溶质运移

摘要： 美国国家盐土实验室开发的Hydrus模型主要用于模拟包气带中水、溶质和热运移过程,目前在世界各地得到广泛应用。本文筛选了CNKI和Web of Science数据库收录的2017—2020年间中国学者发表的347篇以Hydrus为主题的研究论文,系统分析我国在Hydrus模型领域的研究进展。结果表明Hydrus能够较好地模拟不同介质中水与溶质的迁移转化过程。然而,目前我国的Hydrus应用研究大都局限于小区域或对室内土柱的一维模拟;研究中确定模型水力和溶质运移参数的过程有待规范与提高;部分研究缺乏对Hydrus模拟结果的系统评估。未来我国Hydrus模型研究有待加强的领域包括:①将Hydrus与不同环境领域模型进行耦合从而实现在流域等大尺度的全过程模拟;②基于实际研究需求,对Hydrus标准模块缺乏的功能进行扩展。

摘要： 为摸清沈阳市某装备制造产业园地下水污染运移规律,科学指导当地生态环境管理部门开展工作,以该园区为研究对象,采用有限差分法,建立了该区域地下水水流数值模型,并利用地下水数值模拟软件(GMS软件)模拟预测了连续源强和瞬态源强污染物泄漏情景下1年、5年、10年及20年后污染物在地下水中的运移情况。经计算得到结论如下:①连续源强污染物泄漏情景下,氨氮在1年、5年、10年及20年后最大运移距离分别为208m、235m、416m和550m;②瞬态源强污染物泄漏情景下,镍在1年、5年、10年及20年后最大运移距离分别为314m、425m、546m和710m。综上,在园区未进行地面防渗的前提下,两种情景泄漏均会对地下水造成污染,且扩散范围会随着时间逐渐扩大,但污染物浓度变化情况与源强直接相关。其研究结果为项目地下水环境影响评价预测和相应污染防治措施提供技术支持,同时也为科学指导当地生态环境管理部门开展相关工作提供依据。

摘要： 针对油库正常运行中可能出现的渗漏污染问题,以云南省某地下油库为研究对象,利用FEFLOW软件,采用数值分析方法,对研究区内典型污染物在不同工况下的污染物迁移进行模拟。计算结果表明,在正常工况下,污染物的影响范围随时间增加而增大,但是影响范围未超出厂区,不会对周边环境造成污染;在油库防渗层失效的非正常工况下,污染物的扩散速度快速增加,污染物的影响范围远远大于正常工况下,会对周边环境造成一定污染。建议设置地下水监测点进行定期检测,预防突然状况造成的污染物渗漏。研究成果为油库运行中可能出现的污染渗漏和相关污染防治提供了一定的科学依据。

摘要： 建立了包含水、气、NAPL、固(冰)四相的温度场、流场及化学场多场耦合模型,适用于定量模拟LNAPL泄漏过程中发生冻结后的迁移分布.通过与非冻条件下LNAPL迁移模型对比,模拟结果显示,冻结条件下因冰的形成LNAPL会发生与非冻条件下不同的迁移行为,冰的形成阻碍LNAPL下渗,并产生冻结势使LNAPL向地表方向迁移.相比非冻结条件,冻结条件下渗达到稳定时LNAPL相的质量通量偏差为-51.1%.冻结条件LNAPL溶解相在水平方向的迁移速度大于非冻结条件,冻结条件下如果不考虑冻结,下渗过程中LNAPL溶解量与挥发量最大偏差分别为2.4%、-24.9%.而冻结条件对LNAPL下渗达到稳定时的溶解量、挥发量影响很小,仅挥发量产生1.8%的偏差.但会减少LNAPL的吸附量,其偏差为-6.6%.

摘要： 为研究污染场地地下水中砷(As)的运移规律,选取我国西南某机械制造厂污染场地为研究区,根据场地调查和污染物检测结果,利用GMS软件建立了地下水流和溶质运移模型,分析了不确定性因素补给量、含水层渗透系数和抽水量对污染场地地下水中砷运移的影响。结果表明:污染场地中部地下水中砷污染羽呈辐射状递减分布;砷的运移分布范围与补给量、含水层渗透系数成正相关,但污染源处地下水中砷浓度随含水层渗透系数的增大而降低,而民用水井中砷浓度随含水层渗透系数的增大而增大;场地地下水中砷污染羽分布范围和浓度随着抽水量的增加而逐渐减小。本研究结果可为污染场地调查中砷污染范围的厘定和风险管控提供科学依据。

摘要： 坝基防渗帷幕在高水头长期运行情况下,容易产生渗漏通道,破坏帷幕的连续性和完整性。基于对流扩散理论,模拟研究各工况下帷幕体的钙离子溶蚀运移规律,为评价帷幕体的防渗性能和耐久性提供定量指标。研究表明:溶质在坝体内部,第1年扩散至下游坝体的1/4,第2年充填坝体80%,30年后趋于稳定;在坝基地层扩散范围于全风化花岗岩地层最大,50年在坝后有溶质析出,表明帷幕防渗性能显著降低。研究结论对于防渗帷幕耐久性评价具有重要意义。

摘要： 溶质暂态存储是岩溶地下水溶质运移过程中的普遍现象。为揭示岩溶管道与裂隙介质间溶质暂态存储机制,本文构建室内管道-裂隙物理模型,开展集中补给条件下的定量示踪试验,运用双区对流弥散模型实现溶质运移过程模拟。研究表明:随着集中补给水动力条件的增强,裂隙暂态存储水量呈线性增加趋势,溶质穿透曲线由单峰型向双峰型转变;管道和裂隙中的平均流速呈负相关关系,溶质在管道和裂隙中的滞留时间差决定了穿透曲线的形态;溶质暂态存储引发了穿透曲线的拖尾效应和双峰现象,对岩溶地下水溶质运移过程具有重要的控制作用。

摘要： 对目前常用的孔隙结构模型进行了总结,将目前常用的模型分为孔隙重构模型、孔隙网络模型、等效孔隙网络模型3个类别,对上述3种模型的概念、建立方法以及在渗流分析方面的应用进行了介绍。从孔隙重构模型到孔隙网络模型再到等效孔隙网络模型,其对多孔介质孔隙结构的描述由真实性向等效性发展,而其计算效率则显著提高。基于孔隙结构模型已有研究针对渗流过程展开了大量的计算分析工作,研究表明孔隙结构模型能够较好反映多孔介质孔隙结构对渗流过程的影响,揭示渗流和物质输移过程孔隙尺度物理机理,在环境岩土工程及能源岩土工程等多个领域具有广泛的应用前景。未来孔隙结构模型研究将集中于基于孔隙结构模型建立宏微观行为的联系、基于孔隙结构统计参数建立更具普适意义的模型等方面。

摘要： 为弥补传统整数阶导数对流-弥散方程在潜流带溶质运移模拟时难以描述介质非均质性引起的溶质运移的不足,在潜流带溶质运移模型中引入时空分数阶导数项,分别从一维和二维角度出发对分数阶导数方法在潜流带溶质运移模拟中的适用性进行讨论。研究发现:时间分数阶阶数α体现溶质运移过程的滞时效应,使穿透曲线具有明显的拖尾特征;空间分数阶阶数β刻画介质非均质性引起的溶质超扩散现象。参数敏感性分析结果表明:引入分数阶方法相较于传统对流-弥散方程使得方程对流速和弥散系数改变的敏感性增强,解决了传统整数阶方法无法准确描述潜流带中介质强非均质性的缺陷。野外示踪试验进一步证明:由于潜流带中介质非均质性强且存在多维流的特点,传统二维整数阶对流扩散方程对溶质运移过程刻画存在不足;一维分数阶导数模型在模拟潜流带溶质运移时,能够更准确计算溶质浓度峰现时间,描述穿透曲线拖尾现象;二维分数阶导数模型受到不同方向参数设置的影响,在没有纵深方向介质差异导致的水流、介质参数差异的前提下,模拟水平面内溶质扩散过程更具适用性。

摘要： 重金属污染预测和评估是土壤与地下水修复的重点与难点,土壤中重金属迁移过程模拟能够为污染防治和水资源保护提供科学指导。基于有限元方法,建立了三维地下水重金属溶质运移模型,考察南京某化工场地重金属As(V)的迁移运动规律。数值模拟通过改变渗透系数、弥散度、分配系数、孔隙率,对比分析不同参数条件下,重金属As(V)溶质在土壤中的迁移规律。引入敏感性指数作为量化指标,比较各参数对重金属砷迁移的影响。数值分析结果表明:污染晕中心砷质量浓度随污染物持续通入逐渐增加到7.12 mg/L,污染范围不断扩大,纵向迁移距离远大于横向;7年后污染物不再注入,污染范围在水流的作用下整体往下游迁移,污染晕中心浓度不断下降,第40年污染晕中心往下游迁移6.5 m,浓度已下降为0.33 mg/L。连续注入污染物10年情况下,增加渗透系数与弥散度都会导致污染晕中心As(V)浓度下降,纵向迁移距离增加;分配系数增加则出现污染晕中心浓度与纵向迁移距离都减少的情况;由于土壤对重金属As(V)的吸附较强,在参数±50%的变化中,分配系数对重金属的迁移距离影响较大,与渗透系数、弥散度的影响程度相当,敏感性指数分别为18.0%、18.0%与16.3%;孔隙率敏感性指数为0.006%,本文模型下对重金属As(V)迁移的影响几乎可忽略。

摘要： 比较了全水动力学模型与零惯量模型在模拟水流运动特性上的优劣性,以及畦灌液施地表水流溶质运移模型与撒施地表水流溶质运移模型在模拟地表水流溶质运移中的优劣性.为地表水流及地表水流溶质运移的耦合模拟研究奠定了理论基础.

摘要： 弥散试验是揭示地下水中溶质运移机理和获得弥散系数等重要水质参数的可靠方法之一,也是研究地下水污染物运移必不可少的环节.本文通过野外实验的方法,确定地下水含水层的弥散参数,为建立准确可靠的地下水污染预测模型提供依据,对地下水环境质量研究和环境影响评价具有实际意义.

摘要： 以某砂岩型铀矿床酸法地浸采铀过程中SO42-的运移为例,运用GMS地下水模拟软件,对设置的抽液量大于注液量0.3％的比例下采区形成的降落漏斗情况以及SO42-溶质运移情况进行研究.模拟结果表明,在设置的抽大于注情况下,采区可形成比较明显的降落漏斗,可有效实现浸出剂的控制;生产期末,SO42-向上游运移约55m,向下游运移约220m,侧向运移约60m.

摘要： 本文基于对水源地四氯化碳污染区14年的连续监测数据，拟采用ModelMuse数值模拟软件，将岩溶含水层含水介质分为满足达西线性流的弥散流和不满足达西定律的非线性紊流(湍流)，建立双重介质模型，对七里沟岩溶地下水流场与四氯化碳运移规律进行系统描述。

摘要： 本文以某地浸铀矿山退役采区为研究对象,依据前人对该矿区的水文地质及地下水环境调查成果,利用地球化学模式PHREEQC建立了该场地的一维耦合反应运移模型,模拟了采区退役后形成的酸性污染羽的自然衰减过程,其中包括12种溶液组分和6种矿物组分.模拟结果显示,酸性污染羽的运移范围十分有限,仅在下游140m之内,且50a后基本消失;方解石的存在对酸性污染羽的自然净化作用明显;不同溶质之间的迁移是相互联系的.模型的简化和矿物数据的缺乏,使得模拟结果客观上存在一定的不确定性.

摘要： 本文以某地浸铀矿山退役采区为研究对象,依据前人对该矿区的水文地质及地下水环境调查成果,利用地球化学模式PHREEQC建立了该场地的一维耦合反应运移模型,模拟了采区退役后形成的酸性污染羽的自然衰减过程,其中包括12种溶液组分和6种矿物组分.模拟结果显示,酸性污染羽的运移范围十分有限,仅在下游140m之内,且50a后基本消失;方解石的存在对酸性污染羽的自然净化作用明显;不同溶质之间的迁移是相互联系的.模型的简化和矿物数据的缺乏,使得模拟结果客观上存在一定的不确定性.

摘要： 本文以某地浸铀矿山退役采区为研究对象,依据前人对该矿区的水文地质及地下水环境调查成果,利用地球化学模式PHREEQC建立了该场地的一维耦合反应运移模型,模拟了采区退役后形成的酸性污染羽的自然衰减过程,其中包括12种溶液组分和6种矿物组分.模拟结果显示,酸性污染羽的运移范围十分有限,仅在下游140m之内,且50a后基本消失;方解石的存在对酸性污染羽的自然净化作用明显;不同溶质之间的迁移是相互联系的.模型的简化和矿物数据的缺乏,使得模拟结果客观上存在一定的不确定性.

摘要： 本文以某地浸铀矿山退役采区为研究对象,依据前人对该矿区的水文地质及地下水环境调查成果,利用地球化学模式PHREEQC建立了该场地的一维耦合反应运移模型,模拟了采区退役后形成的酸性污染羽的自然衰减过程,其中包括12种溶液组分和6种矿物组分.模拟结果显示,酸性污染羽的运移范围十分有限,仅在下游140m之内,且50a后基本消失;方解石的存在对酸性污染羽的自然净化作用明显;不同溶质之间的迁移是相互联系的.模型的简化和矿物数据的缺乏,使得模拟结果客观上存在一定的不确定性.

摘要： 以兰州市某原油储备库为例,建立符合实际情况的三维地下水流数值模型,应用危害最大化原则模拟该油库营运后未来50a内地下水中污染物迁移情况.结果表明:在正常工况下,油类污染物质量浓度为0.3mg/L的等值线临近黄河最快需40a;建立原油储备库不会对三滩水源地、黄河水质带来影响.

摘要： 以兰州市某原油储备库为例,建立符合实际情况的三维地下水流数值模型,应用危害最大化原则模拟该油库营运后未来50a内地下水中污染物迁移情况.结果表明:在正常工况下,油类污染物质量浓度为0.3mg/L的等值线临近黄河最快需40a;建立原油储备库不会对三滩水源地、黄河水质带来影响.

摘要： 本发明公开了一种河道潜流带地下水溶质运移监测系统及方法。包括注射井和若干排依次连接的观测井；每排观测井中的首端或末端观测井均与注射井连接，形成观测网络；所述注射井的底部侧壁为多孔结构；所述观测井的侧壁上设置有不同高度的细孔。本发明的注射井与观测井的连接方式简单，可提高系统整体的稳定性，形成不同的观测网络。本监测系统方便监测不同时间不同点位的溶质浓度变化情况，适用于潜流带溶质运移过程的现场观测和实验模拟研究。

摘要： 本发明公开了一种测量水陆界面水力传导和溶质运移速率及途径的装置，包括土槽装置(1)、连续监测装置(2)、模拟河道装置(3)、供水装置(4)、降水装置(5)、土壤(6)、土壤传感器(7)、数据采集器(8)、驳岸(9)、隔离挡板(10)、出水孔(11)、转子(12)、计时显示器(13)、入水口(14)、水源箱(15)、第一抽水泵(16)、第二抽水泵(17)、恒压水头箱(18)、恒压箱(19)、控压箱(20)、挡板(21)、恒压箱出水口(22)、控压箱出水口(23)、降水喷头(24)、固定出水孔板(25)、插片(26)；本发明解决了水体携带营养物质向河岸土壤中侧向运移的速率及途径的测量，对单位时间内土壤中水分运移速率及途径的测量。

摘要： 本发明公开了一种模拟岩溶裂隙‑管道水流及溶质运移规律的试验装置，包括机架，所述机架为固定连接的方框结构，在机架的上部设有表层岩溶带入渗箱，在机架的侧边设有压力监测设备，所述表层岩溶带入渗箱为方形箱体结构，表层岩溶带入渗箱的顶部为敞口结构并放置有降雨模拟器，所述表层岩溶带入渗箱内侧底部设置有轴对称的不规则坡面板；及填充覆盖于不规则坡面板顶面的预设岩料层；所述不规则坡面板上对称设置有多条独立裂隙和交叉裂隙；本发明的模拟岩溶裂隙‑管道水流及溶质运移规律的试验装置，普遍性强，能够充分模拟出各个岩溶裂隙‑管道结构真实结构，且实验过程能够进行对称式观测实验，有助于后期实验数据对比整理和分析。

摘要： 本发明公开了一种模拟地下水溶质运移的新型有限体积多尺度有限元方法，步骤为：设定粗、细网格单元的尺度，将研究区域剖分粗网格单元，获得多尺度网格；以多尺度网格的粗网格单元上的每一未知节点为基点，连接其周围粗网格单元的中心，获得有限体积网格；求解基于弥散系数的退化椭圆方程以构造多尺度基函数，基于Fick定律构造弥散速度矩阵；在每一有限体积网格上对溶质运移方程进行积分，通过弥散速度矩阵表示弥散项和对流项，获得有限体单元浓度方程；应用QR分解法获得粗尺度浓度值，通过弥散速度矩阵获得细尺度弥散速度值。本发明能够高效模拟多种不同条件下的溶质运移问题，并能有效处理对流占优情况。

摘要： 本发明公开了矿区优先流影响下的地下水溶质运移模拟系统，包括矿区优先流测定系统、溶质弥散系数计算系统和溶质运移测定系统，所述溶质运移测定系统根据矿区优先流类别特征和溶质在矿区优先流内的对流弥散系数实际测定出溶质在矿区优先流内的实际运移状态，并对实际运移状态下溶质的移动方向进行标记，得到矿区优先流影响下的地下水溶质运移情况；本发明系统通过矿区优先流测定系统对矿区优先流类别特征进行测定，得出一个具有判定精度的矿区优先流类别结果可以为地下水溶质运移模拟提供稳定的模拟基础，有效提高地下水溶质运移模拟效率，能够精确得到地下水溶质运移变化情况。

摘要： 本发明公开了一种CT扫描技术和离子示踪技术量化土壤中溶质运移的方法，该方法为：将样品饱和静置；配置碘化钾溶液作为示踪剂；对样品进行第一次CT扫描；加入示踪剂对样品进行第二次CT扫描；加入示踪剂对样品进行第三次CT扫描；扫描结束后，利用VG Studio软件提取CT扫描图像，应用Avizo软件进行图像解译。本发明的CT扫描技术和离子示踪技术量化土壤中溶质运移的方法通过将离子示踪技术与CT扫描仪器、专业三维分析软件相结合，在不破坏土壤结构的前提下，量化土壤中溶质运移；另外，相比于传统亮蓝染色的方法，能够减少对环境的破坏。

摘要： 本发明公开了一种农田土壤溶质运移的观测装置，包括：观测管，观测管垂直于地面，上部高出地面，下部埋于土中，其上端口有单孔盖或帽，观测管上部管壁有通气管；集水瓶，集水瓶位于观测管底端，且与观测管连通；吸水管，吸水管埋入特定深度的土层内，一端水平连接在观测管下部侧壁，另一端用实心橡胶塞封堵管口，透水管上设有透水孔；采样装置，采样装置由抽气机、吸气管、导水管、双孔盖和采样瓶组成，吸气管和导水管固定在瓶塞上，且伸出瓶塞下表面，吸气管的另一端连接抽气设备，导水管经观测管伸入集水瓶。水平式透水吸水管可以增加研究目标土层的入渗接触面积，扩大了采样范围，提高了样品的代表性。

摘要： 本发明公开了一种土壤溶质运移参数测量装置及测量方法，所述方法包括：通过供液装置向土柱通入第一液体，同时，利用传感器探针周期性采集土柱中测量土样的测量数据；当所采集的测量数据变化率低于预设阈值时，利用供液装置向土柱通入第二液体，记录当前通入第二液体的时间点；当第二液体的通入时间到达第一预设时间时，利用供液装置向土柱通入第一液体，记录当前通入第一液体的时间点；当第一液体的通入时间到达第二预设时间时，关闭供液装置，停止向土柱供液；通过传感器探针获取所记录的时间点对应的测量数据，并根据所获取的测量数据计算测量土样的运移参数。上述方法基于土壤溶质运移参数测量装置进行测量，操作简单且测量结果准确度率高。

摘要： 本实用新型公开了地下水污染溶质运移模拟实验装置，属于模拟实验技术领域。地下水污染溶质运移模拟实验装置，包括实验用的实验箱，还包括：放置盒，滑动连接在所述实验箱内，用于填充实验用的土壤；测试筒，固定连接在所述实验箱的上端，并且与所述放置盒滑动连接；其中，所述测试筒靠近放置盒的一侧设置有多组的渗水孔；储水桶，连接在所述实验箱的一侧；水泵，连接在所述储水桶的上端，用于将储水桶内的水通入测试筒内；本实用新型中通过实验箱、放置盒方便对测试用的土壤介质进行更换，通过控制筒、滑动板、推力弹簧、挤压板、推动杆方便控制测试筒内的压力，提高实验的精度。

摘要： 本实用新型公开了一种土壤溶质运移参数测量装置，包括：供液装置、土柱、液体收集器和数据采集器；供液装置包括蠕动泵、第一连接件、若干供液瓶以及与若干所述供液瓶分别连接的若干第二连接件；第二连接件连接第一连接件，第一连接件连接蠕动泵，蠕动泵通过管路连接土柱；所述土柱竖直放置，其内部填充有测量土样，土柱的侧壁设置有至少一个传感器探针，传感器探针插置于测量土样中；土柱的上部和下部分别设置有连通液体收集器的顶盖和连通蠕动泵的底盖，顶盖和底盖均由密封层和过滤层叠合组成，过滤层用于均匀分散液体；数据采集器通过连接线与传感器探针连接。上述装置能够保留土样的原有状态，不仅操作简单，且测量得到的参数准确度率更高。