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中国测试 2022年第7期48卷 157-162页

作者：董成赵国良王轶霞河北水利电力学院基础部河北沧州061001 河北省岩土工程安全与变形控制重点实验室(河北水利电力学院) 河北沧州061001 河北水利电力学院后勤处河北沧州061001

降雨入渗机理是非饱和土边坡稳定性的核心问题。该文开展不同降雨强度下不同压实度非饱和土降雨入渗室内模型试验。试验结果表明,降雨下,土柱从上到下的体积含水率波动剧烈程度依次递减,且下层的体积含水率变化较上层有滞后。上层土不... 详细信息

降雨入渗机理是非饱和土边坡稳定性的核心问题。该文开展不同降雨强度下不同压实度非饱和土降雨入渗室内模型试验。试验结果表明,降雨下,土柱从上到下的体积含水率波动剧烈程度依次递减,且下层的体积含水率变化较上层有滞后。上层土不同深度的体积含水率在小雨、大雨及暴雨条件下基本表现为先瞬时攀升而后逐渐降低至稳定状态。而下层土体积含水率在空间和时间上均表现有所差别。小雨和大雨工况,最大迁移深度范围分别为0.21~0.36 m和0.15~0.3 m;而暴雨时,最大入渗深度超过0.67 m。随着土柱压实度的增大,引起的水分迁移到达稳态所需的持时明显增大,近似呈抛物线型增长趋势。

关键词：非饱和土降雨强度迁移入渗模型试验研究

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重金属污染土体非饱和渗透及其污染物吸附迁移规律研究

重金属污染土体非饱和渗透及其污染物吸附迁移规律研究

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作者：马聪河北工业大学

学位级别：硕士

重金属污染对生态环境危害逐渐得到各方重视,污染物在人类活动及自然环境作用下,不断在土体内富集,污染地区重金属浓度已然超过土体净化能力,同时污染物通过径流、降雨等途径使污染区域逐步扩大,进而在生态链循环中威胁动植物和人类健... 详细信息

重金属污染对生态环境危害逐渐得到各方重视,污染物在人类活动及自然环境作用下,不断在土体内富集,污染地区重金属浓度已然超过土体净化能力,同时污染物通过径流、降雨等途径使污染区域逐步扩大,进而在生态链循环中威胁动植物和人类健康。因此,研究重金属污染物在土体内的吸附迁移规律和污染土渗透特性,对探测重金属污染范围,评价污染危害及环境治理具有重要意义。本文以四种典型重金属污染物Cr(Ⅵ)、Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)为研究对象,借助GDS环境土柔性壁渗透测试系统,量测饱和-非饱和土污染土渗透相关参数,分析污染土渗透特性;通过静态吸附实验以及X光谱探究土体对重金属的吸附作用机制;进行重金属污染水一维土柱迁移实验,结合渗透和吸附实验,研究重金属在土体内的迁移过程,评价重金属的污染范围。现将结论总结如下:(1)重金属污染物影响土体内部结构,造成渗透系数的变化,重金属污染土非饱和渗透与饱和渗透具有相同的规律,渗透性分布均为Cr(Ⅵ)>Cd(Ⅱ)>Ni(Ⅱ)>Pb(Ⅱ)。渗透系数与围压反相关,与顶部水压和渗透压正相关。(2)重金属污染物与粘土颗粒存在物理和化学吸附作用。Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)污染物与粘土质量比分别不大于1/1600、1/200和1/1000时,可实现对污染物的完全吸附。粘土对重金属污染物的吸附动力学曲线均符合伪二级动力学模型,粘土对Pb(Ⅱ)污染物的吸附最快,对Ni(Ⅱ)污染物的吸附时间最长。温度对粘土吸附Ni(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)污染物有促进作用,对吸附Cr(Ⅵ)污染物有抑制作用,修复过程中需考虑温度因素。环境温度25℃下,单层重金属污染物吸附容量分布规律为Pb(Ⅱ)>Ni(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)>Cr(Ⅵ)。(3)随着污染浓度升高,重金属污染物迁移入渗深度不断加大,但基本在4320 h内可稳定。重金属污染物在土体表层富集严重,残留浓度随土层加深逐渐降低。虽然污染浓度为150 mg/L,Cd(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的迁移稳定深度分别为85.1348、81.7292和85.1348 cm,但依据《土壤环境质量规范》限定浓度值,建议Pb(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)污染物的修复深度为0-10 cm,Cd(Ⅱ)污染物的修复深度为0-20 cm。(4)结合土体渗透及污染物吸附和迁移,不同重金属污染物规律如下:Pb(Ⅱ)易与土体产生吸附作用,污染物在土体表层30 cm聚集严重,污染土渗透系数较低;Ni(Ⅱ)的迁移路径长,与土体吸附作用时间较长,在土体表层50 cm聚集严重;Cd(Ⅱ)在土体表层40 cm聚集严重,吸附时间较短;Cr(Ⅵ)在土体迁移最快,土体对其吸附效率低,污染土渗透系数高。

关键词：重金属污染土非饱和渗透吸附迁移入渗 X光衍射

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