飽和-非飽和土壤介質(zhì)水分入滲是自然界水循環(huán)中的一個重要環(huán)節(jié)。入滲過程中,隨著土壤水分的對流遷移,地面水中的污染物質(zhì)一方面可通過地層薄弱防護帶、補給區(qū)帶、直接暴露的地下水天窗地帶以及其他與地下水存在直接水力聯(lián)系的地帶等快速滲進地下水中形成污染,另一方面也可通過地層較強防護帶經(jīng)不斷累積下移,緩慢進入地下水中形成污染。久而久之,輸送地表污染水的河道或渠溝必然成為地下水污染的主要污染源。這種地表下滲水及近期大規(guī)模滲漏形成的“新生代地下水層”,往往是受污染最嚴重的地下水。中國約有近70%的人口飲用地下水,地下水一旦受到污染,飲用后將會危害人體健康,甚至危及社會穩(wěn)定。鑒于此,研究如何攔截地表水中的污染物向下對流遷移,以削減地面污水對地下水資源污染的課題就顯得十分重要。本文以山西省河道管護服務(wù)總站項目(科2012-1)、山西省晉城市科技計劃項目(201202238)和山西省科技攻關(guān)項目20150313002-2)為依托,以山西省母親河——汾河流域干流及支流的河床底泥為試驗基質(zhì),通過系列室內(nèi)土柱污水模擬入滲試驗,測試分析了水泥潛入砂土基質(zhì)條件下的水分入滲過程、污染物遷移過程、水泥潛入對污水中污染物的阻截作用和效果。研究首先針對不同細顆粒物質(zhì)潛入底泥基質(zhì)的阻滲效果進行比選,然后選用阻滲效果顯著且易操作的水泥作為細顆粒阻滲材料,進一步揭示和探討水泥潛入底泥基質(zhì)對污水中幾種養(yǎng)分元素和污染物的阻截效果,研究結(jié)果表明:當(dāng)細顆粒物質(zhì)的粒徑小于底泥基質(zhì)的主成分顆粒粒徑,并且能有效地潛入河床底泥基質(zhì)時,能夠明顯地降低水分在底泥基質(zhì)中的入滲能力,其減滲效果由底泥基質(zhì)和阻滲顆粒的綜合性能決定;比較幾種供試細顆粒物質(zhì)的阻滲效果發(fā)現(xiàn):水泥潛入的阻滲效果最好,粘土、粉煤灰、高爐水渣的阻滲效果依次降低;水泥是經(jīng)濟性和實用性兼?zhèn)涞睦硐胱铦B顆粒;粘土、粉煤灰、高爐水渣等細顆粒物質(zhì)由于自身比重小、膠凝性能差等原因,實踐推廣性較差;影響水泥潛入河床底泥基質(zhì)減滲效果的因素很多,其主導(dǎo)因素為水泥潛入水頭、水泥潛入后的延滯供水時間、底泥基質(zhì)的容重、底泥基質(zhì)的質(zhì)地、水泥潛入量等;通過spss模擬分析,認為可以用研究發(fā)現(xiàn)的主導(dǎo)因子作為自變量來確定多元線性模型和多元非線性模型,用其來預(yù)測水泥潛入河床底泥的阻滲效果,預(yù)測相對誤差平均值分別為6.16%和5.86%;但多元線性預(yù)測模型形式簡單,預(yù)報工作量小,可用來做初步的預(yù)報工作。底泥基質(zhì)對入滲污水中主要通過對流作用向下遷移的污染物質(zhì)有一定的阻截作用;水泥潛入可提高底泥基質(zhì)的攔截效果;分析1m埋深的滲出液,水泥潛入砂性底泥基質(zhì)可提高ss攔截效果70%左右;對硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、重金屬攔截效果可提高40%以上;對tp、so42-、cl-等的攔截攔截效果提高率為20%左右;對污水中的tds含量,沒表現(xiàn)出明顯的攔截效果。水泥潛入對污染物質(zhì)在底泥基質(zhì)中的縱向分布趨勢影響有較大差異,對硝態(tài)氮、銨態(tài)氮、tp等的分布趨勢影響不顯著;對鹽分so42-、重金屬元素等的縱向分布表現(xiàn)出明顯的“淺集表聚”現(xiàn)象,影響作用較大;在土體不同深度,處理試樣中不同污染物質(zhì)的含量均一定程度低于參考試樣,水泥潛入對進入土體的外源污染物的累積具有一定的抑制作用,可以阻截進入土體中外源污染物的總量。本文在試驗基礎(chǔ)上,對試驗結(jié)果及現(xiàn)象做了詳細的機理分析。實驗證明,水泥顆粒因有91%的顆粒粒徑集中在3~32μm之間,比重達3.1,在底泥基質(zhì)中有較好的潛入能力;在污染水入滲前或在入滲過程中在底泥基質(zhì)中潛入水泥細顆粒物質(zhì),可使水泥填充在土壤顆粒的孔隙之間,有效地減少通氣孔隙的比例,增加土壤水在其孔隙中流動的阻力,加之水泥水化產(chǎn)物良好的水硬凝結(jié)性和水分吸附功能,可形成透水性差,硬度高的致密阻滲層,對入滲水的阻滲效果可達35%以上;對入滲污水中的營養(yǎng)元素、鹽分、重金屬等污染物也具有較明顯的阻截效果,是一項有效控制地下水污染的措施。該研究結(jié)果對于進一步推動利用土體改性影響土壤阻滲特性具有理論建議,對于減小和控制河渠污水對地下水的污染具有實際應(yīng)用價值。由于試驗條件及周期等各方面原因,本論文僅就影響水泥潛入底泥基質(zhì)的物理因素作了研究,其它影響因素和相互影響效果、數(shù)學(xué)關(guān)系及預(yù)報模型還需進一步展開。
【學(xué)位單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類】：X52
【部分圖文】：

圖 2-2 細顆粒物質(zhì)的粒度累積分布Fig. 2-2 Ssize cumulative distribution 0f fine particles（3）水渣水渣是鋼鐵企業(yè)采用鐵礦石、焦炭、噴吹粉塵等原輔料進行冶煉生鐵的體廢物。高爐水渣具有潛在的水硬膠凝性能， 已被廣泛應(yīng)用于水泥生可分為水泡渣和水沖渣兩種。近年來，隨著國內(nèi)加工技術(shù)的不斷提高，

滲流土柱：滲流土柱的主體由上水室（供水室）、入滲柱和下水室（排水室）三部分組成，各部分之間通過法蘭盤相連接。供水室設(shè)置三個可控制進出水孔，分別用來添加水泥稀漿、供水和排氣，上水室內(nèi)裝有可以使?jié)撊氲募氼w粒物質(zhì)均勻分布的的均衡器，由石棉網(wǎng)改造而成，另一方面它也可以防止入滲初期入滲水對阻滲截流層沖擊力過大而形成沖洞；入滲柱內(nèi)徑 10 cm，柱體高 100 cm。柱體側(cè)面從上至下在距上界面 10 cm、30 cm、50 cm、70 cm、90 cm 處 ，設(shè)置有兩排均勻分布的小孔，用于定時、定位取水、取土，然后進行理化分析；排水室內(nèi)裝填洗凈的砂礫，用來保證土壤通氣性，計量和排泄土柱的出水；入滲土柱與下水室之間襯有土工布，在保證入滲土柱通氣性的同時，防止土柱中的底泥隨入滲水排出而進入下水室，影響土柱物理模型。水泥添加系統(tǒng)：添加系統(tǒng)由充氧器、添加瓶、均衡器組成，在把細顆粒物質(zhì)添加進入入滲水中形成懸浮液的同時打開充氧器，目的是使水泥均勻地分散在水中，從而隨著水流順利進入入滲土柱中。加水孔進氣孔

太原理工大學(xué)博士研究生學(xué)位論文用濕法分散技術(shù)，操作簡便、輸出數(shù)據(jù)直觀，可提高分析精度和時效性。號為 Rise-202X 的激光粒度分析儀。該激光粒度分析儀的激光光源選用 He-N體穩(wěn)定性好，且具有波長短，線寬窄、使用壽命長等特點，能夠很好的為定的激光源信號。激光粒度分析儀的主要技術(shù)指標(biāo)：測量范圍 0.02～1200 μ誤差<3%，重復(fù)性偏差<3%。
【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 費良軍;渾水間歇入滲特性研究[J];西安理工大學(xué)學(xué)報;1995年04期

2 陳亞凱;邵芳;喬志勇;王婷婷;劉東文;蔣舒;;黃河泥沙充填復(fù)墾耕地表層土壤垂直入滲特性研究[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報;2014年07期

3 寧麗;曾濺輝;陳廣;;柴油在土壤中遷移的試驗?zāi)M研究[J];安全與環(huán)境學(xué)報;2008年03期

4 奇鳳;陳文婧;王熹;趙慧;馬迎霞;;大型入滲試驗硝酸鹽變化規(guī)律分析[J];內(nèi)蒙古水利;2012年03期

5 楊賓;李慧穎;伍斌;杜曉明;李發(fā)生;;4種NAPLs污染物在二維砂箱中的指進鋒面形態(tài)特征研究[J];環(huán)境科學(xué);2013年04期

6 張博聞;邵明安;;初始含水率對土壤中原油入滲的影響[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2010年03期

7 李永霞;鄭西來;馬艷飛;;土壤非飽和帶柴油入滲的試驗研究[J];環(huán)境污染與防治;2011年05期

8 蔣景誠;鐘佐燊;陳金秀;柳春芳;郭書瓊;;從試驗談垂直入滲過程中的陽離子交換作用[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);1984年04期

9 鄭西來,劉孝義,錢會;土壤中油-水驅(qū)替機理研究[J];環(huán)境科學(xué)學(xué)報;1999年02期

10 陳金剛;張龍?zhí)?賓朝暉;;降雨條件下露天礦井坡面徑流入滲綜合系數(shù)探討[J];人民長江;2011年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 趙龍山;黃土坡地地表糙度特征及其對入滲、產(chǎn)流產(chǎn)沙的影響研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

2 方書敏;隴中黃土高原典型人工林土壤水文過程研究[D];蘭州大學(xué);2016年

3 李廣文;黑河上游八寶河流域土壤特性及入滲模擬研究[D];陜西師范大學(xué);2016年

4 張婧;土壤入滲與優(yōu)先流測量方法研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

5 吉晉蘭;水泥潛入砂質(zhì)河床基質(zhì)對河流污染物對流運移攔截效果的試驗研究[D];太原理工大學(xué);2016年

6 馮錦萍;區(qū)域尺度上土壤入滲模型特征參數(shù)傳輸函數(shù)的研究[D];太原理工大學(xué);2017年

7 李紅星;基于點入滲參數(shù)計算土渠床滲漏損失的方法研究[D];太原理工大學(xué);2010年

8 張建豐;黃土區(qū)層狀土入滲特性及其指流的實驗研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2004年

9 王建新;降雨非飽和入滲過程的水勢描述及理論模型研究與應(yīng)用[D];清華大學(xué);2010年

10 董玉云;膜孔入滲土壤水氮運移特性試驗與數(shù)值模擬[D];西安理工大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 李遠;基于HYDRUS模型的一維及三維入滲條件下土壤水鹽運移規(guī)律研究[D];石河子大學(xué);2015年

2 梁樹;不同降雨條件下成都粘土基坑邊坡入滲深度的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

3 楊霄;關(guān)中地區(qū)城市下墊面雨水入滲性能的研究[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

4 莫斌;紫色土區(qū)不同入滲測定方法應(yīng)用研究[D];西南大學(xué);2015年

5 安倩;呂梁方山不同土地利用類型土壤入滲性能對比研究[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

6 吉愛麗;摻土鋁渣入滲規(guī)律研究[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

7 呂志備;不同坡度、容重和覆蓋對坡面水土流失及入滲的影響研究[D];山西農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

8 汪聰;不同防護形式對于土質(zhì)邊坡雨水入滲的試驗研究[D];長沙理工大學(xué);2014年

9 李愛平;改良材料對土壤入滲和水分特征影響的試驗研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

10 郭華;土壤入滲模型參數(shù)的分階段非線性預(yù)報模型研究[D];太原理工大學(xué);2016年

本文編號：2853240