氨氮在包气带中迁移的HYDRUS-1D预测模型

以山西省榆次某电厂生活污水处理池所在区域为研究对象,利用HYDRUS-1D软件构建电厂污水处理池渗漏液中典型污染物氨氮在包气带中运移模型,预测氨氮在包气带中的垂直迁移转化,计算出氨氮通过包气带到达地下水面的时间和浓度值,为氨氮在地下水中运移的数值模拟预测提供起始时间和初始浓度值。     

溶质在细粒孔隙介质中迁移预测的可靠性分析

在预测溶质运移，尤其是低中放废物处置场中的核素在包气带与含水层中的迁移时，需要考虑介质中不流动水体的影响，否则，会影响预测结果的可靠性。通过对黄土的物理特性实验与野外氚的包气带示踪试验表明：用孔隙度或含水量除以渗透流速得到的平均孔隙流速比实际平均孔隙流速小，在包气带中约小30%～65%，含水层中约小40%.用对流弥散模型计算氚在包气带中的迁移表明：考虑不流动水体的影响时的平均孔隙流速比不考虑的结果增加了1.39倍，相对浓度减弱了1.32倍。     

季节性冻土区包气带土壤水分运移规律的研究

季节性冻土区由于冻融变化的存在，使气带土壤水分运移复杂化。为了研究季节性冻土区包气带土壤水分运移规律及正确确定潜水补给量及蒸发量，在黑龙江省肇 县建立了地下水试验站。该站位于松嫩平原低平原区，包气带为厚７．９ｍ的共土状亚粘土层，结构均一，无理解隙大孔隙发育，下部为细砂潜水含水怪。潜水含水层地下水以重向交替为主，水平长流滞缓。且无人工开采。该站通过气象、包气带土壤水分含量及土水势能的观测来研究包气带     

寒区冻结层上包气带水分运移分析与计算

寒区冻结层上包气带水分的迁移主要受近地表空气湿度和热力梯度的影响,在计算包气带水分迁移强度时需要考虑这两个因素。通过对寒区冻结层上包气带水分运移分析与计算的研究得出唯象法对复杂自然研究的重要性。不仅因为它对包气带中水分迁移的研究十分重要,还因为它可以更全面地解释完全饱和层和不饱和层中水分运动的联系和统一,揭示冻结层上水水体形成和资源分布特性。     

杨凌热电厂厂址区包气带防污性能数值模拟

为预测及防治杨凌热电厂投产后对地下水环境可能造成的影响和危害,采用HYDRUS-1D软件对污染物柴油、Cl-在包气带中的运移进行模拟。结果显示,在设定的情形下,经过30年柴油前缘到达地表下14.4m处,浓度为1.51×10-10mg/L,14.5m处浓度为0;Cl-前缘到达地表下8.8m处,浓度为1.235×10-10mg/L,8.9m处浓度为0。模拟期内,污染物均未进入地下水。热电厂厂址区包气带具有良好的防污性能,古土壤及黄土状粉质黏土隔水性能好,能有效阻止污染物向下部运移。     

潮白河河道回灌入渗试验研究

通过对潮白河河道进行现场单双环试验和坑灌试验,查明包气带水文地质条件。用包气带水流模拟软件HYDRUS建立受水区地下水流模拟模型,预测潮白河河道包气带回灌能力,为南水北调余水合理回灌利用提供科学依据。预测结果表明:在每年的回灌期290 d内,保证12 km回灌河道有水的情况下,通过包气带底部边界流出的水量最小值为76.56亿m3。随着回灌水头的增加,通过包气带底部边界流出的水量相应增加,二者呈正相关。     

粉煤灰水在土壤包气带中的垂直迁移规律

以太原二电厂阳坡沟粉煤灰场为例,建立灰水中污染物在土壤包气带的垂直迁移规律模型。通过数值计算可知,灰水污染物F-和As垂直入渗到达含水层中的浓度与包气带土壤渗透系数、吸附分配系数的关系均呈线性关系,灰水污染物F-到达含水层时的浓度与包气带土壤厚度的关系呈线性关系,污染物As的浓度与包气带土壤厚度的关系呈多项式曲线关系。     

基于氯离子示踪法深厚包气带地区地下水补给特征

针对包气带增厚条件下降水入渗变化问题,在华北山前平原滹沱河冲洪积扇典型包气带增厚区实施地质钻孔,通过采样钻杆前端特制的内置环刀取样器,采用无循环液压入法获取原状土样,测试深厚包气剖面土体结构参数、含水量和氯离子质量浓度;利用氯离子示踪方法研究厚达45 m包气带的水分运移规律,重建深厚包气带地区降水补给历史,评价降水补给强度。结果表明：45 m包气带剖面记录的降水补给年龄为72.12 a,平均入渗补给强度为0.096 m/a,降水入渗补给量占多年平均降水量的18.1%。深厚包气带地区水分运移非常缓慢,水分在多次降水叠加驱动下不断形成新的脉冲逐步向深部运移,降水补给到地下水需要一个长期的过程。研究成果对深厚包气带地区土壤水分运移研究和降水入渗补给评价都具有重要借鉴意义。     

降水补给地下水过程中包气带变化对入渗的影响

采用野外试验和室内试验方法,通过对不同降水量的入渗过程中岩土含水率和水势变化规律分析,发现入渗水流在包气带内下渗过程的岩土吸水、过水(即水分通量不变、且不等于零)和脱水的不同阶段,当岩土水势的梯度分别大于、等于和小于1cmH2O/cm(厘米水柱/厘米)时,岩土含水率分别表现为增加、稳定和减少。对包气带不同埋深的岩土含水率和水势变化特征分析表明,随着地下水位不断下降,包气带增厚对降水入渗补给地下水的影响程度和方式都发生改变。当包气带厚度小于潜水蒸发极限深度时,包气带的增厚使得岩土水分亏缺累积量增大,导致入渗速率和地下水获取的总入渗补给量减小;当包气带厚度大于潜水蒸发极限深度时,随着包气带厚度增大,入渗速率趋于稳定,无限时间内地下水获取的总入渗补给量不因包气带增厚而变化,但是有限时间内地下水获取的入渗补给量趋小。这是因为入渗途径的延长导致入渗所需时间增加,以至在有限时间内包气带内过剩的入渗水分尚未充分排出补给地下水。     

包气带水分迁移离心模拟的可行性探讨

包气带水分运动是污染物运移及水、汽、热运动的主要驱动力,对于研究“四水”转换、地下水来源、水资源开发利用、生态保护及人类的生产生活都具有十分重要的意义。然而,能否将离心模拟应用于包气带水分迁移仍存在争议。通过建立离心场内一维包气带水分迁移的理论和数值模型,选用4套文献数据进行验证,探讨了将离心机用于包气带水分迁移的可行性。结果表明:①数值模型能够很好地重现文献中包气带水分迁移过程,与实验数据匹配较好;②分析物料守恒误差发现,当时间步长和空间步长取值都足够小时,数值模拟结果的质量能够保证为优秀;③离心模拟技术应用于包气带水分迁移是可行的;④离心模拟时加速度分布不均会导致模型底部的水分迁移滞后于原型,使用更高的离心加速度能够减轻这种现象。     

盐度和水流扰动对河口水体污染物在上覆水-沉积物垂向运移的影响

为保障长江河口地区用水安全以及精准预测水源地水质变化，利用环形水槽装置，开展了盐度和水流扰动对污染物在上覆水-沉积物垂向运移的影响研究。结果表明：水流扰动强度对氨氮因子的垂向运移总体起到促进作用，盐度对氨氮因子垂向运移呈波动抑制作用，其中，水流扰动在盐度对上覆水氨氮浓度的影响机制中起到重要作用；水流扰动对上覆水总磷运移起到促进作用，盐度对总磷运移所起作用呈分段波动关系；水流扰动的增强对沉积底泥吸附总磷起到线性促进作用，但影响较小，盐度对沉积底泥吸附总磷起到先促进后抑制的作用。     

Visual Modflow在地下水污染模拟中的应用

采用Visual Modflow软件建立地下水系统模型,预测曲阜某厂区修建后流场的变化。在此基础上,利用VisualModflow软件中的MT3DMS模块,以铅离子(Pb2+)为溶质进行污染物运移模拟,预测地下水中污染物的运移情况。结果表明:拟建项目正常运行情况下,生产污水对地下水水质的影响很小;在管线破裂(或污水处理站发生故障)和污水处理站溢水两种情况同时发生状态下,含铅废水对地下水水质最大影响半径为40 m。     

基于Visual MODFLOW的某尾矿库地下水污染模拟

以甘肃省合作市某尾矿库库区作为研究区,应用Visual MODFLOW建立了地下水水流模型和溶质运移模型,模拟了4种特征污染物在尾矿库无防渗和尾矿库人工防渗层破损两种非正常工况下的运移情况。数值模拟预测了污染物的影响范围、超标范围和最大运移距离。由预测结果可知:污染物主要沿水流方向运移,对水环境的影响随时间逐渐增大;氨氮和总磷对水环境的影响较大,总砷和六价铬影响较小;两种工况中,尾矿库无防渗对水环境造成的影响更为恶劣。     

VG模型参数对灌溉补给系数的敏感性分析

运用模型手段,计算灌溉补给系数时,VG模型中水力参数的不确定性严重影响了灌溉入渗补给系数的可靠性,且目前针对非均质岩土层入渗及其水力参数敏感性的研究较少。基于新疆伊犁霍城县原位试验场灌溉试验,运用HYDRUS-2D软件建立二维饱和-非饱和带水分运移数值模型,利用EFAST法和Morris筛选法分析了VG模型中水力参数对灌溉补给系数的敏感性,并分析比较两种方法的一致性。研究表明:当包气带岩性为均质结构时,θ_s(土壤的饱和含水率)及n(VG模型的形状参数)共同影响着灌溉补给系数。当包气带岩性处于上粗下细的结构时,θ_s对灌溉补给系数影响最大,即表明θ_s最为敏感,而且细颗粒θ_s相对于其他水力参数的耦合程度最大。n直接影响着土壤水分特征曲线的整体形状。同时EFAST法和Morris筛选法对参数敏感性分析结果呈现较高的相关性。由于VG模型中水力参数数量适中,EFAST法较Morris筛选法工作量合理,同时对模型参数敏感性分析更加贴近实际。研究成果对获取包气带水分运移模型参数有着重要意义。     

VG模型参数对灌溉补给系数的敏感性分析

运用模型手段,计算灌溉补给系数时,VG 模型中水力参数的不确定性严重影响了灌溉入渗补给系数的可靠性,且目前针对非均质岩土层入渗及其水力参数敏感性的研究较少。基于新疆伊犁霍城县原位试验场灌溉试验,运用 HYDＲUS－2D 软件建立二维饱和－非饱和带水分运移数值模型,利用EFAST 法和 Morris 筛选法分析了 VG 模型中水力参数对灌溉补给系数的敏感性,并分析比较两种方法的一致性。研究表明: 当包气带岩性为均质结构时,θs( 土壤的饱和含水率) 及 n( VG 模型的形状参数) 共同影响着灌溉补给系数。当包气带岩性处于上粗下细的结构时,θs 对灌溉补给系数影响最大,即表明 θs 最为敏感,而且细颗粒 θs 相对于其他水力参数的耦合程度最大。n 直接影响着土壤水分特征曲线的整体形状。同时 EFAST 法和 Morris 筛选法对参数敏感性分析结果呈现较高的相关性。由于VG 模型中水力参数数量适中,EFAST 法较 Morris 筛选法工作量合理,同时对模型参数敏感性分析更加贴近实际。研究成果对获取包气带水分运移模型参数有着重要意义。     

轻非水相液体在非均质地层包气带中运移和分布特征数值分析

论文采用数值分析方法，对轻非水相液体在包气带非均质介质中的迁移和分布特征进行了分析研究。分析过程中，充分考虑了不同结构的土层特征对非水相液体运移的影响。所获得的研究成果将有助于对非水相污染物包气带的污染过程的理解，评价其污染程度。     

包气带垂向渗透系数的原位试验研究

野外试验测定包气带渗透系数对于研究非饱和带水分运移过程、植物根系吸水特征及产汇流规律具有重要意义。本文采用Inverse Auger法在毛乌素沙地开展了原位包气带垂向渗透系数测定实验。通过实验数据分析表明:①为获得较可靠的垂向渗透系数,野外实验时,需要重复注水过程,使包气带应尽可能湿润,消除水平吸渗对垂向入渗的影响;②采用Porchet推导的计算公式计算包气带垂向渗透系数时,应对获取的数据进行统计分析,放弃不符合实验物理背景的数据。在上述分析基础上,计算得到实验介质平均垂向渗透系数为2.23 cm/h。上述原位实验数据的分析方法和实验结果对相关实验研究具有一定的借鉴意义。     

考虑蒸发锋面的包气带一维液相运动方程解析解

为分析包气带中液态水运移的基本规律,基于相对渗透系数模型中的Gardner模型求解扩散度,在考虑蒸发锋面的基础上推导了包气带一维液相运动方程的解析解,建立了蒸发锋面深度模型、均质土及成层土的水力连续区有效饱和度剖面模型、水力参数反演模型。研究结果表明:稳态流下非饱和土的有效饱和度剖面受比流量q、Gardner模型参数α_g及下边界负压水头h的影响;在成层土中上层土的有效饱和度剖面及蒸发锋面深度受下部土层透水性的影响;参数反演分析证明了液相运动方程解析解的可靠性。     

污灌污染系统整体数学模型

依据污染物的迁移转化途径，建立了模拟预测迁移型污染物变化的整体数学模型，整体模型由表土层模型、下包气带模型、含水层模型组成，表土层模型为黑箱模型，下包气带模型为一维垂向迁移模型，含水层模型为二维平面迁移模型，子模型之间用流量和污染物浓度耦合·在河北省新河县污灌试验区进行的实例应用中，对求解复杂的含水层模型，采用美国IOWA大学教授陈景仁提出的有限分析法求解，经实测资料验证，整体模型是可靠的，并模拟预测了该区在现状污灌状态下，迁移型重金属As、Cr 6和可降解有机物BOD、COD的变化趋势，及其达标年限     

冻结层上包气带边界特征分析

在寒区,关于冻结层上包气带边界特征的分析一直备受人们关注。在充分梳理既有研究成果的基础上指出:冻结层上包气带一般指的是位于地表与冻结层上地下水之间岩层圈最顶部的地带;包气带的分类依据冻土和地貌条件划分;在包气带边界处,岩层中的孔隙气体会和大气圈进行交换;冻结层上包气带水分迁移的影响因素有水分饱和差和热梯度差。