地下水质模型课件.ppt

1、地下水水质模型地下水水质模型 一、地下水污染途径二、污染物运动特征三、地下水质量基本模型1、地下水污染途径地下水污染途径 概念概念：地下水污染途径是指污染物从污染源进入到地下水中经过的路径。来源来源：为了处置和输送生产生活中的废水、废物，人们修建了许多污水池、管道、堆料场等构筑物；同时为了利用污水，人们还修建了鱼塘、污水灌溉田、氧化塘等。这些工程都可能对地下水产生影响；渗坑、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来源。分类分类：按照水力学上的特点分为四类：间歇入渗型、连续入渗型、越流型、径流型。间歇入渗型间歇入渗型 其特点是污染物通过大气降水或灌溉水的

2、淋滤，使固体废物、表层土壤或地层中的有毒或有害物质周期性的（灌溉旱田、降雨时）从污染源通过包气带土层渗入含水层。由于地层有过滤吸附等自净能力，污水流经包气带时浓度会发生变化，特别在包气带岩石层颗粒较细，厚度较大时，可以使污水中的含量大大降低，甚至全部消除。包气带的这种作用给地下水的水质计算带来很大的麻烦。但在连续渗透条件下，如果污水的浓度保持不变，对地下水污染物的补充是固定的，初始断面处的浓度视为不变，计算过程可以简化。地下水污染途径 连续入渗型连续入渗型 其特点是污染物随各种液体废弃物（如渠、坑等污水的渗漏、受污染地表水的渗漏、地下排污管道的渗漏等）不断地经包气带渗入含水层。地下水污染途径

3、越流型越流型 其特点是污染物通过层间越流的形式转入其它含水层。这种转移包括天然途径及结构不合理的井管、破损的老井管、人为开采引起的地下水动力条件的变化而改变了越流方向，使污染物通过大面积的弱隔水层越流转移到其它含水层。地下水污染途径 径流型径流型 其特点是，污染物通过地下水径流的形式进入含水层，即通过废水处理井，或者通过岩溶发育的巨大岩溶通道，或者通过废液地下储存层的隔离层的破裂进入其它含水层。地下水污染途径2、污染物运动特征 进入地下环境的污染物，在含水层介质中发生以下行为：推流迁移、扩散-弥散、被固相介质吸附产生的迁移滞迟、发生化学反应转化成其它物质或者被生物降解等迁移迁移+弥散迁移+弥散

4、+吸附迁移+弥散+吸附+生物降解污染物运动特征n流速地下水一般在多孔介质中流动，地下水渗透速度可以用下式计算：式中：L-水流的流动距离；k-渗透系数；H1,H2水压 qe-地下水流的单宽流量；m-含水层的厚度；实际水流速度（u*)一般大于渗透速度ux：式中：n为有效孔隙度（小于等于1)mqLHHkuex)(21nuux*污染物运动特征污染物在地下水中的迁移与河流中的推流迁移基本一致，随着水流的运动而运动。迁移可以改变污染物的位置，但是不能改变污染物的分布形状和总量。在x、y、z三个方向上，由于迁移导致的单位时间单位面积内的污染物质通量可以用下式表示：f1x,f1y,f1z-表示x、y、z方向上

5、的迁移通量ux、uy、uz-为地下水在x、y、z方向上的流速分量C-污染物的浓度；CufCufCufzzyyxx321;推流迁移污染物运动特征弥散是由于采用断面的状态空间平均值而引起的，与河流的弥散基本一致，可以表示为：式中，D为弥散系数，如果弥散系数是各向异性的，弥散系数就是一个张量，可以表示为：zCyCxCDDDDDDDDDfffzzzyzxyzyyyxxzxyxxzyx/222zCyCxCDDfffzxzyx/Dy222扩散-弥散污染物运动特征扩散作用分子扩散机械分散湍流扩散弥散*wDD 标准溶液中测定的分子扩散系数经验系数，在0.67-0.707之间弥散度xiiuaD xixiiuaw

6、DuaDD*扩散-弥散污染物运动特征地下水在流动过程中，与周围的多孔介质不断接触，介质表面会对地下水中的污染物产生吸附作用。吸附通量可以表示为：式中，pb为介质的容积密度；为吸附在介质表面上的污染物质浓度；n为多孔介质孔隙率；在吸附平衡时，污染物在介质上的浓度 与在地下水中的浓度C具有如下动态平衡关系：式中，kd为分配系数。于是吸附通量可以写成tCnprbCCCkCdtCnkprdb污染物运动特征吸附 可降解污染物在地下水中的衰减过程一般可以表示为：式中，k1是污染物的可降解速度常数，其数值与污染物的性质、水流的状态有关，污染物在地下水中的降解速度通常小于地面水。CktC1生物降解污染物运动特

7、征3、地下水质量基本模型地下水质量基本模型 以微小单元质量平衡为例，考察地下水中污染物基本运动特征，包括推流、扩散-弥散、吸附、降解等过程。以X方向为例：1、推流产生的污染物变化量为：tzyxxCuxxffxxx)(112、弥散产生的污染物变化量为：3、吸附产生的污染物变化量为：4、降解产生的污染物变化量为：tzyxxCDxxxffxxx)(22tzyxCnkpfdbx3tzyxCkfx14地下水质量基本模型得到一维条件下地下水污染物质量基本模型：式中，ux为x方向的渗透速度或平均孔隙流速；C为溶解物浓度；Dx为X方向的弥散系数张量；Wm为输入或输出系统的汇源项，主要包括在颗粒物上的吸附和污染物的降解，整理可得：mkmxxWxCuxCDtC122CktCnkpxCuxCDtCdbxx122CkxCuxCDtCnkpxxdb122)1(迟滞因子R，减缓污染物迁移速速地下水质量基本模型将上式推广，可以得到二维和三维地下水环境质量模型：对于守恒或者降解速度很慢以至于可以忽略不计的污染物，上述一维、二维、三维模型中的降解项k1C可以略去。CkyCRuxCRuyCRDxCRDtCyxyx12222CkzCRuyCRuxCRuzCRDyCRDxCRDtCzyxzyx1222222地下水质量基本模型xThank you!Thank you!