水质模型中污染物衰减系数敏感性分析

对于河流纳污能力数值模拟问题,污染物扩散衰减系数是一个重要参数,决定了模型的准确性和可靠性。本文针对三峡大坝至葛洲坝之间河段,基于Mike21建立平面二维水质模型,以氨氮为典型污染物分析河流纳污能力,在此基础上进行了衰减系数对流量、本底浓度及有无衰减过程等因素的敏感性分析。模拟结果表明:相比本底浓度,流量的改变对污染物扩散过程的影响更为明显;污染物扩散范围随流量的增加而增加,随本底浓度的增大而降低;增大衰减系数将使污染物扩散范围减小,且高流量低本底浓度时衰减系数的取值范围较大,使得影响范围变幅最大。     

泄槽底部掺气坎后水流掺气浓度分布模型试验

针对泄槽底部掺气坎后的掺气浓度分布规律较为复杂、研究成果较少的问题,为了更清楚地探究泄槽底部掺气坎后上游直段、反弧段及下游直段水流掺气浓度分布规律,采用含有反弧段的泄槽进行模型试验研究。试验结果表明:上游直段、反弧段及下游直段水流中不同水深处掺气浓度的沿程变化规律是不相同的;其他条件不变时,水流掺气浓度随掺气坎高度的增加而增大,随反弧段反弧半径的减小而减小;掺气坎高度和反弧半径对掺气设施的有效保护范围有一定的影响,适当提高掺气坎的高度和反弧段的半径对增大掺气设施的有效保护长度有利。     

倾斜岸河流和水库水面污染带下的污染物质量浓度分布

基于静止水体中横向和垂向扩散系数不相等的瞬时线源二维扩散的解析解,推导出水面有限宽瞬时污染源二维扩散的质量浓度分布计算公式。在顺直倾斜岸坡大宽度深水情况下,基于横向和垂向扩散系数不相等的角形域映射原理,推导出倾斜岸水面瞬时污染带下角形域中二维扩散污染物质量浓度分布的理论公式。计算与分析结果表明,在简化条件下该公式与理论解完全一致,角形域倾角对污染物的质量浓度分布影响较大,角形域内质量浓度分布具有随倾角参数为奇、偶数而不同的特性,计算点距离岸坡顶点越近,角形域倾角对污染物质量浓度分布的影响越大;横坐标越大,影响越小;水深越大,影响也越小。     

土壤中重金属离子运移规律数值模拟分析

为了研究多组分重金属离子在多层土壤中运移规律及其影响。针对狮子山铜矿尾矿料应用COMSOL软件模拟预测单组分和多组分中Cu~(2+)、Pb~(2+)离子演化规律,并进行有无防渗层对多组分离子迁移影响比较。结果表明:相同时刻离子浓度随埋深增加呈反"S"形降低,且曲线逐渐趋于平缓。相同埋深的Cu~(2+)、Pb~(2+)离子浓度随时间增加,导致地下水污染严重;且多组分离子在地基土中浓度分布大于相应条件下的单组分的浓度。防渗层可大大降低污染物的迁移浓度和范围,有防渗层时在t=10 a时,地基对Cu~(2+)、Pb~(2+)多组分的消减率分别为83%和100%。     

重金属对黄土pH值的影响

文中研究了重金属铅、锅对黄土区pH值的影响，通过试验分析得出：随着重金属离子浓度的增大黄土区的pH值会减小，但浓度增大到一定程度后，将使黄土的pH值变化趋于某一稳定的值。重金属铅对黄土区的pH影响要大于镉。     

混凝土碳化对氯离子扩散影响试验研究

混凝土耐久性研究从环境层面分主要是碳化和氯离子扩散两个方面。碳化过程会改变混凝土的性质,影响氯离子扩散。在相同养护条件下制成混凝土试件,试件在内部环境条件相同的碳化箱中进行不同程度碳化并测量碳化深度。采用标准电流电量法测量不同碳化深度混凝土试件的扩散系数,分析在其他条件相同的情况下碳化深度对氯离子扩散系数的影响及产生这种影响的原因。试验结果表明氯离子扩散系数随碳化深度增加而增大。综合分析碳化影响效应,碳化对于氯离子扩散存在正反两方面的影响。一方面碳化增加混凝土密实度,阻碍氯离子扩散;另一方面碳化增加混凝土内毛细孔数量且增加自由氯离子含量,促进氯离子扩散。实际情况下碳化对于氯离子扩散系数的影响效应取决于哪一方面的作用更具主导性。     

水灰比、养护龄期和表面涂料对混凝土氯离子扩散影响的试验研究

通过试验,研究了水灰比、养护龄期和表面涂料对混凝土氯离子扩散的影响。研究表明:对于给定的水灰比,混凝土氯离子扩散系数随着养护龄期的增大而不断减小;对于给定的养护龄期,混凝土氯离子扩散系数则随着水灰比的增大而增大。当水灰比为0.4至0.6、养护龄期为7 d至28 d时,丙烯酸酯、JSA聚合物和环氧树脂3种涂料均能在不同程度上提高混凝土抗氯离子侵蚀能力,但环氧树脂的效果要明显好于其余两种涂料。     

倾斜岸河库水面污染源下浓度分布的理论分析

从保守物质横向和垂向扩散系数不相等的静止水体中瞬时线源二维扩散的解析解人手,分析推导出半无限水面瞬时污染源下二维扩散的浓度计算公式。在顺直倾斜岸坡大宽度深水情况下,借助于横向和垂向扩散系数不相等的角形域映射原理,进而推导出倾斜岸水面瞬时污染源下角形域中二维扩散浓度分布的理论公式。在简化条件下该理论公式与可对比理论解完全一致。结果分析与讨论表明:角形域倾角对污染物的浓度分布影响较大;角形域内浓度分布具有倾角参数n(180/)为奇数和偶数不同的双重特性;计算点距离岸坡顶点越近倾斜岸坡对浓度分布的影响越大;横坐标越大影响越小;水深越大影响也越小。该理论公式可为河库水质监测布点与数据的归纳分析、水质模型的验证和污染混合区浓度估算提供有力的工具。     

气体整流扩散效应对气泡共振阶跃现象的影响

溶解在液体中的不可凝结气体影响着气泡的动力学响应。当气泡受到外加压力波的驱动而处于振荡时,气体整流扩散效应导致在一定条件下,气泡半径突然大幅增长,发生阶跃现象。文献认为阶跃现象是由气泡振荡时发生变形而产生的微流引起,而该研究发现仅考虑气泡的径向振荡亦能获得与实验观察相当的半径增长幅度。该文结合气泡动力学方程和气体扩散方程研究了整流扩散现象,分析了振荡压强强度、频率、初始半径和泡内外气体浓度比等参数对整流扩散引起的半径阶跃的影响。发现当气泡初始半径小于共振半径时,气泡由于整流扩散效应逐渐增长,固有频率随之减小;当半径接近共振半径,或者当固有频率接近驱动频率时,发生共振阶跃。阶跃发生时,气泡界面处的气体浓度梯度周期均值为正,促使气体快速向泡内扩散。该研究结果揭示了阶跃现象和气泡径向振荡共振的密切关系。     

建筑垃圾骨料浸出重金属对环境影响研究

为了探究建筑垃圾骨料作为渗透性路面底基层替代材料的适用性,必须考虑建筑垃圾对地下水的污染问题。选取2种常见的建筑垃圾再生骨料:再生砖骨料(CB)和再生混凝土骨料(RCA),探究其浸出重金属浓度含量及其污染物的释放特征及规律,分析建筑垃圾试样配比、液固比、pH 值等因素对重金属浓度的影响。结果表明:在纯砖块条件下时,重金属Cd、Cu、Ni和Zn含量最小;在纯混凝土条件下时,重金属Cr和Pb含量最小。Cd和Zn的含量随着液固比的变化上下起伏不大,浸出浓度基本保持不变,可见Cd和Zn达到了溶解平衡;Cr和Pb的浸出率随着液固比的增加而增加,浸出量也在不断增加;Cu和Ni的浸出率随着液固比的增加而减小。Cd、Ni和Pb在不同pH值时的浸出浓度随时间变化趋势也基本相似,随着pH值的升高,Cd、Ni和Pb的平衡浓度降低;Cr的浸出浓度与pH值的增高呈正相关;Cu和Zn具有两性浸出,形成U形曲线,在极端的酸性和碱性pH值时浓度升高。建筑垃圾再生骨料浸出后的重金属浓度低于我国相关标准,可作为路面填料。     

EXPERIMENTS ON SELF-PURIFICATION OF HEAVY METALPOLLUTANTS IN NATURAL RIVERS

1.INTRODUCTIONThemovementofwater,sedimentandpollutantsandtheinteractionamongtheminnaturalriversareverycomplicated.Movementofwater,sedimentandPOllutantsarerandom.ButfromastatisticalviewPOint,theirmovementfollowssomerules.Twokindsoftypicalcases,thatis,atributarywithheavymetalpollutantsjoiningamainstream,andanunPOllutedtributarywithmuchsedimententeringamainstreamcontaminatedbyheavymetals,arestudiedinthispaper.Besides,flowscenesinnaturalriversaredifferentindifferentseasons.InthenabPeriod,g…     

长江干流上海段水质监测状况分析

根据2010~2011年长江干流上海段4次水质调查资料,研究了该区域长江水体中溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮以及重金属含量在丰水期和枯水期两季的变化规律。结果表明：随季节性径流量变化,枯水期水体中各项污染指标含量较高,丰水期时则较低;受支流污染物汇入影响,支流汇入点下游的监测点污染水平较高;同时沿江不定期和不定量的污染物排放也会对水体中污染物浓度造成影响。此外,受较小流量和海水顶托作用的影响,长江入海口水体中各污染物浓度较高。     

固化/稳定化重金属污染底泥渗透特性试验研究

采用固化剂对含Cd、Pb、Zn、Mn重金属底泥进行固化/稳定化处理,在酸性条件下,研究了固化底泥的渗透系数变化规律和重金属渗出规律。试验结果表明:渗透初期,渗透系数及Cd、Zn的渗出量逐渐增大,Mn先小幅减小后增大,入渗15 d后均逐渐减小,Cd和Zn的渗出对Mn有抑制作用,Pb的渗出量为0。添加螯合剂EDTA后,渗透系数及Mn的渗出量逐渐降低,入渗30 d后趋于稳定,Pb、Cd、Zn的渗出量先增大,15 d后逐渐减小,重金属的渗出量均有大幅提高,但远小于国家浸出限值,固化效果显著。     

STUDY ON SORPTION OF HEAVY METAL POLLUTANTS BY SEDIMENT PARTICLES

Sorption of heavy metal on sediment particles is studied theoretically am experimentally. Sorption processes of heavy metal pollutants on sediment particles can b well described by Langmuir model. Parameters in the model b,,k and k1 depend on proper ties of sediment and water, and have nothing to do with sediment concentration. By com bining the sorption dynamic equation and the mass conservation equation, the variation c N(sorption content of heavy metal pollutant by specific weight of sediment) and c (con centration of heavy metal pollutant in water phase) with time can be deduced. Further more, formulas for calculating the equilibrium sorption content N and the equilibriur concentration of heavy metal pollutant in water phase c are established too. Experimenta data well coincide with theoretical formulas. These can be treated as the basis for furthe quantitative study of sediment sorption-desorption characteristics.     

闸控感潮河段重金属迁移转化规律研究

以长江感潮江段的某入江河道为典型案例,根据闸控条件下的水文特征、污染物迁移转化特性分别建立了由入江河道及长江相关河段构成的动态二维水动力及重金属数学模型,模拟分析了闸门控制下入江河道的水流运动规律、点源连续排放的重金属浓度随时间变化及二维平面分布特征。模拟结果表明:在长江潮汐、水闸控制影响下,入江河道内重金属浓度在一定范围内呈现周期性波动的现象,重金属浓度整体呈增大趋势,随着污水排放时间的推移,河道内各断面处重金属浓度最大值和波动区间均趋于稳定;典型超周期内,河道内落潮流污染带长度大于涨潮流。重金属在潮汐河道内的变化是一个非常复杂的过程,对这一过程的模拟,可以为河道水质治理和污染防治提供技术依据。     

海水干湿交替区氯离子对混凝土侵入作用的现场检测和分析

为研究海水干湿交替区氯离子对混凝土结构的侵入规律,本文分别对作用时间为4年多和16年多的2个海港码头干湿交替区进行多次现场检测。考虑了混凝土的表层对流区深度,运用Fick第二定律对实测氯离子侵入资料进行拟合,研究了干湿交替区不同高程纯扩散区域的表面氯离子含量和氯离子扩散系数。根据该海区潮汐特征的统计资料计算得到不同高程的海水年浸润时间比例,研究了不同码头海水年浸润时间比例与平均表面氯离子含量和平均扩散系数之间的关系。结果表明,海水年浸润时间比例在0.3～0.5之间时,平均表面氯离子含量和平均氯离子扩散系数都较大,将可能对混凝土结构造成严重的侵蚀。本文引入海水年浸润时间比例,可以将干湿交替条件下的氯离子侵入规律应用到其它海域。     

初期弃流后板房屋面雨水污染物质量浓度衰减规律

为研究初期雨水弃流后不同降雨重现期条件下屋面雨水的污染物质量浓度变化规律,以板房屋面为例,采用3 mm的初期雨水弃流深度,基于暴雨径流管理模型(SWMM),构建了板房屋面径流模型,在采用雨水收集箱中污染物质量浓度实测值对模型验证后,模拟分析了不同降雨重现期板房屋面雨水的污染物质量浓度衰减规律.结果表明:雨水收集箱中污染...     

生物表面活性剂对河道底泥重金属的淋洗效果比较

为了比较生物表面活性剂性质、活性剂浓度和淋洗时间等对河道底泥中重金属淋洗效果的影响。研究中选取了3种不同的生物活性剂即茶皂素、皂角苷和槐糖脂。研究结果表明:活性剂不同,淋洗效果不同;生物活性剂的胶束形成性质会影响淋洗效果;在3种活性剂中,临界胶束浓度低的槐糖脂淋洗效果最好;此外,活性剂浓度为8%时,淋洗效果已达到最佳。淋洗时间对淋洗效果的研究则证明:茶皂素、皂角苷和槐糖脂对重金属淋洗动力学过程可以用Elovich方程进行描述,淋洗过程为非均相扩散过程。研究中还对淋洗前后重金属形态进行了分析,淋洗可以有效去除底泥中弱结合态(离子交换态和碳酸盐结合态)重金属,使得强结合态的重金属所占比例增加,从而降低重金属的生物有效性。     

填埋场黏土衬垫中起始水力梯度对污染物运移影响

垃圾填埋场黏土衬垫对防止渗沥液的渗漏和运移起到至关重要的作用,其中有些黏土渗流呈现非达西渗流现象,存在起始水力梯度i_0,然而起始水力梯度对黏土衬垫防污性能的影响尚未明确。为此,开展了起始水力梯度对污染物运移的影响研究。首先,在不同围压作用下,采用去离子水对黏土进行渗透试验;然后,在围压σ=200 kPa的条件下,分别采用水力梯度为0,12.5,25.0和375.0对4个平行黏土试样进行Na~+溶液渗透,定期测定渗出液Na~+浓度,并最终分层测定试样中Na~+的含量。结果表明:随着固结压力的增大,起始水力梯度越大;当水力梯度分别0,12.5和25.0时,渗出口无渗透液产生,并且Na~+在黏土中的迁移规律基本相同,即分子扩散系数基本相等;当水力梯度为375.0时,水动力弥散系数远远大于分子扩散系数。因此,可以认为当水力梯度小于i_0时,渗沥液不渗透或渗透很小,污染物运移以分子扩散为主;当水力梯度大于i_0时,污染物运移逐渐转为以对流为主。