土壤溶质运移理论研究及应用

土壤溶质运移关系到土壤和地下水的环境质量,是目前土壤科学、地下水文学和农业环境保护等领域的研究热点,本文根据国内外学者关于土壤溶质运移的相关研究成果,综述了土壤溶质运移的基本理论、数学模型的建立及其存在的问题,介绍了部分模型的发展及其应用。     

地下水石油污染曝气修复理论探讨

介绍了地下水曝气技术的概念，并从地下水曝气过程中污染物传质机理、溶质转换机理以及溶质运移机理三个方面讨论了地下水石油类有机污染曝气治理的基本原理，旨在解决地下水石油类有机污染问题，并对开展地下水石油类污染修复治理理论与技术研究具有重要意义。     

开采条件下的地下水溶质运移规律的研究——以山东济宁漏斗区为例

数值模拟方法是评价地下水资源、模拟地下水水流和溶质运移的主要方法和手段之一。本次研究应用Visual MODFLOW建立了研究区地下水三维水流及溶质运移模型,并应用其中的MODPATH模块模拟了地下水中水质点的运移轨迹,分析了由于过量开采而形成地下水水位降落漏斗后,研究区地下水溶质的运移规律,提出了控制和改善地下水水质的方法。     

有限差分在垃圾填埋场污染物运移上的应用

随着我国城市化进程的加快,一系列水土环境污染问题随着产生,例如地下沉降、城市垃圾废物处理、工业重金属污染等。本文针对垃圾填埋场污染物泄露的问题,基于Visual Modflow软件,利用三维地下水渗流模型和多组分溶质运移MT3D模型实现污染物在天然渗流场中运移过程的长周期模拟,考虑污染物持续补给以及既有污染物运移情况,观察在污染物运移的过程中污染羽的扩散情况,分析污染物在地下水中时间和空间上的变化规律,为治理污染物泄露提供可行的参考意见。     

基于GMS数值模拟的地下水环境影响评价——以某产业园为例

在地下水环境影响评价中,数值模拟的方法是定量评价地下水中污染物运移扩散规律、污染范围及浓度分布的重要手段。本文以某规划产业园为例,运用GMS三维地下水数值模拟软件建立研究区水流和溶质运移数值模型,预测污水处理池非正常状况下污水持续渗漏,污染物COD、氨氮对地下水环境的影响。结果表明：污染物持续泄漏将造成下游局部范围地下水持续污染,至模拟期20年,COD、氨氮的最大运移距离分别为106 m、93 m,超标范围分别为9069 m²、8721 m²,由于地下水径流缓慢,迁移距离及影响范围较小。预测结果可为地下水监测及保护提供科学依据,亦可为类似水文地质条件下的地下水环评工作提供参考。     

土体固结与溶质运移三维耦合模型

考虑堆场上覆堆积体自重引起的土体固结与溶质运移的耦合效应已成为环境土工领域中的热点问题。在 Biot 固结理论和溶质运移理论相结合的基础上,以孔隙率作为耦合参量,将固结方程与运移方程相联系,考虑土体固结对溶质运移模型参数的影响,建立了溶质在固结变形土体中运移的三维耦合模型。采用多场耦合有限元软件 COMSOL Multiphysics 对模型进行了数值求解。数值模拟结果表明,土体固结变形对溶质运移过程具有较强和持久的阻滞作用,导致溶质运移深度以及污染羽范围的减小,在模拟运移20 a 时,运移距离减小率已高达27．75％,且随着时间的增加而逐渐增大;溶质在水平方向的迁移距离不可忽略,随着横向水力梯度的增大而增大。     

某垃圾发电厂地下水污染模拟研究

垃圾焚烧发电是提高城市生活垃圾处理技术的有效举措。本文以芜湖某垃圾发电厂为对象,基于现场水文地质条件和GMS(Groundwater Modeling System)软件分别建立了地质结构模型、地下水流概念模型和数值模型以及溶质运移数值模型,模拟了不同类型污染物的污染路径和污染羽迁移状况,分析了污染对地下水环境可能造成的影响。结论可知:污染物在含水层中会沿地下水流方向呈近似椭圆形状运移,且在水流的反方向亦有运移;同一模拟时段内,COD和氨氮会随时间在局部造成一定程度的污染,但是污染物的垂向迁移距离均未到达细砂含水层,所有污染物在模拟时段内均未抵达长江,故不会影响长江水质。     

水文地质参数对地下水溶质预测结果的影响分析

本文以某水库为研究对象,利用解析法预测地下水溶质运移过程中水文地质参数对预测结果的影响,在对当地水文地质条件进行勘察之后,可以得出该水库当中水文地质参数的变化范围,根据这样的范围,在其中连续注入示踪剂,以此建立相关的连续点源模型来对地下水溶质进行预测,这样就可以对水文地质参数和地下水溶质预测结果之间的关系进行确定。     

红黏土水分与溶质耦合运移的研究现状及展望

面对日益加剧的水、土污染等环境问题,水分与溶质耦合运移问题逐渐成为国内外学者关注的焦点。红黏土作为我国南方广泛分布的一种区域性特殊土,对红黏土水分与溶质耦合运移的进一步研究有广泛而深刻的现实意义。系统介绍了国内、外水分运动和溶质迁移方面的研究现状,着重分析了目前研究尚存在的问题以及对红黏土水分运动和溶质运移研究的思考,并提出了进一步研究展望。     

城市生活垃圾淋滤液运移模型问题

本文通过对淋滤液运移模型的研究，给出了多孔介质和双重介质淋滤液运移模型的定解问题，采用广义迎风格式求解淋滤液运移模型，消除数值弥散。运用模型预测垃圾填埋场污染晕，为防治地下水污染提供依据。     

DNAPLs在低渗透性夹层影响下的迁移和分布特征研究

重非水相流体(DNAPL)在地下介质中的运移分布受多种因素影响,包括DNAPLs的物化性质、泄漏速率、地下水流速、介质非均质性等。本文基于T2VOC程序对DNAPLs在非均质地层(含低渗透性夹层)中的迁移和分布特征进行了数值模拟,分别采用三相毛管压力函数Parker模型和二相毛管压力函数van Genuchten模型,研究了夹层的饱和渗透率、地下水流速对DNAPLs运移和分布的影响。研究表明,地下水流速的增大显著促进了DNAPLs的水平和垂向运移;相同流速情况下,非均质层(低渗透性夹层)饱和渗透率的减小使得DNAPLs污染羽形态及空间路径出现了明显蓄积和绕流。模拟结果可为DNAPLs污染场地识别与修复提供了理论基础与技术支持,便于进一步研究其在地下饱和非均质介质中的运移。     

基于Visual Modflow的地下水铜离子运移模拟研究

随着人们对环境保护的重视,地下水污染成为当今矿企亟待解决的问题。本文针对尾渣贮存场地下水污染现状,利用visual modflow软件建立场区地下水渗流模型。通过对20年长期观测孔的水位计算确定渗流区含水层的各项水文地质参数,使得模型更精确地反应实际情况。利用校正的水文地质模型,对未来30年内污染物中铜离子的迁移规律进行模拟,预测了研究区渗入地下水含水层的铜离子浓度较低,影响范围较小,为下一步地下水污染的防治提供了科学依据。     

德化初溪水电站引水隧洞施工对地下水下降的影响及其治理措施

德化初溪水电站引水隧洞及其周边断裂和裂隙较为发育,有利于地下水赋存和运移,隧洞施工期间地下水径流系统发生变化,地下水下降并引发地表生态环境变化。本文分析了该隧洞工程地下水发生变化的地质条件,并简要介绍了恢复地下水位和改善生态环境所采取的工程措施。     

FEMWATER在地下水流数值模拟中运用

GMS是目前使用广泛的一个地下水模拟软件,它包含多个水流模拟计算模块,其中基于有限元分析的FEMWATER模块是一个功能强大的三维水流-溶质运移的数值模拟模块。迄今为止, FEMWATER在国内地下水数值模拟中的运用甚少。本文介绍了FEMWATER主要特点和应用领域,采用基准问题(Theis问题和Henry问题)对模型进行校正,然后选取了张家港合兴地块为实例,对该研究区的地下水流模型采用FEMWATER进行数值模拟,对比分析了FEMWATER和MODFLOW模拟结果,并由此概括了有限元和有限差分计算中的不同和FEMWATER运用注意事项,为他人今后开展相关工作提供参考。     

土壤水运移的数值模拟研究

土壤水对植物的生长、土壤溶质的运移以及土壤环境的变化起着至关重要的作用。土壤水文过程对陆地水文循环以及区域气候也起着重要的作用。土壤水的分布、运移受降雨条件、土壤特性、植被、大孔隙以及地下水等多种因素的影响,其规律复杂,因此准确评价各因素的影响是研究土壤水的关键。本文基于土壤水运动的物理过程,提出了土壤水数值模型。利用江苏徐州汉王水文试验站实测资料,对模型进行了检验。并根据模拟结果分析研究了植被、大孔隙以及地下水对土壤水分布和运移的影响。     

吸附模式及固结变形对溶质运移规律的影响研究

目前关于溶质在变形土体中运移规律的研究相对较少,但是荷载作用又是实际工程中必须考虑的因素。基于比奥固结理论和溶质运移理论,建立渗流场、应力场和浓度场耦合的溶质运移模型,并采用有限差分法对溶质在变形土体中的运移规律进行研究。此外,许多学者在研究溶质运移规律时,多数情况下采用线性吸附模式,但是细粒土对金属离子、有机物或者高浓度溶质的吸附多表现出较强的非线性,因此研究了不同吸附模式作用下溶质的运移规律。研究结果表明,固结变形对溶质的运移过程具有持久性的阻滞作用,导致了溶质运移深度的减小;吸附模式对溶质运移规律没有本质的影响,但是吸附模式对溶质运移的快慢有较大影响,并且随着运移时间的增加,吸附模式对溶质运移快慢的影响不断增大。     

某油气田污染物的地下运移数值模拟

本文对美国某地一口油气开采井泄漏事故中的污染物在地下运移的过程进行了数值模拟。结果显示在考虑地下水与泄漏污染物的密度效应时,污染物渗透到地下后会污染当地的整个含水层,其滞留时间长达一年之久,对区域生态环境会产生负面影响;在忽略地下水与污染物的密度效应时,污染物主要滞留在地下浅部地区,主要对泄漏区附近的地表生态环境造成污染。因此,泄漏的污染物对当地或区域的生态环境具有长期的负面影响,油气资源的开采需在充分考虑水文地质条件的基础上进行污染防治和环境修复。     

溶质运移的集中──分布方法

本文介绍河北省衡水地区因地下水过量开采而引起成水入侵淡水的现状，根据大量的钻孔电测井资料，运用溶质运移集中──分布方法，预测地下咸、淡水界面的变化情况。     

环境岩土工程研究进展

该文总结了近年来国内外环境岩土工程领域的研究进展,主要包括：①环境岩土工程调查与评价方法。重点介绍了电阻率静力触探探头、与静力触探结合的传感器薄膜界面探头、光纤光学化学传感器、X荧光分析仪等在场地污染物分布和污染程度识别技术;综述了土工离心技术应用于土体及地下水中污染物运移,及污染场地修复的研究现状;总结了污染场地分类方法和风险评价模型。②城市固体废物填埋技术。介绍了固废填埋场多场相互作用的主要耦合模型理论,总结了固废生化反应-骨架变形-水气运移-溶质迁移模型及应用;提出了填埋场污防污屏障服役寿命的定量评价方法。③工业固体废弃物资源化再利用技术。介绍了废弃电石渣和木质素加固过湿土、粉土路基的性能和工程应用;总结了固化污泥和淤泥技术的研究现状。④工业污染地基处理技术。总结了工业污染场地主要修复技术;介绍了固化污染土稳定技术、新型固化剂和稳定剂的研发进展;总结了常见竖向隔离墙技术,介绍了土-膨润土系竖向隔离墙长期防渗防污性能的研究进展;介绍了曝气法处理有机污染地下水技术的研究进展。     

Midas GTS软件在建模中的应用

这里主要介绍了Midas GTS软件在适用领域及工程中的应用,结合深圳地铁9号线的一段盾构机下穿建筑物桩基的工程实例建立实例模型,讲述Midas GTS软件在操作过程中需要注意的关键问题。通过对于Midas GTS软件的在操作中的问题,工程实例中运用Midas GTS软件进行探讨。