覆蓋層作用下底泥固結(jié)與污染物運(yùn)移試驗(yàn)?zāi)M和理論分析.pdf

1、目前我國(guó)存在數(shù)量龐大的江河湖泊底泥污染，嚴(yán)重危害周邊生物與人類健康，急需采取控制和治理措施?？捎行Э刂频啄辔廴疚锵蛏细菜w擴(kuò)散的污染底泥覆蓋技術(shù)，與我國(guó)常用的疏浚技術(shù)相比具有多方面優(yōu)點(diǎn)，值得在我國(guó)推廣應(yīng)用。然而，未考慮底泥固結(jié)對(duì)污染物運(yùn)移的影響是目前污染底泥覆蓋層設(shè)計(jì)存在的主要問(wèn)題。底泥通常具有含水量高、壓縮性大的特點(diǎn)，添加覆蓋層會(huì)引起底泥在覆蓋層浮容重荷載作用下的固結(jié)，引起較大的孔隙水排出量，同時(shí)底泥固結(jié)引起的孔隙水運(yùn)動(dòng)可通過(guò)對(duì)流形式

2、加速底泥污染物向上覆水體運(yùn)移，大大增加污染物的出流量。因此，研究底泥覆蓋引起的底泥固結(jié)對(duì)污染物運(yùn)移的影響機(jī)理，總結(jié)不同厚度覆蓋層對(duì)污染物出流量的影響，提出可考慮底泥固結(jié)效應(yīng)主要影響因素的污染物運(yùn)移分析方法對(duì)促進(jìn)污染底泥覆蓋技術(shù)在我國(guó)的廣泛應(yīng)用具有重要意義。
　　由于污染物底泥覆蓋工程在一定水深度下進(jìn)行，受現(xiàn)場(chǎng)條件所限一般很難進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn);另外，試驗(yàn)所需時(shí)間較長(zhǎng)，即使在底泥固結(jié)引起對(duì)流加速污染物運(yùn)移的條件下，污染物仍往往需至少數(shù)月時(shí)

3、間才能透過(guò)覆蓋層。本文以室內(nèi)臺(tái)式離心模型試驗(yàn)、ZJU-400離心模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬等為手段，以西湖底泥為模型土樣，試驗(yàn)前系統(tǒng)地研究了西湖原狀底泥的基本物理特性，將制備完成的符合原狀物理特性的重塑土樣經(jīng)自重固結(jié)后，添加覆蓋層模擬底泥固結(jié)對(duì)污染物運(yùn)移影響及不同覆蓋層厚度對(duì)底泥污染物出流量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明:底泥自重固結(jié)完成后，添加覆蓋層引起的上覆水體氯離子濃度隨時(shí)間變化過(guò)程與底泥沉降變化過(guò)程具有較好的相關(guān)性，表明底泥固結(jié)排出的孔隙水以對(duì)流

4、方式顯著加快底泥污染物向上覆水體運(yùn)移，僅考慮污染物以分子擴(kuò)散形式運(yùn)移的底泥覆蓋設(shè)計(jì)偏不安全。通過(guò)對(duì)比不同厚度覆蓋層的試驗(yàn)結(jié)果可知，覆蓋層厚度對(duì)底泥污染物運(yùn)移有一定滯留作用，厚度越大，滯留作用越明顯。添加覆蓋層固結(jié)前后切片分析底泥含水量的變化，結(jié)果顯示:添加覆蓋層固結(jié)完成后，底泥中的含水量明顯減少，在此過(guò)程中底泥中的孔隙水大量排入到上覆水體中，可引起底泥中的污染物隨孔隙水一起運(yùn)移到上覆水層造成二次污染，在實(shí)際覆蓋工程中應(yīng)合理考慮覆蓋層的厚

5、度，并在覆蓋層中添加吸附性的材料減少底泥固結(jié)對(duì)污染物運(yùn)移促進(jìn)作用的影響。
　　對(duì)不同重力加速度下的ZJU-400離心模型試驗(yàn)(50g)和室內(nèi)臺(tái)式離心模型試驗(yàn)(107g)的試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在采用相同物理特性的材料，模擬相同的原型工況和應(yīng)力條件時(shí)，對(duì)應(yīng)同一原型時(shí)間下，添加覆蓋層后二者沉降、上覆水層氯離子濃度較為一致。由于離心管摩擦效應(yīng)和底部三角形造成底泥實(shí)際高度偏小，臺(tái)式離心機(jī)中沉降值與上覆水層氯離子濃度較ZJU-400離心實(shí)驗(yàn)偏小