一维饱和与非饱和水动力弥散的实验研究

本文通过室内对中壤土及轻壤土饱和、非饱和水动力弥散实验,认为对实验土样不动水体是存在的,在描述弥散过程的数学模型中应考虑不动水体的作用。根据一维饱和弥散实验结果,由相应的解析解,用单纯形法反求了参数;对于一维非饱和弥散实验,提出了一种求解水动力弥散方程的数值方法,并用试算法反求了实验土样的弥散参数。     

天津地区微水试验求取含水层渗透系数的应用

为解决抽水试验求取含水层渗透系数周期长、操作复杂的问题,以天津某场地潜水含水层和承压含水层的微水试验为例,采用Hvorslev模型、Cooper模型和Bouwer&Rice模型计算含水层渗透系数,并与抽水试验结果对比,Bouwer&Rice模型分析潜水含水层微水试验数据求得的渗透系数与抽水试验结果相比误差小,结果准确;...     

地质统计学法在地下水污染溯源中的应用及参数敏感性分析

为了确定地下水污染物来源,将地质统计学方法应用于追溯一维均质含水层中污染源的排放过程,利用数值实验分析了观测点布设位置、污染物浓度观测误差、水动力弥散参数和地下水流速对地质统计学法溯源效果的影响。结果表明,观测点提供的浓度信息能准确反映观测时刻污染物浓度的分布时,根据这些浓度信息可得到好的溯源效果。反演出的污染物排放过程与真实排放过程相似度较高时,污染物浓度测量误差的数量级介于10-6~10-3.5之间,水动力弥散系数的变化幅度在-10%~5%内,实际平均流速的变化幅度在±2%间。在本次数值实验条件下,地质统计学法给出了较好的溯源效果,与观测浓度误差相比,水动力弥散参数和地下水流速对溯源效果影响更显著。     

饱和-非饱和土壤中吸附性溶质水动力弥散实验研究

本文通过室内土柱对轻壤土和重壤土饱和、非饱和水动力弥散实验，得到了吸附性溶质水动力弥散参数的计算方法。根据一维饱和弥散实验结果，由相应的解析解，用简化计算方法求得饱和水动力弥散系数Dsh和阻滞因子R；对于一维非饱和弥散实验，在分析溶质的水动力弥散理论的基础上，推导出求解非饱和土壤水动力弥散系数Dsh(θ)的计算公式。     

一维变密度溶质运移实验及参数推求

通过室内土柱注水实验,观测沙质土壤中氯离子浓度的变化过程。以变密度水流连续性方程、溶质运移方程和达西方程为基础,运用有限单元法和差分法对这3个方程进行联立求解,建立了一维变密度水流和溶质运移数值模型。利用实验数据反求变密度渗透系数、弥散系数等水动力参数。     

基于MCMC和ES-MDA方法的地下水数值模型非均 质参数场及开采量的反演研究

马尔科夫链蒙特卡罗方法(MCMC)和多重数据同化集合平滑器方法(ES-MDA)近年来在地下水参数反演得到广泛应用，但对三维多层非均质含水层参数反演精度和计算效率还缺乏对比分析。本文构建了含有基于Karhunen-Loève展开的非均质参数场的潜水和多层承压水含水层案例，并建立了地下水数值模型和基于Kriging方法的替代模型，模拟含水层分层水头变化，探讨了基于替代模型的MCMC、替代模型和数值模型相结合的两阶段MCMC以及ES-MDA方法反演的含水层渗透系数以及开采量。结果表明，针对本文算例，在非均质参数和开采量的反演中，相比而言，两阶段MCMC反演参数精度更高，ES-MDA方法计算效率更高。本研究为地下水数值模型参数反演方法选择提供参考依据。     

考虑可信度的弥散度尺度效应分析

弥散度是表征含水层中介质弥散特征的重要参数, 具有尺度效应性质, 它反映了含水层介质空间结构的非均质性. 本文收集了大量国内外在不同试验尺度下和实验条件下分别运用解析方法和数值方法所得的纵向弥散度资料; 考虑各种资料数据的可信度, 将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级, 并以可信度为权重, 运用加权最小二乘法对纵向弥散度与试验尺度数据进行了分析. 通过给3级可信度资料赋予不同的权重, 计算出了3种权值方案(2:1.5:1、3:2:1、1:1:1)条件下纵向弥散度尺度效应的分维值, 得到不同空隙介质在不同计算方法条件下的纵向弥散度尺度效应分维值, 为弥散度参数初步估计提供依据.     

关于一种潜水井裸井slug数学模型的探讨及实证

利用slug试验测量渗透系数在国内外已有了比较成熟的发展,但是专门应用于潜水井裸井的slug数学模型却极少出现在各类文献中。通过注水高度对潜水含水层厚度的影响推导对潜水含水层完整井的slug数学模型,此模型与传统的Bouwer and Rice模型相比考虑了注水后潜水面水位的增加对渗透系数K的影响,并结合室内变水头渗透试验和前期抽水试验来验证在工程实例运用此模型算出的渗透系数的准确性。更多还原     

基于和声搜索算法的地下水污染源与未知含水层参数的同步反演研究

地下水污染源反演问题和含水层参数反演问题都是典型的地下水逆问题。在未知含水层参数（渗透系数、弥散度等）等先决信息的情况下进行地下水污染源反演计算时,需要根据已有的监测数据（水位和浓度等）对地下水污染源和未知含水层参数进行同步反演。在同步反演优化问题中,决策变量包括污染源位置、强度以及待求的含水层参数。本文对同步反演模型的框架组成（包括污染物迁移模型和反演优化模型）进行分析后,在对已有的各种和声搜索改进算法进行研究的基础上结合同步反演模型提出一种改进的和声搜索算法,最后将同步反演模型和改进的和声搜索算法应用于具体的算例研究。研究表明,改进的和声搜索算法具有算法稳定高效、求解精度高等特点,能够广泛应用于复杂的地下水污染源和含水层参数反演问题。     

基于和声搜索算法的地下水污染源与未知含水层参数的同步反演研究

地下水污染源反演问题和含水层参数反演问题都是典型的地下水逆问题。在未知含水层参数(渗透系数、弥散度等)等先决信息的情况下进行地下水污染源反演计算时,需要根据已有的监测数据(水位和浓度等)对地下水污染源和未知含水层参数进行同步反演。在同步反演优化问题中,决策变量包括污染源位置、强度以及待求的含水层参数。论文首先介绍同步反演模型的框架组成(包括污染物迁移模型和反演优化模型),然后在对已有的各种和声搜索改进算法进行研究的基础上结合同步反演模型提出一种改进的和声搜索算法,最后将同步反演模型和改进的和声搜索算法应用于具体的算例研究。研究表明,改进的和声搜索算法具有算法稳定高效、求解精度高等特点,能够广泛应用于复杂的地下水污染源和含水层参数反演问题。     

土壤孔径分布对污染物迁移过程中弥散系数的影响

弥散作用主要受土体孔隙结构影响,基于孔隙结构特征对弥散作用的影响这一问题,通过压汞实验确定土样孔径分布,以水动力弥散理论为基础,以3种不同粒径组分砂土作土样,以氯化钠作为示踪剂,进行一维土柱水动力弥散和扩散实验。并由实验结果计算出各土样的机械弥散和扩散系数,得出以下结论:随着特征孔径d60或者不均匀系数Pu增大,分子扩散系数只有很小程度的增加,但机械弥散系数却有大幅度的增大,而且扩散作用在整个水动力弥散作用中所占的比例也越来越小,机械弥散受孔隙结构特征影响程度较分子扩散而言要大的多。     

高应力下西安含水层砂土蠕变特性的试验研究

针对西安市地面沉降研究,运用自行研制的高压固结仪,选取了西安市含水层具有代表性的中细砂样,模拟承压含水层的深部的应力环境和水位变化,进行了高应力状态下的一维蠕变试验研究。试验结果表明:西安中细砂的蠕变特征除了受有效应力大小影响外,还与砂土所受应力历史有关。在承压水位下降的情况下,西安中细砂的压缩变形具有显著的蠕变特征;而在承压水位上升情况下,中细砂发生膨胀过程蠕变不明显。根据试验前后激光粒度分析曲线和电镜扫描对比,砂土的蠕变除了和土颗粒间的滑移错动有关外,还和砂土颗粒的破裂有关。在总结试验规律和变形机理的基础上,提出了适合于西安市中细砂蠕变特性的广义Kelvin模型。模型识别得到的广义Kelvin模型的5个参数并不是常数,而是随着应力水平的不同呈现出一定的规律变化性。     

注水井回灌过程中堵塞问题实验研究

采用砂柱在实验室内模拟井灌过程中注水井周围砂层的堵塞过程。通过测定渗透系数的变化来分析堵塞的程度，同时，通过测定水样悬浮物浓度、细菌数目、溶解氧、TOC等水质参数的变化来分析井灌过程中可能发生的物理、生物堵塞。试验分别采用平均粒径为0.59 mm和0.34 mm的两种砂样。试验结果分析表明：悬浮物颗粒填充砂粒介质空隙引起的机械堵塞和微生物积聚、繁殖堵塞介质空隙引起的生物堵塞是砂柱堵塞的主要原因；砂柱上部对悬浮物和微生物的过滤、吸附作用强，堵塞也更严重；介质粒径差异对堵塞过程和堵塞程度的影响明显，平均粒径较小的砂柱更容易发生堵塞，而平均粒径为0.59 mm的砂柱渗透系数减小持续时间长，渗透系数减小的幅度大。     

南水北调工程北京段地下水回灌对含水层水质影响

采集南水北调北京蓄调池附近地下砂样、地下水水样、丹江口水库水样,通过室内试验模拟含水层方法,分析不同比例的丹江口水库水、地下水与含水层介质混合后的水化学作用,探讨水化学成分随时间的变化规律。结果表明,模拟含水层在可溶盐溶解作用、矿物溶解-沉淀作用、微生物作用、阳离子交换吸附作用等影响下,各项水质指标都发生了变化,但均符合地下水质量Ⅰ类或Ⅱ类标准。     

不同浓度悬浮物颗粒在多孔介质中迁移特性研究

多孔介质中悬浮物迁移特性的研究,有利于减缓实际回灌工程中的堵塞问题,对地下水人工回灌技术的推广具有重要理论意义。采用室内砂柱试验,研究不同悬浮物浓度条件下多孔介质渗透性的变化、悬浮物颗粒在饱和多孔介质中的运移-沉积规律,并分析堵塞发生的机理。本次试验以中位粒径224.2μm的石英砂作为入渗介质并在砂柱中分别连续注入由中位粒径3.24μm的悬浮物颗粒配制而成的三组不同浓度溶液(100 mg·L~(-1)、300 mg·L~(-1)、500 mg·L~(-1))。研究结果表明,在不同的回灌浓度条件下,砂柱内均发生了表面-内部双重堵塞;且随着悬浮物溶液浓度的增加,悬浮颗粒在多孔介质内的迁移量减少,而滞留量却明显增多,但悬浮物浓度对沉积量的影响随着入渗深度的增加而减小;堵塞速率也会随着回灌液浓度的增加而加快;在回灌的初始阶段,多孔介质的渗透性随时间下降幅度很大,随着试验的进行,最终会趋于稳定状态,且越靠近砂柱表层,悬浮物堵塞的程度越为严重。在实际的人工回灌工程中,要尽可能降低回灌液中悬浮物颗粒的浓度,以降低堵塞的风险,保证回灌工程更为长久地运行。     

Environmental Impact of Two,Adjacent, Hazardous Waste Disposal Sites in the Niagara River Watershed

Sediment core samples were taken from the Niagara River at locations adjacent to the Love Canal and the 102nd Street dumps, two hazardous waste disposal sites in the City of Niagara Falls, New York. The samples were analyzed by capillary gas chromatographic mass spectrometry, and a variety of halogenated organic compounds (including chlorobenzene, -toluene, -naphthalene, -benzyl, and -norbornane derivatives) were identified and quantified. Based on the qualitative and quantitative data obtained, the sources of these pollutants were identified, and the relative migration of chemicals from the two dumps to the Niagara River was established. The impact on the river is localized to the immediate vicinity of the outfall of the sewer draining the Love Canal neighborhood. Remedial action could be as easy as removing 20 truckloads of contaminated sediment from the river.     

溶质运移中多孔介质弥散度影响因素的SPH模拟研究

借助光滑粒子流体动力学(SPH)方法,本文从流体质点运动和溶质扩散的物理本质出发,设计并进行孔隙尺度下多孔介质中溶质运移的仿真实验,进而分析多孔介质弥散度影响因素,并讨论弥散度与多孔介质结构参数的关系。通过离散化N-S方程和Fick扩散方程,建立描述孔隙水流动的SPH水动力模型和描述溶质分子扩散的扩散模型,求解出在低Pe数下对流扩散方程的一维定解问题,检验了模型的准确性。在高Pe数流场中,进行了恒定流速的黏性流体穿透多孔介质薄层的仿真实验,计算结果可准确模拟出过水断面上各流体质点的流速差异、流体质点在多孔介质中的弥散过程以及流体质点的迂曲绕流过程;通过建立三段理想化的孔隙通道模型,发现在迂曲路径相同时,速度差对机械弥散度仍有显著影响。最后,为探究弥散度与多孔介质结构参数的关系,生成了多组随机粒径的二维多孔介质进行溶质穿透仿真实验。计算结果表明,弥散度与流速变异系数、迂曲度、迂曲路径差以及不均匀系数大致呈正相关,与孔隙率呈负相关。     

典型污染场地含水层天然净化能力溶质模拟研究

根据典型石油类污染场地岩性、水文地质等特征,在长期观测、抽水试验及弥散试验等资料搜集与分析基础上,通过水流模型验证,构建了地下水水流运动及溶质迁移的数值模型。选取苯系物(BTEX)作为模拟因子,运用GMS软件中MT3DMS模块模拟地下水对流-弥散溶质迁移过程,运用RT3D模块模拟研究了地下水中移动、非移动的多种微生物共存的有机污染物生物降解过程。结果表明,生物降解化学反应具有明显的降低污染物峰值的作用,而研究区存在大量的好氧微生物作用和反硝化作用,据此提出可以采用原位生物修复技术来治理石油污染。     

Development of a confined water sensitive urban design (WSUD) system using engineered soils.

Innovative Water Sensitive Urban Design (WSUD) systems are being investigated at three locations to the north and south of Sydney, Australia. These systems contain porous concrete pipes that are designed so that stormwater exfiltrates through the permeable walls of the pipes into the surrounding substrate media material. The porous pipes and media material treat the passing stormwater. The primary aim of the overall project is to develop a model to describe the treatment effectiveness of confined WSUD systems. This paper focuses on the system located at the Weathertex Industrial Site, Heatherbrae. Due to wood processing operations that occur at this site, it is recognised that the surface runoff will carry a heavy organics loading. Granulated Activated Carbon (GAC) is recognised for its ability to reduce the concentration of dissolved organics present in both wastewater and stormwater. GAC was therefore chosen as a filtration medium to be investigated at this site. To maximise the effectiveness of the GAC, extensive laboratory batch studies were undertaken prior to the field system being constructed to determine the optimum GAC/sand ratio. The purpose of the experimental work was to assess the dissolved organic removal potential through sorption of various concentrations of GAC. The aim of this paper is to describe these laboratory experiments and discuss how they related to the field system. Through these experiments it was determined that a sand/GAC ratio of 25:1 was ideal for the media material at the Heatherbrae site.