合后考虑吸附作用的CTRW-TPL模型能有效地描述非菲克迁移行为特征,CTRW-ETA拟合过程更易实现,但能为迁移行为的刻画提供的信息较少.研究还发现胶体的存在显著提高了Pu在裂隙介质中的迁移性,但胶体浓度超过某个临界值后,随着浓度升高Pu的迁移性反而减弱,在CTRW理论框架中,该过程表现为表征广义运移速度和弥散系数的参数值先增大后减小,而介质对溶质颗粒的平均吸附率先减小后增大.     

高速公路软基处理中袋装砂井参数优化设计

本文在简单论述袋装砂井排水固结机理的基础上,计算并对比分析了高速公路软基处理中不同参数的砂井经不同时间预压后的固结度,探讨了砂井直径、间距、长度等参数的优化设计问题.     

短密粉喷桩处理箱涵软土地基试验研究

京珠高速公路某试验段内设计有一座箱涵(4.0m×3.0m),考虑到涵洞本身在容许有一定的沉降量,通过对碎石桩、袋状砂井和粉喷桩几种技术方案的比较,决定对该箱涵采用短密粉喷桩进行处理,即用4.0m～6.0m长、1.0m～1.2m间距的短密粉喷桩处理箱涵及其台背区域的软土地基,使涵洞的沉降逐步与路基协调,并由此试验获得短密粉喷桩处理箱涵软土地基的有关参数,检验其效果,以指导后续设计及施工.     

地下水流数值模拟中可视化设计与科学计算研究

本文介绍了地下水流数值模拟中进行可视化程序设计与科学计算的一种方法，通过VC与Fortran混合编程理论上的分析及实例计算，论证了应用DLL技术进行数值模拟可视化设计与科学计算实现的可行性，这将为地下水流数值模拟系统软件设计提供依据。     

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.     

地下水流数值模拟中平面三角网格自动剖分的实现

针对地下水数值模拟中涉及平面三角网格自动生成问题，提出了一种适合地下水流三角剖分的特定要求的算法，并利用当前流行的面向对象设计语言VisualC 实现了算法．最后结合实例，做了剖分工作．结果能很好满足地下水流数值模拟的要求，为地下水流数值模拟提供了方便快捷的服务。