裂隙含水层重金属污染物迁移规律研究

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1、裂隙含水层重金属污染物迁移规律研究摘要：地下水溶质运移模拟是找出污染物迁移规律、确定污染范围及污染物浓度分布的重要手段。根据收集和分析的野外地质资料，建立物理砂箱模型，物理实验观察污染物运移情况；运用GMS软件建立地下水流场模型和溶质运移模型，对裂隙水的流场和污染物进行了数值研究，研究发现裂隙对重金属污染物迁移有导向作用，污染物经过裂隙会发生明显的拖尾现象。Abstract：Simulationofsolutetransportingroundwaterisanimportantmeanstofindoutthelawofpollutantmigrationanddetermin

2、etherangeofpollutionandtheconcentrationdistributionofpollutants・Accordingtothegeologicaldatacollectedandanalyzecl,thephysicalsandboxmodelwasestablishedandthephysicalexperimentwascarriedouttoobservethecontaminanttransport；ByusingGMSsoftwaretoestablishthemodelofgroundwaterflowandsolutetransport

3、model,flowfieldandpollutantoffracturewaterwerestudied,thestudyfoundthatfracturehadaguidingeffectonthemigrationofheavymetalpollutants,thepollutantsafterfracturewillobvioustailphenomenon.关键词：裂隙含水层；砂箱实验；污染物迁移规律；数值模拟Keywords：fracturedaquifer；sandboxexperiment；pollutanttransferlaw；numericalSimulat

4、ion中图分类号：X523文献标识码：A文章编号：1006-4311(2017)22-0172-030引言云南省是一个矿业大省，各种矿业废弃物对环境产牛严重污染。云南省岩溶裂隙发育，地层渗入条件好，如果防治不慎重，导致污染物泄露危害人民群众生命健康安全。20世纪90年代，陈崇希［1］提出了岩溶管道一裂隙一孔隙三重空隙介质地下水流模型，将裂隙概化成平行板［2］。2000年吴吉春等［3］通过研究裂隙分布规律把含水层概化为均质各向异性，对山西柳林泉裂隙发育区进行了溶质运移三维数值模拟。王锦国［4］介绍了裂隙岩体地下水溶质运移的多尺度概念模型及其物理和数学模拟方法，并探讨了模拟尺度与观测

5、尺度、预测尺度、裂隙介质尺度Z间的关系。地下水溶质运移模拟［5］是找出污染物迁移规律、确定污染范围及污染物浓度分布的重要手段。1研究区基本概况陆良县地处云南省的东部，大地构造位置在扬子准地台与华南褶皱系结合部的西南缘，新构造运动是现代地形地貌形成、发展和演变的重要营力，使县域内形成高原山地与小型盆地相间的地形地貌特征。研究区内碳酸盐岩岩溶地貌广泛分布，主耍分布于召夸镇及其周边较大的范围内，其他地段也有零星分布。区内岩溶岩性主要？集自浦驶已壹按炕已业囱巍8貌愠是郴摇11•野咨？、隐晶〜细晶致密结构，中厚层状构造，较坚硬，岩体较完整。区内碳酸盐岩岩溶地貌广泛分布，岩体间存在大量裂隙，

6、裂隙倾角约52。或近水平裂隙（图1）。2室内砂箱物理实验2.1实验装置根据野外的勘察结果，通过砂箱建立物理模型，实验模型建立在一个长800mm,宽350mm,高550rnni的有机玻璃箱内，底板为PVC材质。将裂隙概化成平行板，平行和倾斜填充到砂箱中，进行砂箱模拟实验。2.2实验现象与分析在砂箱内填充两水平平行板，两板之间用砂填充，中间留有空隙，将其当做裂隙，在右侧投放染色剂，水流方向从右至左，进行物理模拟实验。平行板水平放置中染色剂在投放处浓度较高，原因可能是平行板作为隔水板块挡住了染色剂迁移，当染色剂运移到板块附近，会顺着两板间的空隙进行优势通道运移，在板的尾端，出现了拖尾现

7、象。倾斜放置屮染色剂在投放时浓度不高，水流作用明显，染色剂浓度不大，在板的初始端由于染色剂扩散范围较大，分为三部分进行，两平行板的上下是在砂中进行溶质运移，速度不快；两板中间部分由于存在空隙，染色剂运移速度比两边的都要快，因此在板的末端羽状物会出现拖尾现象。两实验均验证板内空隙便于溶质运移。3模型运用3.1模型建立根据现场裂隙的发育及物理实验，建立了三种模型，分别为水平裂隙模型、倾斜裂隙模型以及混合模型。将模型建立在300m*100m的平面模型中，两边的水头分别设置为90m、60