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抽水过程中潜水位变化的自然电位响应特征砂槽试验

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工程地质学报 2023年第1期31卷 335-340页

作者：徐康姜春露郑刘根汪根强安徽大学资源与环境工程学院中国合肥230601 安徽省矿山生态修复工程实验室中国合肥230601

设计加工扇形渗流槽模型,开展定流量单孔完整井抽水试验,结合自然电位(SP)实时动态监测,研究了潜水含水层抽水过程中水位变化及SP响应特征。结果表明:抽水时,潜水位和SP均快速下降并逐渐稳定,但潜水位降低至稳定时间较短,SP降低至稳定... 详细信息

设计加工扇形渗流槽模型,开展定流量单孔完整井抽水试验,结合自然电位(SP)实时动态监测,研究了潜水含水层抽水过程中水位变化及SP响应特征。结果表明:抽水时,潜水位和SP均快速下降并逐渐稳定,但潜水位降低至稳定时间较短,SP降低至稳定所需时间较长,具有滞后性。抽水流量越大,潜水位和SP降低幅度越大;距离抽水井壁越远,SP稳定所需时间越长。自然电位差ΔSP与水位降深sw之间满足线性函数关系,ΔSP和径向距离r之间满足指数函数关系,根据拟合公式计算得到模型中不同位置处水位降深值,与观测水位降深比较发现两者之间误差较小,表明利用该式可以对抽水过程中潜水位进行计算预测。

关键词：抽水试验潜水位自然电位砂槽试验

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温度对潜水含水层底部疏放水井渗流的影响

地质学刊 2024年

作者：王文学吴冰郝清扬华北水利水电大学地球科学与工程学院河南省岩土力学与结构工程重点试验室

含水层中水的渗流速度与渗透系数有着很大关系，温度的变化会引起含水层渗透系数的改变，从而导致抽灌系统或者疏放水孔的涌水量随温度变化有较大差异。为探究温度对潜水含水层底部疏放水井流量的影响，利用设计的60°角扇形体渗流砂槽... 详细信息

含水层中水的渗流速度与渗透系数有着很大关系，温度的变化会引起含水层渗透系数的改变，从而导致抽灌系统或者疏放水孔的涌水量随温度变化有较大差异。为探究温度对潜水含水层底部疏放水井流量的影响，利用设计的60°角扇形体渗流砂槽系统，开展了水温为9、21 ℃情况下不同井长的非完整井疏放水渗流砂槽试验。结果表明：完整疏放水井可以采用Dupuit公式进行流量计算，计算结果与疏放水试验结果基本一致；自由水饱和带及饱和毛细水带可有效隔绝空气进入井片，其消失后，非完整井疏放水效果与完整井类似；温度升高会引起水的动力黏滞系数下降，使水在多孔介质中的渗透速度加快，从而增大疏放水井的流量；利用传统Dupuit公式计算非完整疏放水井流量时误差较大，通过将降深与井长之和Sw+lw代替Sw作为降深代入Dupuit公式进行修正，计算得到的流量精确度较高。

关键词：砂槽试验温度疏放水井流量 Dupuit公式

微米零价铁修复地下水三氯乙烯污染的砂柱试验与砂槽模拟研究

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微米零价铁修复地下水三氯乙烯污染的砂柱试验与砂槽模拟研究

作者：顾琳凯辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

三氯乙烯(TCE)污染是当前较为普遍且难以降解的一类地下水污染物,相关研究实践证明了纳米零价铁(NZVI)对TCE具有良好的修复效果,但由于其自身的团聚作用、工程布施以及经济效益的影响,NZVI并不是实际工程应用中最佳的修复材料。微米零价... 详细信息

三氯乙烯(TCE)污染是当前较为普遍且难以降解的一类地下水污染物,相关研究实践证明了纳米零价铁(NZVI)对TCE具有良好的修复效果,但由于其自身的团聚作用、工程布施以及经济效益的影响,NZVI并不是实际工程应用中最佳的修复材料。微米零价铁(MZVI)的去除效果较NZVI略低,但其无团聚作用且价格低廉,因此可将MZVI作为替代材料。本研究主要通过构建受TCE污染的砂柱和砂槽模拟修复试验,结合MZVI迁移试验,综合探讨MZVI颗粒对TCE污染的修复效果及其在砂体中的迁移分布特征。论文主要研究成果如下:(1)作为TCE污染修复材料,MZVI经济实用,单价仅为NZVI的五分之一,对砂柱孔隙水TCE污染的去除速率较快、效果好,能够在约60天内将砂柱孔隙水近10μg/L数量级TCE污染修复至10μg/L,接近地下水质量三类水标准。改变MZVI目数、投加量以及实验介质粒径均能够对TCE的去除效果产生影响,指数函数统计模型能较好地刻画修复过程TCE浓度变化。还原修复过程引起水环境变化主要体现在氧化还原电位迅速从氧化态转至还原态以及水中的菌落总数的提高。(2)MZVI迁移性研究表明微米零价铁目数、投加量与其竖直迁移能力呈现正相关关系。高水头差以及较大管径能够表现出较强的水平迁移能。增大砂体介质粒径,能够提高竖直、水平迁移能力。(3)砂槽修复实验表明砂槽不同点位去除效果有明显差异,总体去除过程用指数函数模型可较好地刻画TCE浓度变化。水力梯度的降低会导致砂槽中上游反应速率会提高,下游反应速率明显降低。修复过程引起的水化学环境变化特点主要体现在砂体缓慢从氧化环境降至还原环境,p H值总体呈略微上升的态势。论文揭示出MZVI在土壤与地下水污染修复中的广阔前景,对场地土壤与地下水TCE等有机氯代烃污染治理具有借鉴价值。该论文有图40幅,表17个,参考文献52篇。

关键词：三氯乙烯污染地下水微米零价铁砂槽试验迁移性

地下水中乙醇汽油溶解组分运移与生物降解的研究

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水利学报 2009年第7期39卷 878-884页

作者：蒋亚萍陈余道朱义年蓝俊康桂林理工大学广西环境工程、保护与评价重点试验室广西桂林541004

为了解乙醇混合汽油主要溶解组分在地下水中的迁移,开展了含水砂槽多孔介质的投注试验,投注物是含有溴化物、乙醇和汽油的混合溶液。试验结果表明:水动力弥散和混合电子受体条件下的土著微生物降解是乙醇和单环芳香烃(BTEX)自然衰减的... 详细信息

为了解乙醇混合汽油主要溶解组分在地下水中的迁移,开展了含水砂槽多孔介质的投注试验,投注物是含有溴化物、乙醇和汽油的混合溶液。试验结果表明:水动力弥散和混合电子受体条件下的土著微生物降解是乙醇和单环芳香烃(BTEX)自然衰减的主要过程。乙醇迁移没有滞后性(阻滞系数为1.0),在生物作用参与下随迁移距离增加而逐渐消失;但乙醇对生化氧量的高需求延迟了甲苯和乙苯的生物降解。苯与甲苯的阻滞系数为1.18,乙苯和二甲苯的阻滞系数为1.28;苯的晕体延伸最长,持续时间最长。基于守恒示踪剂溴离子的浓度校正,乙醇与BTEX的一级降解速率存在明显的大小顺序,即乙醇>甲苯>乙苯>间、对二甲苯>邻二甲苯/苯,与它们的迁移晕体长度大小顺序(即苯>间、对二甲苯/邻二甲苯>乙苯>甲苯/乙醇)具有相反的对应关系。这表明改善乙醇生物降解条件和加速其生物降解速率,是BTEX污染修复的一个有效策略。

关键词：乙醇混合汽油单环芳香烃(BTEX) 水动力弥散生物降解多孔介质地下水砂槽试验

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堤坝内集中渗漏通道与周围介质水量交换研究

水力发电学报 2023年第7期42卷 12-23页

作者：许增光李海洋柴军瑞曹成陈东来西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安710048

堤坝内存在集中渗漏通道时,通道与周围多孔介质在压力差的驱使下会进行水量交换,两者间的水量交换可能导致堤坝渗漏量增大,传统的渗流场分析往往忽视了这一点。本文搭建砂槽模型以模拟堤坝中存在集中渗漏通道的情况,根据集中渗漏通道与... 详细信息

堤坝内存在集中渗漏通道时,通道与周围多孔介质在压力差的驱使下会进行水量交换,两者间的水量交换可能导致堤坝渗漏量增大,传统的渗流场分析往往忽视了这一点。本文搭建砂槽模型以模拟堤坝中存在集中渗漏通道的情况,根据集中渗漏通道与多孔介质的出流量,研究渗漏通道与多孔介质间水量交换机理,提出一种计算水量交换系数的新公式。结果表明,渗漏通道与多孔介质间的水量交换量与通道直径(D)、多孔介质渗透系数(Km)、水力梯度(J)成正比。通过正交试验,进一步分析各因素对水量交换量的影响程度,发现影响程度最大的是D,其次是J和Km。研究成果能为堤坝存在集中渗漏通道情况下的渗流场分析提供依据,在渗流场计算中考虑集中渗漏通道与周围多孔介质间的水量交换更加贴合实际情况。

关键词：堤坝渗漏集中渗漏通道水量交换砂槽试验正交试验

水分入渗条件下层状非饱和松散沉积物中的毛细壁垒效应研究

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水文地质工程地质 2016年第4期43卷 20-25页

作者：程东会钱康常琛朝长安大学环境科学与工程学院陕西西安710054

层状结构是松散沉积物常见的沉积结构,这种结构的沉积物会表现出一些特有的水力学性质,从而对非饱和水分运动产生重大影响。本文采用砂槽二维流入渗试验,研究了层状河流相松散沉积物中水分运动规律和毛细壁垒的形成过程及其特征。研究... 详细信息

层状结构是松散沉积物常见的沉积结构,这种结构的沉积物会表现出一些特有的水力学性质,从而对非饱和水分运动产生重大影响。本文采用砂槽二维流入渗试验,研究了层状河流相松散沉积物中水分运动规律和毛细壁垒的形成过程及其特征。研究结果表明,在上细下粗的层状结构沉积物中进行二维流入渗时,由于介质的突变导致了水分在细粒层中优先流动和贮存,下部的粗粒层起到了一定的阻水作用,从而构成了毛细壁垒。含水率是表征毛细壁垒现象的灵敏指标,而负压指标不灵敏。除了岩性差异外,粗粒层的含水率也是控制毛细壁垒形成的重要因素。在本次研究中,粗粒层含水率到达0.04 cm^3/cm^3左右时,形成了明显的毛细壁垒效应。数值模拟结果表明,在实验尺度下出现的毛细壁垒现象可以用负压水头和位置水头为主要驱动力的传统势能理论进行合理解释。

关键词：层状沉积物非饱和入渗毛细壁垒砂槽试验

渗流井辐射管-含水层间水量交换数值模拟研究

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水文地质工程地质 2018年第5期45卷 1-8页

作者：畅俊斌柯贤敏王玮葛佳亮田国林陕西地矿九0八水文地质工程地质大队陕西西安710600 陕西省矿产资源勘与综合利用重点实验室陕西西安710054 中煤能源研究院有限责任公司陕西西安710054 长安大学环境科学与工程学院陕西西安710054 旱区地下水与生态效应教育部重点实验室陕西西安710054

渗流井取水工程因其高产、高效、低耗、供水成本相对较低等优点被广泛运用,但目前的渗流井取水工程对取水量关注较多,对辐射管-含水层间水量交换系数缺乏研究。为此,通过大型砂槽物理模拟试验,设计不同辐射管仰角、不同辐射管长度、不... 详细信息

渗流井取水工程因其高产、高效、低耗、供水成本相对较低等优点被广泛运用,但目前的渗流井取水工程对取水量关注较多,对辐射管-含水层间水量交换系数缺乏研究。为此,通过大型砂槽物理模拟试验,设计不同辐射管仰角、不同辐射管长度、不同渗漏补给能力河流及不同竖井降深共101种试验方案,分析渗流井取水效果的影响因素。对辐射管-含水层间的水量交换系数C1的计算公式进行推导,并利用MODFLOW软件建立数值模型,对部分试验方案进行模拟,并将C1值计算公式应用于模型中,利用试验数据对模型识别验证,并对辐射管-含水层间的水量交换系数C1的计算公式进行验证。最终,确定出辐射管-含水层间的水量交换系数C1的计算公式。

关键词：砂槽试验渗流井数值模拟渗流-管流耦合模型水量交换系数

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山前河道黄河水回灌过程中水沙变化规律研究

人民黄河 2023年第12期45卷 71-75,100页

作者：何君刘帅王辉曲士松王维平水发规划设计有限公司山东济南250014 济南大学水利与环境学院山东济南250022

黄河水在山前河道渗漏补给地下水过程中,水和悬浮泥沙的运动特征与在平原河道显著不同。以济南市黄河流域玉符河回灌补源工程为背景,设计二维砂槽试验模拟黄河水流经由砂卵砾石和灰岩组成的强渗漏带河床处时地表和地下径流的变化规律以... 详细信息

黄河水在山前河道渗漏补给地下水过程中,水和悬浮泥沙的运动特征与在平原河道显著不同。以济南市黄河流域玉符河回灌补源工程为背景,设计二维砂槽试验模拟黄河水流经由砂卵砾石和灰岩组成的强渗漏带河床处时地表和地下径流的变化规律以及悬浮泥沙的迁移特征。结果表明:流经强渗漏带的黄河水转化为地表水、浅层孔隙水和深层岩溶水3部分;仅岩溶水是有效补给,转化效率为60%~70%,悬浮颗粒物的存在使补给效率降低21~37个百分点;地表水和孔隙水受河床坡度和强渗漏带河床结构的影响流向下游;黄河水中96%的悬浮泥沙被砂槽滤除,砂槽的表层和浅层泥沙沉积最严重;橡胶坝可促进高流速地表水向低流速孔隙水转化,但会加重泥沙在砂槽内沉积。

关键词：含水层补给砂槽试验悬浮颗粒物山前河道黄河水

基于Visual MODFLOW Flex的硝酸盐氮迁移转化特性研究

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人民黄河 2022年第11期44卷 78-81,87页

作者：郝晨西董深吕谋青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266000

为探究硝酸盐氮在地下水中的运移行为和自然衰减能力,搭建室内砂槽模型建立地下水仿真模拟系统,通过增设侧向补给孔提升装置的适用度,在此基础上结合Visual MODFLOW Flex模型,针对井灌和地表渗漏两种典型污染投加工况展开研究。通过参... 详细信息

为探究硝酸盐氮在地下水中的运移行为和自然衰减能力,搭建室内砂槽模型建立地下水仿真模拟系统,通过增设侧向补给孔提升装置的适用度,在此基础上结合Visual MODFLOW Flex模型,针对井灌和地表渗漏两种典型污染投加工况展开研究。通过参数率定的方式对水流模型和溶质运移模型进行校正,拟合结果显示模拟值与实测值的标准均方误差均小于2.2%。结果表明:以井灌形式注入硝酸盐氮污染物后,水力作用占主导因素,污染晕扩张较快;污染物经地表渗漏进入研究区后,水平方向上的迁移主要依靠对流弥散作用,随着水力停留时间的延长(氧含量降低),其自然衰减作用增强,去除效率提高,而垂向受地表渗漏影响,污染物进一步向深层饱和区迁移,污染中心扩散速率最快。

关键词：硝酸盐氮污染砂槽试验预测模型 Visual MODFLOW Flex 地下水