污染场地抽出—处理技术影响因素及优化方案研究

论文摘要

抽出—处理（Pump-and-Treat systems, P&T）技术作为污染场地地下水应急处理的主要技术得到广泛的应用。因为对抽出—处理技术进行优化,既可以有效的清除污染物和控制污染羽扩散,达到水力控制的要求,又可以节约很大部分的资金和时间。所以本文从地下水渗流和溶质运移基础理论入手,应用VisualMODFLOW有限差分模拟软件,建立了典型污染场地的水流和溶质运移耦合模型,开展了抽出—处理技术中单因素影响的场景模拟研究,探讨了含水层水文地质条件、抽水井布局、抽水井抽水量等因素对抽出—处理优化方案的影响。在此基础上,进行了均质场地潜水含水层和承压含水层,非均质场地潜水含水层和承压含水层的各方案的优化研究。取得主要成果如下:单因素影响中,渗透系数、孔隙度、含水层厚度、井布局、井间距是最主要的影响因素。模拟结果表明:总抽水时间和总抽水量随渗透系数、孔隙度、承压含水层厚度的增加而增加。随着承压含水层水头的增加,总抽水量、抽水时间几乎没有变化。随着潜水含水层潜水位的增加,总抽水时间和总抽水量呈递减规律。相同间距下,抽出污染物百分含量随时间的增大而增大,但不是等幅增加,而是呈递减趋势增加,且递减速率快。井的布局都是以在污染羽中轴线上的布局最优。不同场地上优化方案的确定是由场地模拟和加权平均法相结合得到。均质场地潜水含水层模拟结果:总抽水量集中在154000m3—170000m3,总抽水时间集中在70天—120天。进行四种加权平均后得到的最优方案为五井,井间距40m,单井抽水量400m3/d的抽水方式。均质承压含水层模拟结果:总抽水量集中在100000m3—160000m3,总抽水时间集中在70天—110天。加权平均后的最优方案为五井,井间距40m,单井抽水量300m3/d的抽水方式。非均质潜水含水层模拟结果:总抽水量集中在154000m3—170000m3,总抽水时间集中在70天—120天。加权平均后最优方案为五井,井间距40m,单井抽水量400m3/d的抽水方式。非均质承压含水层模拟结果:总抽水量集中在100000m3—160000m3,总抽水时间集中在70天—110天。加权平均后最优方案为五井,井间距40m,单井抽水量300m3/d的抽水方式。当场地岩性类似时,无论含水层性质如何,只要形成污染羽形状类似,那么抽水井可采用相同布局,抽水井之间可采用相同间距,井数量也可相同。使用加权平均的方法得到优化方案可以使计算简单化,不用繁琐的计算公式,同时还可以根据不同的情况对不同的因素分配不同的权重,灵活性较大。但是这种方法只能进行粗略的计算,随机性大。当抽水时间大于30天-40天,抽出污染物的量大于70%-80%时,抽水效率有明显的降低,随着时间的增长,降低速度越来越快。所以论文依托的项目中设置的抽出污染物百分含量达到95%不合理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 选题目的与意义
• 1.2 研究内容
• 1.3 主要技术路线
• 1.4 主要成果
• 第2章 抽出-处理技术模拟研究进展
• 2.1 污染地下水的抽出-处理技术应用现状
• 2.2 抽出—处理技术优化方案研究进展
• 2.2.1 国外研究进展
• 2.2.2 国内研究进展
• 2.3 VISUAL-MODFLOW 模拟软件概况
• 2.3.1 Visual-MODFLOW 发展历史
• 2.3.2 Visual-MODFLOW 结构
• 2.3.3 Visual-MODFLOW 数学模型
• 第3章 抽出—处理技术中单因素影响模拟研究
• 3.1 模型建立
• 3.1.1 模拟区域及网格剖分
• 3.1.2 定解条件
• 3.2 水文地质条件对污染羽分布的影响
• 3.2.1 渗透系数的影响
• 3.2.2 孔隙度的影响
• 3.2.3 含水层厚度的影响
• 3.3 抽出技术各因素的影响
• 3.3.1 单独考虑单井井位的影响
• 3.3.2 井群井间距的影响
• 3.3.3 井群井布局的影响
• 3.3.4 非均质含水层井群井布局的影响
• 3.4 小结
• 第4章 抽出—处理优化方案研究
• 4.1 加权平均法简介
• 4.2 均质承压含水层最优方案确定
• 4.3 均质潜水含水层最优方案确定
• 4.4 非均质承压含水层最优方案确定
• 4.5 非均质潜水含水层最优方案确定
• 4.6 小结
• 第5章 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附表