论工程地质中的场及其多场耦合

本文对工程地质中的场及其多场耦合进行了比较系统的分析。通过场概念争论的分析,给出了场的定义; 根据工程地质的特点,提出了基本场的概念,并对基本场的内涵和作用进行了深入剖析; 将工程地质中的场分为基本场、作用场和耦合场3类,同时对地质体结构场、应力场、渗流场、温度场、化学场和变形场进行了详细分析; 在此基础上,对多场耦合关系的类型进行了讨论,对工程地质中场的耦合关系进行了分析,最后提出了工程地质多场耦合分析中的相关课题。     

欧美地下水有机污染调查评价进展

1999年中国地质调查局启动了第一个地下水有机污染调查项目,当时检测指标只有20个(包括11个挥发性有机污染物、8种有机氯农药和1种多环芳烃)。“十一五”的地下水有机污染调查必测项目包含了38项(挥发性指标28项、有机氯农药9项和1种多环芳烃),取得了地下水有机污染的基本资料。但从对国外文献的调研来看,地下水中有机污染的种类远远超过38种。为了更全面地掌握中国地下水的质量,有必要对不同地区或不同类型的地下水中典型的有机污染物的种类进行研究,为后续地下水有机污染调查的增项做准备。通过检索美国环保局(USEPA)、美国地质调查局(USGS)和欧盟(EU)近年来的地下水质量年度报告和相关文献,调研了地下水中典型有机污染物的类型,选出最常检出的有机污染物,形成最常检出的有机污染物的检出率排序表,列出了检出率高的前50个污染物的名单。     

欧美地下水有机污染调查评价进展

1999年中国地质调查局启动了第一个地下水有机污染调查项目,当时检测指标只有20个(包括11个挥发性有机污染物、8种有机氯农药和1种多环芳烃)。"十一五"的地下水有机污染调查必测项目包含了38项(挥发性指标28项、有机氯农药9项和1种多环芳烃),取得了地下水有机污染的基本资料。但从对国外文献的调研来看,地下水中有机污染的种类远远超过38种。为了更全面地掌握中国地下水的质量,有必要对不同地区或不同类型的地下水中典型的有机污染物的种类进行研究,为后续地下水有机污染调查的增项做准备。通过检索美国环保局(USEPA)、美国地质调查局(USGS)和欧盟(EU)近年来的地下水质量年度报告和相关文献,调研了地下水中典型有机污染物的类型,选出最常检出的有机污染物,形成最常检出的有机污染物的检出率排序表,列出了检出率高的前50个污染物的名单。     

高放废物深地质处置中的多场耦合与核素迁移

概括了深地下工程的深地质处置库的若干特点,简要介绍了多场耦合的机理与类型,论述了高放废物深地质处置多场耦合与核素迁移问题的特点及研究现状,最后提出了高放废物深地质处置多场耦合与核素迁移所需研究的主要问题。     

基于FEFLOW的三维土壤-地下水耦合铬污染数值模拟研究

`土壤-地下水耦合数值模拟是定量刻画水流和溶质运移的主要手段。现有大范围场地尺度的研究受到数据采集难度及模拟计算量的限制,多是将土壤和地下水分成两个系统,这种方式不利于模型之间的计算反馈,易出现计算误差,因此将土壤和地下水作为整体系统研究具有重要意义。为精确刻画实际场地土壤-地下水系统中污染物迁移规律,揭示变饱和反应溶质迁移模型的参数敏感性,以某铬污染场地为研究对象,基于现场试验及前人研究所获数据,采用Galerkin有限元法建立三维土壤-地下水模型,定量描述六价铬在土壤-地下水中的迁移规律。在此基础上,通过改变补给条件,研究潜水面在土壤-地下水系统中的波动。并讨论阻滞系数和反应常数对溶质运移的影响。结果表明：在土壤中,污染物最大水平迁移距离为场地东南侧300 m;地下水中污染晕最大分布面积约为1.632 km2;垂向上土壤中的六价铬仅需15.6 h即可下渗至潜水面,第6天贯穿含水层。当潜水面随着补给量变化而波动时,地下水中六价铬会随水流进入土壤,影响土壤中污染分布。对溶质运移参数的讨论显示,当反应常数由0增大至10−6 s-1时,迁移出场区边界时地下水中污染物浓度约减少2000 mg/L,较难迁移至涟水河。基于FEFLOW的数值模型,能够解决各系统之间交互性差的问题,提供较为精确的模拟结果。     

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。     

污染土壤中多环芳烃的微生物降解及其机理研究进展

多环芳烃(PAHs)是一类普遍存在于环境中的难降解危险性“三致”有机污染物。微生物对多环芳烃的降解是去除土壤中多环芳烃的主要途径。研究表明，对于土壤中低分子量多环芳烃类化合物，微生物一般以唯一碳源方式代谢；而大多数细菌和真菌对四环或四环以上的多环芳烃的降解作用一般以共代谢方式开始。本文重点论述了高分子量多环芳烃：芘和苯并(a)芘的微生物降解及其机理。并介绍了多环芳烃污染的微生物—植物联合修复机制，最后展望了污染土壤中多环芳烃的研究趋势。     

地下水NO -3污染的微生物修复实验研究

随着农业的发展,尤其是化肥和农药的超量施用,产生了一系列的环境问题,已危及地下水的质量安全.大量的氮素没有被农作物吸收,经微生物硝化作用后,以硝态氮的形式进入土体和地下水.浅层地下水已普遍受到氮素不同程度的污染.本文以硝态氮污染为例,在实验室探索了硝态氮污染地下水微生物修复的实验方法,通过室内模拟含水层地下水静止条件和流动条件下,利用优选的菌群制剂和少量营养碳源,对试验区高含NO - 3地下水的修复试验效果是显著的,去除率可达90%～100%.其作用还是持续的,静止条件下试验进行到256d时,其去除率仍达89.74%;流动条件下试验进行到112d时,试验主孔下游的观测孔3#、4#中的去除率也还有16.22%和27.26%.试验结果为野外现场原位微生物修复提供了技术支撑.     

地下水有机污染及微生物修复技术应用

通过对国内外地下水有机污染现状和有机物污染地下水的途径及存在状态的分析,提出了适用于地下水有机污染治理的微生物修复技术———土著微生物法、生物活化法和生物添加法,并对微生物修复技术在地下水有机污染控制中应用的可能性及今后研究方向进行总结。     

济南泉域岩溶地下水有机污染特征研究

对济南泉域岩溶地下水系统水质进行了系统的采样分析.结果表明,泉域岩溶水已普遍受有机物污染,有机污染物检出率高达93%.检出有机物多于5项的样品多分布于大中型企业附近.在所有检出的有机物中,有机氯农药类、卤代烃类检出率最高,分别达到60%、57.8%.尽管岩溶水有机污染较普遍,但有机物含量较低,仅局部地段存在有机物超标现象.泉域岩溶水有机污染特征受控于工业企业分布及地下水流场,在济南侵入岩体南缘附近形成了近长方形的岩溶水有机污染区,面积达156 km2.污染区南部地带是济南市工业集中区,灰岩浅埋,防污性能差,另外由于地下水径流方向与侵入岩体南缘线近垂直,进入灰岩含水层的有机污染物随地下水径流向北运移,造成埋藏于火成岩体之下的埋藏型岩溶水也受到污染.     

Study on Migration and Transformation Rule of Organic Pollutants （COD） in Aerated Zone

Collecting waste water with a certain concentration of organic pollutants COD (chemical oxygen demand), static adsorption, static biodegradation and dynamic soil column experiments were made in laboratory,we researched migration and transformation of COD in aerated zone. and put for-ward a mathematical model showing the process.The results show that adsorption of organism in aerated zone is linear,which is erprsented by henry‘s law s=Kdc sd, adsorption coefficient Kd=0.0693; biodegradation diagram accord basically with first-order kinetics equation c=coe^-k1t, biodegradation co-efficient K1=0.0499d^-1; dispersion coefficient D=0.0042m^2/d in experiments. The migration and transformation of organic pollutants (COD) in aerated zone jointly result from many factors such as dispersion, adsorption and biodegradation etc..     

污染场地六价铬迁移转化机制与数值模拟研究

随着全球工业化迅猛发展,土壤和地下水六价铬污染日益严重。基于某铁合金厂铬渣场地现场调查与采样分析,开展铬渣场地土样吸附、渗透和弥散试验,研究六价铬在粉质黏土土样中的吸附特性和迁移规律,建立考虑对流-弥散-吸附的六价铬迁移三维动力学模型,结合数值软件获取污染源位于场地上、下游时地下水中六价铬迁移分布特征,并揭示弥散度?和分配系数 对六价铬时空分布的影响。试验结果表明,粉质黏土对六价铬吸附符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量为466.6 mg/kg;蒸馏水和160 mg/L 六价铬溶液入渗下粉质黏土渗透系数约为6.5×10–7～6.7×10–7 cm/s,1 000 mg/L六价铬溶液的渗透系数增大至4.4×10–6 cm/s;粉质黏土水动力弥散系数D为1.4×10–4 m2/d,计算得到阻滞因子 为4.2～10。数值模拟结果表明,场地下游受到六价铬污染时,即使不考虑分子扩散作用,上游仍有被污染的风险,污染程度取决于含水层的弥散度;考虑含水层对六价铬吸附时,土体分配系数越大,六价铬污染羽分布范围越小,在预测地下水中六价铬浓度分布时应重点考虑六价铬吸附等转化过程。     

填埋气体运移渗流场-应力场耦合模型及数值仿真

基于流固耦合机制和多孔介质流体动力学理论,根据Landgem产气方程、气体状态方程,结合达西定律、有效应力原理,建立了渗流场-应力场耦合填埋气体运移模型。利用伽辽金方法对模型进行了离散,通过有限元方法对耦合作用下填埋气体压力分布规律进行了数值仿真分析,同时对垃圾填埋变形介质参数以及垃圾降解系数对填埋气体产气量影响进行了定量评价,表明耦合作用下抽气时孔隙结构发生改变,阻滞气体的运移,导致耦合作用较未考虑耦合作用的气体压力低。垃圾填埋气体的产气量小,对变形介质参数和降解系数的定量评价结果表明,垃圾填埋气体的产气量随着渗透系数和降解系数的增大而增加,因此耦合作用不能忽略。这不仅为准确控制气体的挥发与扩散以及气体资源的再利用提供可靠的理论依据,而且对于生态环境的保护和垃圾资源化利用具有重要的理论意义和实际应用价值。     

盆地有机质在盆山耦合作用中的反映

盆地有机质的演化研究对认识盆山耦合关系具有十分重要的意义.盆地有机质及其演化产物主要受到温度、时间、应力等条件的影响.借助盆地中有机质的镜质体反射率、有机流体包裹体、有机地球化学指标等参数可分析建立盆山构造地层体系和统一的地下流体温度、压力场及构造应力场,最终反演整个盆山的耦合历程.     

某石油化工场地土层挥发性有机物的污染特征

在调查华北平原一个污染年限超过35年的石油化工场地时,采用便携式仪器土层测气方法,快速、准确地测定了场地内40多个钻孔不同深度土层中挥发性有机物(VOCs)的浓度。基于对场地地质水文地质条件的认识,以及通过对大量数据的分析对比和应用空间变异分析方法,得出了对场地土层介质中VOCs污染特征的如下认识:(1)土层VOCs浓度的垂向变化可概括为污染源淋滤型、包气带扩散污染型、地下水波动带污染型和混合污染型四种污染类型;(2)在包气带砂土层和粉土层中,VOCs的扩散规律可近似用指数模型描述;(3)包气带土层中VOCs优先积聚在渗透性强的砂性土层中,砂土层中VOCs浓度是粉土层中VOCs浓度的1.5～12倍,平均3.76倍;(4)土层VOCs浓度的水平变异性表现为包气带土层的变异性要比地下水波动带土层大,且水平变异性能在25m尺度内得到充分显示;而土层VOCs浓度的垂向变异性随地而异,变化复杂,很难用统一的一个量化尺度来表征。本文对这一典型污染场地的剖析,有助于从事污染场地调查人员认识我国华北平原石油化工类场地的污染特征,并为调查与治理类似污染场地提供技术依据。     

环境介质中高氯酸盐污染及微生物修复技术研究进展

高氯酸盐(ClO4-)是一种有毒的无机阴离子,其环境污染问题引起了广泛关注,控制与修复高氯酸盐污染环境成为新的研究热点,其中微生物修复技术最具应用前景。国外已开展环境中高氯酸盐污染现状的调查工作,利用微生物修复技术去除高氯酸盐取得了一定的成果,但我国的相关研究较少。文章综述了近年来国内外高氯酸盐的污染现状及微生物修复高氯酸盐的最新研究进展。由于高氯酸盐的高水溶性和低吸附性,当前研究最多的是高氯酸盐水体污染,这些水体通过饮用水(源水)或食物链直接或间接地对人类健康造成影响。在微生物修复方面,从有机电子供体,无机电子供体(H2、Fe0等),电子受体(O2、NO3-、SO24-)及微生物的生长环境因素(pH值、温度、氧化还原电位、盐度)等方面总结了各因素对微生物修复技术去除高氯酸盐效果的影响,以期为我国开展微生物处理技术在高氯酸盐污染修复领域的实践应用提供参考。     

某废弃煤矿有机污染场地地下水修复治理中试研究

某废弃煤矿竖井经倾倒有机废液,导致环境污染事件,造成巷道及采空区内地下水污染。本文结合场地实际情况,选取倾倒竖井(事故井)及周边区域为中试区域,采用“抽出处理+原位氧化循环”两阶段联合修复技术对污染场地开展中试研究。本文介绍了场地污染概况、地下水修复中试方案设计和实施,以及对修复效果进行评价。结果表明,中试处理后地下水中COD和二氯甲烷最高去除率分别为97.88%和99.74%。中试试验表明, “抽出处理+原位氧化循环”两阶段修复技术,对处理矿区内巷道及采空区等复杂地层结构下深层地下水中有机污染物具有较好的去除效果,可以结合现场实际情形对整个污染场区进行规模应用。     

低渗透煤层气-水流固耦合数学模型及数值模拟

基于有效应力原理,结合弹塑性几何方程、本构方程及平衡方程建立了应力场控制方程。依据流体力学中的质量守恒原理建立了煤层气、水和煤岩体固体颗粒的渗流场方程;以上方程再配以辅助方程和定解条件构成了应力作用下煤层 气-水流固耦合的数学模型,并对简化模型进行了单相流流-固耦合数值模拟分析,得到了压力动态分布曲线,分析了耦合和非耦合情况对压力分布的影响,进一步为煤层气流-固耦合分析提供了一定的理论基础。     

有机污染物在改性黄土中的吸附和迁移滞后性研究

用阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（HDTMA-Br）和阴离子型表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（SDBS）对黄土进行改性处理，并制备了一系列土壤样品。比较了甲苯在天然黄土和改性土中的不同吸附特性，并探讨了它们不同的吸附机理。通过比较甲苯在两类土壤中的吸附特性可以发现，等温吸附曲线均符合弗德里希方程式．但改性黄土的吸附能力为天然黄土的3—6倍。当同时用阴一阳离子表面活性剂进行黄土改性，吸附能力比单独使用阳离子表面活性剂改性的黄土增强15％-20％。土柱实验证明改性黄土对有机污染物对硝基苯胺的迁移具有明显的滞后性，使污染带前锋到达土柱出水口的时间延迟了50倍，也使土柱被穿透的时间延长了3.5倍。可见用表面活性剂对黄土改性能有效地在包气带滞留污染物。在一定程度上延缓或防止地面石油泄漏对含水层的污染。