饱和-非饱和土中氟运移规律动态实验及数值模拟研究

发布时间：2020-06-11 22:05

【摘要】：土壤和地下水污染问题已成为环境污染问题中的一个重要研究课题。而污染物种类繁多,其中对氟污染物的研究,是目前比较关注的环境问题之一。由于氟具有特殊的化学性质,它在土壤中的迁移方向和强度,取决于土壤性质和多种环境要素的共同作用,即氟在多孔介质中的运动是一个复杂的物理化学过程。目前研究污染物在饱和、非饱和土壤中迁移转化规律常用的方法是土柱实验,通过室内实验的设计可以帮助我们分析影响迁移转化的各种因素,揭示污染物在多孔介质中的运移机理,同时也可解决野外实验投资大、周期长、不确定因素较多难以控制等问题,从而缩短了实验研究周期。 本文基于多孔介质中溶质运移理论,在实验设计上完整地从小土柱—大土槽、饱和—非饱和、单层土壤—成层土壤作了全套的大量室内实验研究,采用实验和计算相结合的分析研究方法,归纳总结了氟(氯)离子在不同条件下的运移规律,并对非饱和土壤中土水运动参数进行了拟合计算分析研究。主要研究内容如下: (1)通过不同尺度的饱和、非饱和土柱实验,获得氟(氯)在不同质地、不同分层土壤条件下的运移规律,并利用拟合穿透曲线法反求出运移参数。重点研究了不同的加溶质方式对氟离子在土壤中运移规律的影响。结果表明:氟离子在粘粒含量高的的土壤中的阻滞因子和水动力弥散系数均大于粘粒含量低的土壤中的阻滞因子和水动力弥散系数。在加溶质方式上,同时注入NaF和NaCl混合溶液比单独注入NaF溶液在浓度峰值到达时间上要来得慢些,浓度峰值也小,但在清水淋滤过程中合加NaF和NaCl混合溶液时淋出氟的浓度比单加NaF溶液时要大,这表明钠离子的加入对氟离子的迁移起了促进作用。通过氟氯对比试验进一步明确了氟离子较氯离子更加活泼。(2)对各种不同配比的土壤进行了非饱和土水运动参数的大量实验研究,得到了土水特征曲线、非饱和导水率的关系,并利用VG模型对其进行了拟合分析研究。并将所得参数应用到非饱和—饱和土柱实验计算中,为氟运移理论模型的初步应用奠定基础。(3)通过大土柱和准三维大土槽物理模型实验对氟氯离子在垂向和水平方向上动态迁移特性进行了比较研究,得到了不同特性的运移规律。将小土柱物理模型率定的参数应用到大土槽中,并根据实验结果对参数作了修正。在模型编程计算时,为了减小流速波动对氟、氯离子运移的影响,在模型计算中流速没有按常规方法取平均流速,而是研究了分段流速计算的方法,结果表明,后种计算模拟方法更接近实验值。(4)为了探讨氟离子浓度在水平和垂直方向上的淋滤净化过程,采用经验公式对各测点氟离子浓度衰减变化进行拟合研究,表明其符合指数衰减曲线规律。为建立氟离子浓度峰值衰减与沿程距离的相关关系曲线,对水平和垂直两个方向分别采用二次多项式拟合,从相关系数看,两结果是一致的。
【图文】：

:饱和一非饱和土中氟运移规律动态实验及数值模拟研究图4一1监测系统主机部分图4一2监测系统传感器部分整套监测系统包括硬件和软件部分，其中硬件部分由监测系统主机和水势传感器两大部分组成(见图4一l和图4一2)。()l监测系统主机是由程控多路开关阵列、恒流源、隔离变送放大器和12位A心变换器等单元组成。当系统在计算机的应用程序驱动下，对各路传感器进行周期巡回检测。传感器的输出信号由程控多路开关送入隔离变送放大器，各传感器测得的微弱信号被放大，正负输出电平在士SV之间。放大后的信号电压经刀D变换器转换成12BIT数字信号，经计算机进行信息采集、处理分析、并存入内存，被测量结果能以表格或曲线方式显示和复制。

:饱和一非饱和土中氟运移规律动态实验及数值模拟研究图4一1监测系统主机部分图4一2监测系统传感器部分整套监测系统包括硬件和软件部分，其中硬件部分由监测系统主机和水势传感器两大部分组成(见图4一l和图4一2)。()l监测系统主机是由程控多路开关阵列、恒流源、隔离变送放大器和12位A心变换器等单元组成。当系统在计算机的应用程序驱动下，对各路传感器进行周期巡回检测。传感器的输出信号由程控多路开关送入隔离变送放大器，各传感器测得的微弱信号被放大，正负输出电平在士SV之间。放大后的信号电压经刀D变换器转换成12BIT数字信号，经计算机进行信息采集、处理分析、并存入内存，，被测量结果能以表格或曲线方式显示和复制。
【学位授予单位】：河海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：X53;X523

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 魏娟明;;颗粒型堵剂在多孔介质中的运移规律研究[J];钻采工艺;2008年01期

2 江彬;黄佑洪;张明清;;回采工作面采空区瓦斯运移规律及处理研究[J];煤;2009年08期

3 刘洁;;化工、生活污水在包气带、潜水中运移规律研究[J];内蒙古石油化工;2009年14期

4 张浩然;赵耀江;谢生荣;;沙曲矿采空区瓦斯抽采相似模拟实验研究[J];中国煤炭;2011年03期

5 任海慧;陈向军;李宏;;成庄矿综放工作面粉尘防治技术[J];矿业安全与环保;2011年03期

6 单士平;;地质因素对瓦斯赋存和运移的影响[J];甘肃科技;2006年06期

7 张红梅;;氟在土中运移规律的动态试验研究[J];岩土工程学报;2006年09期

8 吴楠楠;郭楚文;夏爽;;垃圾填埋场渗滤液运移规律分析与模拟[J];环境工程学报;2009年09期

9 李贤丽;;油气运聚成藏机理实验模拟研究进展[J];科学技术与工程;2010年25期

10 贾文懿,方方,周蓉生,马英杰,邱元德,候新生,吴允平,祖秀兰,王小琴;氡及其子体运移规律与机理研究[J];核技术;2000年03期

相关会议论文 前10条

1 胡雪峰;方圣琼;秦荣;;长江口九段沙水域污染物运移规律的初步研究[A];第六届全国环境地球化学学术讨论会论文摘要汇编[C];2002年

2 陈辉;;三峡工程施工期漂污物运移规律及其治理研究[A];“全国水土流失与江河泥沙灾害及其防治对策”学术研讨会会议文摘[C];2003年

3 陶建;宋凯;冯德谦;;七星矿采空区有害气体运移及控制技术研究[A];第四届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2009年

4 詹美礼;朱汝雄;;裂隙中溶质运移规律的实验研究[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（下）[C];2005年

5 徐龙仓;;放顶煤开采顶煤及顶板运移规律现场实测与分析[A];煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭学会开采专业委员会2007年学术年会论文集[C];2007年

6 "六五"国家重点科技攻关项目"38-1-4"课题组;尹宝瑞;王学俭;;污染质在包气带和含水层中运移规律的实验研究[A];中国地质科学院水文地质工程地质研究所所刊（第8号）[C];1992年

7 ;某市地下水环境质量评价及污染质在包气带运移规律试验研究[A];中国地质科学院水文地质工程地质研究所文集（3）[C];1987年

8 杨慧明;唐兵;文光才;;煤巷炮掘过程中围岩应力运移规律研究[A];中国煤炭学会煤矿安全专业委员会2009年学术研讨会交流论文（部分）[C];2009年

9 唐巨鹏;潘一山;李成全;;深部煤层气赋存运移规律的NMRI实验[A];中国软岩工程与深部灾害控制研究进展——第四届深部岩体力学与工程灾害控制学术研讨会暨中国矿业大学（北京）百年校庆学术会议论文集[C];2009年

10 贾淑彬;张行南;夏达忠;;包气带土壤水分运移规律水文物理模型试验平台研制[A];变化环境下的水资源响应与可持续利用——中国水利学会水资源专业委员会2009学术年会论文集[C];2009年

相关重要报纸文章 前10条

1 王军 记者 袁英;欢采做好“三篇文章”提升引领力[N];盘锦日报;2007年

2 李富;内蒙古干盐湖是京津主要尘源[N];中国绿色时报;2007年

3 本报记者 孙克 通讯员 王浩;科技体制创新 加速增效步伐[N];中国石化报;2005年

4 记者 马德明;粮丰工程微咸水项目通过成果鉴定[N];河北经济日报;2007年

5 新华社记者 杨守勇;河北“以盐治盐”滨海盐碱地长出农作物[N];农民日报;2008年

6 武水;滴灌用新型砂过滤器[N];中国水利报;2003年

7 周建伟;新疆干旱地区 农业高效用水技术模式及产业化示范[N];中国水利报;2004年

8 本报记者 王爱娥;虚实并存 机械耕作[N];农资导报;2004年

9 记者 武志强;全省十大科技成果奖揭晓[N];白银日报;2006年

10 姚剑 田志铭;胜利油田实现泡沫剂定量检测[N];中国石化报;2006年

相关博士学位论文 前10条

1 张红梅;饱和-非饱和土中氟运移规律动态实验及数值模拟研究[D];河海大学;2005年

2 乐仁昌;氡及其子体的释放和运移规律及机理研究[D];成都理工大学;2001年

3 肖利萍;煤矸石淋溶液对地下水系统污染规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2007年

4 曾亦键;浅层包气带水—汽—热耦合运移规律及其数值模拟研究[D];中国地质大学（北京）;2012年

5 伍振志;越江盾构隧道耐久性若干关键问题研究[D];同济大学;2008年

6 曾亦键;浅层包气带水—汽—热耦合运移规律及其数值模拟研究[D];中国地质大学(北京);2012年

7 张志红;疏浚底泥污染物在粘土防渗层中的运移规律研究[D];北京交通大学;2007年

8 林海飞;综放开采覆岩裂隙演化与卸压瓦斯运移规律及工程应用[D];西安科技大学;2009年

9 王喜;汽油在土壤中运移规律研究[D];中国地质大学（北京）;2009年

10 罗云菊;西部山城垃圾填埋场气液运移规律及其污染控制研究[D];重庆大学;2008年

相关硕士学位论文 前10条

1 刘金龙;铁法矿区大兴矿瓦斯抽放技术研究[D];辽宁工程技术大学;2005年

2 杨华玉;煤中微量元素（汞、砷、氟和氯）在煤炭加工利用中运移规律的研究[D];煤炭科学研究总院;2001年

3 常聚才;基于应力壳综放面顶煤岩运移规律研究[D];安徽理工大学;2005年

4 权红梅;居室氡的迁移特征和数值模拟[D];吉林大学;2008年

5 黄凤玲;包气带黄土层中六价铬的分布运移规律试验研究及数学模拟[D];西北农林科技大学;2008年

6 王锦山;煤层气矿藏水——气两相流作用关系的基本理论及试验研究[D];辽宁工程技术大学;2001年

7 邢玉飞;基于LBM地下煤层瓦斯运移仿真实现[D];西安建筑科技大学;2009年

8 张兴华;综采工作面采空区瓦斯运移规律及其应用[D];辽宁工程技术大学;2002年

9 赵霞则;典型溶质在土壤中运移规律的实验研究及数值模拟[D];河海大学;2005年

10 赵启峰;缓倾斜多煤层开采围岩应力场及岩层运移规律研究[D];安徽理工大学;2008年

本文编号：2708531