考慮地下水位波動的土層污染物運(yùn)移模型研究.pdf

1、水土環(huán)境污染評估中污染物運(yùn)移模型的研究一直是環(huán)境巖土工程領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)課題，但目前的研究大多沒有考慮地下水位波動和包氣帶水相互間的耦合作用，不僅包氣帶水與溶質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化模型，而且地下水溶質(zhì)遷移轉(zhuǎn)化模型，兩者需合理考慮地下水和土壤水之間的影響。本文依托于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“水位波動對污染物在地下介質(zhì)中運(yùn)移規(guī)律影響機(jī)理研究”(51208487)，考慮地下水位波動對污染物在土層中遷移轉(zhuǎn)化影響，通過室內(nèi)土柱實(shí)驗(yàn)?zāi)M重金屬鎘離子與硝態(tài)氮在地下水位

2、波動條件下的遷移轉(zhuǎn)化，結(jié)合以土水特征曲線為基礎(chǔ)的滯后模型與污染物遷移轉(zhuǎn)化模型，建立考慮地下水位波動影響的一維污染物運(yùn)移模型，利用所建模型對室內(nèi)土柱實(shí)驗(yàn)進(jìn)行擬合預(yù)測，并進(jìn)行模型驗(yàn)證，結(jié)合實(shí)際場地中5眼地下水監(jiān)測井進(jìn)行硝態(tài)氮數(shù)值模擬與分析得到以下結(jié)論:
　　(1)室內(nèi)土柱實(shí)驗(yàn)中，地下水位變化對重金屬鎘離子和硝態(tài)氮的遷移轉(zhuǎn)化均產(chǎn)生一定的影響。鎘離子含量達(dá)到較高水平時(shí)，土壤吸附鎘離子達(dá)到飽和，鎘離子運(yùn)移中對流彌散效果增強(qiáng)，水位波動對其產(chǎn)生

3、顯著影響，即水位波動帶內(nèi)的鎘離子濃度隨水位上升而增大，水位下降而減小;始終處于飽和土層內(nèi)的鎘離子含量隨水位上升而減小，水位下降而增大。地下水位升降能夠顯著影響土層中硝態(tài)氮運(yùn)移規(guī)律。水位下降硝態(tài)氮含量增大，水位上升硝態(tài)氮含量減小。
　　(2)將水位波動和污染物運(yùn)移理論結(jié)合的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出了在水位波動條件下污染物在土層中運(yùn)移的一維數(shù)學(xué)模型，模型結(jié)合以van Genuchten模型為基礎(chǔ)的Kool-Parker滯后模型，對每一次水位波動

4、中含水量與土壤基質(zhì)勢對應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分別描述，表征水位波動中的滯后效應(yīng)，同時(shí)以下邊界變化的土壤基質(zhì)勢描述水位變化，模擬了土柱實(shí)驗(yàn)中鎘離子在水位波動條件下隨時(shí)間變化趨勢，所建模型較好的反映了重金屬鎘離子在土柱內(nèi)的遷移轉(zhuǎn)化趨勢。建立了三角波形式地下水位波動條件下硝態(tài)氮遷移轉(zhuǎn)化模型，且通過設(shè)置不同振幅模擬不同地下水位波動幅度對硝態(tài)氮遷移產(chǎn)生的影響，水位波動幅度越大，硝態(tài)氮濃度的波動幅度越大。隨著時(shí)間的推移，硝態(tài)氮濃度總體呈下降趨勢，較好的反映了硝