包气带中轻非水相流体运移速率的研究

轻非水相流体(LNAPL)从地表入渗至饱水带污染地下水的过程中,其运移速率及包气带厚度决定了污染物到达饱水带的时间。全面地了解LNAPL的分布,可为修复土壤污染提供参考。本文通过三组室内试验,研究了不同入渗压力及不同入渗方式对LNAPL运移速率的影响。试验结果表明,同等入渗方式下入渗压力越大,LNAPL入渗速率越大,到达饱水带的时间越短;同等入渗压力下,点状自由入渗到达饱水带的时间较长;点状自由入渗在未到达毛细带时,其竖直方向运移速率较大且稳定,到达毛细带一定深度后,LNAPL的运移速率急速下降;面状压渗过程中,LNAPL入渗速率上下浮动,速率曲线呈波浪式,入渗方式呈现"活塞"式下渗,但总体上入渗速率呈现下降趋势。

低渗透介质中轻非水相流体迁移转化规律

本文利用COMSOL软件建立轻非水相流体(LNAPL)纵向迁移转化模型,采用有限单元法进行求解,预测污染物分布规律,并利用局部分析法进行参数敏感性分析.结果表明,大部分LNAPL会在水面以上聚集形成高的质量分布峰值区域,少部分克服毛细压力向下迁移,在自由相迁移范围内,其溶解相浓度达到或接近饱和溶解度;当顶部污染源消失后,降水会使最大饱和度和浓度出现的深度逐渐下移;多孔介质中的低渗透镜体会使污染物垂向入渗受阻,在其表面聚积形成污染池;渗透系数是控制LNAPL纵向迁移速度及饱和度分布的关键参数.

含单裂隙非饱和带中轻非水相流体修复的数值模拟

针对非饱和带中油类污染物时空分布的研究,室内实验很难定量分析运移机理,野外检测成本高且破坏地层。数值模拟法作为一种应用广且成熟的方法,可以用来分析油类污染物在非饱和带中的运移规律。为了研究单井抽提及原位冲洗修复时,含单裂隙非饱和带中轻非水相流体(Light non-aqueous phase liquids,LNAPL)的时空变化规律,建立了数值模型,分析不同条件下LNAPL的修复效果及时空变化规律。模拟结果发现,LNAPL注入时优先流入裂隙,停止注入时优先流出裂隙。单井抽提修复模拟表明,抽提流量越大,修复效率越高。原位冲洗技术能有效补充地下水,防止产生新的环境问题;注水井起到“冲洗”及稀释污染物的作用,模拟最优方案修复面积达到96%,修复率达到75%,LNAPL饱和度控制在约0.05;对比分析发现,注水井布设在污染物范围的上边界时修复效果最好,能有效“冲洗”污染物并携带至抽提井中抽出地表。该研究为受轻油污染的土壤及地下水修复提供了科学的理论依据及有效的评估方法。

轻非水相流体污染物运移的离心模型

用甲苯作为轻非水相流体(LNAPL s)污染物,采用高加速度土工离心试验技术模拟LNAPL s在非饱和土体中的长期迁移过程。利用紫外可见分光光度计分析试验中土样的污染物质量分数。通过图像采集得到了甲苯的时空分布特征和长期迁移规律。结果表明,不同加速度试验得到的甲苯迁移特征相似,因此用较高加速度离心模型试验模拟LNAPL s在非饱和土中迁移过程是可行的。

BTEX在非饱和土和地下水系统中迁移的试验研究

为了解污染物在土壤中迁移的规律,利用BTEX模拟轻非水相污染物质,采用土工离心试验技术对BTEX在非饱和土和地下水系统的迁移过程进行模拟。采用气相色谱分析试验中土样和水样的污染物质量分数,得到了BTEX的时空分布特征和长期迁移规律。试验结果表明,BTEX从泄漏点通过非饱和土层向下运移,在地下水位之上形成高质量分数区,并沿地下水面侧向迁移,部分溶解的BTEX在水体扩散。地下水的流动对BTEX的迁移有一定影响。

利用GPR天线-目标极化的瞬时属性分析方法探测LNAPL污染土壤

轻非水相流体(LNAPL)泄漏后会对土壤和地下水造成严重污染,为了准确探测出LNAPL泄漏范围,本文将GPR天线-目标极化的瞬时属性分析方法应用于轻非水相流体污染土壤探测的研究中。采用注入柴油的石英砂砂箱在实验室建立污染土壤模型,利用探地雷达对该污染土壤分别进行天线方位为0°、90°的测量。LNAPL土壤污染物形状、大小、结构并不规则,因此可以通过0°和90°方位天线测量来分析天线-目标极化特征,了解目标物的走向、形状等地下介质信息。通过对预处理后的包含天线-目标极化特征的信息进行瞬时属性分析,LNAPL污染范围可以被清晰地识别,提高了GPR探测能力。

寒区多孔介质中LNAPL迁移的多场耦合模拟

建立了包含水、气、NAPL、固(冰)四相的温度场、流场及化学场多场耦合模型,适用于定量模拟LNAPL泄漏过程中发生冻结后的迁移分布.通过与非冻条件下LNAPL迁移模型对比,模拟结果显示,冻结条件下因冰的形成LNAPL会发生与非冻条件下不同的迁移行为,冰的形成阻碍LNAPL下渗,并产生冻结势使LNAPL向地表方向迁移.相比非冻结条件,冻结条件下渗达到稳定时LNAPL相的质量通量偏差为-51.1%.冻结条件LNAPL溶解相在水平方向的迁移速度大于非冻结条件,冻结条件下如果不考虑冻结,下渗过程中LNAPL溶解量与挥发量最大偏差分别为2.4%、-24.9%.而冻结条件对LNAPL下渗达到稳定时的溶解量、挥发量影响很小,仅挥发量产生1.8%的偏差.但会减少LNAPL的吸附量,其偏差为-6.6%.