双组分重金属在分层土壤中的迁移研究

尾矿库用来堆积矿产资源开采过程中产生的矿物废料,其重金属种类多,含量高,储存量大,影响范围广。尾矿长期堆放严重污染库区水生态环境,是目前重金属污染的主要来源之一。以德兴铜矿5号尾矿库为背景,建立了简化的分层土柱模型,研究双组分重金属离子在成层土壤中的运移规律。选择常见的铜、铁离子为污染物,通过测定不同深度处渗滤液中金属离子质量浓度,观测其在分层土柱中的迁移情况。结果表明:土柱中同一深度铜、铁离子质量浓度随时间延长而升高,初始阶段增速较大后逐渐降低;在垂向上,距离污染源越远离子质量浓度越低,且这种关系能用对数函数描述。黏土层对金属离子的迁移能起到有效的阻滞作用,试验结束时对铜、铁离子的阻滞净化效率分别可达88.98%、93.04%,但长期的渗透作用终会使污染物穿透黏土层,并更快地向下发展。双组分重金属离子共存时,迁移过程中金属离子之间会相互影响,与单个铜离子的运移对比,铁离子的加入使渗滤液中铜离子的质量浓度升高,且随着试验进行铜离子质量浓度升高幅度越来越大。铁离子的加入使30 cm深处渗滤液在第7 d时铜离子质量浓度增加了1.13%,第70 d时增大幅度达到8.62%。尝试性提出了防渗层阻滞净化效率的估算方法,反映防渗层工作状态及估计其有效使用时间,为尾矿库重金属污染预防和治理提供参考。     

利用粒子群算法求解管网污染源反向追踪模型

针对供水管网中突发污染事件的污染源识别问题,构建污染源反向追踪的模拟-优化数学模型,利用粒子群优化算法求解污染物的侵入位置、时间及侵入速度信息。分别以监测点处污染物模拟质量浓度与实际质量浓度为数据源,应用模型对试验供水管网进行污染源识别研究,分析管网拓扑结构、粒子群算法中种群规模及惯性权重参数设置对结果的影响。结果表明,当参数设置合理时,基于粒子群优化算法的污染源模拟-优化反向追踪模型具有较高的准确率和计算效率。     

基于Airpak的大型车间污染物消散的数值模拟研究

为了改善某大型轮胎厂炼胶车间的通风状况,以降低其生产过程中反应器及车间堆放的初加工物料造成的H2S和NH3污染,根据车间污染源分为南北两部分的特点,通过车间中部送风、两侧排风,按功能分区进行通风的方式对通风系统进行了改进,设计了新的通风方案,使改进后的系统按最短路径将污染物排出车间,避免其在车间内部的掺混.并采用Airpak软件结合零方程模型对改进前后该车间的通风状况进行了数值模拟,采用改进前车间实测数据对模型正确性进行验证.对通风改进前后的H2S、NH3质量浓度分布云图观察、关键工位污染物质量浓度值比较以及平均空气龄分析表明,改进后工人活动区域的污染物质量浓度均降至国家标准以下,达到了良好的通风效果.     

北京市工业污染源大气污染物排放特征

北京市工业污染源大气污染物排放比较严重，其TSP，PM10，PM2．5，SO2，NOx和CO的排放量均占北京市固定污染源排放量的54％以上，煤烟型污染是工业污染的主要部分，占源污染物排放量比面源大，污染物排放主要集中在电力行业和冶金行业，污染源主要分布在城八区中的外四区，特别是工业比较集中的石景山地区和朝阳区，工业污染源排放的颗粒物中细颗粒物比例较高。     

基于多层次集对分析的退役铀尾矿库区浅层地下水污染风险评价

退役铀尾矿库区浅层地下水污染风险评价体系存在不足。根据库区污染物的垂向迁移过程划分3个理想层并逐层进行污染风险分析,整合常用地下水污染风险的评价方法建立评价指标体系。为降低评价系统的不确定性,在采用层次分析法确定各层指标权重的基础上,由指标层确定系统层的综合指数,将该综合指数当作观测值通过直线形测度函数确定系统层未知测度评价矩阵,由此建立了污染风险评价等级与集对分析联系数的对应关系,并进行集对势分析呈现风险态势,构建退役铀尾矿库区浅层地下水污染风险评价体系。通过评价实例验证了构建的退役铀尾矿库区浅层地下水污染风险评价体系可行,评价结果属于中等污染风险等级,且集对势分析结果表明实际系统的污染风险态势较低。     

空气动力阴影区对高层建筑周围污染物浓度分布的影响

空气动力阴影区是在风的作用下建筑物背风侧和顶部的旋涡区。当建筑物附近有污染源存在时，污染物的浓度分布与污染源和空气动力阴影区之间的相对位置有着密切关系。以一高层建筑为例，采用数值模拟的方法，探讨和分析污染源在空气动力阴影区内外几个不同相对位置时，建筑物周围污染物分布的不同。     

辽东湾入海污染物调查及海域水质安全分析

对辽东湾入海污染源、污染物总量及近海海域水质调查、监测,并对其水质安全进行了分析、评估。其污染物主要来自沿海各城市排入近海的工业污水、生活污水、入海河流携带污染物,海水养殖过程中产生的废水、残留饵料、排泄物等以及沿海港口码头的作业船舶和海上航行作业的机动船等泄漏、倾废;氮、磷营养盐过度排放导致赤潮频繁发生,危及海洋生物的生存;水质有机污染严重致使海产养殖病害,生物物种减少;重金属、人工合成的难降解的有机物等有害有毒的污染物沉积近岸海底,对近海水质安全形成威胁。     

基于改进QUAL2Kw模型的水环境重金属污染模拟

重金属污染是目前最主要的水环境问题之一。由于水体中的重金属迁移转化过程复杂,加之当前我国重金属污染形势严峻,以及重金属监测数据缺乏,相关的重金属模型在准确模拟重金属浓度变化方面存在一定的局限性。通过对一维河道水质模型(QUAL2Kw)进行改进,嵌入重金属模拟模块,并将其应用于刁江的水质模拟中,同时实现了河道常规水质指标和重金属指标的模拟。在此基础上,运用遗传算法率定模型参数,并进行了模型验证。结果表明,改进的QUAL2Kw模型能够较好地模拟实际水质状况,模拟结果显示,北京屯支流对刁江干流总氮、总磷及重金属锌、铅、镉浓度的影响较大。这一研究结果有利于准确评估重金属污染状况与其他水质指标的相关性,为水环境管理部门预测重金属污染风险及制定水污染治理措施提供依据。     

重金属尾矿库的环境影响及防治措施

重金属选矿产生尾矿中含有多种重金属,排至尾矿库中的重金属会污染土壤和地下水,影响生态环境,尾矿综合利用不恰当会造成污染转移。分析了尾矿库的环境污染和生态破坏,提出了尾矿综合利用、尾矿库防渗和施工期环境监理、尾矿库"天地一体化"监控体系、跟踪检查、闭库治理及生态环境保护与恢复治理、建立尾矿库应急救援联防联动机制等措施,有效缓解尾矿堆存所带来的环境污染和安全隐患。     

古运河镇江城区段沉积物重金属分布特征及危险评价

对古运河镇江电力路桥段和南水桥段沉积物进行柱状采样,通过电感耦合等离子质谱法测定沉积物柱状样中Cu、As、Pb、Cd、Zn、Cr等重金属元素的含量,并对各污染物的污染水平、潜在生态危害和溯源进行系统分析.结果表明:①电力路桥段沉积物重金属污染主要为Pb、Cd,平均值分别为263、20 mg/kg;南水桥段沉积物重金属污染则主要为Cd、As,平均值分别为17、132 mg/kg.②对两个采样点沉积物重金属元素的单项潜在生态危害指数计算显示,其重金属生态分享程度大小顺序为Cd＞ As＞ Pb＞ Cu＞ Cr＞ Zn.③经底泥沉积物重金属相关性溯源分析,表明电力路桥段底泥中Pb、Cd、As的污染主要来自于人为排放,且来自于同一污染源;南水桥段底泥中Cu、Pb、As的污染主要来自于人为污染,且来自于同一污染源.     

基于Fluent软件的尾矿坝体渗流污染模拟研究

简要分析尾矿渗流污染过程,尾矿坝体是主要渗流治理对象,运用传质原理,引入尾矿废水与污染物之间的曳力系数,提出污染物传质速度与废水速度计算公式,进而改进浸润线计算公式,利用Gambit软件建立了尾矿坝渗流的二维几何模拟模型,将尾矿坝内部的尾粉砂和尾粉土理化特性常数输入Fluent模拟多孔介质模式,模拟废水在其中的流动状态,对比分析污染物在尾矿坝的污染情况.依据模拟结果,分析了尾矿坝废水速度场和压力场,结合公式推测污染情况和浸润线变化.     

基于GDEM-PDyna的尾矿库溃坝三维数值模拟分析研究*

为进一步探究尾矿坝溃决后特有泥石流运移规律,掌握坝体破坏前至溃坝结束全流程发展状态,依托广东省某案例尾矿库为研究对象,采用基于有限元与离散元耦合方法的GDEM-PDyna软件构建泥石流类流体下泄演化数值模型,开展尾矿坝溃决演化分析,动态模拟尾矿库溃决过程中泥砂运动规律及淹没范围,并与MIKE 21软件计算结果进行对比。研究结果表明:尾矿坝溃决后,泥石流类流体流速升高、持续时间较短且尾砂流量发展迅速,2种模拟方法对比结果表明溃坝后坝基位置下泄流量变化与下游敏感点溃坝淹没深度变化情况一致。研究结果可为实现尾矿库下游重点区域灾害评估提供量化支撑,可有效提高尾矿坝溃决后灾害影响评估的精准性。     

平地型铀尾矿库氡大气扩散数值模拟及环境效应分析

以平地型铀尾矿库为研究对象,采用数值模拟方法,分析了铀尾矿库下风向的氡扩散和浓度分布,并预测了该地区常年主导风向下氡对公众所致的年有效剂量。结果表明,风速从0.5 m/s变化到2.0m/s时,氡在尾矿库下风向的积聚范围由5 000 m缩减为2 500 m,尾矿库下风向2 500 m距离以内的氡浓度降低较快,随着距离的增大,近地面区域氡浓度不断降低,5 000 m外氡浓度变化渐趋平缓。U10=0.5m/s时尾矿库下风向地区的氡浓度比其他风速下最高高出近43%。对照公众个人的年有效剂量标准,考虑风频风速影响,对氡的环境效应分析表明,低风速下现行标准中铀尾矿库防护距离的规定值偏小,应进行适当调整。     

“头顶库”风险量化分析模型研究及实例应用

为了对天然气长输管道等设施穿越尾矿库下游形成的“头顶库”风险进行量化分析,基于假定和边界条件构建了尾矿库溃坝风险分析模型,并通过引入计算公式构建了尾矿库溃坝风险量化分析模型,提取了冲击波超压和爆破地震烈度法计算公式来量化分析管道爆炸对尾矿库影响效应。以福建龙岩某尾矿库“头顶库”为例,研究了该尾矿库溃坝后冲击力是否会造成管道断裂;模拟了爆炸对人员影响的范围;进而分析了管道完全破裂后爆炸造成的冲击波和爆炸振动对尾矿库的影响。研究结果表明:在500 a一遇的洪水条件下,尾矿库溃坝下泄的泥砂流对该穿越管道造成的冲击力不会造成管道断裂;管道泄漏10 min的爆炸情形产生的爆炸冲击波对尾矿库坝体结构没有影响,产生的等效爆炸地震烈度大于尾矿库的抗震设防烈度6度。可为同类实例提供工程理论方法。     

中线式尾矿库洪水漫顶溃坝演化规律模拟研究

为了解中线式尾矿库洪水漫顶溃坝的过程和机理,并提出可行的工程措施,以某中线式尾矿库及下游周边环境为研究对象,采用物理模型试验和数值模拟法对中线式与上游式尾矿库安全性进行对比研究。研究结果表明:由于中线式尾矿库外坝坡堆积粗尾砂的渗透系数偏大,其较上游式尾矿库溃口发展的速率更快,溃坝过程持续时间约14.5 h,坝顶被泄流冲刷形成的溃口宽约289 m,尾矿库下游沟道研究范围内尾矿淤积约871万m3,大量的尾矿仍滞留在库内;采用数值模拟得出的演化趋势与物理模型试验基本一致,但数值模拟计算的尾砂流动速度较快;在拦砂坝下游修建应急拦砂坝工程,物理模型试验表明拦滞尾矿洪水时间约38 min,数值模拟结果表明拦滞尾矿洪水时间约16 min,因此应急拦砂坝措施可有效延长应急逃生时间,减轻溃坝对下游居民的影响。     

基于Vega的灭火救援视景仿真研究

Vega是目前流行的虚拟现实应用程序开发环境,与Vega环境相关的应用程序还有三维建模工具Creator和人物仿真软件DI-GUY.在基于虚拟现实技术的灭火救援模拟训练系统中,救援场景的视景仿真是其重要组成部分.本文分析了基于Vega的软件平台开发灭火救援视景仿真系统的可行性,论述了在开发仿真系统过程中的一些关键技术,包括数据处理流程、三维建模、Vega软件的二次开发等.结论表明,利用Vega技术开发灭火救援视景仿真系统的方法是切实可行的.     

基于FLO~(2D)与3DMine耦合的尾矿库溃坝灾害模拟

为预测和评价尾矿库溃坝的致灾情况,提高库区防灾减灾能力,建立尾矿库溃坝数值仿真模型。采用FLO2D泥石流模拟软件对湖南某尾矿库进行溃坝灾害过程仿真,并将模拟结果与3DMine数字矿山软件耦合,实时反演溃坝灾害过程。分析结果表明,该尾矿库溃坝时的最大溃决流速为40.2 m/s,下游沟谷最大淹没深度达13.6 m,溃坝瞬时最大冲击应力达100 MPa。三维动态反演了尾矿库溃坝前稳定状态、溃坝后0.01,0.02和0.05 h的尾砂流动状态和淹没范围。根据溃坝泥砂流动强度,对该尾矿库全部溃坝和半溃坝时的灾害程度进行三色图判别。     

尾矿库溃坝泥石流相似模拟试验台设计及验证

泥石流是一种极具破坏力的地质灾害类型,而尾矿库溃坝形成的泥石流除产生巨大破坏力外,还会造成严重的环境污染问题,为了分析其流态演进过程设计了泥石流相似模型试验台。本尾矿库溃坝泥石流相似模拟试验台采用全透明技术以观察泥石流的流态演进过程,同时在传感器对应位置外侧固定量尺,以记录泥石流流动过程中泥深的动（泥石流淹没高程）静（泥石流结束后滞留泥浆高度）态变化。与现有技术相比具有5大优点,主要体现在弯度调节、坡度调节及闸门装置3大系统,并通过相似模型试验与前人研究成果对比,验证了此试验台的可行性,对完善矿山泥石流流体力学理论及矿山泥石流防灾减灾工作具有重要的科学价值及意义。     

尾矿库尾砂渗漏的反滤设计探讨

尾矿库在使用的过程中,由于设计或施工的不合理,有可能导致在坝底或坝外坡出现尾砂渗漏的情况,往往造成一定的环境污染.对尾矿库尾砂渗漏的反滤原理进行了总结,并运用这一原理对某尾矿库的尾砂渗漏问题进行了反滤分析及设计,取得了较好的应用效果.     

不同溃坝条件下尾矿库溃坝试验与灾害影响研究*

为探究不同溃坝条件下尾砂流的演进规律与灾害影响,提高应对尾矿库溃坝灾害的防灾减灾能力。以四川某尾矿库为研究背景,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,研究不同溃坝条件下溃坝砂流的演进和沉积规律,并预估溃坝灾害影响。研究结果表明:溃坝方式对溃坝砂流的演进过程、尾砂的沉积分布情况与致灾程度有显著影响;与漫顶溃坝相比,瞬时溃坝砂流的淹没范围更广、破坏性更强;砂流在流动过程中存在水-砂分层流动与沉淀的动态变化过程,其淹没面积大于尾砂的沉积面积;试验与数值模拟结果的一致性较高,采用两者相结合的方法研究溃坝砂流流动规律及灾害影响具有一定的可靠性。