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工业三废的排放、农业生产中化肥的流失、农药的大量施用以及放射性物质的地下埋放导致了地下水污染,严重威胁了人类的生命健康。为了确定污染的危害程度,必须了解污染物在多孔介质中的运移规律和预测其动态分布,因此需要建立各种条件下的数学模型和估计模型的各个参数。边界层方法为确定溶质运移参数提供了方便,但在应用中的可行性还未进行试验研究,且应用边界层方法确定溶质运移参数之前,首先需要解决的一个问题是如何确定边界层的位置。本文根据国内外目前广泛采用的可视化示踪离子运移和原状土壤中探测离子浓度变化的手段,研究了亮兰食品染色剂和TDR作为示踪和探测溶质锋手段的适宜性及边界层方法在实际应用中确定参数的可行性。研究结果表明: 1.亮兰染色剂在土壤中有本身的化学反应和吸附解吸规律,因而应用染色方法所得边界层估计的溶质运移参数远大于Cl-的运移参数。说明了染色剂在水溶液中虽然以阴离子状态存在,但由于其特殊的分子结构,仍然可以被土壤吸附,边界层运动滞后于Cl-,因而染色剂不能准确地指示Cl-边界层的运动状况。 2.根据边界层理论,边界层的深度与时间呈显著的线性相关,染色剂指示的Cl-的边界层也呈显著线性相关,因此可以找出染色剂所指示的Gl-的边界层与Cl-的实际边界层之间存在的关系,对染色剂指示的边界层位置进行修正。四种土样中,修正后的染色剂所指示的Cl-的精确的边界层位置为:风沙土中:dcl=5.39ddve-6.12,容重为1.30、1.25、1.20g/cm3黄绵土中分别是:dcl=9.96ddve-22.71;dcl=9.41ddve-12.89;dcl=5.51d(dve)-8.33。对染色剂指示的边界层的位置进行修正后,使得使用染色剂指示Cl-的边界层位置应用边界层方法准确确定Cl-的运移参数成为可能。 3.从TDR探测溶质锋和浓度变化的过程可知,在溶质锋没有到达探测点时,TDR-11-土壤中溶质运移的边界层方法一 显示的盐度值为一恒定值,溶质锋到达后,盐度值开始并逐渐上升,且TDR探 测的浓度变化的整个过程与穿透曲线极为相似,说明用TDR在探测溶质锋具有 . 较好的可行性,为利用边界层方法确定溶质运移参数提提供了一个良好的监测溶 质锋的手段。4.用瞬时边界层方法确定的溶质运移参数与经典的穿透曲线拟合法确定的参数进 行比较,两者估计的水动力弥散系数①)极为相近,但瞬时边界层方法估计的 延迟因子m)比穿透曲线拟合得到的 R值大,这可能是由于 TDR确定的边界层 相对于实际边界层滞后造成的。5.瞬时边界层法在一定时间内预测的浓度剖面同精确方法预测的浓度剖面基本一 致,说明在一定的条件下可利用边界层方法进行溶质运移参数的估计并可用于预 测污染物在土壤剖面上的动态分布。6.微小通量边界层方法是在瞬时脉冲条件下推导的,本文把连续输入处理为一次输 入量较大的脉冲输入,取k=0.0001时延迟因子R与穿透曲线拟合方法得到的R 值非常接近,而扩散弥散系数D值相差较大。随假设k值的变小,该方法得到的 D值逐渐变小。通过计算机模拟,发现TDR探测边界层的滞后是造成D值较小的 一个原因。