底泥固结对污染物运移影响的超重力离心试验模拟

摘要

为了研究污染底泥覆盖技术中添加覆盖层造成底泥固结排水、以对流方式加速污染物击穿覆盖层的过程,利用超重力离心模型试验的缩尺缩时效应,研究添加覆盖层后底泥固结对污染物运移速度及出流量的影响,采用数值方法对试验进行模拟.结果表明:1)添加覆盖层后上覆水体中氯离子质量浓度随时间的变化过程,与底泥固结沉降量随时间的变化过程具有较好的相关性.底泥固结排出的孔隙水以对流方式显著加快污染物向上覆水体运移,仅考虑污染物以扩散方式运移的底泥覆盖设计方法偏不安全.2)覆盖层对底泥污染物运移有一定的延滞作用,1cm厚度覆盖层的上覆水层中氯离子质量浓度比3cm厚度情况高85.7％,增加覆盖层厚度可以显著地减少底泥污染物运移到上覆水体的量.3)采用分层总和法计算得到的底泥沉降与实测值接近,平均相差为8.7％;试验底泥固结时间介于以2种排水路径(添加覆盖层固结前、后底泥高度)计算得到的时间之间,通过超重力离心模型试验模拟底泥固结过程是可行的.4)覆盖层引起的底泥沉降的数值计算值较实测值偏大(平均相差10.9％),上覆水体污染物质量浓度的数值计算值较实测值偏小(平均相差16.6％).5)数值分析表明,与纯扩散相比,底泥固结造成污染物击穿覆盖层时间缩短40.7倍.