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。     

5种淹水频率湿地土壤硝态氮水平运移室内模拟研究

通过水平土柱室内模拟试验,研究了硝态氮在5种淹水频率洪泛区湿地土壤中的水平运移过程及土壤理化性质对硝态氮水平运移的影响。结果表明,5种淹水频率洪泛区湿地土壤硝态氮运移通量与运移距离呈负相关的关系,并随运移距离的增加呈指数衰减变化;与土壤水分扩散率呈一定的正相关关系,并随土壤水分扩散率的增加呈指数增长。5个不同淹水频率洪泛区湿地各层土壤硝态氮水平运移规律在一定程度上存在差异,表层土壤硝态氮通量明显低于亚表层土壤硝态氮通量。通过建立硝态氮通量与土壤基本理化性质关系的数学模型发现,硝态氮的运移通量随着土壤容重和含水率的增加而减小,并在一定程度上受土壤结构的影响。     

裸露地表近地层土壤风蚀运移过程的模拟研究

土壤风蚀是造成土壤肥力下降和沙尘天气的重要原因。通过建立大气边界层对流扩散运动方程、裸露地表起尘模式和土壤颗粒的扩散方程等,采用大涡模拟方法对表层土壤侵蚀的迁移特征进行了数值模拟研究。计算结果表明:小粒径运动土壤颗粒受流场的影响比大粒径沙尘明显;随着土壤颗粒组粒径的增大,土壤输移量也增大,且逐渐趋于底层输移,小粒径土壤颗粒的输移量很小,主要偏重于高处,中等粒度颗粒输移量随高度缓慢减小;在较高处,小粒径土壤颗粒数目所占的百分比却较大,随着高度的降低,中等粒径土壤颗粒数目所占的百分比逐渐增大,而贴近床面处,大粒径土壤颗粒数目百分比较大。     

Y型通风下采空区瓦斯运移规律及治理研究

为了更好的研究Y型通风系统下的采空区的瓦斯流动和涌出规律,针对综放面Y型通风系统特点,建立了Y型通风采空区流场模拟的计算流体力学模型。通过数值模拟,系统研究了Y型通风采空区流场和瓦斯运移规律,对比分析了Y型通风和U型通风条件下的采空区流场及瓦斯运移特征,并将其应用于15120高瓦斯综采工作面的Y型通风系统中,根据现场的实际情况建立对应的CFD模型,得出Y型通风系统下采空区瓦斯流动及分布规律,数值模拟结果与现场大量观测数据相吻合,为瓦斯治理和通风系统优化提供理论依据。研究表明,采用Y型通风系统可消除采空区向上隅角的集中漏风,从而有效解决了U型通风上隅角瓦斯积聚和回风巷中的瓦斯。     

滩涂盐碱土一维渗透淋滤试验与排盐效果分析

通过自行设计一维圆柱形淋滤渗流柱,采用原位回填的方法装填盐碱土样,在人为设定降雨、淋滤的条件下,通过盐分传感器监测研究了滩涂土壤排盐过程中水盐运移特征、时空变化规律和排盐效果,并分析了土壤渗滤液离子成分,研究了土壤水化学成分的变化特征。试验前、后土壤残余易溶盐总量监测结果表明:试验40d土壤排盐率达到65%,持续进行,试验120d土壤排盐率超过90%,且以氯化物为主,其中浅层土壤排盐效果尤为明显,这说明暗管改碱技术对取样区盐碱土改良在技术上和时间上均是可行的。     

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。     

垃圾填埋场抽气竖井周边气体运移规律研究

通过建立填埋场抽气竖井周边气体轴对称稳态运移模型,分析了单层和分层垃圾体中气压力分布,并提出“降压百分比”的概念用于判定抽气影响范围,研究了垃圾产气率、气体渗透率、覆盖层厚度、覆盖层气体渗透率、抽气井深度和抽气负压对抽气影响范围和抽气量的影响,获得了竖井深度和井间距的确定方法.分析结果表明,抽气井的降压作用明显,抽气井深度和抽气负压越大,则抽气影响范围和抽气量越大.覆盖层厚度增加或其渗透率降低有助于扩大抽气影响范围和提高抽气量.抽气影响范围随气体渗透率的增加而增大,但随垃圾产气率的增加而减少;抽气量则随气体渗透率和产气率的增大而增加.抽气井深度是控制抽气影响范围的关键参数,建议竖井深度取垃圾填埋厚度的65％～75％,井间距取1.5～2.5倍竖井深度.     

3种金属氧化物纳米材料在不同土壤中运移行为研究

采用实验室柱淋溶方法,考察了纳米CeO2、纳米TiO2和纳米Al2O3材料在不同土壤中的运移行为,分析了纳米材料在土壤中运移能力与土壤性质的相关性,并采用胶体运移动力学模型估算了纳米材料在土壤中的最远运移距离.结果表明,纳米CeO2和纳米TiO2在试验的大部分土壤中有很强的运移能力,而纳米Al2O3仅在试验的酸性土壤中有较强的运移能力,在其他土壤中几乎被全部截留.纳米材料在土壤中运移的机制非常复杂,静电作用、土壤表面电荷异质性、团聚作用、张力作用(straining)以及过滤熟化作用(ripening)均对纳米材料的运移有着重要的影响.纳米CeO2的运移能力与土壤Zeta电位显著负相关;纳米TiO2的运移能力与土壤黏粒含量显著负相关,与土柱渗透系数显著正相关;纳米Al2O3的运移能力与土壤pH显著负相关,与土柱渗透系数显著正相关.模型估算的纳米CeO2、纳米TiO2和纳米Al2O3在试验土壤中的最远运移距离分别为52~69 043、31~332和<10~5 722 cm.纳米材料在一些土壤中的最远运移距离远远大于30 cm表层土壤的深度,意味着纳米材料在这些土壤中有向深层土壤运移的可能.     

重庆南山表层岩溶泉与地下河三氮运移及氮通量估算

岩溶区特殊的地质构造使地下水系统存在多重水流.为研究三氮在表层岩溶带水流和地下河水流中的特征和运移方式,选取城市化进程中的重庆南山老龙洞地下河流域表层岩溶泉和地下河按月采样,分析水化学特征,结合SPSS的相关性分析,认为两种水流三氮特征差异很大.表层岩溶泉三氮质量浓度月变化小,受降水、污水影响较小,NO_3~--NNH_4~+-N;地下河水三氮质量浓度月变化大,受降水、污水影响较大,旱季NH_4~+-NNO_3~--N,雨季NO_3~--NNH_4~+-N.表层岩溶泉DIN主要来源于与农业活动有关的非点源污染,在土壤、表层岩溶带中经氨化、吸附、硝化作用等过程以扩散流形式运移至出露地表.地下河DIN随管道流、扩散流运移,并以管道流为主.DIN全年有点源的工业、生活污染物经落水洞、裂隙、溶隙进入.雨季同时存在占更大比例的非点源污染物,或由降雨产生的表面坡流、壤中流、表层岩溶带水流经落水洞进入,或经深裂隙、溶隙下渗进入,硝化作用明显.流域DIN输出通量为56.05 kg·(hm~2·a)~(-1),其中NH_4~+-N、NO_3~--N分别占46.03%、52.51%;根据径流分割法估算出点源污染、非点源污染的贡献率分别为25.08%、74.92%.     

Migration behavior and in-situ bioremediation of chlorinated hydrocarbon solvent in vadose zone: a review北大核心CSCD

It is of great significance for in-situ bioremediation to clarify the migration behavior and biodegradation laws of chlorinated hydrocarbon solvents (CHS) in the vadose zone. We systematically summarized the phase distribution of CHS, the interaction between different phases, and the migration characteristics and clarified the evolution rules of CHS under different phases in the polluted vadose zone. CHS exists in the vadose zone as the NAPL, dissolved phase, adsorbed phase, gas phase, and other phases, where there are three decay evolution stages: early, middle, and late stages. Phase change and diffusion matrix size are important indicators at different stages; at the same time, gas, solid, liquid and NAPL phase CHS have a variety of interactive relationships in the vadose zone. Subsequently, the characteristics of the three main biological metabolic pathways of CHS in the vadose zone–aerobic co-metabolism, direct oxidation and anaerobic reduction, and dechlorination–and their influencing factors were summarized. Generally speaking, the anaerobic dechlorination capacity decreases with a decrease in the number of chlorine atoms, whereas the aerobic degradation capacity increases with a decrease in the number of chlorine atoms. The current status of in-situ remediation of CHS in the vadose zone was summarized using biostimulation and bioaugmentation methods, indicating that adding nutrient substances and injecting anaerobic dechlorination strains of Dehalococcoides are effective means of remediation. Simultaneously, the factors influencing the biodegradation of CHS in the vadose zone were elaborated to acquire a systematic insight into the significance of redox characteristics (oxygen) on the degradation of CHS. Finally, research on the biodegradation of CHS in the vadose zone is prospected, and it is necessary to carry out research on the interactive relationship between different phases of CHS, the data monitoring of CHS, the structure of the functional bacterial community, and research and development of active strains to provide theoretical guidance for the in-situ remediation of CHS in the vadose zone. © 2022 Science Press. All rights reserved.