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、污染物運動特征三、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入到地下水中經(jīng)過的路徑。 來源： 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、堆料場等構(gòu)筑物；同時為了利用污水，人們還修建了魚塘、污水灌溉田、氧化塘等。這些工程都可能對地下水產(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源。 分類：按照水力學上的特點分為四類：間歇入滲型、連續(xù)入滲型、越流型、徑流型。間歇入滲型 其特點是污染物通過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）從污染源通過包氣帶土層滲入含水層。 由于地層有過濾吸附等自凈能力，污水流經(jīng)包氣帶時濃度會發(fā)生變化，特別在包氣帶巖石層顆粒較細，厚度較大時，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)計算帶來很大的麻煩。但在連續(xù)滲透條件下，如果污水的濃度保持不變，對地下水污染物的補充是固定的，初始斷面處的濃度視為不變，計算過程可以簡化。地下水污染途徑連續(xù)入滲型 其特點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 其特點是污染物通過層間越流的

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、人為開采引起的地下水動力條件的變化而改變了越流方向，使污染物通過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 其特點是，污染物通過地下水徑流的形式進入含水層，即通過廢水處理井，或者通過巖溶發(fā)育的巨大巖溶通道，或者通過廢液地下儲存層的隔離層的破裂進入其它含水層。地下水污染途徑2、污染物運動特征 進入地下環(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、擴散-彌散、被固相介質(zhì)吸附產(chǎn)生的遷移滯遲、發(fā)生化學反應轉(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+生物降解污染物運動特征流速

4、地下水一般在多孔介質(zhì)中流動，地下水滲透速度可以用下式計算：式中：L-水流的流動距離；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)污染物運動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，隨著水流的運動而運動。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三個方向上，由于遷移導致的單位時間單位面積內(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、移污染物運動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)就是一個張量，可以表示為：擴散-彌散污染物運動特征擴散作用分子擴散機械分散湍流擴散彌散標準溶液中測定的分子擴散系數(shù)經(jīng)驗系數(shù)，在0.67-0.707之間彌散度擴散-彌散污染物運動特征地下水在流動過程中，與周圍的多孔介質(zhì)不斷接觸，介質(zhì)表面會對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，污染物在介質(zhì)上的濃度 與在地下水中的濃度C具有如下動態(tài)平衡關系：式

6、中，kd為分配系數(shù)。于是吸附通量可以寫成污染物運動特征吸附 可降解污染物在地下水中的衰減過程一般可以表示為： 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，污染物在地下水中的降解速度通常小于地面水。生物降解污染物運動特征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動特征，包括推流、擴散-彌散、吸附、降解等過程。以X方向為例：1、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，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