輕非水相液體(LNAPL)污染土壤多相流實驗研究.pdf

1、輕非水相污染物(LNAPL)進入地下環(huán)境后會造成地下環(huán)境系統(tǒng)的污染，給人類的生存環(huán)境帶來巨大危害。研究LNAPL在地下環(huán)境中的運移機制對有效的控制LNAPL引起的環(huán)境污染問題有重要的意義。 鑒于LNAPL污染地下環(huán)境方面研究中模型研究較多而實驗研究較少的特點，本文以實驗研究為主。實驗包括砂性多孔介質(zhì)不溶混兩相流體飽和度與毛細壓力關系實驗和非飽和帶中LNAPL運移的模擬實驗。模擬實驗中以粗砂和中砂代表均質(zhì)多孔介質(zhì)，中砂-粗砂組合

2、以及粗砂中含有細砂夾層代表層狀非均質(zhì)多孔介質(zhì)，選用柴油代表LNAPL. 在砂性多孔介質(zhì)不溶混兩相流體飽和度與毛細壓力關系實驗中，采用根據(jù)張力計原理設計的裝置成功地獲取了一系列兩相系統(tǒng)飽和度與毛細壓力關系曲線。實驗結果表明，在相同容重下的同一種介質(zhì)中，水-油、油-氣與水-氣兩相的非濕潤相單調(diào)驅替濕潤相過程相似，可用土壤水分特征曲線形式表示，任意兩相系統(tǒng)的飽和度與毛細壓力關系都可以用Van公式擬合，實驗結果與擬合結果有很好的一致性

3、。選用VGM模型，采用由F.F.Fagerlund驗證過的三種折算方法將兩相系統(tǒng)P-S曲線擴展到三相，由三相系統(tǒng)P-S曲線得到三相同時流動時的K-S-P曲線為數(shù)值模擬提供參數(shù)。 在二維有機玻璃砂槽中模擬LNAPL在非飽和帶中運移，利用數(shù)碼照相機成功的記錄了染色后的柴油在多孔介質(zhì)中的運移過程；利用壓力監(jiān)測系統(tǒng)成功監(jiān)測到柴油入滲過程中各相壓力變化。通過實驗得到如下結論： (1)均質(zhì)多孔介質(zhì)中，在柴油入滲的初始階段，油流鋒

4、面保持規(guī)則的圓弧形向下移動，水平擴散明顯弱于垂直運移；當油流鋒面到達毛細區(qū)上邊緣時，油流鋒面形狀開始變得不規(guī)則，并以餅狀形式橫向擴展。在非均質(zhì)各向異性多孔介質(zhì)中，兩種不同巖性介質(zhì)接觸面的存在影響柴油垂向運移使得油流鋒面出現(xiàn)不規(guī)則形狀。 (2)介質(zhì)巖性和層狀非均質(zhì)性影響LNAPL在地下環(huán)境中的運移和分布。LNAPL污染源泄漏點下部的介質(zhì)巖性對LNAPL的運移影響很大，它決定LNAPL鋒面的位置和分布。 (3)地下水位變