考虑地下水位波动的土层污染物运移模型研究

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1、AGRICULTURALUNIVERSITYOFHEBEI硕士学位（毕业）论文考虑地下水位波动的土层污染物运移模型研究学位申请人：杨洋指导教师：白顺果教授学科专业：岩土工程学位类别：工学硕士授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一五年六月三日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得河北•农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做

2、的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字円期：叫許6月•R学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解河北农业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权河北农业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关教椐库讲行枪索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文广(保密的学位论文在解密后适用本授权书）学位论文作者签名：相呼导师签名签字n期：》年月^円签字曰期迖年6月2円学位论文作者毕业后去向：工作单

3、位：电话:通讯地址：邮编:分类号：TU46单位代码：10086密级：公开学号：2012117考虑地下水位波动的土层污染物运移模型研究Researchonthemodelofcontaminantmigrationinsoilconsideringgroundwaterlevelfluctuation学位申请人：杨洋指导教师：白顺果教授学科专业：岩土工程学位类别：工学硕士授予单位：河北农业大学答辩日期：二〇一五年六月三日摘要水土环境污染评估中污染物运移模型的研究一直是环境岩土工程领域的前沿热点课题，但目前的研究大

4、多没有考虑地下水位波动和包气带水相互间的耦合作用，不仅包气带水与溶质迁移转化模型，而且地下水溶质迁移转化模型，两者需合理考虑地下水和土壤水之间的影响。本文依托于国家自然科学基金项目“水位波动对污染物在地下介质中运移规律影响机理研究”(51208487)，考虑地下水位波动对污染物在土层中迁移转化影响，通过室内土柱实验模拟重金属镉离子与硝态氮在地下水位波动条件下的迁移转化，结合以土水特征曲线为基础的滞后模型与污染物迁移转化模型，建立考虑地下水位波动影响的一维污染物运移模型，利用所建模型对室内土柱实验进行拟合预测，并

5、进行模型验证，结合实际场地中5眼地下水监测井进行硝态氮数值模拟与分析得到以下结论：（1）室内土柱实验中，地下水位变化对重金属镉离子和硝态氮的迁移转化均产生一定的影响。镉离子含量达到较高水平时，土壤吸附镉离子达到饱和，镉离子运移中对流弥散效果增强，水位波动对其产生显著影响，即水位波动带内的镉离子浓度随水位上升而增大，水位下降而减小；始终处于饱和土层内的镉离子含量随水位上升而减小，水位下降而增大。地下水位升降能够显著影响土层中硝态氮运移规律。水位下降硝态氮含量增大，水位上升硝态氮含量减小。（2）将水位波动和污染物运

6、移理论结合的基础上，推导出了在水位波动条件下污染物在土层中运移的一维数学模型，模型结合以vanGenuchten模型为基础的Kool-Parker滞后模型，对每一次水位波动中含水量与土壤基质势对应关系进行分别描述，表征水位波动中的滞后效应，同时以下边界变化的土壤基质势描述水位变化，模拟了土柱实验中镉离子在水位波动条件下随时间变化趋势，所建模型较好的反映了重金属镉离子在土柱内的迁移转化趋势。建立了三角波形式地下水位波动条件下硝态氮迁移转化模型，且通过设置不同振幅模拟不同地下水位波动幅度对硝态氮迁移产生的影响，水位

7、波动幅度越大，硝态氮浓度的波动幅度越大。随着时间的推移，硝态氮浓度总体呈下降趋势，较好的反映了硝态氮在土柱内的迁移转化趋势。（3）利用验证后的模型结合实际场地模拟计算，将计算得出的结果和规律与实际场地多年地下水水质的监测结果进行对比，所建的地下水位波动条件下的硝态氮迁移转化模型较好的反映出了硝态氮的变化趋势，硝态氮浓度变化与地下水位变化呈负相关关系，说明模型计算结果与现场监测结果规律的吻合。因此在地下水位有记录情况下，可对地下水中溶质运移情况进行模拟预测，从而为地下水环境评价提供一定的技术支持。关键词：环境岩土

8、工程；土水特征曲线；滞后效应；地下水位变化；污染物运移；ResearchonthemodelofcontaminantmigrationinsoilconsideringgroundwaterlevelfluctuationAuthor:YangYangMajor:GeotechnicalEngineeringTutor:BaiShun-guoAbstractTheenvironmen