污水入渗污染物在土壤—地下水中迁移特性及影响因素试验研究

摘要

通过查阅文献资料,采用室内试验与理论分析相结合的技术路线,研究了不同影响因素条件下污水入渗水分及污染物在土壤-地下水中的运移规律。主要研究成果为：(1)研究了不同地下水埋深条件下均质土壤毛管水上升运动特性。毛管水上升过程以上升速率为依据可划分为上升和稳渗两个阶段,上升阶段毛管水平均上升速率与地下水埋深成正相关关系,稳渗阶段成负相关关系。(2)对比分析了不同地下水埋深条件下,污水入渗水分及污灌物在土壤-地下水中的运移规律。地下水埋深的不同导致了土壤初始含水量分布和污灌物迁移路径的差异；土壤入渗量随地下水埋深的增大而增大；埋深越浅,入渗结束时的入渗率越小；氯离子与SO42-在土壤中分布规律相似,入渗后其淋洗量随地下水埋深的增大而减小,埋深深,迁移路径长,土体内含水量低,污灌物易累积在土壤中,地下水中增量小；土体内氯离子淋洗量大于SO42-,地下水增量大于SO42-；埋深浅,高土水势能和反硝化潜势制约了污水携带NO3--N向下层土壤迁移淋失的趋势,但高土水势能和短迁移路径使下层土壤基质中的NO3--N易被挤入至地下水中,NO3--N污染地下水风险较大。(3)研究了不同土壤质地条件下,污水入渗水分及污灌物在土壤-地下水中的运移规律。土壤初始含水量随质地的变重而增加；土壤入渗量随质地的变重而减小；质地越重,土壤中氯离子SO42-累积量就越大,地下水中增量越少；氯离子污染地下水的程度大于SO42-；质地越重,NO3--N在土壤中运移的距离越小,土壤中累积NO3--N量越多,地下水中NO3--N浓度的增幅越小。(4)研究了不同夹砂层粒径条件下,污水入渗水分及污灌物在土壤-地下水中的运移规律。砂层对土壤毛管水上升高度有明显的抑制作用,水分未穿越砂层；砂层的阻水作用随砂层粒径的变粗而增强；有夹层各处理土壤中氯离子和NO3--N累积含量均大于均质土,地下水中氯离子和NO3--N增量小于均质土；砂层粒径越粗,受上层土壤和砂层内氯离子和NO3--N的补给量越大,地下水中氯离子和NO3--N增量越大。(5)研究了不同夹砂层层位条件下,污水入渗水分及污灌物在土壤-地下水中的运移规律。砂层层位越高,对土壤毛管水上升高度的抑制作用越明显。入渗相同灌水量所需时间为：层位80cm>均质土>层位10cm>层位45cm。不同砂层层位抑制污水入渗氯离子的程度不同,层位10cm和80cm入渗后土体内水分分布连续,层位10cm的抑制能力小于80cm,入渗后地下水中氯离子浓度大于后者。层位45cm上下水力不连续,地下水中氯离子增幅最小。不同砂层层位对土壤NO3--N分布和转化规律有明显的影响,地下水中NO3--N变化规律与氯离子相似。

目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 污水灌溉的发展前景

1.1.2 污水灌溉的作用

1.1.3 污水灌溉的负效应

1.1.4 研究污灌对地下水环境负效应的必要性

1.2 污灌污染物的研究进展

1.2.1 污灌污染物在土壤-地下水中污染机理的研究进展

1.2.2 不同影响因素污灌污染物在土壤-地下水中迁移转化特性的研究进展

1.2.3 污灌污染物在土壤-地下水中迁移转化规律的研究进展

1.3 存在问题及发展趋势

1.4 研究内容及技术路线

1.4.1 研究内容

1.4.2 技术路线

2 试验研究方法

2.1 试验设计

2.1.1 试验装置

2.1.2 试验材料

2.1.3 试验方案

2.2 观测内容及其测定方法

2.2.1 观测内容

2.2.2 测定方法

2.3 参数测定

2.3.1 饱和导水率测定

2.3.2 土壤pH值

3 不同地下水埋深均质土壤毛管上升水运动特性

3.1 试验方案

3.2 地下水埋深对均质土壤毛管水上升运动特性的影响

3.2.1 均质土壤毛管水上升高度及速率随时间的变化规律

3.2.2 均质土壤地下水补给量及补给速率随时间的变化规律

3.3 本章小节

4 地下水埋深对污水入渗土壤水分及污灌物迁移特性的影响

4.1 试验方案

4.2 地下水埋深对污水入渗土壤水分运移特性的影响

4.2.1 地下水埋深对土壤入渗能力的影响

4.2.2 土壤含水量分布特性

4.3 地下水埋深对污灌物在土壤.地下水中迁移特性的影响

4.3.1 污水入渗Cl~-在土壤-地下水中的运移特性

4.3.2 污水入渗SO_4~(2-)在土壤-地下水中的运移特性

4.3.3 污水入渗NO_3~--N在土壤-地下水中的运移特性

4.4 本章小节

5 土壤质地对污水入渗土壤水分及污灌物迁移特性的影响

5.1 试验方案

5.2 土壤质地对污水入渗土壤水分运移特性的影响

5.2.1 土壤质地对土壤入渗能力的影响

5.2.2 土壤含水量分布特性

5.3 土壤质地对污灌物在土壤-地下水中迁移特性的影响

5.3.1 污水入渗Cl~-在土壤-地下水中的运移特性

5.3.2 污水入渗SO_4~(2-)在土壤-地下水中的运移特性

5.3.3 污水入渗NO_3~--N在土壤-地下水中的运移特性

5.4 本章小节

6 夹砂层粒径对污水入渗土壤水分及污灌物迁移特性的影响

6.1 试验方案

6.2 夹砂层粒径对污水入渗土壤水分运移特性的影响

6.2.1 初始条件控制

6.2.2 夹砂层粒径对污水入渗土壤水分运移特性的影响

6.3 夹砂层粒径对污灌物在土壤-地下水中迁移特性的影响

6.3.1 污水入渗Cl~-在土壤-地下水中的运移特性

6.3.2 污水入渗NO_3~--N在土壤-地下水中的运移特性

6.4 本章小节

7 夹砂层层位对污水入渗土壤水分及污灌物迁移特性的影响

7.1 试验方案

7.2 夹砂层层位对污水入渗土壤水分运移特性的影响

7.2.1 初始条件控制

7.2.2 夹砂层层位对土壤连续入渗土壤水分运移特性的影响

7.3 夹砂层层位对污灌物在土壤-地下水中迁移特性的影响

7.3.1 污水入渗Cl~-在土壤-地下水中的运移特性

7.3.2 污水入渗NO_3~--N在土壤-地下水中的迁移特性

7.4 本章小节

8 结论和建议

8.1 结论

8.2 存在问题和建议

致谢

参考文献

附录