基于GMS软件对某污染厂区地下水污染规律研究

以某污染厂区为研究对象,通过野外调查并结合已有资料,利用GMS软件建立研究区域地下水流场模型和溶质运移模型,并且详细分析了地下水污染规律。研究结果表明:降雨入渗扩散方式下,污染物在地下水中的迁移速率与污染物的浓度及地下水介质密切相关。在潜水含水层中,污染物主要以垂向运移为主,并且受污染源强影响较大,污染物浓度越高,其垂向运移速率越快,污染物在水平面上的扩散速率受污染源强的影响较小;在承压含水层中,污染物沿水流方向迁移,并且呈现匀速扩散趋势。     

甲苯在土壤地下水中迁移规律研究

石油泄漏导致甲苯等有机污染物污染土壤地下水,并且甲苯等石油类有机污染物对土壤地下水污染具有隐蔽性强、难以逆转等特点,污染治理难度大。因此,研究甲苯有机污染物在土壤地下水中运移规律是治理的关键。该文以某污染场地为研究区,以甲苯有机污染物为研究对象,考虑了淋滤、吸附的影响,采用模型计算方法,分析了甲苯在污染场地土壤地下水中迁移规律。结果表明：甲苯在土壤地下水中迁移过程中,淋滤作用对甲苯浓度变化影响显著;吸附影响下扩散作用及地下水位变化对甲苯迁移产生的影响均受到抑制。该文获得的甲苯在土壤地下水中迁移规律可为甲苯有机污染物污染场地修复提供依据。     

西南岩溶山区某石化类场地地下水污染风险评价

本论文以西南岩溶山区某石化类场地为例,以污染场地风险评价导则作为指导,结合国内外地下水污染风险评价方法,在完成场地地下水污染风险识别以及源项分析的基础上,建立了符合场区实际水文地质条件的地下水水流及溶质运移数值模型,对不同情形下污染物泄露对场区浅层孔隙-溶蚀裂隙地下水的影响进行预测,结合预测结果建立了场区地下水污染风险...     

基于过程模拟的地下水脆弱性评价研究进展

地下水脆弱性评价是进行地下水污染防控的关键。经过近40年的研究,过程模拟法被认为是最具实际意义和最精确的评价方法。目前学者对地下水水流和溶质运移模型与地下水脆弱性评价的耦合进行了探索研究,充分发挥了过程模拟法物理意义明确、评价结果可靠度高、主观性低、实用性强等优势。但该法仍受限于水流和水质长观资料、存在不确定性、不易获取表征特征污染物在地下水系统中的转化过程的定量参数等缺点,因此,未来包气带中溶质迁移转化理论、包气带和饱和带的耦合模型、随机模型和各种智能方法与过程模拟法的结合、过程模拟法和评价结果的不确定性以及GIS技术与各种数学模型的结合都将是基于过程模拟研究地下水脆弱性的重要发展方向。     

基于hydrus和modflow在化工园区地下水污染预测

以山西省孝义市某化工园区为研究区域,建立水文地质概念模型和数学模型。应用HYDRUS-1D软件,模拟源强连续注入状态下污染物穿透包气带所用的时间。利用Visal Modflow,建立地下水流模型和溶质运移模型,模拟预测污染物进入地下水后对地下水环境的影响,通过模拟实现了土壤包气带—地下水系统运移模拟与污染评价的耦合,是对传统污染物迁移预测分析方法的改良和完善。研究结果表明,污染物大约590 d左右穿透包气带进入地下水,10 a后影响面积达到80~90 hm~2,园区建设将对地下水环境造成较大污染,应做好防治措施。     

岩溶区地下水数值模拟研究进展

岩溶含水介质的不均一性导致岩溶地下水流动、溶质运移和热量迁移的数学模拟研究成为地下水模拟的难点。本文综述了岩溶区地下水流模拟的几种方法,重点阐述了等效多孔介质法、双重连续介质法和三重介质法的定义、发展过程和适用范围,并回顾了这几种方法的研究成果。从等效多孔介质法到三重介质法,模拟精度不断提高,适用范围也逐渐由大区域实际问题向小区域理论研究过渡。介绍了溶质运移模拟和热迁移模拟的研究方法及实例。溶质运移模拟以对流弥散方程为基础,其中尺度效应是溶质运移模拟的重点研究问题;热量迁移模拟应考虑地下热水密度变化对地下热水运动的影响。溶质运移模拟和热量迁移模拟往往是将迁移模型和已经调试成功的地下水流动模型相耦合,从而达到模拟溶质及热量迁移的目的。由于溶质运移和热量迁移的复杂性,现阶段水流模型多数处于等效多孔介质模型阶段。综合理论及实际应用,指出精确刻画裂隙及管道和注重基础数学算法是岩溶水数值模拟进步的关键。      

考虑污染物扩散风险的场地地下水污染多层次风险评估方法

地下水中污染物具有迁移性和扩散性,会对下游敏感受体造成威胁,目前场地地下水风险评估主要关注人体健康风险,还未能综合考虑地下水污染的整体风险,尤其是忽视了污染物迁移引起的对下游敏感受体的风险。本研究基于“源-径-汇”模型构建了考虑污染物扩散风险的场地地下水污染风险评估的指标体系与风险评估模式。在指标体系构建方面,重点考虑场地地下水的污染源、迁移路径和敏感受体3个方面。在风险评估模式方面,根据场地不同地下水污染状态开展3个层次的风险评估。基于假想的铬污染场地开展了案例分析,设置了地下水污染状态的4种情景,利用Wexler溶质运移模型计算了地下水污染羽的时空变化,并针对地下水污染的不同层次开展了风险评估。结果表明,在场地地下水污染羽未到达场地边界的2种情形中,场地地下水的风险评分分别为4.0,6.2,分别属于低风险与中风险。在场地地下水污染羽到达或超出场地边界的2种情形中,场地地下水的风险评分分别为7.0,8.8,分别属于中风险与高风险。综合而言,本研究构建的方法能够用来对场地地下水进行系统全面的评估和对比,能够根据风险结果对污染场地进行有效的分级管控,为污染场地的风险管控提供技术支撑。     

地下水溶质迁移模拟研究进展

在地下水的相关研究中,农药和石油等地下水污染、土地盐碱化、海水入侵等诸多实际问题主要的研究方法都涉及地下水溶质迁移模拟. 相比地下水水流模拟的相对完善,对溶质迁移的模拟比较薄弱且迁移过程本身复杂性较高,目前地下水溶质迁移的研究工作还处在全面发展的阶段. 文中阐述了反映地下水溶质迁移机理和过程的数学模型,综述了溶质迁移模拟在地下水污染物防治、土地盐碱化、海水入侵、石油和放射性废物扩散等问题的诸多应用,归类了目前溶质迁移模拟所使用的对流迁移、对流-弥散模拟等主要数值方法,并对这些方法的优缺点和应用实例做了总结. 最后,分析了目前溶质迁移模拟中存在的不足,展望了未来在参数确定、裂隙介质运移机理和多相介质条件下运移模拟可能取得的突破.     

地表水与地下水相互作用带中氮素污染物的反应迁移机理及模型研究进展

在地表水-地下水作用带内,水流途径、流速、滞留时间的差异及地表水-地下水的交换量从不同方面控制着氮素污染物的反应迁移过程,并影响污染物在地表水与地下水间的通量。因此,精细刻画地表水-地下水作用带内的水流模式是研究氮素污染物反应迁移及归宿的关键问题。受含水介质异质性、水流模式的复杂性及其与地球化学和生物地球化学过程的耦合作用影响,地表水-地下水作用带内氮素污染物的反应迁移和归宿极为复杂,研究十分困难。水流和污染物反应迁移耦合模型可将地下水流、污染物的物理迁移过程及其地球化学和生物化学过程有机整合在一起,能更好地揭示氮素污染物反应迁移的过程和机理,预测其发展趋势,可为研究地表水-地下水作用带内氮素污染物的反应迁移和归宿提供有力工具。     

地下水系统中有机污染物的分配模型

有效地管理地下水系统需要论述和预测该系统中污染质的运移和消亡情况,以便能更好地运用数学模型准确地描述系统的物理现象。影响许多有机污染物运移的最明显现象是在固(土壤)和液(地下水)两相之间的分配现象。污染物的分配趋势大体可以用对辛醇的基本性质的测量值进行估计,即取决于污染物的水分配系数和土壤的有机碳含量。这个粗略估计是定性评价的基础,但对系统的定量描述就不行,特别是所考虑的问题是非线性平衡吸附问题,分配取决于动力条件或是不可逆的,或者滞后相的分布现象等。准确地进行溶质运移模拟常常需要结合动力学参数和非线性吸附方法才能正确地确定质量守恒方程中的溶质运移现象。实验的方法可以用来确定重要的吸附因子,有机溶质和土壤系统的动力学性质及平衡分配关系。因此利用这种方法能够更准确地模拟污染质的迁移情况。     

Assessment of groundwater contamination from a hazardous dump site in Ranipet, Tamil Nadu, India

Tanneries located in an industrial development area of Ranipet (India) manufactured chromate chemicals during 1976?C1996. A large quantity of associated hazardous solid wastes has been stacked about 5-m high above ground level, spread over 3.5?ha inside one of the factory premises. The study area receives an average annual rainfall of 1,100?mm. The granitic formation in the northern part of Palar River catchment has high infiltration rates and has resulted in fast migration of the contamination to the water table. Chromium levels in the groundwater were found up to 275?mg/l. The available hydrogeological, geophysical and groundwater quality data bases have been used to construct a groundwater flow and mass transport model for assessing the groundwater contamination and it has been calibrated for the next 30?years. The migration has been found to be very slow, with a groundwater velocity of 10?m/year. This is the first field-scale study of its kind in this industrial area. The findings are of relevance to addressing the groundwater pollution due to indiscriminate disposal practices of hazardous waste in areas located on the phreatic aquifer. Further, it has been reported that the untreated effluent discharge adjacent to the chromium dump site is most influential in the migration of contaminants.     

The effects of aquifer heterogeneity on the 3D numerical simulation of soil and groundwater contamination at a chlor-alkali site in China

The simulation of groundwater flow and solute transport at contaminated sites often neglects the important influence that aquifer heterogeneity can have on the sub-surface distribution of contaminants. In this paper, the method of transition probability for geological statistics (T-PROGS) included in the Groundwater Model System (GMS) was applied to a chlor-alkali-contaminated site that was sampled with 68 soil borings and 15 groundwater monitoring wells. A 3-D groundwater numerical model and solute transport model was developed that was constrained by soil and groundwater data from the site. The spatial distribution of chloroethylene concentrations was simulated for a number of times using the levels measured in the field as a baseline. The results of these simulations showed that shapes and distribution of contaminant plumes are irregular both vertically and horizontally. The solute-transport simulations indicated that much of the contamination will preferentially move in groundwater through silt and fine-sands whereas flow is largely blocked in clays. Consequently, fine sand and silts become the most seriously polluted zones at the site, whereas, areas underlain by clays are largely uncontaminated. Heterogeneous lithologies beneath a site increase the complexity of coupling simulations of soil and groundwater.     

Advances in Moisture Migration in Vadose Zone of Dryland and Recharge Effects on Groundwater Dynamics

The vadose zone is the zone in between the land surface and above the groundwater table at vertical profile with partial water saturation and under the unsaturation condition, which constitutes the connections among atmospheric water, surface water and groundwater. Soil moisture migration in the vadose zone is a rather complicate process, which controls the rates of groundwater depletion and recharge, and has close hydraulic connections with highly frequent water transfers on the interfaces among the irrigation farmland, sand dunes, wetlands, lakes, and other landscape types. Recent development on soil moisture migration simulations and the application of tracer techniques, geophysical techniques and other geological methods in the vadose zone research, the factors affecting soil moisture migration and groundwater recharge,and soil moisture migration effects on moisture exchange between different landscapes were reviewed in this paper. Several suggestions on the future research were presented here: ① An intense field observation and research database should be initiated and constructed to determine the soil hydraulic parameters, and quantify the influence of moisture migration in vadose zone on the groundwater recharge; ② The proposed observations and researches should learn from the “Critical Zone Observatory”, and focus on the coupling of the soil moisture migration, solute transport and groundwater recharge.     

西宁市贵德县河滨公园林场第四系含水层弥散试验研究

地下水污染问题日益严重,研究溶质运移的弥散理论开始应用于实际问题。建立地下水溶质运移模型,对地下水中污染物的运移及发展趋势进行准确预测,是对地下水进行保护、对地下水污染进行控制的基础。而弥散参数的确定则是地下水溶质运移模型建立的关键环节之一,直接影响着模型预测结果的精度和准确性。 对西宁市贵德县地下水污染的水质运移规律进行分析,在贵德县河滨公园林场采用径向收敛流水动力弥散理论方法进行了第四系含水层现场弥散试验,计算了试验场地潜水含水层的弥散度,获得纵向弥散度(a_L)为0.843~0.998 cm,横向弥散度(a_T)经验推断值为0.17~0.20 cm,为进一步建立该地区的地下水溶质运移模型、预测地下水污染的发展趋势和评价该地区地下水环境质量提供了数据参考。     

基于流网单元的污染物优势运移数值模型

垃圾填埋场滤出液、入侵海水、核废物及生产生活废水等污染物随地下水的迁移威胁人类生存。地下水渗流的随机性导致溶质运移问题更加复杂。根据流网特点,利用流线与水头等势线对求解域进行离散,基于质量守恒原理建立流网单元内溶质浓度求解的隐式有限体积差分格式。基于多孔介质孔隙流速分布规律,利用蒙特卡洛法建立流管单元随机流速场进行溶质运移过程的数值模拟,最后根据数值模拟和模型试验的结果对比,验证了数值模拟方法的准确性。基于流网单元的数值模型中沿流线方向的物质交换由对流和扩散共同作用,而流管间的物质交换只有扩散作用,因此,可在不使用弥散系数下进行污染物运移的模拟。引入随机方法确定流管内流速为研究非均匀流场中染污物的优势迁移提供了新的思路。     

Efficacy of Fine-Grained Soil as Landfill Liner Material for Containment of Chrome Tannery Sludge

This paper evaluates the potential use of a fine-grained soil obtained from a site in West Bengal, India, as a suitable landfill liner material for the containment of hexavalent chromium from tanning waste sludge. The physico-chemical properties of the soil were determined. The soil adsorption affinity for hexavalent chromium was also assessed through adsorption batch and breakthrough column tests. The zero point charge (pH_zpc) of the soil was found to be 7.3. The batch kinetics and column tests results indicated that the soil liner possesses a relatively good hexavalent chromium adsorption capacity at natural or slightly alkaline condition. The adsorption results showed that the hexavalent chromium uptake by the soil follows both Langmuir and Freundlich adsorption isotherms. This study also illustrated that the hexavalent chromium breakthrough curve in the column experiment reached equilibrium concentration after 3.5 pore volumes (900 h). Overall, this study showed that the fine-grained soil has the potential for usage as a landfill liner or as a component of a landfill barrier system to prevent chromium contamination from the tannery waste disposal.     

中试尺度下可渗透反应墙位置优化模拟——以铬污染地下水场地为例

可渗透反应墙（PRB）是一种高效的地下水污染原位修复技术。不同水文地质条件下,污染场地墙体位置布设合理性影响其修复效果,而利用地下水数值模拟可实现墙体位置优化。文章以某Cr6+污染地下水场地为例,基于Visual Modflow建立了研究区平面二维稳定流数值模型,并通过模型检验。根据墙体的设计尺寸（长20 m×宽2 m×深12 m）及填充材料的渗透系数（80 m/d）,利用所建模型分别计算了4种布设方案（墙体尺寸大小和填充材料渗透系数相同,布设位置不同）下墙体的捕获区宽度、粒子滞留时间和通过墙体的Cr6+通量。结果表明:4种布设方案模拟的滞留时间和捕获区宽度取值差异性不大,变异系数小于2%;Cr6+通量差别较大,变异系数高达76.32%,主要由地下水中Cr6+浓度空间分布不均引起。对比分析4种方案的各评价指标,方案2求得的捕获区宽度为21.9 m,粒子滞留时间为4.1 d,Cr6+去除量可达127.7 mg/d,可作为最佳布设方案。本研究建立的地下水流数值模型符合场地实际情况,可有效评估PRB截获污染羽的范围和去除目标污染物的能力,为铬渣类污染场地PRB原位修复工程设计与实施提供技术支撑和参考依据。     

砂箱模型模拟休耕田区以砂桩补注地下水对溶质传输影响

水田在休耕期间蓄水,除了可维持水田原有之生态机能外,亦可增加土壤水分涵养与补注地下水.利用砂箱来模拟休耕田区中打入砂桩以补注地下水时,砂桩存在对灌溉水中之溶质在土壤中传输之影响.由试验结果得知当砂桩贯穿牛踏层时可增加水分入渗速率约40倍,相对的,砂桩亦加速溶质在不同土壤层间之传输速率,尤其在牛踏层下方之土壤为砂层时,其影响更为显著.因此,蓄水过程中需注意水源之品质,以避免土壤与地下水受污染.     

西辽河平原地下水补给植被的临界埋深

许多地区地下水是生态稳定的重要支撑或补充,确定地下水补给地表植被的临界埋深对地下水管理和生态安全至关重要。以西辽河平原为例,主要研究成果如下:①根据地下水补给植被原理划分包气带水分运动结构,描述地下水补给植被的作用机理和物理过程,定义地下水补给植被的临界埋深及相关物理概念。②根据植被根系吸收潜水蒸发的物理机制,地下水面附近由毛管水上升形成的潜水影响层是临界埋深计算的关键。③推导土壤毛管有效孔径计算推理公式,通过构建土壤微结构模型求解推理公式中的孔隙特征参数,解决毛管水最大上升高度的精确计算难题;④结合不同群落植被根系层厚度,形成地下水补给植被的临界埋深计算模型。⑤通过野外调查和观测试验实证,表明计算结果可靠,研究成果在科尔沁草原得到了及时应用。     

Hydrogeological classification of municipal solid waste landfill sites in China and correlation with groundwater contaminant migration

Tens of thousands of municipal solid waste (MSW) landfill sites worldwide hold a high risk of contaminating groundwater. This study aimed to establish a practical hydrogeological classification system for MSW landfill sites and explores the correlation between the classification and the risk of groundwater contamination. Hydrogeological information and groundwater contamination data from 80 MSW landfill sites in China were collected and analyzed, and a general hydrogeological model was proposed. The key hydrogeological parameters in the model were identified and analyzed, including the relative depth to the water table, the ratio of the length of the MSW site’s recharge boundary to the combined length of the discharge boundary and hydrobalance boundary, the hydraulic conductivity of the bearing layer, and the background hydraulic gradient. On the basis of the general model, hydrogeological conditions at the landfill sites were categorized into seven subtypes. By using chloride, ammoniacal nitrogen and chemical oxygen demand as the characteristic contaminants, the migration features of groundwater contaminants within the seven subtypes of landfill sites were revealed. It was found that the maximum contaminant migration distance could be 2,000 and 300 m at the landfill sites with ‘plain and intensive runoff’ type and ‘valley and weak runoff’ type, respectively, and the corresponding concentration gradients of the characteristic contaminants were less than 10 mg/(L × m) and greater than 10 mg/(L × m). This work provides a guide for implementing cost-effective site investigation and environmental risk management at landfill sites with different types of hydrogeological conditions.