潮汐作用对滨海垃圾填埋场地下水污染物迁移影响模拟研究

潮汐过程对滨海地区垃圾填埋场污染物的迁移影响显著.为探究潮汐作用下垃圾填埋场地下水污染物迁移过程,以深圳市某滨海垃圾填埋场为例,构建该场地地下水溶质运移数值模型,分析潮汐作用造成的地下水位周期性波动条件下特征污染物在含水层中不同时期的污染范围及浓度变化规律.结果表明：近海岸地下水位受潮汐作用明显,水位波动主要受含水层水文地质参数和潮水位变幅影响,污染物峰值浓度大幅降低,在含水层中滞留时间明显增加.该垃圾填埋场中特征污染物的污染范围和浓度呈现出丰大枯小的周期性变化特征,其中丰水期末最大污染范围和浓度分别为47547 m2、21.54 mg·L^-1,枯水期末最大污染范围和浓度分别为25605 m2、12.73 mg·L^-1.污染物峰值浓度最大降幅37%,滞留时间最长增加43 d.近海岸地下水污染物穿透曲线呈现日周期性波动,随着远离地表水边界,这种周期性波动越不明显,距地表水边界20 m时,污染物穿透曲线无明显日内周期性波动.研究结果可为滨海垃圾填埋场地下水监测方案的制定和地下水污染治理提供理论依据和参考.     

不同环境因子对黑土胶体在饱和多孔介质中运移特性的影响

为评价不同环境条件下黑土胶体在地下水多孔介质中的运移,采用离心法对采自于黑龙江海伦黑土样品中的胶体颗粒进行提取. 通过胶体在石英砂填充柱中的淋溶试验研究了pH、离子强度和溶解性有机质等环境因子对胶体在多孔介质中运移特性的影响. 结果表明:当pH在4～9的范围内变化时,MR(回收率)和k(沉积速率系数)没有发生显著变化,即其对胶体运移能力影响不显著. 随着离子强度从0.001 mmol/L升至1 mmol/L,黑土胶体穿透曲线MR降低,k值升高,说明高无机离子强度使胶体易于沉积在石英砂表面,运移能力降低. 当溶液中含有溶解性有机质HA(胡敏酸)和FA(富里酸)时,MR降低,k值增加,表明胶体运移能力受到抑制,并且FA对胶体颗粒运移的抑制作用比HA强. 溶液离子强度、HA和FA含量对黑土胶体在饱和多孔介质中的运移过程影响较大,是影响地下水中胶体运移过程的关键环境因子.      

沧州深层地下水F~-垂向运移预测及影响因素分析

沧州部分地区深层地下水F~-浓度已经严重超标,高氟地区也在不断扩大,为了解F~-扩散过程需要分析F~-垂向运移状态和各影响因素。运用MODFLOW软件建立沧州地区深层地下水垂向溶质运移模型,模拟第Ⅲ含水层高氟水来源于更高浓度的第Ⅳ含水层氟的垂向运移状态,运用敏感系数公式分析各影响因素与溶质垂向运移的关系。通过溶质运移状态预测出2030年沧州地区第Ⅲ含水层氟离子平均浓度为1.64 mg/L,地下水氟离子垂向运移的主控因素为第Ⅳ含水层氟离子浓度,抽水量的影响次之。     

初始含水量对黄河口潮滩溶质优先运移的影响研究

陆源污染物在潮滩沉积物中的迁移吸附对海洋生态环境有重要影响.选取非吸附性溶质NO3-和吸附性溶质H2PO4-作为示踪剂,通过室内土柱实验研究三种初始含水最对黄河口沉积物中非吸附性溶质和吸附性溶质优先运移的影响.结果表明,干土条件使得大孔隙对水流和溶质运移的贡献更大,初始穿透更早,相对浓度峰值更大,回收率更高;随着黄河口...     

地下水溶质反常运移的分数阶对流扩散模型研究进展

地下水溶质在非均质多孔介质中的扩散过程并不总是遵循Fick定律,因此称为反常扩散或反常运移,其本质上是非马尔可夫非局域性过程.分数阶对流扩散模型可以对含水层中溶质的这种运移进行充分而准确的描述.本文在阐明多孔介质溶质反常运移基本问题及其动力学机理基础上,综述了三类分数阶对流扩散模型,即空间分数阶对流扩散模型、时间分数阶对流扩散模型和分布式分数阶对流扩散模型,并详细讨论了分数阶对流扩散模型在地下水溶质反常运移领域的应用前景和挑战.     

基于弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型研究综述

越流含水层系统由于分布广泛、开发潜力大等特点而被大量开发利用,针对其溶质运移模型的研究具有重要的理论价值和现实意义。越流含水层系统溶质运移模型经历了纯对流模型、对流弥散模型和考虑水-岩相互作用的对流弥散模型的发展历程,近年来由黏土构成的弱透水层中的溶质运移问题受到持续关注,建立考虑弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型成为溶质运移领域的研究热点。对目前基于弱透水层影响的越流含水层系统溶质运移模型方面的研究进行了综述,重点分析了弱透水层中的弥散作用、水-岩相互作用、固结作用、非达西渗流等对越流含水层系统溶质运移的影响,并指出弱透水层中溶质运移规律定量描述、非达西渗流与溶质运移模型的耦合、水动力弥散系数的测定及其尺度效应等方面的研究还需要进一步加强,是未来该领域的重要研究方向。     

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.     

北京地区地下水盐分迁移变化规律研究

北京地区地下水中盐分为研究对象,在资料收集、野外调查、样品采集及测试分析的基础上,结合区域地质、水文地质等特点,分析研究区内地下水盐分的分布特征,对盐分形成的影响因素进行统计和相关性分析,并利用Visual MODFLOW软件建立地下水量、水质模型,对地下水流场、溶质运移模型进行率定,并模拟地下水污染物运移,得出地下水中盐分迁移变化规律。根据盐分迁移变化机理及模型预测结果提出该地区的污染防治方案,为该地区地下水盐分污染防治提供一定的理论基础。     

混合效应和表皮效应对单井注抽试验的影响机理

单井注抽(single-well push-pull, SWPP)试验因为成本低、耗时短和操作简单等优点已经被广泛用于获取含水层中与径向弥散有关的参数。其中混合效应和表皮效应在SWPP试验中起着非常重要的作用，但前人的SWPP试验模型对这两个过程的刻画过于单一。采用有限差分法建立了同时考虑混合效应和表皮效应的SWPP试验模型，通过与前人的SWPP试验模型在特定条件下的对比，验证了模型的合理性，并利用建立的数值模型分析了混合效应和表皮效应对SWPP试验结果的影响机理。结果表明：在SWPP试验中，混合效应和表皮效应对含水层径向弥散的影响不能忽视，当井筒内的地下水体积越大，混合效应越显著，井筒内溶质的穿透曲线较低；当表皮区域弥散度大于含水层弥散度时，表皮厚度越大，越不利于溶质在表皮区域的迁移，而当表皮区域弥散度小于含水层区域弥散度时，表皮厚度越大，越不利于溶质在含水层中的迁移；表皮区域孔隙度越大，对流速度越小，越不利于溶质迁移；参数敏感性分析结果显示，混合效应和表皮效应在SWPP试验中不可忽视。     

基于数值模拟的企业地下水重金属污染的环境影响预测评价

随着我国经济的发展,制造业废水造成的地下水重金属污染已成为一大环境问题。本文以福建某饰品加工企业的新建项目为研究对象,通过构建评价区地下水渗流模型,耦合污染物运移方程,建立了地下水溶质运移模型,并利用此模型对废水处理车间发生泄漏情况下地下水重金属污染情景进行了数值模拟与环境影响预测评价。结果表明:在废水处理车间发生泄漏情况下,孔隙含水层中重金属Ni、Ag、Cu的污染晕均未迁移出厂区范围,且污染晕在150~570d之内完全消散;裂隙含水层中Ni、Ag、Cu重金属浓度较低,不形成污染晕。该研究对帮助企业和当地环保部门从源头上防治和管理潜在的地下水重金属污染、保护地下水环境具有重要的意义。     

污染场地地下水中砷的运移模拟研究

为研究污染场地地下水中砷(As)的运移规律,选取我国西南某机械制造厂污染场地为研究区,根据场地调查和污染物检测结果,利用GMS软件建立了地下水流和溶质运移模型,分析了不确定性因素补给量、含水层渗透系数和抽水量对污染场地地下水中砷运移的影响.结果表明:污染场地中部地下水中砷污染羽呈辐射状递减分布;砷的运移分布范围与补给量...     

地下水溶质迁移规律研究概述

在地下水的相关研究中,地下水污染、土地盐碱化、海水入侵等诸多实际问题主要的研究方法都涉及地下水溶质迁移模拟。相比地下水水流模拟的相对完善,对溶质迁移的模拟比较薄弱且迁移过程本身复杂性较高,目前地下水溶质迁移的研究工作还处在全面发展的阶段。总结并阐述了目前溶质迁移模拟所使用的对流迁移、对流-弥散模拟等主要数值方法,并对这些方法的优缺点和应用实例进行总结分析。针对国内有关地下水金属迁移、胶体迁移、微生物作用、耦合作用等方面研究进行了概述,并在参数确定、裂隙介质运移机理和多相介质条件下运移模拟可能取得的突破进行分析。     

基于TOUGH2/EOS9nT模拟饱和双区介质砂柱中纳米颗粒的运移

随着纳米材料的大量生产和广泛应用,纳米颗粒不可避免地进入环境中,对地下水系统和人体健康产生潜在影响,研究纳米颗粒在地下水中的迁移规律具有重要意义.采用TOUGH2/EOS9nT模块,基于多重相互作用连续体(MINC)概念和胶体过滤理论,数值分析示踪剂KNO_3和纳米氧化石墨烯在一维非均质砂柱中的运移.研究结果表明:1MINC方法能够有效模拟双重非均质介质,非均质介质渗透系数的差异是造成出流穿透曲线双峰和拖尾特征的主要原因之一;随溶液离子强度增大,纳米氧化石墨烯在饱和非均质介质中的迁移能力下降;基于EOS9nT模块中的线性平衡过滤模型可有效模拟低离子强度下双重非均质介质中纳米颗粒运移,但即使采用动态过滤模型仍无法精确模拟高离子强度下纳米颗粒的运移;2通过双渗模型中渗透率的敏感性分析发现:随渗透率比值增大,裂隙区穿透曲线峰值提前,基质区曲线峰值推后,穿透曲线双峰现象更明显;3比较三重介质和双重介质,发现总穿透曲线受三重区域各自曲线叠加时刻影响,也表现出峰值/拖尾的增强或削弱,在合适的渗透率比值下,可能出现三个峰值和拖尾.     

农田土壤中硝态氮垂直运移参数的确定

利用溶质运移模型预测预报农田土壤中硝态氮垂直运移时,运移参数不易获得的问题,引入CXTFIT分析模型来求农田土壤中硝态氮垂直运移的参数。结果表明:用CXTFIT模型模拟的硝态氮穿透曲线与实测的硝态氮穿透曲线基本吻合,模型的模拟值与实测值相比,误差范围在3％以下,相关系数达到0.9以上;在模拟过程中可同时得到销态氮垂直运移的弥散系数和平均孔隙水流速(average pore-water velocity)等参数。因此该模型可以直接用来确定农田土壤中硝态氮垂直运移的参数。     

地下水回补引发含水层氟释放次生风险的模拟研究

地下水回补过程中,含水层沉积物中部分微量组分(As、F等)可能因为环境条件改变释放进入地下水中造成次生污染.为探究回补入渗后含水层F-释放的次生风险,依托潮白河南水北调回补区及我国北方8个具有高F地下水的典型区域,应用PHREEQC软件模拟回补入渗对含水层萤石矿物溶解平衡及地下水F-浓度的影响.研究含水层沉积物典型矿物组分、回补水源与地下水水质差异对F-释放次生风险的控制作用.结果表明:①由于回补水源水质、地下水水质及含水层矿物差异,回补后不同地区地下水中F-浓度的呈现趋势有显著差异,部分地区由于地下水水质差异大,F-浓度存在上升及下降两种趋势.②地下水Ca²⁺浓度相对较低的区域回补后F-浓度呈下降趋势,增大回补量有利于降低F-释放风险,而对于Ca²⁺浓度高、甚至萤石饱和的区域,增大回补量会增加F-释放风险.③地下水中F-浓度同时受到萤石及其他含钙矿物的控制,当含水层存在萤石矿物且其他含钙矿物较少时,回补后F-释放的风险增大.因此在具有F背景的区域,对地下水Ca²⁺浓度较高的含水层或除萤石外含钙矿物含量有限的含水层进行回...     

太湖地区农田土壤中硝态氮垂直运移的规律

用模拟土柱和田间定期采样的方法对太湖地区农田土壤中硝态氮垂直运移规律进行了研究.结果表明,在饱和条件下,硝态氮垂直运移过程的穿透曲线呈现不对称形状和拖尾现象,主要由于土壤中存在着动水和不动水的比例不同和土壤的物理性质所致.在非饱和条件下,硝态氮运移过程的时间明显加长,穿透曲线的峰值增高,优先流不明显,穿透曲线平缓.与硝态氮结合的阳离子价数对硝态氮的垂直运移没有影响.试验区的硝态氮在土壤中的含量随季节的不同而呈现规律性的变化,冬、春季硝态氮在土壤中的含量较高;夏、秋季则较低.地下水中的硝态氮污染现象不显著,主要由于土壤质地黏重,阻碍了硝态氮向地下水中的运移.     

孔隙介质中胶体及金属运移的模式——文献调研

本文讨论了与地表下介质中胶体运移有关的问题。本文的最终目的是提出一个能用来评价胶体运移对金属活动性的影响的模式。首先对野外和实验室研究作了评述,以便提出证据证明胶体是在地表下介质中运移的。其次,活跃于该领域的研究人员相互联络,以确定目前进行的研究领域,以及征求有关对控制胶体运移机制认识水平的意见。第三是对胶体运移机制的有关文献进行调研,其中特别强调了胶体(和粒子)的过滤作用以及由于静电排斥和范德华引力对胶体稳定性的影响。第四是提出胶体-金属运移的理论模式(COMET),并将该模式与EPA的CML模式相合并,后一模式可用来模拟溶质由不饱和区的填土中运移到饱和区的集收场所(如饮水井)的过程。胶体-金属运移的理论模式的主要特点是能模拟已溶解或吸附到活动胶体上的多金属化学形式(结合地球化学平衡模式的研究成果),能模拟多种胶体的影响,并能在有从源区运移来的胶体存在的情况下调节源区胶体粒子的浓度和逗留时间。正文内方程(2)和(3)概括了该模式的这些作用。正如所预料的那样,该模式的模拟研究结果表明,活动金属相的浓度(溶解浓度加活动胶体所吸附金属的浓度)随胶体的浓度增大而增大,而可溶性金属化学形式(溶质)到达恒定集收位置的时间趋于减小。当溶质-胶体吸附作用和溶质-土壤     

北大港水库底质胶体态铬释放规律研究

以天津市北大港水库为研究对象,选择具有代表性的2种底质,采用室内土柱试验,研究水库不同底质胶体态铬的释放规律,同时探讨了底质中铬的释放机理。研究结果表明:水库入库口、库中心底质胶体态铬释放浓度均随着孔隙体积数的增加先增加达到最大值,之后迅速变小并最终趋于稳定,分别稳定在0.067、0.034 mg/L左右。底质胶体态铬累积释放量随孔隙体积数的变化符合分段直线、存在一个拐点,在拐点前后的入库口、库中心底质胶体态铬释放速率分别为0.412 0 mg/(kg·孔隙体积数)、2.081 1 mg/(kg·孔隙体积数)和0.009 5 mg/(kg·孔隙体积数)、0.004 4 mg/(kg·孔隙体积数),表现为初期释放速率大,入库口释放速率小于库中心;而拐点后释放速率正好相反。胶体态铬累积释放总量库中心3.78 mg/kg大于入库口0.61 mg/kg,表明库中心底质胶体态铬更容易释放。底质胶体态铬向水中释放过程是脉冲式的,底质胶体对铬释放的影响与底质固体颗粒粒径大小和胶体含量有关,底质固体颗粒粒径越小,越易形成胶体态铬;胶体含量越多,胶体态铬释放量越多。     

PRB连续反应单元模拟与敏感性分析

根据PRB原理,考虑对流作用、弥散作用、吸附作用、化学反应等因素对溶质运移的影响,设计了连续反应单元. 结果表明,对流作用对溶质运移速度影响较大,吸附作用与化学反应对污染物的去除影响较大. 分析了地下含水层水力传导系数(K_aquifer)及连续反应单元内的水力传导系数(K_cell)对溶质运移的影响. 结果表明,地下含水层K_aquifer较小(K_aquifer为1和5 m/d)时,K_cell取值对溶质运移总量影响不大;当K_cell∶K_aquifer≥10时,增加K_cell值对促进溶质运移作用较小.      

寒武系中上统地层工业场址地下水污染研究

通常情况下在碳酸盐岩分布的地区,由于地下岩溶管道的发育,地下水主要赋存在大尺度的管道和裂隙中。地下水的流速和流向在空间上具有很大的差异性。以上问题造成在碳酸盐岩地区难以对地下水的流动和溶质运移问题进行数值模拟评价。但在实际工作中发现,某些白云岩裂隙水中地下水的运动符合孔隙水中的运动规律,溶质的运移符合弥散理论的基础条件。以松桃县某工业场地为例,研究该白云岩地层中地下水水质弥散参数的获取和参数特征,并以此为基础建立数值模型对污染情况进行模拟,采用现场试验对数值模型进行验证。数值模型采用Visual MODFLOW计算机辅助软件建立。通过验证表明,以泥质白云岩为主的碳酸盐岩地区的地下水流动及溶质运移适用于数值法进行模拟。