溫度梯度下土壤滲流與污染物遷移的數(shù)值模擬.pdf

1、近年來全國環(huán)境問題日益突出，土壤污染作為環(huán)境問題重要方面，已引起業(yè)內(nèi)人士的廣泛重視，并逐漸成為環(huán)境治理的一項(xiàng)重要內(nèi)容。研究土壤污染機(jī)理，探討土壤污染過程中不同因素的影響規(guī)律，對于土壤污染的治理至關(guān)重要。實(shí)際的土壤污染過程同時(shí)包含水體滲流、溶質(zhì)遷移、熱量傳遞、生物化學(xué)反應(yīng)等多個(gè)方面，而目前絕大多數(shù)研究對于土壤溶質(zhì)遷移的研究并未考慮傳熱傳質(zhì)的耦合作用對土壤溶質(zhì)遷移的影響。因此，本文基于土壤中的水體滲流、溶質(zhì)遷移、熱量傳遞過程，對污染物在土壤

2、中的遷移規(guī)律進(jìn)行研究。
　　本文利用土壤-水特性軟件SPAW得到了土壤水分特征曲線及非飽和滲透系數(shù)曲線，并結(jié)合Van Genuchten數(shù)學(xué)模型，確定了飽和含水率、殘余含水率、土壤容重及飽和滲透系數(shù)等土壤特征參數(shù);本文以飽和-非飽和土壤為研究對象，基于多孔介質(zhì)傳熱、傳質(zhì)及滲流理論，建立了土壤中水體滲流-溶質(zhì)遷移-熱量傳遞耦合模型并驗(yàn)證了模型的合理性。
　　采用該模型對單污染源污染物在土壤中的遷移過程進(jìn)行了非穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬，研究

3、了不同入滲速度、初始含水率及土壤類型對土壤溫度及污染物濃度的分布規(guī)律的影響，結(jié)果表明:入滲速度越大，可以促進(jìn)土壤中熱量的擴(kuò)散和對流，增強(qiáng)溶質(zhì)的對流作用和彌散作用，且越接近土壤地表，土壤溫度及污染物遷移受滲流影響越顯著;孔隙率一定的條件下，隨著含水率的增大，土壤的導(dǎo)熱系數(shù)與污染物的擴(kuò)散速率增大，土壤溫升與污染物遷移加快;土壤初始含水量與滲透系數(shù)均對土壤溫升速率產(chǎn)生影響，而污染物的遷移主要受滲透系數(shù)影響。
　　為了研究多個(gè)污染源間的相

4、互影響，對多個(gè)污染源遷移的模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，探討了入滲速度、初始含水率、污染物濃度及空間分布對飽和-非飽和土壤中污染物遷移規(guī)律的影響。結(jié)果表明:隨著入滲速度及初始含水率的增加，多個(gè)污染源之間的相互影響更明顯，污染物遷移范圍與遷移速率增大;在穩(wěn)定滲流過程中，污染源在土壤中的遷移受上層污染源和兩側(cè)污染源所影響，土壤中污染物的濃度分布與污染源濃度密切相關(guān);隨著污染源間距的增大，污染物擴(kuò)散范圍加大，污染源間的相互影響變小，土壤中污染物的濃度增