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

1、目前我國存在數(shù)量龐大的江河湖泊底泥污染，嚴重危害周邊生物與人類健康，急需采取控制和治理措施。可有效控制底泥污染物向上覆水體擴散的污染底泥覆蓋技術(shù)，與我國常用的疏浚技術(shù)相比具有多方面優(yōu)點，值得在我國推廣應(yīng)用。然而，未考慮底泥固結(jié)對污染物運移的影響是目前污染底泥覆蓋層設(shè)計存在的主要問題。底泥通常具有含水量高、壓縮性大的特點，添加覆蓋層會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，同時底泥固結(jié)引起的孔隙水運動可通過對流形式

2、加速底泥污染物向上覆水體運移，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)對污染物運移的影響機理，總結(jié)不同厚度覆蓋層對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移分析方法對促進污染底泥覆蓋技術(shù)在我國的廣泛應(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行，受現(xiàn)場條件所限一般很難進行現(xiàn)場試驗;另外，試驗所需時間較長，即使在底泥固結(jié)引起對流加速污染物運移的條件下，污染物仍往往需至少數(shù)月時

3、間才能透過覆蓋層。本文以室內(nèi)臺式離心模型試驗、ZJU-400離心模型試驗及數(shù)值模擬等為手段，以西湖底泥為模型土樣，試驗前系統(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)對污染物運移影響及不同覆蓋層厚度對底泥污染物出流量的影響。試驗結(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間變化過程與底泥沉降變化過程具有較好的相關(guān)性，表明底泥固結(jié)排出的孔隙水以對流

4、方式顯著加快底泥污染物向上覆水體運移，僅考慮污染物以分子擴散形式運移的底泥覆蓋設(shè)計偏不安全。通過對比不同厚度覆蓋層的試驗結(jié)果可知，覆蓋層厚度對底泥污染物運移有一定滯留作用，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移到上覆水層造成二次污染，在實際覆蓋工程中應(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)對污染物運移促進作用的影響。
　　對不同重力加速度下的ZJU-400離心模型試驗(50g)和室內(nèi)臺式離心模型試驗(107g)的試驗結(jié)果對比發(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，對應(yīng)同一原型時間下，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際高度偏小，臺式離心機中沉降值與上覆水層氯離子濃度較ZJU-400離心實驗偏小