CN106033044A - 基于水平扩散器和vs2di程序的污染物扩散系数反演方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于环境岩土工程技术领域，具体涉及一种基于水平扩散器和VS2DI程序的污染物扩散系数反演方法；本方法包括以下步骤：步骤一，选取土料，测定其土工参数；步骤二，配置溶液、制备土样；步骤三，将土样切片测定污染物浓度；步骤四，利用VS2DI反演扩散系数；本发明所采用的无水头扩散器与VS2DI相结合的方法可以方便有效地确定填埋场衬里无水头扩散系数；可以通过改变温度、PH值等相关参数获得不同条件下的扩散系数，从而为填埋场衬里设计提供参考依据；与传统的方法相比，该方法简单，易于操作，结果准确。
Description
技术领域
本发明属于环境岩土工程技术领域，具体涉及一种基于水平扩散器和VS2DI程序的污染物扩散系数反演方法。
背景技术
城市生活垃圾填埋场应用越来越多，填埋场渗滤液中含有大量重金属污染物等有害物质。填埋场通常在底部设置渗透系数很小的黏土衬里系统来阻止渗滤液的下渗。重金属等污染物穿透力极强，即使衬里系统渗透系数很小，污染物仍能在弥散作用下穿透衬里，进入地下水，对居民身体健康带来严重的威胁。因此，确定污染物在衬里中的弥散系数是十分必要的。
弥散系数的确定对于预测污染物在填埋场衬里中的迁移具有重要意义。弥散分为有水头扩散与无水头扩散两种。在我国很多废弃物处置场所中污染物迁移方式主要是分子扩散即无水头扩散。对于无水头扩散的研究目前还不多。测定无水头扩散系数的方法也很少。目前尚无标准可以参照，因此应重视无水头扩散特性的测试方法。研究表明，在没有水头作用时，由于化学扩散的影响，污染物在黏土衬里或溶液中依然会发生迁移。所以，能否准确测定扩散系数对污染物迁移的预测具有十分重要的意义。
本发明采用无水头扩散器与VS2DI程序反演确定无水头扩散系数，并可以通过改变相应参数获得不同条件下的扩散系数。与传统的方法相比，该方法简单，易于操作，结果准确，可以为填埋场衬里系统设计提供依据。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，基于水平扩散器和VS2DI程序，提供一种操作简便，结果准确的污染物扩散系数反演方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种基于水平扩散器和VS2DI程序的污染物扩散系数反演方法，其中水平扩散器为一个长方形有机玻璃容器，其内部用两块多孔板分隔成三个槽，本方法包括以下步骤：
步骤一，选取土料，测定其土工参数；
步骤二，配置溶液、制备土样；
步骤三，将土样切片测定污染物浓度；
步骤四，利用VS2DI反演扩散系数。
所述步骤一中选取的土料为黏土和改良黏土；需测定的土工参数为，颗粒级配曲线、渗透系数、液限、塑限、最大干密度、最优含水率、孔隙率和比重。
所述步骤二中配置溶液时，溶液浓度和溶液的PH值均参照被预测垃圾填埋场渗滤液实际浓度进行配置和调节；
所述制备土样包括以下步骤：
(2.1)取风干、过筛后的土样采用分层击实的方法装样，测量干密度与孔隙率；
(2.2)在扩散器两端加入蒸馏水使土样吸水排气，达到饱和；
(2.3)在扩散器两端分别加入已知浓度的污染物溶液与蒸馏水，使两端水位一致，以防止产生水流；
(2.4)顶盖封闭，经过一段时间静置后，测定土样不同位置的污染物浓度，来确定扩散系数。
所述步骤三中，将无水头扩散器置于恒温环境，经过一段时间的扩散作用后，将土样切片，用离心机离心，取少许的上清液，通过分光光度法对污染物的浓度进行检测，从而得出土样中污染物的浓度分布。
所述步骤四采用VS2DI程序对试验数据进行反演可以得出扩散系数的值；反演原则即不断对扩散系数的值进行调整，从而使浓度分布曲线和试验数据基本吻合，这时采用的扩散系数值就是要得出的结果。
本发明的有益效果是：
1.本发明所采用的通过无水头扩散器与VS2DI相结合的方法可以方便有效地确定填埋场衬里无水头扩散系数；
2.可以通过改变温度、PH值等相关参数获得不同条件下的扩散系数，从而为填埋场衬里设计提供参考依据；
3.与传统的方法相比，该方法简单，易于操作，结果准确。
附图说明
图1是基于水平扩散器和VS2DI程序的污染物扩散系数反演方法流程图；
图2是水平扩散器示意图；
具体实施方式
一种基于水平扩散器和VS2DI程序的污染物扩散系数反演方法，其中水平扩散器为一个长方形有机玻璃容器，其内部用两块多孔板分隔成三个槽，本方法包括以下步骤：
步骤一，选取土料，测定其土工参数；
步骤二，配置溶液、制备土样；
步骤三，将土样切片测定污染物浓度；
步骤四，利用VS2DI反演扩散系数。
所述步骤一中选取的土料为黏土和改良黏土；需测定的土工参数为，颗粒级配曲线、渗透系数、液限、塑限、最大干密度、最优含水率、孔隙率和比重。
所述步骤二中配置溶液时，溶液浓度和溶液的PH值均参照被预测垃圾填埋场渗滤液实际浓度进行配置和调节；
所述制备土样包括以下步骤：
(2.1)取风干、过筛后的土样采用分层击实的方法装样，测量干密度与孔隙率；
(2.2)在扩散器两端加入蒸馏水使土样吸水排气，达到饱和；
(2.3)在扩散器两端分别加入已知浓度的污染物溶液与蒸馏水，使两端水位一致，以防止产生水流；
(2.4)顶盖封闭，经过一段时间静置后，测定土样不同位置的污染物浓度，来确定扩散系数。
所述步骤三中，将无水头扩散器置于恒温环境，经过一段时间的扩散作用后，将土样切片，用离心机离心，取少许的上清液，通过分光光度法对污染物的浓度进行检测，从而得出土样中污染物的浓度分布。
所述步骤四采用VS2DI程序对试验数据进行反演可以得出扩散系数的值；反演原则即不断对扩散系数的值进行调整，从而使浓度分布曲线和试验数据基本吻合，这时采用的扩散系数值就是要得出的结果。
污染物离子在黏土中的扩散受很多因素的影响，包括土样干密度、温度、溶液PH和扩散时间等。通过调节相应参数，可以得到不同条件下的污染物水平扩散系数，为填埋场衬里设计提供可靠参考依据。
本发明所采用的方法，可以方便有效地确定填埋场衬里无水头扩散系数，并可以通过改变相应参数获得不同条件下的扩散系数，从而为填埋场衬里设计提供参考依据。
Claims (5)
1.一种基于水平扩散器和VS2DI程序的污染物扩散系数反演方法，其中水平扩散器为一个长方形有机玻璃容器，其内部用两块多孔板分隔成三个槽，其特征在于：本方法包括以下步骤：
步骤一，选取土料，测定其土工参数；
步骤二，配置溶液、制备土样；
步骤三，将土样切片测定污染物浓度；
步骤四，利用VS2DI反演扩散系数。
2.根据权利要求1所述的一种基于水平扩散器和VS2DI程序的污染物扩散系数反演方法，其特征在于：所述步骤一中选取的土料为黏土和改良黏土；需测定的土工参数为，颗粒级配曲线、渗透系数、液限、塑限、最大干密度、最优含水率、孔隙率和比重。
3.根据权利要求1所述的一种基于水平扩散器和VS2DI程序的污染物扩散系数反演方法，其特征在于：所述步骤二中配置溶液时，溶液浓度和溶液的PH值均参照被预测垃圾填埋场渗滤液实际浓度进行配置和调节；
所述制备土样包括以下步骤：
(2.1)取风干、过筛后的土样采用分层击实的方法装样，测量干密度与孔隙率；
(2.2)在扩散器两端加入蒸馏水使土样吸水排气，达到饱和；
(2.3)在扩散器两端分别加入已知浓度的污染物溶液与蒸馏水，使两端水位一致，以防止产生水流；
(2.4)顶盖封闭，经过一段时间静置后，测定土样不同位置的污染物浓度，来确定扩散系数。
4.根据权利要求1所述的一种基于水平扩散器和VS2DI程序的污染物扩散系数反演方法，其特征在于：所述步骤三中，将无水头扩散器置于恒温环境，经过一段时间的扩散作用后，将土样切片，用离心机离心，取少许的上清液，通过分光光度法对污染物的浓度进行检测，从而得出土样中污染物的浓度分布。
5.根据权利要求1所述的一种基于水平扩散器和VS2DI程序的污染物扩散系数反演方法，其特征在于：所述步骤四采用VS2DI程序对试验数据进行反演可以得出扩散系数的值；反演原则即不断对扩散系数的值进行调整，从而使浓度分布曲线和试验数据基本吻合，这时采用的扩散系数值就是要得出的结果。
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| CN108387485A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-08-10 | 安徽理工大学 | 基于分层多孔介质的溶质分子扩散系数测定实验装置 |
| CN113588891A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-11-02 | 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 | 非饱和条件下污染物迁移装置 |
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| CN108387485A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-08-10 | 安徽理工大学 | 基于分层多孔介质的溶质分子扩散系数测定实验装置 |
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| CN113588891A (zh) * | 2021-09-26 | 2021-11-02 | 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 | 非饱和条件下污染物迁移装置 |
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