輕非水相液體(LNAPL)污染土壤多相流實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、輕非水相污染物(LNAPL)進(jìn)入地下環(huán)境后會(huì)造成地下環(huán)境系統(tǒng)的污染，給人類(lèi)的生存環(huán)境帶來(lái)巨大危害。研究LNAPL在地下環(huán)境中的運(yùn)移機(jī)制對(duì)有效的控制LNAPL引起的環(huán)境污染問(wèn)題有重要的意義。 鑒于LNAPL污染地下環(huán)境方面研究中模型研究較多而實(shí)驗(yàn)研究較少的特點(diǎn)，本文以實(shí)驗(yàn)研究為主。實(shí)驗(yàn)包括砂性多孔介質(zhì)不溶混兩相流體飽和度與毛細(xì)壓力關(guān)系實(shí)驗(yàn)和非飽和帶中LNAPL運(yùn)移的模擬實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)中以粗砂和中砂代表均質(zhì)多孔介質(zhì)，中砂-粗砂組合

2、以及粗砂中含有細(xì)砂夾層代表層狀非均質(zhì)多孔介質(zhì)，選用柴油代表LNAPL. 在砂性多孔介質(zhì)不溶混兩相流體飽和度與毛細(xì)壓力關(guān)系實(shí)驗(yàn)中，采用根據(jù)張力計(jì)原理設(shè)計(jì)的裝置成功地獲取了一系列兩相系統(tǒng)飽和度與毛細(xì)壓力關(guān)系曲線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在相同容重下的同一種介質(zhì)中，水-油、油-氣與水-氣兩相的非濕潤(rùn)相單調(diào)驅(qū)替濕潤(rùn)相過(guò)程相似，可用土壤水分特征曲線形式表示，任意兩相系統(tǒng)的飽和度與毛細(xì)壓力關(guān)系都可以用Van公式擬合，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與擬合結(jié)果有很好的一致性

3、。選用VGM模型，采用由F.F.Fagerlund驗(yàn)證過(guò)的三種折算方法將兩相系統(tǒng)P-S曲線擴(kuò)展到三相，由三相系統(tǒng)P-S曲線得到三相同時(shí)流動(dòng)時(shí)的K-S-P曲線為數(shù)值模擬提供參數(shù)。 在二維有機(jī)玻璃砂槽中模擬LNAPL在非飽和帶中運(yùn)移，利用數(shù)碼照相機(jī)成功的記錄了染色后的柴油在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移過(guò)程；利用壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成功監(jiān)測(cè)到柴油入滲過(guò)程中各相壓力變化。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到如下結(jié)論： (1)均質(zhì)多孔介質(zhì)中，在柴油入滲的初始階段，油流鋒

4、面保持規(guī)則的圓弧形向下移動(dòng)，水平擴(kuò)散明顯弱于垂直運(yùn)移；當(dāng)油流鋒面到達(dá)毛細(xì)區(qū)上邊緣時(shí)，油流鋒面形狀開(kāi)始變得不規(guī)則，并以餅狀形式橫向擴(kuò)展。在非均質(zhì)各向異性多孔介質(zhì)中，兩種不同巖性介質(zhì)接觸面的存在影響柴油垂向運(yùn)移使得油流鋒面出現(xiàn)不規(guī)則形狀。 (2)介質(zhì)巖性和層狀非均質(zhì)性影響LNAPL在地下環(huán)境中的運(yùn)移和分布。LNAPL污染源泄漏點(diǎn)下部的介質(zhì)巖性對(duì)LNAPL的運(yùn)移影響很大，它決定LNAPL鋒面的位置和分布。 (3)地下水位變