地下水中乙醇汽油溶解组分运移与生物降解的研究

为了解乙醇混合汽油主要溶解组分在地下水中的迁移,开展了含水砂槽多孔介质的投注试验,投注物是含有溴化物、乙醇和汽油的混合溶液。试验结果表明：水动力弥散和混合电子受体条件下的土著微生物降解是乙醇和单环芳香烃(BTEX)自然衰减的主要过程。乙醇迁移没有滞后性(阻滞系数为1.0),在生物作用参与下随迁移距离增加而逐渐消失;但乙醇对生化氧量的高需求延迟了甲苯和乙苯的生物降解。苯与甲苯的阻滞系数为1.18,乙苯和二甲苯的阻滞系数为1.28;苯的晕体延伸最长,持续时间最长。基于守恒示踪剂溴离子的浓度校正,乙醇与BTEX的一级降解速率存在明显的大小顺序,即乙醇>甲苯>乙苯>间、对二甲苯>邻二甲苯／苯,与它们的迁移晕体长度大小顺序(即苯>间、对二甲苯／邻二甲苯>乙苯>甲苯／乙醇)具有相反的对应关系。这表明改善乙醇生物降解条件和加速其生物降解速率,是BTEX污染修复的一个有效策略。     

地下水多孔介质中胶体与污染物协同运移规律研究进展

在总结国内外地下水中污染物运移规律研究的基础上,阐述了地下水多孔介质中胶体与污染物协同运移的研究进展。讨论了胶体运移的基本过程、相关机理,探究污染物-胶体-微生物(生物胶体)协同运移的作用方式、影响因素、实验分析、模型构造,并指出该领域目前研究存在的主要问题,以及对该领域研究趋势的展望。     

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。     

污染物在多孔介质饱和水中运移规律的研究

以淮北市萧濉新河为研究对象,进行了河水与地下水原型水质监测,结合现场地质勘探、土工试验和室内土槽试验,获得了大量有价值资料。藉此,论述了萧濉新河污染对浅层地下水的影响程度和范围,揭示了污染物在土壤饱和水中的扩散运移规律。     

人工回灌条件下地下环境要素对氯苯生物降解行为的影响研究

为控制区域地面沉降,计划开展相应的地下水人工回灌,而在拟采用的回灌水源中监测到氯苯等有机组分,因而确定回灌过程中氯苯的环境行为是十分必要的。由于人工回灌过程会对地下环境产生扰动,所以不同回灌季节会导致地下环境温度以及溶解氧发生变化。基于此,开展了一系列的生物降解实验,研究不同地下环境要素下人工回灌过程中氯苯的生物降解作用。实验数据表明:一定浓度条件下氯苯的生物降解反应符合一级衰减动力学和Monod方程。由Monod方程得出：随着温度升高和溶解氧的增加,降解速率加快,降解效果更好。阿伦尼乌斯方程能够量化温度对生物降解速率的影响。不同浓度氯苯生物降解计算出最大的降解量为：在好氧与厌氧条件20,10,0℃下,分别为35,31,28 μg/g和30,27,23 μg/g。就温度和溶解氧对氯苯生物降解的影响来看,确定人工回灌最佳季节是夏季。     

求解水动力弥散方程的多单元均衡法

本文给出一种多孔介质溶质输运方程的多单元均衡解法。该方法基于多孔介质溶质输运理论和物质守衡原理,在三角形单元的局部座标系中对溶质传输的物质流强度方程进行差分,直接形成未知函数离散后的系数矩阵。方法简易,形式简单,物理意义直观,实用方便。     

RADICAL FLOW IN POROUS MEDIA WITH DISPERSION AND ADSORPTION

The radical transport of chemical concentration in porous media with dispersion and adsorption was studied in this paper. Using Langmuir‘s adsorption model, the numeri cal equation of concentration transport was derived. The flows with and without adsorption were simulated and analyzed. Comparison of the obtained solution with the known analytical solution for flow without adsorption shows the presented numerical method is correct and effective, which can be used in reservoir engineering     

银川地区饱和细砂含水介质弥散实验研究

以水动力弥散理论为基础,在中国石油宁夏石化分公司炼油厂和废渣场各采取5组潜水含水层细砂岩心样,采用NaCl做示踪剂,进行室内一维沙柱弥散实验,以半无限含水层中污染物迁移模型的解析解计算了弥散度,并探讨了室内一维沙柱实验测定含水层弥散参数的误差来源,为地下水水质模型的建立提供基础。研究表明:炼油厂潜水含水层弥散度与废渣场潜水含水层弥散度基本接近。模型误差是对室内一维沙柱实验确定弥散参数产生影响最大的一类误差。目前,需加强银川平原大尺度含水层弥散特征的研究。     

多尺度有限元法在地下水模拟中的应用

本文详细介绍了多尺度有限元法的基本原理,并将其应用于非均质多孔介质中的流动问题,对水文地质参数按函数连续变化、渐变和突变3种非均质多孔介质中的二维地下水稳定流、非稳定流分别用多尺度有限元法和传统有限元法进行了计算。计算结果的对比表明,多尺度有限元法比传统有限元法有效,既节省计算量又有较高的精度。     

不同布设方式的生态浮床对水流结构影响研究

生态浮床是一种应用广泛的水质净化水体修复技术。在河道中布设生态浮床会干扰水流结构,影响河道行洪排涝能力。本文区分低透水性浮床主体区和高透水性浮床根系区,运用两层式固定多孔介质域概化生态浮床,构建生态浮床不同布设方式的水槽三维水动力数学模型,对比分析无浮床、浮床不同间距串联或交错排列等14种工况的水槽水动力特性及其变化规律。布设浮床后浮床上游水面壅高、下游水面先局部降低后恢复,浮床段流速垂线分布呈\"纺锤形\"且平均流速和紊动能明显增大。相较于串联排列,交错排列方式对水流结构影响程度较大,且水位、流速、紊动能等水动力参数随浮床间距的变化趋势相异。因此,考虑对洪水位的壅高及增强水流紊动强度利于污染物扩散,实际应用中需结合研究成果合理选择生态浮床的布设方式。     

双重孔隙介质流固耦合理论模型

介绍了考虑介质变形的双重孔隙介质模型,并给出了双重孔隙介质流固耦合方程的数学推导。     

基于降雨空间变异的潜水运动随机模拟方法Ⅱ——条件模拟

建立了降雨空间变异条件下基于KLPC解法的潜水运动条件模拟方法，假设平面上若干测点的降雨量已知，分析了当随机模型中加入雨量站观测值时水头、流速和水动力弥散系数标准差的变化情况。研究结果表明：在条件模拟中，由于降雨协方差具有非平稳结构，需要采用数值解法来求解Fredholm方程；条件模拟方法计算出的水头、流速和水动力弥散系数的标准差要小于非条件模拟的结果；在降雨空间变异条件下，降雨的相关长度越大，方差越大，条件模拟对水头标准差削减越明显；与水头相比，条件模拟下流速和水动力弥散系数的标准差的消减更为明显，因此在考虑降雨的空间变异性时，条件模拟可减小溶质运移输入参数的不确定性具有一定作用。