地下水六价铬运移的仿真及场地修复限值探讨_赵庆辉

地下水六价铬运移的仿真及场地修复限值探讨*赵庆辉1，2王兴润2张增强1(1.西北农林科技大学资源环境学院，陕西杨凌712100;2.中国环境科学研究院固体废物污染控制技术研究所，北京100012)摘要:根据渗流理论，考虑地下水中水头变化的影响，利用COMSOL软件，对六价铬在地下水中的运移进行数值模拟，得到地下水压力水头和六价铬在地下水中的迁移变化规律，为六价铬对地下水的污染研究和预测提供重要的分析数据。并借此计算得出场地地下水的修复指导限值为3.17mg/kg。关键词:六价铬;渗流;数值模拟;修复限值NUMERICALSIMULATIONOFTRANSPORTATIONANDMIGRATIONOFHEXAVALENTCHROMIUMINGROUNDWATERANDREMEDIALGUIDELIMITVALUEOFTYPICALCHROMIUMSLAGCONTAMINATEDSITESZhaoQinghui1，2WangXingrun2ZhangZengqiang1(1CollegeofResourcesandEnvironmentalScience，NorthwestA＆FUniversity，Yangling712100，China;2.InstituteofSolidWasteManagement，ChineseResearchAcademyofEnvironmentalSciences，Beijing100012，China)Abstract:Chromepollutionisoneofimportantfactorsaffectingpollutionofgroundwater.Takingaccountoftheeffectofvariableheadongroundwater，numericalsimulationoftransportationandmigrationofhexavalentchromiumisdonebyusingCOMSOL，andthechanginglawofmigrationofpressureheadandhexavalentchromiumingroundwaterisgiven.Itprovidesimportantanalyticaldataforresearchonpollutionandpredictionofchromepollutioningroundwater.Accordingtothecalculations，therestorationvalueofCr6+was3.17mg/kgforthegroundwater.Keywords:chromepollution;seepage;numericalsimulation;restorationlimitvalue*国家高科技研究发展计划(863)项目(2009AA063101)。0引言当前，世界各国都非常重视地下水污染问题。在中国，这个问题也十分突出。铬污染场地中Cr6+的化合物具有很强的氧化性和毒性，且易溶于酸或水，进入环境后将对人体健康及周围生态环境造成持续的危害。可溶性物质在运移过程中是一个多种组分和多相渗流的问题，其运移规律是一门涉及多孔介质流体力学、水力学、微生物学、水文地质学、环境物理化学、计算机技术及环境污染动力学等多学科的交叉理论［1-2］。为研究铬污染的发生规律、污染源的渗透机理及渗透强度、迁移性，利用COMSOL软件对水分流动与Cr6+的迁移进行仿真。1模型的建立由于入渗作用，溶解在地下水中的Cr6+既可随地下水流动作对流运动，也可随水分子运动作扩散运动。地下水污染模型由地下水流问题和Cr6+迁移问题组成。为了进行地下水污染预测，须同时求解地下水流模型和Cr6+在地下水中迁移模型。1.1地下水流动的控制方程假设地下水流在均质、各向同性的含水层中运动时，按达西定律和质量守恒原理取微圆柱体，经推导，可建立二维地下水的控制方程［3］:μsHt=xKxxH()x+yKyyH()y+W(1)式中:H为总水头，m;Kxx、Kyy分别为横向、纵向渗透系数，m/s;μs为贮水率，L;W为源汇项，l/s。研究域得到水时取正值，失去水时取负值;t为时间，s。对于水分运动的问题，必须加上特定的初始条件和边界条件才能构成完整的水分迁移的动力学数学61环境工程2011年4月第29卷第2期DOI:10.13205/j.hjgc.2011.02.013模型，其定解条件如下:初始条件H(x，y，t)t=0=H0(x，y)(2)边界条件H(x，y，t)Γi=H1(x，y，t)，(x，y)∈Γi，t>0(3)1.2六价铬迁移的控制方程综合考虑淋滤液在地下水环境体系中发生对流、弥散、化学反应以及存在源汇项的情况