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。     

垃圾填埋场灾变过程的温度–渗流–应力–化学耦合效应研究

 针对当前垃圾填埋场灾变过程预测与控制的迫切需求,结合垃圾填埋场及其周围复杂而特殊的环境地质条件,从温度–渗流–应力–化学(T-H-M-C)多场耦合角度深入分析垃圾填埋场灾变过程的演化机制与开展多场耦合研究的必要性。提出填埋气体运移的微生物降解–温度–渗流(B-T-H)耦合模型、考虑好氧和厌氧微生物降解作用的垃圾渗沥液污染物迁移转化渗流–微生物降解–化学(H-B-C)耦合模型、复合衬垫系统污染物运移渗流–化学(H-C)耦合模型以及考虑热量变化和水蒸气迁移过程对开裂过程影响的填埋场封场覆盖系统干燥开裂温度–渗流–应力(T-H-M)耦合模型,为垃圾填埋场灾变过程的预测和安全性评价提供有效的分析手段。提出一套多场耦合测试分析方法与试验技术,开发集监测、控制与数据采集于一体的填埋场中污染物传输的多场耦合测试分析系统。形成一套填埋场污染物多参数远程同步监测方法与技术,研制集实时监测与视频监督于一体的垃圾填埋场污染物远程在线监督系统。针对多场耦合作用下封场覆盖系统开裂问题,提出新型环保的垃圾填埋场封场覆盖生态污泥腾发覆盖技术(EST)。上述研究成果可为垃圾填埋场灾变过程的预防与控制提供科学手段和技术支持,同时对于丰富和拓宽多场多相耦合理论的发展具有重要的理论意义和应用价值。     

填埋场渗滤液在饱和土壤中运移的数值研究

垃圾填埋场渗滤液是造成地下水污染的一个重要原因。针对农村简易填埋场,本文建立数学模型,土壤被看成各向同性均匀多孔介质,采用Darcy定律描述多孔介质中的渗流,在此基础上,数值模拟了吸附性污染物COD在饱和土壤中的运移过程。分析了降雨量及其他参数对COD运移的影响,为控制地下水污染及填埋场选址提供可靠依据。     

垃圾渗滤液非均质砂箱动态淋溶模拟试验

通过构建二维非均质砂箱试验模拟垃圾渗滤液污染物在土壤-地下水环境中的运移,得出了渗滤液中Cl^-、SO4^2-、总硬度（CaCO3）在地下环境中的迁移和时空分布规律,同时引入一维土柱试验的结果与二维试验结果作了比较,表明二维砂箱中由于所模拟地下水的作用而使两者的污染物运移规律差异较大,这为预测和控制渗滤液污染土壤．地下水提供了一定的理论依据和试验方法。     

垃圾渗滤液污染的耦合动力学行为及数值模拟

垃圾渗滤液在填埋场中的运移过程受复杂地质环境（渗流场、应力场和浓度场）作用的影响。基于多孔介质流-固耦合及溶质运移理论，建立了垃圾渗滤液运移过程的多场耦合数学模型，并采用P-R隐式差分方法，给出了耦合模型的数值格式。通过编制的计算程序，对多场耦合作用下填埋场内渗滤液的浓度分布进行了动态模拟。模拟结果表明：随着时间的推移，对流作用对渗滤液迁移的影响更加明显；应力场耦合作用下的浓度变化速率相对降低，主要是由于考虑骨架变形后，孔隙介质渗透率的降低直接导致流体平均流速减慢而造成的。因此，对渗滤液迁移规律的研究必须同时考虑渗流场、应力场和浓度场的耦合作用，以此为准确预测渗滤液的污染情况提供更可靠的理论依据。     

对“污染物运移过程的一维数值分析”讨论的答复

(1)关于填埋场内污染物浓度随时间变化的数学表述填埋场中填埋的生活垃圾成分复杂,受社会经济发展条件、生活习惯、季节、气候条件、填埋场管理、MSW管理、埋龄、初始含水量等多种因素控制。生活垃圾填埋后将发生降解,生成渗滤液和填埋气。例如填埋场管理,有的填埋场将渗滤液回灌,目的是加快生活垃圾降解,加快其固化过程;有的填埋场采用严格的最终封顶层以确保降低降雨(雪)入渗,尽量减少渗滤液生成数量,从而使得生活垃圾的降解和固化过程加长。本文所指污染物为渗滤液中的某种污染成分。由于受上述多种因素的共同影响,准确估计渗滤液中某种污染成分随时间变化非常困难。在研究填埋场污染物运移问题时,主要研究污染物对地下水的长     

衰减源作用下固结压力及吸附参数对污染物运移规律的影响

固结变形会导致粘土防渗层的结构特性和渗透特性发生改变,影响渗流场和浓度场的分布,进而影响污染物在防渗层中的运移规律。在比奥固结理论的基础上,考虑线性吸附模式,研究了污染物在小变形土体中的运移规律,分析了衰减源作用下,固结压力与线性吸附系数对污染物运移过程的影响。结果表明,与不考虑固结作用相比,固结作用延迟了污染物的运移,使得污染物运移深度减小,并且随着固结压力的增大,固结作用对污染物运移的延迟作用逐渐增强;在线性吸附模式情况下,污染物运移深度减小率随着吸附系数的减小逐渐增大,说明固结作用对污染物运移的延迟作用随着吸附系数的减小而越来越凸显。     

石化企业装置泄漏对地下水污染趋势研究

为研究石化企业不同装置、不同污染物的泄漏对地下水的污染趋势,选取某石化厂区为代表,建立地下水流场模型和污染物运移模型,对不同情形下发生泄漏时污染物对地下水环境的污染趋势进行模拟分析,分析了地下水污染物的产生、入渗途径、扩散方式以及污染趋势。正常工况无防渗情景：原油的渗漏,在厂区：渗漏发生5 a后,潜水含水层原油影响范围0.194 km2,超标范围为0.080 km2,最大运移距离为0.348 km;苯的渗漏,模拟结果显示：泄漏的苯在潜水含水层中13 a后扩散出厂区,厂区下游地下水苯均未超标;二甲苯的渗漏,     

地下水中石油污染物运移的耦合模型及其应用研究

本文采用氯化钠作示踪剂测定含水层的弥散系数,并根据实测的溶解油吸附等温线来确定含水介质对石油污染物运移的阻滞系数,从而把反应性石油污染物在地下水中运移化为示踪剂的对流－弥散迁移和溶解油在水相与固相之间转移的叠加,最后作者把所得的耦合模型应用于评价大庆油田排污干渠对地下水污染问题。     

关于“污染物运移过程的一维数值分析”的讨论

 《岩土工程学报》2005年第2期发表的“污染物运移过程的一维数值分析”一文(以下简称“原文”)对于垃圾填埋场内污染物质一维的运移作了计算分析,特别针对粘土衬垫下卧含水层的吸附作用对于污染物质运移的抑制作用作了深入的探讨和比较,取得了很好的结果。笔者意欲在下述几点存在的问题向原文作者请教和商讨。(1)关于填埋场内污染物质浓度随时间变化的数学描述。原文将填埋场内污染物质浓度随时间的变化表达成为指数降低关系。实际当中这一关系应当有其使用条件:即这一关系应该在垃圾填埋场闭锁(landfill closure)之后成立[1]。在闭锁之前,随着垃圾的不断堆放和雨水的进入而导致垃圾的淋滤,填埋场内污染物质浓     

非线性吸附条件下填埋场污染物运移过程二维数值分析

假设填埋场下部为三层结构体系,且渗流场稳态,建立了污染物二维运移控制方程。在控制方程中分别考虑垃圾降解效应、压实黏土衬里的非线性吸附特性、滞水层与含水层的线性吸附特性及各向异性。采用数值分析方法对某一假想填埋场进行具体计算。通过变动参数计算与分析,计算结果表明:压实黏土衬里和滞水层的垂直弥散系数为污染物二维运移的敏感因素。仅考虑压实黏土衬里的非线性吸附特性下,复合参数Sl,m为污染物运移的敏感因素,当Sl,m取值较大时,污染物的水平向运移能力增强,而对吸附强度Kl,l不敏感。滞水层线性吸附对污染物运移影响显著而含水层吸附性影响较弱。     

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。     

土壤电阻率与饱和度定量关系的确定

目前,高密度电阻率成像法已广泛应用于环境岩土工程实践,特别是渗流及污染物运移监测。同时,实时、三维、无损的高密度电阻率成像法成功实现土工物理模型试验中渗流过程的实时观测,而定量分析则需要建立土壤电阻率与饱和度的定量关系模型,将高密度电阻率量测得到的电阻率数据换算成土中饱和度变化数据,以分析土中水的运移行为。结合Archie模型,开展标定试验确定土壤电阻率与饱和度的定量关系式,并通过水分运移的室内1 g模型试验验证定量关系式的有效性和适用性。结果表明利用土壤电阻率与饱和度定量公式换算得到的饱和度实时数据与实测数据对应良好,土壤电阻率与饱和度定量公式的精度满足要求。在既得电阻率与饱和度定量公式的基础上,可应用高密度电阻率成像法实现土中渗流过程的实时量测和定量分析,深入研究渗流机制。     

地下水地源热泵优化布井的数值模拟研究

为了避免丹阳市滨江新城地下水地源热泵运行期间出现热堆积问题,保证浅层地热能的可持续开发利用,基于地下水渗流与热量运移的原理,通过建立地下水渗流与热量运移三维耦合数值模型,结合丹阳地区未来地下水地源热泵系统的运行工况,准确地模拟预测了丹阳市滨江新城地下温度场在长期运行过程中的热平衡发展趋势。在此基础上,规划设计了两种优化方案,有效避免了地下水地源热泵运行期间出现的热堆积问题。因此,地下水非稳定渗流与热量运移三维耦合数值模型是优化确定浅层地热能地下水地源热泵可持续开发利用方案的有效方法。     

吸附和降解耦合对填埋场污染物运移过程的影响

针对压实粘土衬里和有限深度含水层等实际情况，考虑填埋场垃圾生物降解效应及土颗粒对污染物的非线性吸附和一级动力降解效应，建立在压实粘土衬里和含水层中描述填埋场渗滤液运移过程的数学模型。通过数值模拟探讨污染物运移过程中非线性吸附物理化学作用和一级动力降解生物化学作用对污染物运移的影响：通过变动参数比较计算与对比分析发现，非线性吸附和一级动力生物降解对污染物运移过程及机理具有显著的影响；穿透曲线变得尖锐而狭窄，峰值点前移，尾部拖长，最大吸附能力对污染物的运移具有显著影响。压实粘土衬里的渗透性是控制污染物运移的重要因素。     

非等温分布条件下压实黏土衬垫中固结与污染物运移耦合模型研究

考虑到污染场地内部产热会使得压实黏土衬垫处于非等温分布状态,建立了非等温分布条件下压实黏土衬垫中固结与污染物运移的耦合模型,并采用有限差分法对该耦合模型进行了求解。将所建耦合模型的计算结果分别与热扩散试验结果和已有理论模型的计算结果展开对比分析,对耦合模型的正确性进行了验证。基于所建耦合模型,通过某一算例分析了温度梯度M、加荷速率Q和Freundlich吸附系数K_f对污染物运移过程的影响。结果表明：污染物浓度和底部通量会随M绝对值的增大而增大,且一定温度梯度下的底部通量可达不考虑温度梯度时底部通量的2倍以上;Q的增大一方面会减慢污染物运移速率,另一方面会使得运移过程达到稳态时的污染物浓度增大;K_f的增大会减慢污染物运移过程,与不考虑吸附作用相比,考虑吸附作用可使得运移过程达到稳态时所需时间延长3倍及以上。     

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。     

多场耦合理论在污染物运移过程中的应用

污染物在多孔介质中的传输过程,不仅是地下水渗流场和浓度场相互耦合的问题,而且介质的变形及内部温度的改变对污染物浓度的分布起着重要的控制作用,是一个多场耦合动力学问题.论述了污染物在多孔介质中运移的几类环境污染问题,并对引发环境污染的地质环境因素进行研究和分析,初步探讨污染物在多孔介质中迁移转化的动力学行为,详细阐述了多场耦合理论在污染物运移过程中的应用,并提出需要进一步解决的问题.     

固结作用下非均质隔离墙中污染物二维运移规律研究

土-膨润土隔离墙广泛应用于污染场地管控和修复工程.在隔离墙自重和侧向土压力的作用下,墙体沿深度方向呈现非均质性.基于双向固结理论,建立了非均质隔离墙-含水层系统中污染物二维运移模型.模型采用高斯函数表征污染源局部非均匀分布,并考虑了屏障系统中污染物对流—弥散—吸附—降解耦合运移过程.结合边界条件和层间连续性条件,选用大...     

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。