考慮地下水位波動(dòng)的土層污染物運(yùn)移模型研究.pdf

1、水土環(huán)境污染評(píng)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(dòng)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(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“水位波動(dòng)對(duì)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(dòng)對(duì)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(dòng)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(dòng)影響的一維污染物運(yùn)移模型，利用所建模型對(duì)室內(nèi)土柱實(shí)驗(yàn)進(jìn)行擬合預(yù)測(cè)，并進(jìn)行模型驗(yàn)證，結(jié)合實(shí)際場(chǎng)地中5眼地下水監(jiān)測(cè)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(duì)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(duì)流彌散效果增強(qiáng)，水位波動(dòng)對(duì)其產(chǎn)生

3、顯著影響，即水位波動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(duì)每一次水位波動(dòng)

4、中含水量與土壤基質(zhì)勢(shì)對(duì)應(yīng)關(guān)系進(jìn)行分別描述，表征水位波動(dòng)中的滯后效應(yīng)，同時(shí)以下邊界變化的土壤基質(zhì)勢(shì)描述水位變化，模擬了土柱實(shí)驗(yàn)中鎘離子在水位波動(dòng)條件下隨時(shí)間變化趨勢(shì)，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(shì)。建立了三角波形式地下水位波動(dòng)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(dòng)幅度對(duì)硝態(tài)氮遷移產(chǎn)生的影響，水位波動(dòng)幅度越大，硝態(tài)氮濃度的波動(dòng)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(shì)，較好的反映了硝