黏土微观孔隙结构对可溶性污染物运移的影响

多孔介质的微观结构对可溶性污染物的运移具有重要影响。文章利用随机生长四参数生成法(Quartet Structure Generation Set,QSGS),构造具有各向异性孔隙结构的黏土多孔介质,且其固相颗粒具有随机性的粗糙表面。通过Stokes方程与对流扩散方程(ADE)耦合计算得到微观孔隙结构的非均匀水流场与浓度场。对黏土微观结构的非均匀水流场和浓度场进行分析,研究不同截面位置上水流分布情况,在脉冲注入的条件下讨论黏土微观结构对于可溶性污染物运移的影响。结果表明:具有随机性的黏土微观孔隙结构是导致水流场水流速度分布不均匀的主要因素;黏土中微小空隙或死端孔隙往往容易残留高浓度污染物,造成污染穿透曲线的"托尾"现象,也是污染后期的主要污染残留位置。

地下水污染物迁移过程的可视化实验设计

为实现地下水污染物迁移过程的可视化,设计并搭建了一套具有浓度可视化功能的砂箱实验平台。以地下水污染物前向扩散与反向扩散过程为例,采用荧光素钠作为污染物,通过数字图像分析和标准曲线测定,建立了荧光素钠溶液吸光度-浓度-图像灰度值之间的定量关系,实现了多孔介质中污染物浓度空间分布及变化过程的准确捕捉。结果表明,在可视化实验中,获取的图像边缘清晰,空间分辨率高,最低检测浓度在(10^(-2)~10^(-3))mg/L,具有较高的可信度与可靠性。通过对所获取图像的“逐像素”校准,实现了对污染物迁移过程的有效分析,为污染物迁移实验研究提供了一种新的监测手段。

河岸基坑降水非饱和渗流三维数值模拟研究

本文以孔隙介质非饱和渗流Richards方程为基础,建立了可求解地下水自由面和溢出点空间位置的基坑场地三维非饱和渗流模型。通过砂土土柱渗透试验数据,验证了非饱和渗流模型混合边界条件的有效性和准确性。以常州某水利工程河岸基坑场地为例,利用所建立的三维非饱和渗流模型,对降水井失效条件下,河岸基坑的渗流场、地下水自由面和溢出点空间位置进行了预测。研究结果显示:自然条件下,在围堰、截渗墙以及降水井的共同作用下,可有效降低基坑内地下水位,但仍有部分位置存在渗漏风险;当降水井失效时,基坑底部渗漏区域面积明显增大,基坑面临浸没风险。施工过程中应重点关注基坑底部降水井是否完好有效,同时建议在4#围堰坡脚处增设降水井。

湖南省益阳市地下水开采对地面沉降影响情况研究

益阳市于1958年开始集中开采地下水,随着国民经济的发展,地下水开采量急剧增加,本文将针对地下水的开采引起的地面沉降情况进行研究,对益阳市的地层结构、地下水开采量、地下水储存量与水质变化实地调研,根据测定的地面沉降量与地下水开采量模拟并预测益阳市开采条件下的地面沉降,针对现今地下水开采情况提出改进建议与方案。

多孔介质粒径变异系数对污染物运移的影响

多孔介质污染物运移对于明晰地下水污染很重要,但在多孔介质中粒径变异系数(coefficient of variation,COV)对内部微观孔隙结构中污染物运移过程影响的研究还存在不足.为此,基于随机算法,提出了一种不同COV且孔隙度一致的多孔介质几何模型构建方法,通过对Navier-Stokes(N-S)方程和对流‒扩散方程(advection-diffusion equation,简称ADE)进行耦合求解得到多孔介质地下水流场及污染物浓度场,引入克里斯琴森均匀系数,定量评价流场流速分布的均匀性,基于MIM(mobile and immobile)模型和ADE模型分析耦合求解得到的穿透曲线特征.结果表明:随着粒径COV的增大,流场流速分布的不均性增强,MIM模型中的溶质流动区域占比β、无量纲传质率α*均增大;MIM模型拟合优度高于ADE模型,且随COV增大,ADE模型的拟合全局误差Ei逐步增大.总体上,粒径COV控制了溶质流动区域和非流动区域的大小及其之间的溶质交换强度,造成了多孔介质内部溶质运移的“非费克”行为,使得ADE模型的误差逐步增大,对于较大COV的多孔介质,MIM模型具有更好的适用性.