基于数值模拟的稀土矿区地下水修复方案优化

文章通过构建某离子型稀土矿区地下水流数值模型,模拟预测矿区地下水流场与径流特征,结合流场、流线等预测结果,优化地下水污染修复设计方案。原位阻隔帷幕长度由160 m调整为95 m,帷幕底部由20 m深度调整至深入相对隔水层0.5 m,水泥旋喷桩顶线由地表调整为114 m标高;原位化学耦合微生物注射井由均匀布设调整为在矿区重污染区域集中布设排井,保证修复期内地下水能全部流经原位注射修复区域;改进型可渗透反应墙长度由56 m调整为41.5 m,隔水墙深度至相对隔水层0.5 m,顶线标高自修复单元两侧延伸至101.4 m标高;考虑矿区内地下水溢出量,生态沟处理规模由232 m3/d调整为262 m3/d。通过优化,既保证矿区地下水污染修复设计方案的科学合理,又减少工程量节约成本,对同类地下水污染修复方案制定具有重要参考意义。

赣县稀土采矿区巨桉林地土壤抗蚀性评价

通过野外调查与室内分析相结合,应用主成分分析法,从衡量土壤抗蚀性的16个指标中,优化得到赣县稀土采矿区巨桉林地土壤抗蚀性7个最佳评价指标:分散系数(X1)、团聚度(X2)、>0.25 mm水稳性团聚体含量(X3)、>0.5 mm水稳性团聚体含量(X4)、<0.05 mm粉黏粒含量(X5)、>0.25 mm团聚体破坏率(X6)和<0.001 mm黏粒含量(X7),并以此为变量分析比较不同林龄巨桉林地土壤抗蚀性变化规律。结果表明:不同林龄巨桉林地土壤抗蚀性综合指数大小为:1年生林地>2年生林地>4年生萌芽1 a林地>裸露地。在此基础上,以上述7个评价指标为自变量,以土壤抗蚀性综合指数(Y)为因变量,进行回归分析,得出稀土采矿区土壤抗蚀性综合评价方程为:Y=0.309 X1+0.038 X2-0.161 X3-0.643 X4+0.491 X5-0.032 8 X6+0.129 X7+41.637,因子决定系数R2=0.991 5,F=49.84,各因子间显著相关,方程拟合较好,可为构建稀土采矿区土壤抗蚀性评价指标体系提供依据。

稀土矿场中土壤植物修复中的胁迫因子分析

稀土矿的开采过程造成了矿区严重的生态系统破坏,使得开采后数十年植被生长不能恢复。为研究稀土矿场中影响植被生长的土壤主要胁迫因子,采用两耳草进行盆栽试验,在盆栽土壤中分别添加水分、大量元素、有机质、菜园土和鸡粪,比较不同因素对两耳草的叶片理化性质、酶活力和土壤细菌多样性的影响。结果显示,有机质组的两耳草游离脯氨酸含量最高,达到4.75μg/g;水分组的叶绿素含量最高,叶绿素a和b分别为8.75μg/g和1.82μg/g;对照组和大量元素组的可溶性蛋白质含量最高,分别达到926.09μg/g和953.73μg/g;各组间可溶性糖含量差异不显著;稀土矿土壤提高了两耳草的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)和超氧化物歧化酶(SOD)的酶活力,并且稀土矿土壤中添加水分、肥力和有机质等对两耳草酶活力有不同的影响;对处理组的土壤细菌进行细菌总数和相关序列扩增多样性(Sequence-related amplified polymorphism,SRAP)分析,发现鸡粪组的细菌总数最高、达到9.96×106CFU/g,菜园土组的土壤细菌多样性最高。因此认为,影响稀土矿场植物生长的主要胁迫因子是稀土矿土壤中的有机质、肥力和水分。

原地浸矿单孔注液稳渗流量计算

为确定原地浸矿工艺中单孔注液流量,开展5组单孔注液现场试验,获得不同注液流量下孔内水头及影响半径的实测数据。假设孔周湿润体近似为椭球体,取饱和度Sr=80%等值面围成的区域为研究对象,将单孔注液稳渗过程等效为以孔内水头及Sr=80%等值面上基质吸力为驱动力的入渗问题,建立单孔注液稳渗流量计算模型,利用试验结果进行模型验证。结果表明:原地浸矿单孔注液孔周等效水力梯度随孔内水头的变化较小,对于砂土类矿体可取平均值为5.62;单孔注液稳渗流量与孔内水头近似呈线性关系,模型误差绝对值在12%以内,表明单孔注液稳渗流量计算模型是有效的。