化工污染物在地下水环境中迁移的数值模拟

发布时间：2020-05-17 20:20

【摘要】：近几年危险化学品泄漏事故频发,泄漏事故发生后由于处置不及时或处理能力不足常常会导致危险化学品向土壤中或者地下水环境中扩散,从而对泄漏地区附近人民群众的生活和饮水安全造成潜在危害。目前,对于土壤和地下水环境中的溶质扩散的预测主要是依靠数值模拟的方法。在发生危险化学品泄漏时,为了预测在一段时间内危险化学品迁移扩散的距离和范围,需要根据现场实地的水文、地质、地貌等情况建立模型,分析污染物扩散情况。但该方法通常也存在一定局限性,这是因为实际的水文、地质情况往往比较复杂,建模工作需要通过大量调研和分析相关的水文、地质条件和数据,周期长效率低,对于事故发生后的短期处理,难以提供具有时效性的帮助。本文将地表以下环境分为非饱和、饱和两种情况,首先进行非饱和态下溶质扩散的土柱实验和饱和态溶质扩散的土柱实验,将实验结果分别与采用HYDRUS和GMS得到的模拟结果对比,发现非饱和及饱和情况下的两者相对误差基本在10%以内,验证了模拟中所使用的模型的可靠性。分别利用HYDRUS和GMS模拟非饱和以及饱和环境中稳态降雨、定水头边界,以及其他条件下的溶质迁移过程,定义了溶质扩散过程中的五个关键时间点,根据这五个时间点可以得到溶质扩散的基本规律,并将以上时间节点与溶质的迁移扩散条件进行拟合。当污染物扩散水文、地质和气象环境条件符合本文中的条件时,即可通过上述环境参数结合拟合式直接求得溶质扩散基本情况,便于事故的相关处置人员进行快速响应,制定应急处理方案,以尽可能的减小事故对环境带来的危害。
【图文】：

示意图,网格划分,迁移扩散,示意图

方向的污染物扩散，因此模拟选择一维模拟，忽略溶质在水平面上的迁移扩散作用。逡逑而且本模拟主要关心的是表层土壤中物质的迁移扩散情况，因此选择模拟范围为１．５ｍ逡逑深。在网格划分中，垂向方向设置１００个网格，如图２－１所示。逡逑１４逡逑

示意图,初始浓度,蒸发作用,边界条件

逡逑图２－２饱和模拟网格示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｓａｔｕｒａｔｅｄ邋ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ邋ｇｒｉｄ逡逑在边界条件的设置上，模型上方同样考虑为降雨及蒸发作用。降雨情况的可总结逡逑为在我国除西部地区以外，年总降雨量基本为５００－２０００ｍｍ。降雨入渗补给系数的经逡逑验值同样采用０．１－０．６。蒸发作用亦做简化，与非饱和模拟形同，年总蒸发量取为年总逡逑降雨量的１％。综合考虑，实际年均入渗补给水量设为２４０－７００邋ｍｍ。在模型中将上方逡逑边界设为降雨条件。而在模型两侧的边界，均设置为定水头边界条件。在多组模拟中，逡逑两侧定水头差的数值范围在５－１０邋ｃｍ。且为了简化模型，将边界条件均设为稳态条件，逡逑不考虑随时间变化的情况。逡逑在土壤信息的相关设定中，设定水平渗透系数的范围为３邋－４．５邋ｍ／ｄ。而根据以往逡逑资料［２５］
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X523;X131.2

【参考文献】