庐枞丘陵区某铁矿包气带污染预测评价

以铁矿为代表的金属矿山在选矿与生产过程中会形成含有多种重金属的污废水,一经泄漏,首先对包气带形成污染;而庐枞丘陵地区第四系松散层较薄,包气带防污能力较弱;因此,以包气带污染预测为基础,开展包气带防污能力的研究,对后期地下水污染的防治与保护都有重要意义。本文以安徽省丘陵地区某铁矿为例,通过渗水试验评价包气带防污性能,并采用数值法分别进行饱水与非饱水渗透条件下的污染预测评价,为其它类似地区提供了可借鉴的方法和理论。     

包气带水气二相流国外研究综述

与传统的包气带中水流研究相比,水气二相流更准确地描述了包气带中的水与空气的流动情况,这对更好地了解固体废物处置场中污染物的运动规律具有重要的意义.与一相流明显不同的是,二相流考虑了空气的运动及其对水流的作用.根据国外近几十年来不同研究者的研究结果,总结了入渗过程中水的流动、空气对水流的影响及空气本身的压力变化情况,并分析了不同作者研究结果的差别.     

包气带水入渗过程中水化学组分运移规律研究

选择华北平原典型地区,利用多功能观测竖井,通过采集、测试包气带水溶液中的水化学组分,研究了包气带水在入渗过程中水化学组分的运移转化规律,利用氯质量平衡法分析了包气带水中化学组分变化机理。结果表明:(1)包气带水入渗过程可导致不同深度的包气带水化学组分浓度发生变化;(2)粘性土层对包气带水入渗有一定的阻碍作用,但在某些特定条件下,包气带水仍然可以穿过粘性土层,水中的化学组分亦随之下移;(3)包气带水向下运移过程发生了水化学组分的混合。     

季节冻土对包气带水分迁移的影响

采用智能化土壤墒情监测仪,对东北吉林集安季节冻土带进行地温和含水率观测,历时一个水文年。通过分析不同深度地温、含水率随时间的变化,研究地温场变化、降水入渗等因素对水分迁移的影响。寒季,气温急剧下降,地温随深度增加而增高,气态水在包气带上部的低温带凝结,当凝结速率大于渗透速率时,含水率不断增加,水分蓄积。季节冻土形成后,孔隙水以固态水的形式储存,是包气带上部水分主要的聚集期。暖季,地温随深度增加而降低,气态水向下运移凝结,即使降水入渗量很大也不会引起水分蓄积。因此,温度场控制着气态水凝结方向,是引起包气带内水分运移的重要影响因素之一。     

山区城市地质环境演化中包气带的二次污染机制

污染液在包气带中的作用机制,是城市地质环境污染控制研究中的一个重要环节,是人们关注的焦点,本次研究以长江三峡工程水库库尾段重庆等山区城市为典过型实例,研究了包气带地质结构特征和污染现状,在室内开展了岩柱淋滤模拟实验,揭示了污染物在包气带中的作用机制,研究证明,包气带污染物具有净化,聚焦和变异等多种功能,并在一定条件下可造成环境对二次污染,它对城市生态环境演化进程中,具有重要意义。     

利用地下水数学模型确定电厂灰场库容

建立一维包气带溶质运移数学模型和二维潜水层溶质运移数学模型,对热电厂灰水污染物在包气带和潜水中的运移进行模拟,以下游水源地污染物浓度峰值不超过环境质量标准为依据,通过模型反复计算,得到包气带模型运行时长,即最大灰水排放时间,继而得到灰场库容.该方法可以为电厂灰场库容设计提供合理的标准,从而控制由于灰水排放所造成的潜水层污染问题.     

巴丹吉林沙漠包气带水垂向分布和下渗的Monte-Carlo模拟评估

包气带土壤性质具有强烈的空间变异性,显著影响包气带水的分布特征和运移过程,在巴丹吉林沙漠这种包气带巨厚而观测困难的地区尤其值得重视.通过收集包气带不同深度水分观测资料和水力参数测试成果,采用前人提出的水分特征曲线参数的对数正态分布模型和互相关模型,对巴丹吉林沙漠风积砂的变异特征进行了Monte-Carlo模拟,发现稳定下渗带能够自由流动的水分体积含量低于5%.在此基础上重建土水势的垂向分布,发现稳定下渗带的水力梯度接近于1,基本满足重力作用控制的自由下渗条件.以残余含水率为独立随机变量,基于Richards方程对不同下渗强度条件的包气带含水率分布进行了Monte-Carlo模拟,通过与观测统计特征对比得到下渗强度的合理取值范围.结果表明,包气带水下渗强度最有可能取值范围是30～41 mm/a,且低于10 mm/a和高于50 mm/a的可能性都很小.包气带水的随机模拟方法为研究巴丹吉林沙漠地下水补给提供了新的视角.     

浅析包气带土壤水分势能

研究大气水、地表水、土壤水、地下水四水转化过程,直接关系到国民经济的发展,是开发利用水资源必不可少的一步。包气带土壤水分运动是这一过程中尤为重要的一个环节。阐明包气带土壤水分运动规律,土壤水分入渗、蒸发机理,确定入渗、蒸发量及其影响最大深度,其中起决定性作用的是土水势。本文对包气带土壤水分势能动态规律及其影响因素,从以下三方面加以分析。     

干旱区包气带土壤水分运移及其对地下水补给研究进展

包气带是指地表到地下水之间垂直剖面中土壤孔隙没有被水充满、水分处于非饱和状态的区域,是地表水进入地下水的通道。包气带土壤水分运移过程不仅影响到地下水补给,而且与相邻景观之间存在水力联系。评述了干旱区包气带土壤水分运移模拟、地球化学示踪技术、地球物理技术在包气带土壤水分运移研究中的应用、影响包气带土壤水分运移及对地下水补给的因素、包气带水分运移对景观间水分交换的影响等方面的研究进展,提出在未来的研究中,应加强包气带土壤水分运移参数的试验观测及数据库建立、加强包气带土壤水分运移及其对地下水补给的研究,应借鉴地球关键带研究的思路,开展包气带土壤水分运移、溶质运移、地下水补给耦合研究。     

地下水位升降与空气流耦合的砂柱实验及其模拟

地下水位的上升或下降会驱动包气带中的空气流动,并与水位升降运动发生相互作用.当潜水含水层被低渗透介质覆盖时,这种水位升降与空气流的耦合现象更加明显.利用细砂盖层作为低渗透介质与厚层粗砂组合成双层结构砂柱,进行了注水和排水实验研究.在排水实验中砂柱水位面下降,包气带会形成显著真空,吸取外界大气.在注水实验中砂柱水位面抬升,包气带气压增大,空气向外流动.包气带气压随时间的变化曲线呈单峰形式,且受到细砂盖层厚度的影响.考虑砂柱饱水带的Darcy流和包气带可压缩空气的线性渗流,提出了一个描述砂柱水-气运动的简化动力学模型,通过Runge-Kutta法进行实验过程的数值模拟,重现了观测到的包气带气压变化特征.模拟结果表明,包气带气压的极值随着低渗透盖层厚度的增加而呈非线性增大趋势.     

甘肃黑河中下游影响绿洲植被发育的某些因素

黑河下游额济纳绿洲区和中下游沿黑河干流河床附近的潜水位埋深较浅,是维系地表植被生长的重要因素。中游高台附近潜水位存在每年双峰值的变化,较之下游额济纳绿洲潜水位每年单峰值的变化更有利于植被的生长。在包气带剖面中,同一时刻水土势、含水量、含盐量随深度的变化趋势基本相同。采样点包气带土壤中易溶离子含量相对较低,全盐量小于5%,中游采样点土壤中以HCO3-为主,下游以SO42-为主,由SO42-、Cl-和Na+、Ca2+组成的盐类构成了包气带土壤中的主要盐分。土壤中易溶离子含量自地表至潜水面之间随深度总体上呈减小趋势。植被的根系分布对包气带土壤含水量、水土势和易溶离子含量随深度的分布有着重要的影响,在植物根系发育带的土壤中含水量、水土势和易溶离子含量升高。     

少粘性土中包气带水对某基坑工程施工的影响及其处理

在基坑工程施工中,潜水和承压水往往是工程降水的主要对象,而包气带水往往被忽视。实践证明,包气带水对基坑工程的影响也不容忽视。通过分析少粘性土地区包气带水对基坑工程的影响,提出用改进的轻型井点降水法疏干包气带中的上层滞水,这种处理方法成本低,见效快,效果好,具有很强的实用性和推广价值。     

包气带增厚条件下地下水补给规律研究

伴随人类活动影响的不断增大,地下水位持续下降,包气带厚度增大,改变了地下水的补给条件.为阐明在巨厚包气带中水分运移规律,在河北栾城实验站进行了包气带水分运移监测试验.通过对监测数据的计算和分析,揭示了大水漫灌条件下,灌溉水在包气带中湿润峰和零通量面（ZFP）的运移和形成规律,计算了灌溉水回归补给地下水的水量,并利用达西公式进行验证.试验结果客观准确地反映了在当前人类剧烈活动影响下,包气带中水分运移规律及灌溉水补给地下水的情况,同时通过对包气带水分运移情况进行监测,取得了包气带水分运移的翔实资料和灌溉参数,对于促进农业节水灌溉有重大的现实意义.     

降雨入渗补给地下水数值模拟研究

针对在地下水资源评价中入渗补给量采用经验估算存在较大误差的问题,以神东矿区为例,在广泛调查矿区包气带岩性结构并结合野外取样、室内参数测定的基础上,采用数值模拟的方法建立包气带水分运移数值模拟模型,定量模拟矿区内不同地段降雨入渗强度,探讨影响降雨入渗强度的主要因素,计算得出研究区降雨入渗系数大致在0.18~0.27,分析认为影响降雨入渗强度的因素有降雨量、潜水埋深、包气带岩性等。其中在研究区广泛分布的风积沙对地下水资源起到了一定的保护作用。     

试论冻结滞水

冻结滞水指因冬季的冻结作用在包气带冻土层内形成的季节性固态地下水。在冻结期间包气带水具有明显的倒置分带性：（１）冻结滞水带;（２）过渡水分带;（３）支持毛管水汽化输水带。冻结滞水含水率比冻结前一般增加２０％￣３０％,相当于给水度为０．０６的含水层中潜水位下降２．５４￣３．７４ｍ时给出的水量。冻结滞水是干旱、半干旱地区农、林、牧业生产持续发展的可贵的水资源之一。     

基于VSF的非饱和-饱和带耦合过程的三维水流数值模拟

包气带作为"四水转化"的关键带,在地下水流与溶质运移模拟中起着重要作用。VSF是一款基于MODFLOW-2000开发的用于模拟非饱和-饱和带水分变化和运移过程的数值模拟程序。本文首先介绍了VSF程序的设计原理与结构,并重点介绍了VSF区别于MODFLOW-2000的用以概化非饱和带水分运移和边界条件设置的子程序包模块,包括Richards方程渗流(REF)、浸润面(SPF)、地表滞水(PND)、地表蒸发(SEV)和植物根区蒸散发(RZE)等子程序包。本文以REF、SPF、PND和SEV等子程序包为例,将VSF与MODFLOW-2000耦合应用于一个非饱和-饱和带水流运移过程的模拟算例。结果表明,VSF可与MODFLOW耦合实现饱和带水位与非饱和带饱和度的同步计算,并能刻画模型中单元格饱和状态的变化过程,其多种实用的边界条件可提供较为全面的模拟条件,是模拟实际包气带-饱和带耦合问题的有效工具。     

陕北能源化工基地潜水易污性评价

随着陕北能源化工基地的建设和发展,地下水污染问题日益突出。为了预防基地地下水的污染,保护水资源,依据陕北能源化工基地地下水勘查、地下水污染调查、野外包气带原位污水垂直入渗、水平运移试验等基础资料,选取潜水位埋深（D）、降雨入渗补给量（R）、含水层岩性（A）、土壤类型（S）、地形坡度（T）、包气带介质（I）和含水层渗透系数（C）7个指标,运用DRASTIC指标叠加法,建立了陕北能源化工基地潜水易污性评价指标体系,对陕北能源化工基地潜水进行了易污性评。依据评价结果,将研究区潜水区划分为易污性高、中、低3个区,并针对3个区提出了相应的防污建议。     

降水入渗补给系数分析研究

本文运用均衡实验站各观测系统的实验数据和资料,根据水均衡原理和"三水"转换关系,通过包气带蓄水库容有效作用分析,阐明了包气带蓄水库容和复蓄的概念,说明了包气带对土壤中水分调节作用的机理.通过对前期影响雨量系列的分析,建立了降水与入渗补给系数之间的关系,得出了降水入渗补给系数计算思路和取值公式,同时就降水入渗补给系数和地下水埋深的关系进行了探索.     

Distribution and formation of high-fluorine groundwater in China

In China, high-fluorine groundwater, which contains more than 1.0 mg/l fluorine, is mainly distributed in shallow aquifers of unconsolidated deposits in some arid and semiarid areas, deep aquifers of unconsolidated deposits in semiarid areas, as well as in hot springs of bed rock mountainous area and aquifers of fluorite-mine area. Its formation is controlled by regional climate factors, seepage conditions of groundwater, as well as the hydrogeochemical environment. The physicochemical properties of soil mass of the aeration zone play an important role in fluorine concentration in shallow groundwater. In the coastal plain areas, where groundwater is mainly recharged and discharged vertically, and its regime type belongs to the type of infiltration—evaporation, the grain size of soil mass of aeration zone directly influences the amount of fluorine transferred from solid medium into water; and the chemical constituents of the soil mass of aeration zone controls the chemical characteristics of the shallow groundwater, consequently influencing the concentration condition of fluorine in water. Fluorine ion in groundwater continuously migrates and concentrates under the comprehensive influence of many factors. High-fluorine groundwater exceeding the sanitary standard (1.0 mg/l) has an obvious zonality in regional distribution in China. Based on current statistics, there are roughly 50 million people (Zheng Qifu 1986) who have consumed water which exceeds standards in China. In highfluorine groundwater areas, endemic fluorine-poisoning often arises to different extents, affecting human health seriously. At the end of 1983, over 20 million patients were suffering from fluorine-poisoning diseases in China (Xu Guozhang, unpublished data). Therefore, research of the distribution feature and formation mechanism of fluorine ion in groundwater has become an important task.