某化工场地地下水中污染物运移模拟研究

为探究浅层地下水中污染物运移规律,给场地地下水调查与污染防治提供科学依据,以湖北某化工厂场地为研究对象,采用GMS软件对厂区内不同情景下油库储油罐发生泄漏后石油类污染物和厂区危险废物堆埋区重金属Zn在浅层地下水中的时空分布特征和运移规律进行了模拟预测研究。结果表明:石油类污染物沿地下水流方向运移明显,污染羽大致呈椭圆形;油库储油罐发生泄漏后地下水中石油类污染物浓度迅速上升,泄漏停止后由于自净作用其浓度缓慢下降,直至污染消失,有效的防渗措施可以大大减少油库泄漏带来的地下水污染;在厂区危险废物堆埋区,随着污染源强的减小,重金属Zn在相同时间节点污染程度相应降低,但水平和垂直方向上的运移趋势大体一致;厂区第三层土壤渗透系数较低,Zn很难向下运移,模拟期(6 000d)内Zn没有到达细砂层,不会对汉江水质造成污染,进一步说明渗透系数较低的黏土层使污染物很难向下运移,这可为场地调查中污染物运移范围的预估和采样深度的确定提供参考。     

石油污染物在土壤中运移的数值模拟初探

针对大庆石油管理局宋芳屯油田开发建设的实际情况，分析了石油污染物在土壤中运移的规律，并建立了非饱和带污染物迁移和地下水运动模型。通过求有限元数值解，利用该模型对石油污染物在土壤中的迁移情况进行了模拟预测，结果显示了石油污染物可能对土壤造成污染的范围和影响程度。     

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...     

解析法和数值法在地下水溶质运移预测评价中的对比研究

2011年6月,环境保护部颁布了《环境影响评价技术导则—地下水环境》(HJ 610-2011),导则中明确要求地下水环境影响预测方法可采用数值法或解析法。本文在对比数值法和解析法的优缺点的基础之上,以某油田井场为例,分别采用数值法和解析法两种方法对石油类在地下水中的迁移进行模拟预测,预测结果为在预测时间同为50年时数值法的结果小于解析法。在对两种预测结果进行差异性分析的基础上,论述了解析法的适宜性,为解析法在该地区的应用提供了参考。     

地下水污染的数值模拟及污染预测研究——以迁安市某项目的Cr~(6+)污染为例

针对地下水污染的数值模拟及污染预测问题,以迁安市某项目为例,建立了厂区及邻近地区地下水渗流模型和溶质运移模型,选用该项目的特征污染物Cr6+作为模拟因子,介绍了研究区水文地质条件,包括厂区位置及地形地貌、场地水文地质条件和场地水文地质试验,给出了建立地下水渗流数值模型,主要有地下水渗流数值模型和数值模型构建及识别验证,对地下水污染模拟预测,包括源强设定及模拟预测原则、地下水污染模拟预测和对地下水中Cr6+的浓度变化。     

地下水原位化学修复数值模拟研究进展

数值模拟是地下水原位化学修复设计的主要方法。从地下水原位化学修复过程的物理和化学作用出发,分析了土体平衡方程、流体相连续性方程和溶质运移方程等基本控制方程,比较了常用地下水原位修复数值模拟软件的特征,指出土体变形对地下水渗流和溶质运移的影响以及现有地下水原位化学修复模拟中存在的问题,需考虑以下3个方面:1)原位注入化学修复模拟时应考虑土体变形、地下水渗流和溶质运移的三维耦合模型和模拟计算;2)药剂注入方式以及药剂注入引起的土体变形和破坏及其对土体渗透性的影响;3)药剂注入对土体固结变形和强度的影响。     

地下水环境影响评价中污染物运移模拟软件的适宜性评估

目前国内外已发展了一系列成熟的地下水污染物运移模拟软件,但是软件功能各异,易造成使用者的选择困扰.为满足HJ 610—2016《环境影响评价技术导则地下水环境》（简称“《导则》”）中关于环境影响预测工作精细化的要求,对国内外常用饱和带和包气带污染物运移模拟软件的适宜性进行了评估.首先,针对三款常用饱和带污染物运移模拟软件BIOSCREEN、AT123D和MT3D,基于理想算例对比4组水动力条件设置下的计算结果,分析软件的适宜性;其次,针对《导则》中暂未给出的包气带污染物运移模拟软件,以FEMWATER为例探讨了包气带阻滞作用对于地下水环境影响评价的重要性.结果表明:①BIOSCREEN由于忽略了分子扩散作用,当Pe（Peclet数）为0.25×10-3时,其预测的污染源下游10 m处污染物浓度为AT123D和MT3D计算值的1.8倍,存在高估污染风险的可能.②相比污染源直接设置于潜水面的情景,污染物从距潜水面11 m的地表泄露,经过包气带后污染源强降低了24%,下游85 m处污染物浓度达到0.1 mg/L的时间延迟了390 d.③当地下水流速较慢,分子扩散作用相比对流作用占优势时,适用MT3D开展数值模拟或者采用AT123D进行解析预测;当对流作用占优势且水文地质条件接近解析解假设时,可利用BIOSCREEN粗估污染风险.研究显示,包气带污染物运移模拟软件有助于合理地预测污染物在地下水环境中的运移转化行为,从而更准确地估计污染源强和判定地下水环境污染风险.      

强降雨条件下非均匀介质污染物运移数值模拟

为研究强降雨条件下污染物在非均匀介质中的运移特征及对地下水环境的影响,基于随机理论,利用MATLAB工具,考虑不同降雨强度下降雨入渗速率、表现含水层非均质介质特性的渗透系数及纵向弥散度3个主要因素对溶质运移的影响,调用MODFLOW和MT3DMS程序求解和分析地下水流和溶质运移问题。结果表明强降雨通过影响地下水流动场的相关参数,增强了污染物迁移的速度及污染程度:饱和渗透系数变异系数一定时(CoV=100%),360 mm/d、280 mm/d及240 mm/d雨强条件下污染物运移至3#观测点需要大约60 d、72 d和84 d,且运移时间120 d时浓度分别达到0.488 mg/L、0.187 mg/L及0.088 mg/L;雨强一定时(P=360 mm/d),运移初期KS变异系数越大,污染程度越大,而随着时间的延长至108 d,CoV=50%条件下浓度值超越变异系数为100%、150%、200%时的浓度,120 d超越250%;最后,相对低雨强条件下,观测点污染浓度与K_S变异系数成正比,随着雨强的增大则成反比。以上研究结果可为强降雨条件下大尺度地下水环境污染预报、评估与治理提供理论依据。     

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。     

铀尾矿库中238U运移数值模拟

铀尾矿库退役后要进行环境治理和长期监测,对库中放射性核素进行模拟可以为放射性废物安全管理提供科学依据.笔者采用有限元法对尾矿中238U在地下水中的迁移情况进行了模拟,结果表明,尾矿库治理后1 000 a,238U迁移到距尾矿库边缘183 m的地方,未到达附近河流.     

低渗透非达西流场中的一维溶质运移模拟

为了准确地研究低渗介质中地下水污染问题,在充分考虑地下水在低渗介质中渗流时存在启动压力梯度和动边界的基础上,建立了低渗介质中地下水污染和地下水渗流的耦合数学模型。采用有限差分法和混合有限分析法对耦合模型进行数值求解,并分析了启动压力梯度对地下水污染浓度的影响。结果表明启动压力梯度对地下水污染浓度的分布有着重要的影响,在研究低渗介质中的污染问题时不容忽视。     

入渗条件下土壤中磷离子迁移的数值模拟

针对土壤非均质，边界条件复杂、土壤水分动态变化而且溶质与土壤存在吸持反应的情况，建立了土壤二维对流－弥散溶质迁移的有限元模型，编写了计算机模拟程序。作为模型的初步应用，对４种不同性质的土壤，ＫＨ２ＰＯ４溶液一维水平入渗条件下的迁移进行了数值模拟。结果表明，模拟结果能够很好地与室内土柱实验结果吻合，该模型可以用于研究伴有吸持情况下土壤溶质的迁移规律。另外模拟与实验结果均表明，对于象磷这种与土壤强吸附     

垃圾渗滤液对地下水水质影响的数值模拟预测——以冕宁县漫水湾生活垃圾填埋场为例

垃圾填埋场的渗滤液渗漏是周围地下水环境的主要威胁之一。以冕宁县漫水湾垃圾填埋场为例,预测垃圾渗滤液对浅层地下水环境的危害程度,通过Modflow和MT3D模拟分析了正常工况和事故工况条件下渗滤液中COD和NH_3-N在地下水中的运移过程。结果表明:在垃圾场运行中,地下水中污染物浓度增加并向下游扩展。正常工况下,污染物NH_3-N的最大迁移距离为141 m,最大浓度为3.5 mg/L;事故工况下,污染物NH_3-N的最大迁移距离为290 m,最大浓度为7.0 mg/L。随着污染物迁移距离的扩大,污染物浓度开始下降。垃圾场封场20年后,渗滤液中ρ(COD)和ρ(NH_3-N)分别为0.06,0.006 mg/L。     

高炉煤气袋式除尘器入口段数值模拟

烟气进入袋式除尘器时的分布状况是影响除尘效率和滤袋寿命的关键因素之一。利用Fluent软件对高炉煤气袋式除尘器入口段进行了数值模拟,分析了除尘器入口段气相速度场和压力场的分布情况,得到了该段气相流场的分布规律。模拟结果表明:除尘器入口段的气流分布不够均匀,有待进一步优化,模拟结果对装置运行及其优化设计有一定的理论指导意义。     

镇江水厂前置调蓄池污染物扩散数值模拟

以镇江水厂水源安全保障工程前置调蓄池为对象,采用水环境模拟软件EFDC建立调蓄池三维数值模型,开展水动力学和污染物迁移数值模拟,预测不同流量工况下污染物进入调蓄池后到达取水口时间,分析了污染物的输移规律。研究结果表明:若发生污染事件,污染物基本沿着调蓄池水流方向扩散,污染云团面积逐渐增大,浓度逐渐减小;随着扩散距离逐渐增大,污染物扩散速度逐渐减小; 3种不同流量工况下,污染物扩散至调蓄池出水口时间都在10 h以上,满足设计要求。建设前置调蓄池能够在突发事故时延缓污染水体进厂,给应急处置提供时间,对保障供水安全具有重大意义。     

基于烟气加热的新型垃圾热解气化炉热工特性数值模拟

为了解新型烟气加热的垃圾热解气化炉运行时的热工状况,采用实验研究与理论模拟相结合的方式,在实验室电炉热解梧桐落叶,采用烟气加热方式的热解气化炉热解粗破碎梧桐落叶的中试实验获得的初始数据的基础上,运用CFD计算软件模拟烟气加热的垃圾热解气化炉内部温度场,模拟结果与实验结果相吻合。结果显示:该炉型热解气化室内部温度分布合理,稳定的高温段分布较广,能为垃圾的热解气化提供必要的热能。同时模拟连续进料条件下热解室的内部温度分布情况,为设备的改进提供指导作用。     

同流环境多圆孔热废水排放数值模拟

各种热电、核电厂排出的热污(废)水在直接进入环境流体之前,以多孔口浮射流的形式释放污水并确保污水在排污口快速混合非常重要。精确的了解和预测多孔浮射流的特性与混合状况有很重要的意义。针对同向流动环境中多圆形孔口热水排放的情况,采用雷诺应力模型进行数值模拟,得到了不同流速比和不同射流温度下的流场和温度场、浮射流的轨迹线、轴线上温度和速度的衰减规律,并且分析了不同孔间距、流速比和射流温度对流场中流速和温度的影响。     

明渠潮流中垂向紊动射流流场的数值模拟

选用ｋ－ε双方程紊流模型，对自由水面做“动”刚盖假设，建立了明渠潮流中垂向射流流场的数学模型，根据潮汐流动返复回荡的特点，对离散方程组的求解采用“跟踪扫描”逐行求解法，保护和加快了解的收敛，计算了５种不同回荡周期情况下射流流场的变化过程，预报回流区高度与实测值吻合。分析了潮汐非恒定性的影响，获得了一些有益的结论。     

外科手术室污染控制的数值模拟分析

就变化风速的送风口所产生的气流流型对外科手术室内的细菌浓度和人体热舒适的影响进行了数值模拟分析。研究表明,与通常采用的均匀风速的送风口相比,变化风速的送风口对于降低手术室工作区细菌浓度,防止病人手术切口及手术器械等被回风气流携带的浮游细菌再次感染,以及减少手术室的送风量等方面具有明显的优点。     

不同出口结构旋流板分离器内流场的数值模拟

基于Fluent软件,采用雷诺应力（RSM）湍流模型对不同出口结构分离器内气相旋流流场进行了数值模拟。模拟结果表明：分离器出口角度Ф变化对流场的影响显著,出口直径H变化对流场的影响甚微;有出口装置分离器内的切向速度均有所增加,最大切向速度向轴心方向移动。