土壤中污染物迁移转化规律的数值模拟研究

考虑到田间土壤的结构性以及运移其中的污染物的化学反应特征,建立了两区双点平衡/动力学吸附溶质运移模型。用拟交替显隐式有限差分格式对模型进行了离散,通过编制的相应程序,对一施药期的水田进行了模拟。研究了土壤中污染物的迁移转化规律,分析了不可动水和非平衡吸附相对浓度分布的影响。结果表明：不可动区水相和非平衡吸附相的浓度具有的滞后现象,在污染前期一定程度上起到了延缓污染作用,而在污染后期又在一定程度上加重了污染。二者的存在均对溶质的迁移转化具有重要的影响,进行数值模拟时应充分考虑二者的存在。模拟及分析结果为土壤环境质量评价提供了定量依据,同时对环境污染的治理与控制具有理论和现实意义。     

吸附对土壤水环境中有机污染物生物降解过程的影响研究

在土壤水环境系统中,吸附作用是影响有机污染物生物降解过程的主要制约因素。污染物的吸附性越强,则其存在于土壤水溶液的重量百分比就越小,生物降解可能性也就越低。本文建立了定量描述吸附作用对有机污染物在土壤颗粒内部传输过程影响的数学模型。通过模型计算发现,有机污染物的土壤-水吸附分配系数Kd越大,则其从土壤颗粒内部传输到外部水溶液的速率就越小,总的降解速率也就越低。     

油气田地区土壤-水环境中有机污染的数值模拟及模型预测

针对油气田地区的地下水污染日益突出问题，文章综合考虑石油类有机污染物在包气带中扩散、吸附解吸、分配和生物降解等环境行为，建立了土壤－水环境体系有机污染物迁移转化的非平衡动力学模型，并编制了RBCA有限元程序，预测污染物在土壤－水环境中浓度分布变化趋势，探讨了模拟参数κd、κ变化对有机污染物迁移的影响。模拟结果表明：吸附解吸速率参数的变化对污染物达到平衡状态起着决定性作用，其结果可为定量研究有机污染物在土壤－水环境中的归宿提供可靠的理论根据，同时为油气田勘探开发过程中的污染控制与治理措施提供依据和理论指导。     

石油类污染物在土壤中的吸附/解吸机理研究及展望

石油类污染物在土壤中的吸附与解吸研究是目前土壤学及环境科学研究的重要领域,石油类污染物在土壤中的吸附/解吸影响因素、机理及研究方法已有大量研究,但由于吸附/解吸传统研究方法受各种参数的限制,对影响因素、吸附模式、机理的研究难以进一步深入,多种影响因素之间的相互作用也是一个重要的研究方向;石油类污染物的吸附模式随着吸附方式的不同而适用于不同土壤的吸附,而用SPE技术可以从分子水平来认识吸附/解吸的本质。同时本文提出了石油类污染物在土壤中吸附/解吸机理研究中存在的问题,并展望未来的发展趋势。     

土壤对氟离子吸附与解吸的动态土柱法研究

用饱水动态土柱法对氟离子的吸附与解吸特征及其反应动力学特征进行了初步探讨。结果表明，氟离子的吸附与解吸特征可分别用Ｌａｎｇｍｉｕｒ模型和Ｆｒｅｎｄｌｉｃｈ模型来表征，而氟的吸附与解吸反应动力学均可用Ｅｌｏｖｉｃｈ方程来述。吸附与解吸过程是一个由反应速率控制的不可逆过程。     

难降解有机污染物在土壤中释放的动力学模型研究

运用多孔介质溶质运移理论及水力学原理,建立了土壤中难降解有机污染物释放的动力学模型,并对其模型进行了解析求解,运用实验数据对模型进行了验证。计算结果表明：所建动力学模型能很好地反映土壤中难降解有机污染物释放的真实过程,准确地描述土壤固相释放时液相难降解有机污染物浓度变化的规律,为准确预测和预报污染物在土壤中的扩散状况以及环境污染的治理、防止二次污染提供了可靠的理论依据。     

非平衡-非线性吸附情况下填埋场污染物运移分析

采用Langmuir等温吸附线方程描述非线性吸附性能, 基于改进的混合元方法，通过数值计算与分析，探讨了非平衡吸附条件下污染物运移过程及其机理。计算结果表明: 当考虑非平衡、非线性吸附性能时, 污染物穿透曲线即浓度的时程变化曲线尖锐而狭窄、峰值点前移, “拖长尾”现象不明显, 由此说明，土颗粒对污染物的非平衡、非线性吸附使得污染物的穿透能力增强, 滞留能力下降。进一步的变动参数比较分析表明：Langmuir等温线方程中的参数B、压实粘土衬里的渗透性及地下水渗流速度对污染物运移过程具有显著的影响。     

非平衡吸附放射性核素迁移数值模型研究

放射性核素在以水作为载体于多孔介质中迁移时，吸附与解吸作用不容忽视．吸附与解吸为一非平衡过程，本文建立了考虑非平衡吸附的放射性核素迁移数植模型，模型中对于水动力弥散方程和非平衡吸附关系式的耦合，采用数值离散、直接代入的方法使数值求解便于实施．利用现场核素迁移试验观测资料对所建立的非平衡吸附核素迁移数值模型进行了检验，充分说明了该模型的有效性．     

非平衡吸附模型在研究渗滤液对土壤污染影响中的应用

分析了有机污染物在土壤中的迁移转化机理，建立了非平衡吸附作用下渗滤液中有机污染物在土壤中迁移转化的动力学模型，给出了模型的数值解法，模拟出渗滤液在非平衡吸附作用下的污染过程；同时还探讨了模型参数降雨量p，垃圾土土层的厚度h，含水率θ等对有机污染物运移的影响。结果表明：在总的污染源一定的情况下，降雨量的增大和污染土层厚度的增大会使得下层土壤中有机物的浓度降低，为定量研究有机污染物在土壤-水环境系统中分配与归宿提供理论依据，同时也可为监测、治理和恢复地下水污染提供一定的科学根据。     

环境有机地球化学:有机污染物—土壤/沉积物吸附作用研究回顾

农药、有机溶剂的大量使用以及大量废水、废物的排放,导致全球范围内土壤、沉积物、地表及地下水源和生态系统的严重污染。有机污染物在生物圈内的分布、迁移、富集、降解以及最终归宿是环境有机地球化学重要的研究方向之一。有机污染物与土壤、沉积物以及水中悬浮物（如...     

Numerical model of contaminant transport through conduit-porous matrix system

A mathematical model for determining solute concentrations at a point within a cylindrically symmetrical conduit-porous matrix system is described. Both convection and diffusion are considered within the conduit subsystem, whereas only diffusion is considered within the porous matrix subsystem. The two subsystems are coupled through continuity conditions imposed at their interface boundary. The transport equations are solved utilizing an alternating-direction implicit-method technique. The solute concentration profiles resulting from this model are then sketched and discussed.     

Numerical study of soil heterogeneity effects on contaminant transport in unsaturated soil (model development and validation)

The movement of chemicals through soil to groundwater is a major cause of degradation of water resources. In many cases, serious human and stock health implications are associated with this form of pollution. The study of the effects of different factors involved in transport phenomena can provide valuable information to find the best remediation approaches. Numerical models are increasingly being used for predicting or analyzing solute transport processes in soils and groundwater. This article presents the development of a stochastic finite element model for the simulation of contaminant transport through soils with the main focus being on the incorporation of the effects of soil heterogeneity in the model. The governing equations of contaminant transport are presented. The mathematical framework and the numerical implementation of the model are described. The comparison of the results obtained from the developed stochastic model with those obtained from a deterministic method and some experimental results shows that the stochastic model is capable of predicting the transport of solutes in unsaturated soil with higher accuracy than deterministic one. The importance of the consideration of the effects of soil heterogeneity on contaminant fate is highlighted through a sensitivity analysis regarding the variance of saturated hydraulic conductivity as an index of soil heterogeneity. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

非饱和土壤溶质迁移转化模型参数优化估算

在分析非饱和土壤中水分和溶质迁移转化规律的基础上,采用与坐标网格相适应的分块连续作用的水动力函数,研究模型参数最优化估算技术.运用Gauss-Newton最小化计算的Levenberg-Marquardt修正法来实现反求模型的迭代问题.该方法被应用于估算一维土柱和二维土槽试验研究模型的参数,探讨了参数给定与估算数量对参数的置信区间和预测效果的影响.经验证表明,参数优化估算技术是可行的,以此参数进行模型预测,其结果是可信的.     

土壤非饱和导水率模型中参数的敏感性分析

针对邵明安根据再分布过程得出的非饱和导水率模型,对其中参数的敏感性进行分析,通过实测资料计算非饱和导水率对不同参数的敏感度,对比参数对非饱和导水率的影响程度。研究表明采用线性关系表示土壤湿润剖面的平均湿度和湿润锋处湿度之间的关系时,非饱和导水率对参数的敏感性比其他参数高得多。     

有机污染物在含土工膜复合隔离墙和含水层系统的运移半解析模型

为评估土工膜与土-膨润土组成的复合隔离墙对有机污染物的防污性能,建立了污染物在源区域发生降解扩散时透过复合隔离墙的一维瞬态扩散模型。通过拉普拉斯变换和Talbot数值反演获得了模型解。第3类入流边界条件下,考虑源区的扩散和降解时,第1类隔离墙(土工膜/土-膨润土)和第2类隔离墙(土-膨润土/土工膜/土-膨润土)100 a的击穿浓度分别较源浓度恒定时减少了59%和53%。由于假设土工膜渗透系数高于10^–12 m/s,污染物在复合隔离墙中的对流作用不能忽略,因此,采用第2类复合隔离墙使土-膨润土能更好地发挥主导隔离作用。将土工膜的渗透系数从10^–10 m/s减少到10^–16 m/s,第1类复合隔离墙的击穿时间从26 a增加到188 a,第2类复合隔离墙的击穿时间从32 a增加到81 a。利用抽水井调整墙体内外为负水头差及提高源区的污染物降解能力,可使隔离墙的防污性能得到较大提升。     

深圳地区原状花岗岩残积土硬化土模型参数的试验研究

硬化土（hardening soil）模型是岩土工程数值分析中常采用的模型。为研究加载方式和排水条件对原状花岗岩残积土剪切行为的影响,对深圳地区原状花岗岩残积土进行了常规三轴固结排水、常规三轴固结不排水、固结排水侧向卸载和固结不排水侧向卸载4组试验,并由试验结果确定出不同加载方式和排水条件下的硬化土模型参数。结果表明：在常规三轴试验中,试样在剪切过程中表现为先剪缩后剪胀的特性,在侧向卸载试验中,试样始终表现为剪胀的特性;模型参数值与加载路径密切相关,固结不排水侧向卸载试验（CDLU）测得的有效内摩擦角 较常规三轴固结不排水试验（CD）试验大20%,而有效黏聚力 小了46%;CDLU试验得到的三轴压缩试验的参考割线模量 为CD试验的2.9倍,卸载再加载参考割线模量 为CD试验的1.8倍;在相同加载路径下,模型参数值也受排水条件的影响,由CU试验得到的 与CD试验的结果相近,但CU试验得到的 要明显大于CD试验的结果,CU试验得到的 为CD试验的2倍, 为CD试验的3.8倍。因此,在岩土工程数值分析中应根据工程的实际情况确定和选用模型参数值。     

一维非线性地面沉降模型参数敏感性分析

以孔隙水压力和位移为基本变量的一维非线性地面沉降模型考虑了土体变形的非线性和渗透系数随土体变形的变化,它包含有km、m、k0、e0、n、kur和m′等7个参数。分析计算结果表明,计算的位移和孔隙水压力对参数km、k0和kur的变化非常敏感,而且当土层不均匀时,靠近孔隙水压力变化边界处的土层的渗透性对整个土层中孔隙水压力消散影响显著,而土层的压缩性对其自身的孔隙水压力消散影响显著。结合模型参数的获取方法,建议在有现场孔隙水压力、沉降等实测资料时,可以将km、k0和kur作为反分析参数。