垃圾填埋场渗滤液对地下水污染规律及防渗研究

摘要

垃圾填埋场的垃圾堆体产生了大量渗滤液，渗滤液含有多种有害物质，一旦发生渗漏将对周边土壤和地下水产生严重危害。地下水仅仅占中国水资源总量的1/3，但是90％的地下水都受到不同程度的污染。国内外关于渗滤液污染地下水的环境事件常有发生，对人们生活生产造成了不可估量的损害。所以研究垃圾填埋场渗滤液对地下水的污染规律以及垃圾场防渗结构的影响因素是非常有必要的。
　　由于国内对渗滤液污染地下水的研究起步晚，综合地下水污染规律、治理以及防渗的研究很少，基于此，本文详细介绍了地下水系统数值模型建立的理论基础和求解方法，同时对数值模拟软件visual modflow模型离散化的基本原理、求解水动力弥散的有限差分法基本步骤和求解方法、数值模型建立的过程进行了详细的说明。在此基础上建立了某地渗滤液对地下水污染的三维数学模型，采用地下水流动模型visual modflow和多组分溶质运移模型MT3DMS耦合，选取氯离子为特征污染物，模拟预测污染羽浓度变化和扩散范围，接着利用该模型探究单井抽水和多井抽水布置位置和间距对地下水污染治理的影响。并且介绍了防渗技术和防渗材料、防渗层作用的机理和不同防渗系统的渗漏问题，建立了填埋场的二维模型，用seep/w有限元分析软件分析了渗滤液水位、防渗帷幕厚度以及渗透系数大小对防渗的影响。得到以下结论：
　　（1）随着污染物的迁移扩散，主要对沿地下水流动方向的远场地地表水和浅层地下水产生危害，而深层地下水和污染源上游不会受到污染；若区域内有湖泊，湖泊将长期捕获污染物，污染物将不再迁移，然而湖泊将受到污染；由于土壤的阻滞作用深层地下水不易受到污染，但是一旦受到污染难以治理。
　　（2）抽水效果不仅和井间距有关还和井数量有关，布设间距大时，井数量少更有优势，布设间距小时，井数量多更有优势。井的布设间距不是越大越好，在本次模拟中得到最佳的布设井间距为70m。
　　（3）依据水利工程中的规范对垃圾填埋场防渗帷幕进行设计是不合理的；在地质条件好的情况下即弱透水层渗透系数≤1×10-7cm/s时，防渗帷幕系数应大于1×10-8cm/s，取值在1×10-6～1×10-7cm/s之间；选取填埋场场址时，要选择地下不透水层系数小于1×10-7cm/s的土层；帷幕厚度较窄时，污染物容易击穿防渗帷幕顶部进入下游土体，此时，为了简化施工可以加宽防渗帷幕顶部的厚度。
　　文章的模拟结果表明利用visual modflow、MT3DMS和Geo-studio计算软件对建立的数值模型进行分析提高了工作效率，简化了数据的前处理和后处理，具有广泛的应用价值，同时为地下水污染规律的研究和防渗措施的选择提供了参考依据。

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第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2国内外研究现状及分析

1.3研究内容

第二章 地下水系统数值模型建立及求解理论基础

2.1达西定律

2.2渗流基本微分方程

2.3溶质的扩散和机械弥散

2.4溶质的归趋过程

2.5溶质迁移方程

2.6基于visual modflow的有限差分法原理

2.7本章小结

第三章 渗滤液对地下水污染规律以及抽水井最佳布设方案分析

3.1渗滤液在地下水中扩散的原理与计算方法

3.2渗滤液中特征污染物在地下水中迁移的算例分析

3.3地下水治理技术以及其主要治理措施——抽水技术

3.4本章小结

第四章 填埋场的防渗技术、计算方法以及防渗帷幕的研究

4.1防渗技术与材料

4.2通过防渗层的渗滤液计算方法

4.3 SEEP/W模块

4.4防渗帷幕的二维渗流数值模拟分析

4.5本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

致谢

作者简介

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