特细颗粒潜入的阻渗作用及其对盐分污染的影响研究

摘要

污水中所带有的污染物在河道基质-地下水系统中运移的过程中，经过了一系列的化学、物理、生物作用之后，一部分的污染物会随着污水的入渗进入到基质深层，最终会进入到地下水中，使得地下水环境受到污染。因此可以人为的在基质中设置一些障碍，用以保护地下水水质。特细颗粒物质潜入河道基质，不仅可以对入渗水分起到阻渗作用，还可以将一部分污染物截留在基质表层，减少对地下水的污染。
　　本文采用室内土柱模拟入渗试验、化学实验分析和理论分析相结合的技术路线，全面系统的研究了不同特细物质对基质入渗能力的影响，基质入渗能力的主要影响因素以及特细颗粒潜入下对盐分离子的拦截作用，主要研究成果如下:
　　1)研究不同种类的特细颗粒物质潜入对基质入渗能力的影响。对比了粘土、水泥和粉煤灰三种特细颗粒物质潜入下，对基质入渗能力影响。
　　2)特细颗粒物质潜入量、潜入水头、潜入方式、河道淤泥基质容重、质地对基质入渗能力的影响。在水泥潜入的条件下，各影响因素对基质能力的影响效果不同，而且各个因素对基质入渗能力的影响机理不同。特细颗粒物质潜入水头增大后，在地表处的压力势梯度增大，则特细颗粒物质潜入基质的量增大，基质孔隙率减小幅度大，入渗能力降低幅度也大，但是这个过程是有限的;特细颗粒物质的潜入方式对入渗能力有着明显的影响，水泥潜入后间歇12h再供水方式，水泥有足够的时间进行水化作用，在基质表层形成一层致密的结构层，减小基质水分入渗能力，因此其入渗能力小于水泥潜入后立即供水的方式;河道淤泥基质粘粒含量不同，基质水分的水力传导度不同，基质粘粒含量越大，质地越重，水泥潜入的量越小，对入渗能力的影响越小;基质容重增大，其结构从疏松变密实，水泥潜入基质的量有大变小，进而使得潜入水泥量一定的情况下，容重减小对于入渗能力的影响会增大。
　　3)水泥的潜入对于盐分各个离子的拦截作用是不同的。水泥潜入可以使得溶质弥散和扩散的能力变弱，进而有效减少Cl-进入到地下水;水泥潜入后会使得本身产生的游离Ca2+与污水中游离的SO42-反应生成难溶于水的物质，还可以阻塞孔隙，因此对SO42-的运移有很好的拦截作用;水泥潜入后可以有效的减少K+进入到地下水; Ca2+的水化半径比较大，不易随水分移动，添加水泥后又会产生一部分的游离Ca2+，因此水泥的潜入对于Ca2+的拦截效果甚微;水泥潜入了改变基质的孔隙率，对于Mg2+向深层基质中迁移有很好的拦截作用;水泥的潜入对于渗出水中TDS值的影响较为明显。
　　本研究以减小地下水盐分污染为主要出发点，对特细颗粒潜入的阻渗作用和对盐分的拦截作用进行了较为全面深入的研究，但是由于试验几乎都是在室内进行的，且是一维垂直基质入渗，与野外真实情况的复杂性相比，还有一定的差异性，还需要进一步进行更深入的研究。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．1．1 我国水资源现状

1．1．2 地下水污染和土地盐碱化现状

1．2 研究意义

1．2．1 特细颗粒潜入河床基质对水分阻渗的作用和意义

1．2．2 特细颗粒潜入河床基质对防止地下水污染作用和意义

1．2．3 特细颗粒潜入河床基质对河道污水中盐分的截留作用和意义

1．3 研究动态

1．3．1 减小基质水分入渗能力措施的研究动态

1．3．2 地下水污染及治理国内外研究进展研究动态

1．3．3 地下水及河床基质盐分污染及治理的研究动态

1．3．4 特细颗粒潜入河床基质减少地下水和基质盐分的研究动态

1．4 存在问题

1．5 论文研究内容

1．5．1 研究内容

1．5．2 技术路线

第二章 特细颗粒潜入阻渗和对盐分的拦截效果试验

2．1 试验仪器设备

2．1．1 入渗试验装置

2．1．2 化学实验仪器与设备

2．2 试验材料

2．2．1 特细颗粒的物质特性

2．2．2 供试河床淤积基质

2．2．3 试验所用污水状况

2．3 试验方案

2．4 入渗试验方法及测定方法

2．4．1 入渗试验

2．4．2 测定方法

第三章 特细颗粒潜入下对基质阻渗的影响

3．1 试验内容

3．2 不同种类特细颗粒潜入下的阻渗效果

3．2．1 入渗率的变化

3．2．2 累计入渗量的变化

3．3 阻渗机理分析

3．4 小结

第四章 不同影响因素下对基质阻渗的影响

4．1 水泥潜入量对基质阻渗的影响分析

4．1．1 试验内容

4．1．2 水泥潜入量对入渗能力的影响

4．1．3 水泥潜入量的影响机理分析

4．2 基质质地的影响分析

4．2．1 试验内容

4．2．2 基质质地对入渗能力的影响2

4．2．3 基质质地的影晌机理分析

4．3 基质容重的影响分析

4．3．1 试验内容

4．3．2 基质容重对入渗能力的影响

4．3．3 基质容重的影响机理分析

4．4 水泥潜入方式的影响分析

4．4．1 试验内容

4．4．2 水泥潜入方式对入渗能力的影响

4．4．3 水泥潜入方式的影晌机理分析

4．5 水泥潜入水头的影响分析

4．5．1 试验内容

4．5．2 水泥潜入水头对入渗能力的影响

4．5．3 水泥潜入水头的影响机理分析

4．6 小结

第五章 水泥潜入河道基质对盐分的拦截

5．1 水泥的潜入对Cl-离子的截留作用

5．1．1 试验内容

5．1．2 水泥的潜入对基质中Cl-运移的影响

5．1．3 水泥的潜入对地下水中Cl-的影响

5．2 水泥的潜入对SO42-离子的截留作用

5．2．1 试验内容

5．2．2 水泥的潜入对基质中SO42-运移的影响

5．2．3 水泥的潜入对地下水中SO42-的影响

5．3 水泥的潜入对K+离子的影响

5．3．1 试验内容

5．3．2 水泥潜入对基质中K+运移的影响

5．3．3 水泥潜入对地下水中K+的影响

5．4 水泥的潜入对Ca2+离子的影响

5．4．1 试验内容

5．4．2 水泥潜入对基质中Ca2+运移的影响

5．4．3 水泥潜入对地下水中Ca2+的影响

5．5 水泥的潜入对Mg2+离子的影响

5．5．1 试验内容

5．5．2 水泥潜入对基质中Mg2+运移的影响

5．5．3 水泥潜入对地下水中Mg2+的影响

5．6 水泥潜入对TDS的影响

5．6．1 试验内容

5．6．2 水泥潜入对地下水中TDS的影响

5．7 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 主要结论

6．2 研究展望

参考文献

致谢

硕士期间所获得的成果