地下水質(zhì)模型課件

1、地下水水質(zhì)模型 一、地下水污染途徑二、污染物運(yùn)動(dòng)特征三、地下水質(zhì)量基本模型1、地下水污染途徑地下水污染途徑 概念： 地下水污染途徑是指污染物從污染源進(jìn)入到地下水中經(jīng)過(guò)的路徑。 來(lái)源： 為了處置和輸送生產(chǎn)生活中的廢水、廢物，人們修建了許多污水池、管道、堆料場(chǎng)等構(gòu)筑物；同時(shí)為了利用污水，人們還修建了魚(yú)塘、污水灌溉田、氧化塘等。這些工程都可能對(duì)地下水產(chǎn)生影響；滲坑、深井排放污水是地下水的直接污染源；被污染的河流、渠道、湖泊等也是地下水污染的主要來(lái)源。 分類(lèi)：按照水力學(xué)上的特點(diǎn)分為四類(lèi)：間歇入滲型、連續(xù)入滲型、越流型、徑流型。間歇入滲型 其特點(diǎn)是污染物通過(guò)大氣降水或灌溉水的淋濾，使固體廢物、表層土壤或

2、地層中的有毒或有害物質(zhì)周期性的（灌溉旱田、降雨時(shí)）從污染源通過(guò)包氣帶土層滲入含水層。 由于地層有過(guò)濾吸附等自凈能力，污水流經(jīng)包氣帶時(shí)濃度會(huì)發(fā)生變化，特別在包氣帶巖石層顆粒較細(xì)，厚度較大時(shí)，可以使污水中的含量大大降低，甚至全部消除。包氣帶的這種作用給地下水的水質(zhì)計(jì)算帶來(lái)很大的麻煩。但在連續(xù)滲透條件下，如果污水的濃度保持不變，對(duì)地下水污染物的補(bǔ)充是固定的，初始斷面處的濃度視為不變，計(jì)算過(guò)程可以簡(jiǎn)化。地下水污染途徑連續(xù)入滲型 其特點(diǎn)是污染物隨各種液體廢棄物（如渠、坑等污水的滲漏 、受污染地表水的滲漏、 地下排污管道的滲漏等）不斷地經(jīng)包氣帶滲入含水層。地下水污染途徑越流型 其特點(diǎn)是污染物通過(guò)層間越流的

3、形式轉(zhuǎn)入其它含水層。這種轉(zhuǎn)移包括天然途徑及結(jié)構(gòu)不合理的井管、破損的老井管、人為開(kāi)采引起的地下水動(dòng)力條件的變化而改變了越流方向，使污染物通過(guò)大面積的弱隔水層越流轉(zhuǎn)移到其它含水層。地下水污染途徑徑流型 其特點(diǎn)是，污染物通過(guò)地下水徑流的形式進(jìn)入含水層，即通過(guò)廢水處理井，或者通過(guò)巖溶發(fā)育的巨大巖溶通道，或者通過(guò)廢液地下儲(chǔ)存層的隔離層的破裂進(jìn)入其它含水層。地下水污染途徑2、污染物運(yùn)動(dòng)特征 進(jìn)入地下環(huán)境的污染物，在含水層介質(zhì)中發(fā)生以下行為：推流遷移、擴(kuò)散-彌散、被固相介質(zhì)吸附產(chǎn)生的遷移滯遲、發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成其它物質(zhì)或者被生物降解等遷移遷移+彌散遷移+彌散+吸附遷移+彌散+吸附+生物降解污染物運(yùn)動(dòng)特征流速

4、地下水一般在多孔介質(zhì)中流動(dòng)，地下水滲透速度可以用下式計(jì)算：式中：L-水流的流動(dòng)距離；k-滲透系數(shù)；H1,H2水壓 qe-地下水流的單寬流量；m-含水層的厚度；實(shí)際水流速度（u*)一般大于滲透速度ux：式中：n為有效孔隙度（小于等于1)污染物運(yùn)動(dòng)特征污染物在地下水中的遷移與河流中的推流遷移基本一致，隨著水流的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。遷移可以改變污染物的位置，但是不能改變污染物的分布形狀和總量。在x、y、z三個(gè)方向上，由于遷移導(dǎo)致的單位時(shí)間單位面積內(nèi)的污染物質(zhì)通量可以用下式表示：f1x,f1y,f1z-表示x、y、z方向上的遷移通量ux、uy、uz-為地下水在x、y、z方向上的流速分量C-污染物的濃度；推流遷

5、移污染物運(yùn)動(dòng)特征彌散是由于采用斷面的狀態(tài)空間平均值而引起的，與河流的彌散基本一致，可以表示為：式中，D為彌散系數(shù)，如果彌散系數(shù)是各向異性的，彌散系數(shù)就是一個(gè)張量，可以表示為：擴(kuò)散-彌散污染物運(yùn)動(dòng)特征擴(kuò)散作用分子擴(kuò)散機(jī)械分散湍流擴(kuò)散彌散標(biāo)準(zhǔn)溶液中測(cè)定的分子擴(kuò)散系數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，在0.67-0.707之間彌散度擴(kuò)散-彌散污染物運(yùn)動(dòng)特征地下水在流動(dòng)過(guò)程中，與周?chē)亩嗫捉橘|(zhì)不斷接觸，介質(zhì)表面會(huì)對(duì)地下水中的污染物產(chǎn)生吸附作用。吸附通量可以表示為：式中，pb為介質(zhì)的容積密度； 為吸附在介質(zhì)表面上的污染物質(zhì)濃度；n為多孔介質(zhì)孔隙率；在吸附平衡時(shí)，污染物在介質(zhì)上的濃度 與在地下水中的濃度C具有如下動(dòng)態(tài)平衡關(guān)系：式

6、中，kd為分配系數(shù)。于是吸附通量可以寫(xiě)成污染物運(yùn)動(dòng)特征吸附 可降解污染物在地下水中的衰減過(guò)程一般可以表示為： 式中，k1是污染物的可降解速度常數(shù)，其數(shù)值與污染物的性質(zhì)、水流的狀態(tài)有關(guān)，污染物在地下水中的降解速度通常小于地面水。生物降解污染物運(yùn)動(dòng)特征3、地下水質(zhì)量基本模型地下水質(zhì)量基本模型 以微小單元質(zhì)量平衡為例，考察地下水中污染物基本運(yùn)動(dòng)特征，包括推流、擴(kuò)散-彌散、吸附、降解等過(guò)程。以X方向?yàn)槔?、推流產(chǎn)生的污染物變化量為： 2、彌散產(chǎn)生的污染物變化量為：3、吸附產(chǎn)生的污染物變化量為：4、降解產(chǎn)生的污染物變化量為：地下水質(zhì)量基本模型得到一維條件下地下水污染物質(zhì)量基本模型：式中，ux為x方向的滲透速度或平均孔隙流速；C為溶解物濃度；Dx為X方向的彌散系數(shù)張量；Wm為輸入或輸出系統(tǒng)的匯源項(xiàng)，主要包括在顆粒物上的吸附和污染物的降解，整理可得： 遲滯因子R，減緩污染物遷移速速地下水質(zhì)量