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地下水中硝基苯迁移规律的试验研究

王伟东  
【摘要】:本文在当前渭河受到严重污染的现状,以及有机物污染物对地下水影响日渐明显,业已影响到人民生产生活的背景下,结合渭河沿岸地区地下水运动特性,选择渭河草滩段地下水中硝基苯迁移为研究对象,对特征污染物硝基苯在地下水中的迁移规律开展了系统的研究。 采用室内试验模拟方法,深入探讨硝基苯在不同粒径砂样地下水中迁移的内在规律,揭示迁移过程中对硝基苯的对流稀释、吸附等行为特征,分析诠释了硝基苯在不同粒径砂样的地下水中迁移的规律特征。结果表明: 1.通过NaCl示踪实验获得地下水中不同粒径砂样的渗透系数k。经筛分的细砂和中砂的渗透系数分别为4.18m/d、20.74m/d,未经筛分的渭河河漫滩原砂样的渗透系数为5.06 m/d。 2.本次研究表明,硝基苯在地下水中的迁移受对流、弥散、吸附等作用影响,但主要影响因素是对流和吸附作用。硝基苯密度比水大在一定程度上也会影响其迁移特征,特别是在硝基苯浓度较高的地下水中,硝基苯的密度物理特性对硝基苯的纵向和横向分布影响较大。 3.对实验模型的结果分析表明:在不同粒径砂样的地下水中,颗粒级配是影响吸附作用的关键性因素。颗粒级配越是均匀,其含水层中硝基苯的浓度降低的越明显。在同一浓度下,原砂样的吸附能力大于细砂的吸附能力,细砂的吸附能力大于中砂的吸附能力。细砂和原砂样的颗粒级配较中砂的更为均匀,故在硝基苯的迁移过程中,同一取样点处含水层中硝基苯的浓度比中砂更低。且由于细砂和原砂样颗粒级配和孔隙度都比较接近,故二者对硝基苯在地下水中迁移所表现出的规律无论是时间还是空间上也较为接近。 4.在吸附的实验中可得出,细砂、中砂和原砂样快速吸附时间分别为1.5、1.5和2h,慢速解析时间分别为5.5、1和5h,达到平衡的时间分别为7、2.5和7h。 5.在三种不同粒径砂样的含水层中,硝基苯浓度在垂直方向上分布不均,随着埋深的增加硝基苯的浓度增加,造成这种现象有两个主要原因。一是地下水的流场分布不均,埋深浅的流速大于埋深深的流速,故在单位时间内埋深浅的地方水流对硝基苯的对流作用表现明显;二是由于硝基苯的比重大于水的比重,垂直方向上由于重力的作用,上层的硝基苯向临近的下层迁移,致使上层硝基苯含量降低下层含量增加。二者共同作用表现出上述现象。 6.在相同的地下水实际流速下,同一取样孔位置硝基苯浓度峰值出现的时间由早到晚依次是中砂、细砂和原砂样,此现象也是与三种不同砂样的阻滞能力不同有关。根据实验数据,计算得到细砂、中砂和原砂样中硝基苯平均运移速度为33.47cm/d、37.94cm/d、30.36cm/d,都远低于地下水流的渗流流速46.92cm/d。 7.利用MATLAB工具建立原砂地下水的有水流稳态源溶质的时间扩散模型,并对纵向扩散系数Dx估计、回归结果分析,以Dx=0.540cm2/min建立的一维稳态源溶质随时间的运移数学模型,用实测值检验预测值所得相对误差在0.01到0.05之间,故可以认为预测效果良好。


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