数值模拟在土壤环境影响评价中的应用

根据土壤中溶质迁移转化模型,建立土壤中引油类污染物质迁移转化数值模拟模型,以预测在油井井场附近,石油类污染物质在土壤剖面的分布、迁移和转化,在大地龙北油田开发建设工程环境影响评价中,应用此模型预测石油对土壤的污染,为环境影响评价提供依据预测结果与实验结果相近,认为在通常情况卜地表的石油主要积累在30cm以上的土壤中,下渗的最大深度为80cm,不会对地下水造成污染     

土壤优先流的理论研究和试验分析

在活动流场模型的基础上建立了新的溶质运移控制方程,研究了流场分形特征参数的计算方法;采用4组染色示踪试验资料,分析了活动流场模型模拟土壤水流运动和溶质运移宏观非均匀特征的适用性.模拟分析表明,活动流场模型能较准确地捕捉到土壤中的优先流特别是不稳定流的宏观运动特征;土壤存在大孔隙结构的情况下,水流和溶质将更快的迁移到深层土壤,活动流场模型模拟计算的入渗深度偏小,但大于连续性模型的模拟计算结果;当土壤中的大孔隙结构较少时,活动流场模型模拟预测的土壤含水率分布和溶质浓度分布与实测结果比较一致.     

镉在土壤中吸持的动力学特征研究

采用间歇法研究了镉在不同土壤中吸持的动力学特征。镉在土壤中的吸持分为快速反应的慢速反应两个阶段，其中快速吸持阶段以化学吸持为主，而慢速吸持以物理吸附为主；在低温下（２９３Ｋ），镉吸持速率与时间符合方程１ｎＶ＝Ａ＋Ｂｔ，高温下３１３Ｋ）为Ｖ＝Ａ＋Ｂ１ｎｔ；不同类型土壤镉吸持的动力学模型以双常数模型较优。     

聚合絮凝剂电解制备过程的极化特性研究

对于沙壤土柱实验，用ＴＤＲ结合土壤抽提液的溶质分析，研究了在非饱和灌溉条件下的硝化和ＮＯ＾－３的迁移，测得的土壤体电导率与土壤抽提液的电导率之比和土壤含水量成线性关系，籍此用ＴＤＲ可以确定非饱和灌溉条件下土壤中溶质浓度的变化规律；     

土壤污染及其防治

X53 200401488 钒和磷在土壤中的竞争吸附与迁移特性研究/王凯荣(中科院亚热带区域农业研究所)…//农业环境科学学报/中国农业生态环保协会.-2003,22 (5).-536～540 环图X-15 应用批培养法和土柱法分别研究了钒和磷在两种美国耕地土壤(Sharkey重粘土和Cecil壤沙土)中的竞争吸附与迁移特征。结果表明,Sharkey 重粘上对V表现出非常强的吸持能力,快速的吸持反应表现出了近似于平衡吸附的特征。加P对Sharkey土壤吸持V的能力没有明显的影响。Cecil壤沙土对V的吸附表现为快速的平衡吸附,不过其吸持能力要明显地小于Sharkey重粘土,而且,在前期被Cecil吸持的V会随培养时间的延长而部分被解吸出来。Sharkeyr对P的吸持能力略     

土柱淋洗实验研究进展及其在土壤有机碳迁移研究中的应用展望

土壤碳库是陆地生态系统碳循环中重要的源与汇,其小幅的变化都将对大气CO2含量造成巨大的反馈.全球约有1 500 Gt的有机碳储存在土壤中,土壤有机碳的迁移转化一直以来是学者们关注的热点问题.土柱淋洗实验在农业、林业、环境科学等研究领域广泛应用,并在土壤溶质运移模拟、土壤水文性质、重金属和污染物迁移转化等科学研究中取得了...     

土壤和地下水耦合数值模拟研究进展

土壤和地下水在水分运移、污染物迁移转化等方面高度相关,基于数值模拟预测土壤和地下水耦合污染趋势可以为土壤与地下水污染协同防治工作提供定量化技术支撑。文章综述了土壤和地下水数值模拟方法,总结了土壤和地下水中水流和溶质运移的耦合数值模拟研究进展,并对耦合数值模拟研究的未来发展趋势进行了展望。     

不同生态修复模式下土壤水文性质及其对溶质运移的影响

煤矿区生态修复过程中不可避免地改变了土壤水和溶质运移过程.土壤水是溶质运移的主要载体,溶质运移受土壤水文性质与植被状况影响.以我国北方典型半干旱区山西古交矿区草本、灌草和乔灌草3种不同生态修复区和撂荒地的土壤为研究对象,揭示不同生态修复模式下土壤水文性质变化规律及其对溶质运移的影响.结果表明,土壤持水性从大到小依次为乔灌草地灌草地草地撂荒地,草本、灌草和乔灌草3种植被修复区的土壤持水量相对于撂荒地分别增加了33.79%、59.19%和62.71%,植被修复有助于增加土壤层蓄水能力.土壤饱和导水率由大到小依次为草地(1.736 mm·min~(-1))灌草地(1.678 mm·min~(-1))乔灌草地(1.564 mm·min~(-1))撂荒地(1.012 mm·min~(-1)),非饱和导水率随吸力增大而呈指数下降,植被修复过程中降低容重的同时提高了土壤持水性,改善土壤持水性能.不同生态修复区土壤中溶质穿透时间呈草地灌草地乔灌草地撂荒地的趋势.CDE、SC和TRM模型均可对矿区不同生态修复模式土壤的溶质运移过程进行较好的表达,其中CDE模型拟合效果最好.结果表明研究区溶质运移方式以对流为主,而且土壤容重和砂粒含量是影响溶质运移的主要因素.     

含磷污水淋滤条件下土壤中磷迁移转化模拟实验

以土柱实验为基础，结合磷在土壤中的化学转化机理，将磷在土壤中的形态分为可溶态磷、吸附态磷和沉淀态磷，根据磷在土壤中的迁移转化模拟实验，分析了这3种形态的磷在土壤中迁移转化的规律：可溶态磷进入土壤中，主要随水分作溶质迁移，在迁移的同时，不断转化为吸附态磷和各种沉淀态磷；吸附态磷由可溶态磷生成，并与可溶态磷一起发生沉淀反应生成沉淀态磷，但固着于土壤颗粒上，不发生迁移；沉淀态磷由可溶态磷和吸附态磷生成，在土壤中主要参与化学转化；沉淀态磷在土壤中有随水分迁移的现象。     

垃圾渗滤液变组分浓度污染物运移耦合模型

基于非饱和溶质运移理论,建立了水分运移和溶质对流-扩散的动力学耦合模型,通过室内土柱试验拟合了垃圾有机污染物衰减曲线,在充分考虑垃圾污染物浓度衰减,土壤水环境吸附解吸、生物降解作用基础上,进行了污染物运移的数值模拟,模拟结果较真实地反映了污染物的运移规律,该模型可为定量预测垃圾场土壤中有机污染物的时空分布提供一定的理论依据。     

基于Micro-PIV和LBM的土壤孔隙网络中流体速度分布表征

土壤孔隙结构复杂多变,揭示其内部流场特性对于描述和预测土壤中水分传输、溶质迁移等现象至关重要.基于规则性的土壤孔隙网络模型,采用Micro-PIV(Micro-scale Particle Image Velocimetry,显微粒子成像测速系统)技术分析不同雷诺数下孔隙结构中流体运动的特征,通过LBM方法(Lattice Boltzmann Method,晶格玻尔兹曼方法)对孔隙结构中流场分布进行数值模拟研究.结果表明:微观尺度下孔隙网络模型中不同孔隙区域流速分布差异明显,中线区域流场呈规律性分布,孔喉处为高速区,流速达到0.001 4 m/s,水平方向相邻两圆柱靠近边界处存在低速区,速度不高于0.000 2 m/s,在垂直于流向方向上速度场具有良好的对称性;靠近上下边界的大孔隙区域流体优先通过,流体的速度可达到0.003 0 m/s. LBM方法模拟的孔隙网络模型中流场分布结果与试验获得的流场分布吻合,其平均均方根误差为0.009 4 m/s,表明土壤孔隙网络模型能有效模拟土壤孔隙,捕捉微观尺度上的流体运动特征,为应用孔隙网络模型研究土壤孔隙中溶质运移和反应等问题提供了微观尺度的度量工具.      

土壤污染物溶质运移模型研究进展

土壤中污染物溶质的运移已经成为了近年来研究的热点。本文回顾了关于土壤中溶质运移模型的研究成果,讨论了各个模型的优势及其不足之处,介绍了应用最为广泛的传统微分方程模型。对应用于非均匀介质中的随机运移模型进行了描述,并将其和传统微分方程模型进行了比较。介绍了可动-不可动水体模型并讨论了其相关参数的影响因素。列举了几种和其他学科或研究方向结合的溶质运移模型。最后提出了今后模型开发的发展方向。     

用TDR确定沙壤土非饱和淹灌条件下NH_4~+的硝化反应及NO_3~-的入渗迁移

对于沙壤土柱实验，用ＴＤＲ（时间域反射计）结合土壤抽提液的溶质分析，研究了在非饱和灌溉条件下的硝化和ＮＯ－３的迁移．测得的土壤体电导率与土壤抽提液的电导率之比和土壤含水量成线性关系，籍此用ＴＤＲ可以确定非饱和灌溉条件下土壤中溶质浓度的变化规律；硝化过程是在土壤表层的不连通的小孔隙中进行的，几乎不受水分运动的影响；由示踪剂Ｂｒ－的入渗及土壤表层的ＮＯ－３（相当于ＴＤＲ测得的电导率值）入渗分布得出，入渗是按活塞推移作用进行的，借此方法可以研究非饱和入渗的机理．     

保守性离子在包气带层状土中运移规律研究

为研究溶质在多层层状包气带土中运移规律,选取5种颗粒配比不同的土样填装成由粗及细和由细及粗两分层顺序相反的土柱,通过室内试验研究保守性Br-在两种不同结构层状土中基本运移规律。研究得出:当土体表层遭受浓度为200 g/L Na Br一次性污染,在15 mm/12 h降雨强度下,Br-在第1、2层土体浓度经历快速上升段、峰值段、下降段3个阶段变化,第3、4、5层土体浓度经历上升段、平稳下降段。试验结束时,Br-在由粗及细的土柱中分布较均匀,在由细及粗的土柱中集中在表层;溶质穿透整个土柱的时间,由粗及细结构比由细及粗结构提前96 h。结果表明,在截污性能和延缓溶质向地下水补给方面,由细及粗结构均要优于由粗及细的结构。     

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。     

长期污水灌溉后林地土壤中磷的含量与移动

为尽可能地削减污水携带的N、P进入湖泊,处理后的城市生活污水被直接喷灌到新西兰罗托鲁阿市的Whakarewarewa森林,并建立了污水灌溉林地处理系统的长期定位试验地以评价生态系统对污水携带营养物质的同化能力.为查清长期污水灌溉土壤中P的数量、迁移淋失及其环境危机,对11a污水灌溉后火山灰土壤中磷的积累、再分布进行剖面分层采样测定.结果表明,土壤pH、TP、Olsen P、M3P、M3Ca和M3Mg在所有灌溉处理区的表层土壤(0～10 cm)均有显著(p0.05)增加,部分增加的显著性达到20～40 cm土层或更深层次土壤.大多数随灌溉而进入土壤的P被保存在上层土壤(0～40 cm)中.土壤Olsen P和M3P的浓度在中、高水平处理区的20 cm以上土层中超过了环境临界值(Olsen P为60 mg.kg-1;M3P为150mg.kg-1),磷饱和率(M3PSR)数值同时显示表层土壤对P的吸持已近饱和,预示土壤磷素有随下渗水向下移动的潜在可能.常规土壤采样以60 mg.kg-1 Olsen P测定值为环境临界值,可解决土壤剖面中磷的下移监测难题.以M3P与M3Al、M3Fe的摩尔比计算的磷饱和率(M3PSR)作为长期污水灌溉林地处理系统中土壤磷向下移动的环境危机临界值参数指标已不是很理想,对新的磷饱和参数的研究是今后的主要工作之一.