Porosity, Dispersivity, and Contaminant Transport in Groundwater

Porosity (n) and Dispersivity (D) were modeled in relation to Solute Transport Time (t) in a saturated, homogeneous, isotropic, unconfined aquifer using the MOC model. It was noted that n and D have an important influence on solute transport time t in groundwater, with a consistently strong and direct relationship between n, D, and t. In the case of porosity, the relationship was found to be directly related to t when other aquifer properties remained unchanged. This was also mathematically argued using a form of the flow equation put forward by Henry Darcy (1856). Dispersivity on the other hand had somehow the same relationship with solute transport time t as porosity, but with much less effect. That is, higher dispersions lead to longer solute transport time within the aquifer system. This was because as the individual solute particles set off from the average seepage velocity, they traversed through longer distances due to tortuosity, mechanical mixing, diffusion, and microscopic heterogeneity latent in the porous media. Also when n and D were co- treated over t, n was noted to be dominant over D with regard t. This follows that the effect of porosity on solute transport time far out shadowed that of dispersivity. Stated in other words, the dispersivity of a substance in any porous medium is to a large extent a function of the porosity of that medium.     

一种随时间变化的近区稀释的半解析解

根据基本的扩散方程，以污染物质输入量为已知条件，给出了一种近区稀释的半解析解。该半解析解摆脱了流速是单向的、持续的和定常的条件限制，反映了近区稀释在以潮流场为背景场的状态下，随时间的可变性。     

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。     

Interpolation of Horizontal Transmissivity Anisotropy from Head and Flowpath Observations

Rocks are rarely equally permeable in all directions. Ground water does not flow directly downgradient through anisotropic aquifers, but deviates at an angle determined by the direction and magnitude of the major and minor transmissivities. We show a mathematical model whereby the orientation and ratio of major to minor transmissivities can be estimated by an analysis of the deviation of ground-water flow from the hydraulic gradient. The solution is derived from the construction of transmissivity ellipse where the hydraulic gradient and flow direction are known. An example is given using an ethylene dibromide contaminant plume at Nemo, South Dakota, where the plume has been deflected because of bedrock foliation.     

南极拉斯曼丘陵莫愁湖和团结湖水中有机物剖析

本文给出了南极莫愁湖和团结湖水中有机物信息。在湖水中获得的１２１个化学组分中确定出９３个有机化合物,其中包括正构烷烃、类异戊二烯烷烃、芳烃、多环芳烃、醇、醛、酮、酯、脂肪酸类及酞酸酯类等。其含量在０．０２７～４．７９μｇ／Ｌ之间。湖水中检测出全球性有机物６６６、ＤＤＴ和ＰＣＢｓ,浓度在０．０１２～０．３５６μｇ／Ｌ。     

轻非水相液体在地下环境中的运移特征与模拟预测研究

通过自行设计制备的二维砂箱模拟轻非水相液体(LNAPL)在湿润多孔介质中的渗漏,得出LNAPL在地下环境中的入渗、迁移及分布规律,并利用多相流体理论对其污染机理进行分析.在实验基础上建立模型来预测渗漏的基本特征,即渗流带中污染锋面扩展速度和透镜体的最终形状,预测结果与实测结果较为接近.这种预测模型对控制和治理地下水中LNAPL污染是至关重要的.     

昆明地热田岩溶地下热水系统中溶质运移的模拟

通过对昆明地热田深层基岩地下热水系统的地质、水文地质条件和开采现状的分析,建立了考虑温压变化和越流条件的岩溶热储层中地下热水的水流和溶质(污染物)运移的准三维非稳定流数学模型。对开采条件下地热田Ⅱ 块段地下热水系统中水位及F- 、Cl- 、NH+4 、SO2-4 浓度的模拟结果表明,所建立的模型合理、可靠,具有较高的仿真性。模型可预测不同条件下地热田地下热水的流场和溶质浓度的动态变化趋势,为防治地下热水环境的进一步恶化提供参考。      

土壤中可挥发性污染物清除的离心试验研究

土工离心模拟试验技术是研究环境岩土工程问题的有效手段。本文研究了非水相流体污染物在非饱和土中的迁移以及随后的抽气清除过程。 当离心机运行到要求的加速度时,汽油污染物从地下油罐中释放并在非饱和土中迁移一年,之后采用土壤通气法对污染土壤进行修复。对土壤取样分析,得到污染物在土体中的迁移规律和分布特征。试验结果表明,土壤通气法可以清除非饱和土体中的挥发性有机污染物,是一种有效的原位土壤修复技术。     

CCL吸附特性及孔隙率降低对污染物运移的影响

假定孔隙均匀地分布于土体的物质空间内和土骨架对污染物的吸附特性服从平衡线性,对基本体积质量关系进行分析,提出了由于土体对污染物的吸附而引起的孔隙率降低的估算公式。在考虑土体孔隙率变化的条件下,建立了污染物一维运移的控制方程,并考虑垃圾生物降解效应、压实黏土衬里（CCL）防渗层、下覆有限厚度含水层等实际情况,确定了初始条件和边界条件。对所建立的初边值问题进行了数值求解,且对某假想填埋场情况进行了变动参数与对比计算,结果表明,由于土颗粒对污染物的吸附所引起的孔隙率降低,显著地降低了污染物对压实黏土衬里的穿透能力。与常孔隙率情况相比,CCL中污染物的峰值浓度降低近10 %,含水层中污染物浓度降低更显著。当考虑土体孔隙率变化时,弥散对污染物运移具有控制作用,分布系数对污染物的运移具有重要影响。     

基于混合物理论的水力-化学-力学污染物输运模型研究

由于废弃物的堆积以及填埋场上覆盖层的重量,衬垫因此承受一定的压力,发生力学固结;由于黏土本身的结构特性,当污染物通过黏土垫层时可能会发生化学固结,而固结作用可直接对污染物的对流输运产生影响,也会引起土层体积和结构的变化,从而改变其固有的输运性质。从混合物理论出发,建立了水力-化学-力学作用下的溶质输运理论框架,统一地描述了水力-化学-力学作用下变形、水的吸附或解吸附、对流和扩散现象。将输运系数考虑为有效孔隙率的函数,由此反映固结对输运参数的影响。对所建立的数学模型进行无量纲化处理,并使用有限元软件COMSOL Multiphysics进行求解,最后进行了参数分析。研究结果表明,垫层土体中吸附水和自由水之间的化学势差异越大,层间吸附水的解吸附量越大;当土体的软硬性质不同时,当层间吸附水解吸附后,土体固结程度不同,从而对污染物输运过程的影响不同。而当垫层上覆荷载增大时,土体宏观孔隙的扩张的限制作用增强,从而对土体产生一种修复作用,抑制污染物在土体中的输运。