樊 帥，周子琛，張曉昉

(1.上海元易勘測設(shè)計有限公司，上海 201203；2.成都理工大學(xué) 地質(zhì)災(zāi)害防治與地質(zhì)環(huán)境保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610059)

根據(jù)近年來我國地質(zhì)調(diào)查局開展的全國地下水污染調(diào)查結(jié)果可知，我國水質(zhì)污染情況較嚴(yán)重，最主要集中在淺層地下水污染，普遍地下水污染物包括氨氮、硝酸根、總硬度、重金屬和有機(jī)物等，重金屬主要包括鉛、鉻(六價)和汞等[1]，地下水水質(zhì)受污染包括多因素的影響，多數(shù)為人為因素引起[2]，其中垃圾填埋場、城市污水管網(wǎng)泄漏、地下水儲存罐泄漏、工業(yè)泄漏場地、農(nóng)業(yè)活動、禽畜養(yǎng)殖污染和礦業(yè)污染等[3]都成為地下水污染的主要污染源。污染場地迄今為止已經(jīng)成為世界范圍都在普遍關(guān)注的環(huán)境污染問題[4]，其修復(fù)費(fèi)用高，污染發(fā)生具有隱蔽性和滯后性[5-6]因此污染場地進(jìn)行調(diào)查和風(fēng)險評價工作十分重要[7]。

彌散度作為描述機(jī)械彌散的基本參數(shù)，不能直接測量出，需通過分析求得[8-11]，目前彌散度的研究大部分是針對地下含水層中污染羽的遷移，進(jìn)行場地地下水污染調(diào)查過程中，對地下水中污染羽的溶質(zhì)運(yùn)移做出定量性分析，可使調(diào)查結(jié)果體現(xiàn)地下水污染風(fēng)險程度更加科學(xué)化[12]。由此國內(nèi)外開展了大量研究，Porro等[13]通過均勻砂柱做穿透曲線試驗(yàn)，得出水動力彌散與流速間的線性關(guān)系；Aksoy[14]等通過室內(nèi)三維試驗(yàn)，得出了縱向彌散度遠(yuǎn)大于垂直橫向彌散度和水平垂向彌散度；Kim等[15]通過室內(nèi)二維砂箱試驗(yàn)，得出縱向彌散度比橫向彌散度大一個數(shù)量等級；Goodrich等[16]通過蒙特卡洛方法模擬，得出參數(shù)不確定性引起地下水流和溶質(zhì)運(yùn)移過程中的不確定性；Bennett等[17]通過蒙特卡洛方法得到關(guān)于污染物的遷移結(jié)果；夏強(qiáng)等[18]建立了井流捕獲污染物時間的解析解；申升[19]通過分析縱向彌散度得出對地下水溶質(zhì)運(yùn)移的影響；苑紹東等[20]通過土柱穿透實(shí)驗(yàn)得出彌散度隨著流速和遷移距離的增大而增大。

垂向環(huán)流井的影響范圍和修復(fù)效果一直被學(xué)者所關(guān)注[21-27]。應(yīng)用到修復(fù)過程中涉及到溶質(zhì)運(yùn)移擴(kuò)散，前人對垂響環(huán)流井運(yùn)行過程中溶質(zhì)運(yùn)移大部分假設(shè)是濃度穿透曲線只受縱向彌散度影響，橫向彌散度的影響是可忽略的，當(dāng)示蹤劑作為溶質(zhì)注入到垂向環(huán)流井裝置后，對流和縱向彌散不會影響溶質(zhì)粒子的潛移路徑，橫向彌散會改變?nèi)苜|(zhì)彌散過程中粒子與流線間的質(zhì)量交換，從而影響溶質(zhì)遷移路徑。本文即針對垂向環(huán)流井裝置注入示蹤劑通過試驗(yàn)結(jié)合數(shù)值模擬的方法，將分析論證不同縱向彌散度和垂直橫向彌散度參數(shù)條件下，對溶質(zhì)遷移形態(tài)和穿透曲線的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

選取成都市活達(dá)發(fā)林化工有限公司提供的60目乳白色石英砂模擬含水層，顆粒粒徑范圍區(qū)間在0.25～0.50 mm，石英砂滲透系數(shù)為0.000 3 m/s，孔隙度34.2%，隔水層選取粉質(zhì)黏土代替，選取胭脂紅示蹤劑來模擬溶質(zhì)的遷移狀態(tài)。

1.2 試驗(yàn)裝置

垂向環(huán)流井水動力場是以抽注段中心線所在位置為對稱軸，形成二維軸對稱水動力場，考慮到室內(nèi)場地大小限制，采用自主設(shè)計的垂向環(huán)流井裝置開展室內(nèi)試驗(yàn)，選取任意一個過對稱軸截面的單元體為研究對象，因此設(shè)計二維有機(jī)玻璃窄槽砂箱來模擬單元體含水層，砂槽整體尺寸為120 cm×60 cm×110 cm(長×寬×高，去除有機(jī)玻璃槽壁厚，如圖1所示)，在兩側(cè)各設(shè)有10 cm寬的布水區(qū)和出水區(qū)，布水區(qū)和出水區(qū)的篩孔隔板處用120目的濾布包裹。在砂槽兩側(cè)設(shè)有變水頭盒，在砂槽正面設(shè)置有5排6列水頭監(jiān)測孔兼取樣孔，均采用乳膠管與有機(jī)玻璃管連接作為水頭監(jiān)測儀器，從左至右依次為A列、B列、C列、D列、E列、F列，從上至下按數(shù)字順序以1～5依次標(biāo)記排，A5～F5在第三排只作為取樣孔使用，第一、二排距離10 cm，第二、三排距離10cm，第三、四排距離20 cm，第四、五排距離20 cm，用120目濾布貼于測壓孔內(nèi)側(cè)。垂向環(huán)流井直徑尺寸為5 cm，整個裝置長55 cm，抽注段間距為35 cm，長度均為10 cm，抽取段連接有示蹤劑注入通道，如圖2所示，抽注段用120目濾布包裹，垂直安裝在支撐底座上，位于槽中心位置。石英砂以5 cm高度分層裝入不斷夯實(shí)，裝填高度90 cm。石英砂頂部填入3 cm高的黏土，作為承壓隔水層使用。

圖1 試驗(yàn)箱 圖2 垂向環(huán)流井裝置

對于砂槽內(nèi)的垂向環(huán)流井裝置水泵參數(shù)如表1所示。整個試驗(yàn)過程中示蹤劑注入通道保持關(guān)閉，在做溶質(zhì)運(yùn)移試驗(yàn)時，短時間內(nèi)打開通道，注入胭脂紅示蹤劑，并迅速封閉。

表1 水泵參數(shù)表

1.3 試驗(yàn)方法

調(diào)整左右兩側(cè)變水頭盒高度，使變水頭盒的底部距離砂槽底部高度均為94 cm。含水層內(nèi)地下水以自來水代替，由左側(cè)變水頭槽緩慢進(jìn)入布水區(qū)再進(jìn)入到砂槽內(nèi)，逐漸驅(qū)替石英砂介質(zhì)中的空氣，待水位上升到與右側(cè)變水頭盒底部持平，且水位高度穩(wěn)定時停止注水，調(diào)整每個測壓管內(nèi)水頭高度，排出測壓管內(nèi)氣泡，使水頭高度保持一致，均為94cm，地下水初始水位與垂向環(huán)流井裝置的相對位置如圖3所示。

圖3 地下水初始水位和垂向環(huán)流井相對位置圖

1.3.1 水動力場試驗(yàn)

對試驗(yàn)裝置進(jìn)行試運(yùn)行與調(diào)試，運(yùn)行垂向環(huán)流井裝置1 min后，測壓管內(nèi)的水頭高度已經(jīng)保持穩(wěn)定，且不同深度、不同位置處測壓管內(nèi)水頭高度變化趨勢不同，說明垂向環(huán)流井裝置在石英砂介質(zhì)中能快速穩(wěn)定運(yùn)行，模型槽內(nèi)水動力場快速達(dá)到穩(wěn)態(tài)，此時裝置為調(diào)試好狀態(tài)。試驗(yàn)過程中為保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，共做三次對比試驗(yàn)，每次測完水頭結(jié)果后需將模型槽含水層內(nèi)水體排出，重新注入地下水，保證含水層結(jié)構(gòu)初始狀態(tài)一致，并最終取三次水頭高度的平均值作為最終水頭高度試驗(yàn)結(jié)果。

1.3.2 溶質(zhì)運(yùn)移試驗(yàn)

垂向環(huán)流井溶質(zhì)運(yùn)移試驗(yàn)是在水動力場試驗(yàn)基礎(chǔ)上開展，整個試驗(yàn)裝置的條件與參數(shù)均保持一致，通過水動力場試驗(yàn)得到裝置運(yùn)行期間水頭高度變化規(guī)律，為溶質(zhì)運(yùn)移擴(kuò)散試驗(yàn)提供水動力場。試驗(yàn)開展前，在砂槽水平向和垂向上分別放置刻度皮尺，為后期讀取不同時刻溶質(zhì)擴(kuò)散距離提供參考，分別量取4 ml和8 ml兩組胭脂紅示蹤劑，用于對比試驗(yàn)。首先運(yùn)行垂向環(huán)流井裝置，當(dāng)垂向環(huán)流井裝置水頭高度達(dá)到穩(wěn)態(tài)時刻，向抽取段迅速注入4 ml胭脂紅示蹤劑，并迅速封閉抽取段溶質(zhì)注入通道，直至胭脂紅示蹤劑擴(kuò)散到兩側(cè)出布水區(qū)邊界停止試驗(yàn)。在第二組試驗(yàn)開展前對模型槽內(nèi)石英砂進(jìn)行清洗，由左側(cè)變水頭盒緩慢進(jìn)水，通過連通器原理，當(dāng)砂槽內(nèi)水頭高度高于右側(cè)變水頭盒高度，會通過右側(cè)變水頭盒流出，干凈的地下水逐漸驅(qū)替砂槽內(nèi)含有胭脂紅示蹤劑的水體，緩慢進(jìn)水的目的是保持石英砂孔隙度、滲透率和其他物理屬性不變，直到模型槽內(nèi)含水層恢復(fù)到無示蹤劑狀態(tài)為止，同時以同樣的方式注入8 ml胭脂紅示蹤劑，示蹤劑擴(kuò)散到兩側(cè)出布水區(qū)邊界停止試驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 垂向環(huán)流井流量的不確定性分析

室內(nèi)試驗(yàn)過程中選擇水泵的額定功率為650 L/h，由于垂向環(huán)流井裝置埋填在含水層內(nèi)部，無法直接測出實(shí)際工作時的流量大小，對于數(shù)值模型中流量參數(shù)的大小設(shè)定不能做出明確定義，因此需對數(shù)值模擬流量的大小做出不確定性分析，保持?jǐn)?shù)值模型的所有參數(shù)與試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖嗤?，只改變流量大小，最終選擇與實(shí)際流量大小接近的數(shù)值模擬參數(shù)。以試驗(yàn)水泵的額定功率為初始參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證，另取兩組流量數(shù)據(jù)，其中一組大于額定功率、一組小于額定功率，以此對比試驗(yàn)條件下水泵的實(shí)際功率，分別繪制了模擬水頭高度與試驗(yàn)水頭高度擬合的R平方圖如圖4所示，由圖4得出實(shí)際流量Q=0.6 m3/h時的R平方，大于額定功率Q=0.65 m3/h時的R平方，代表試驗(yàn)水頭高度與數(shù)值模擬水頭高度擬合效果更好，為確定實(shí)際流量Q=0.6 m3/h的合理性，另選取一組小于該實(shí)際流量數(shù)據(jù)作對比，發(fā)現(xiàn)在流量Q=0.55 m3/h時水頭高度擬合的R平方小于流量Q=0.6 m3/h水頭高度擬合的R平方，因此確定Q=0.6 m3/h時更符合試驗(yàn)過程中水泵的實(shí)際功率，為更直觀表述R平方與流量的關(guān)系，繪制處兩者相互影響改變的趨勢圖，如圖5所示。

圖4 不同流量大小R2分析散點(diǎn)圖

圖5 流量Q與R平方關(guān)系曲線圖

2.2 垂向環(huán)流井水動力場分析

繪制水頭高度變化曲線圖如圖6(a)、(b)、(c)、(d)所示。

圖6 水動力場試驗(yàn)水頭高度變化曲線圖

試驗(yàn)中觀察到，裝置運(yùn)行時靠近環(huán)流井的C、D列測壓管水位最先發(fā)生變化，并逐漸影響到外圍其他的測壓管，在1、2排測壓管內(nèi)水頭高度教初始水頭高度下降，4、5排測壓管內(nèi)水頭高度較初始水頭高度上升，其變化規(guī)律與抽注段所在位置相符，抽取段位于1、2排以流量為-Q的抽取含水層內(nèi)地下水，說明此時地下水正在匯入垂向環(huán)流井內(nèi)，注入段位于4、5排以流量+Q的注水，表明此時地下水正在流出垂向環(huán)流井并返回含水層，因此兩個不同位置會出現(xiàn)水頭高度變化趨勢的不同。由試驗(yàn)平均水頭高度變化規(guī)律可知，在注入段水頭上升高度最大達(dá)到1.15 m，在抽取段水頭高度下降最大達(dá)到0.75 m。

2）監(jiān)控原則。除了常規(guī)監(jiān)測外，檢修人員也要做好日常記錄工作，對各狀態(tài)參數(shù)做到心中有數(shù)，并對其進(jìn)行分析，及時監(jiān)控輸電線路異常情況，并以此為基礎(chǔ)設(shè)置相關(guān)臺賬和狀態(tài)評估卡，用以綜合分析和評估線路運(yùn)行狀態(tài)，最大程度降低高壓輸電線路的故障發(fā)生率。

通過Modelmuse構(gòu)建數(shù)值模型進(jìn)行計算，記錄每個監(jiān)測點(diǎn)內(nèi)水頭高度的數(shù)值，并與試驗(yàn)平均水頭高度擬合，圖7給出了地下水初始水位94 cm、不同徑向距離、不同深度下，垂向環(huán)流井試驗(yàn)水頭高度和數(shù)值模擬水頭高度變化的擬合圖，兩種情況對比下，不同深度的水頭變化規(guī)律相同，在z=0.8 m和z=0.7 m處水頭降低擬合效果較好，隨著距離含水層表面深度的增加，試驗(yàn)水頭高度值相比于數(shù)值模擬水頭高度值偏低，主要原因有兩點(diǎn)，一是試驗(yàn)測量水頭高度時通過刻度尺直接讀取水頭高度數(shù)據(jù)，出現(xiàn)觀測誤差；二是模型槽在裝填石英砂時對于滲透率的控制出現(xiàn)了偏差，隨著材料的裝填導(dǎo)致模型槽下部的滲透率減小，因此出現(xiàn)了在模型槽下部試驗(yàn)水頭的高度值低于數(shù)值模擬水頭的高度值。

圖7 試驗(yàn)水頭值與數(shù)值模擬水頭值擬合圖

2.3 溶質(zhì)運(yùn)移結(jié)果分析

試驗(yàn)過程中兩次試驗(yàn)結(jié)果相同。其中一次完整試驗(yàn)過程記錄如圖8所示，試驗(yàn)中觀察到，當(dāng)注入示蹤劑后，溶質(zhì)在注入段以線源的形式向四周均勻擴(kuò)散，隨著水動力場的循環(huán)，溶質(zhì)逐漸向抽取段運(yùn)動，初始時刻形成馬眼狀，隨著時間的推移，過渡到橄欖狀，當(dāng)溶質(zhì)運(yùn)移到抽取段形成水滴狀，中間時刻形成桃狀，最終時刻形成胖梨狀。溶質(zhì)運(yùn)移路徑以垂向環(huán)流井中心軸所在位置為對稱軸分布，隨著水動力場的運(yùn)動，擴(kuò)散路徑逐漸趨于砂槽邊界。

圖8 一次完整溶質(zhì)運(yùn)移試驗(yàn)過程(以4 ml為例)

由圖8中示蹤劑擴(kuò)散形態(tài)可看出，示蹤劑先在縱向上的擴(kuò)散形態(tài)變化較明顯，橫向上形態(tài)變化的時刻滯后于縱向，可得出在縱向上的遷移速率大于橫向上的遷移速率，在靠近垂向環(huán)流井裝置附近水動力場循環(huán)速率最快，對流遷移和機(jī)械彌散占主導(dǎo)地位，隨著水動力場循環(huán)范圍的增大，水動力場流速逐漸減小，分子擴(kuò)散作用明顯，由于示蹤劑是以瞬時的方式注入，因此在試驗(yàn)過程中可以觀察到示蹤劑隨著水動力場在垂向環(huán)流井周圍形成了彌散帶。對于橫向上和縱向上溶質(zhì)遷移距離隨時間變化規(guī)律如圖9所示，以溶質(zhì)遷移與地下水交界面處形成的溶質(zhì)鋒面為彌散帶外輪廓，在圖中黑色輪廓線所示，并用紅色線標(biāo)注出垂向和橫向的擴(kuò)散距離，橫向上左右兩側(cè)運(yùn)移距離呈對稱分布，最遠(yuǎn)遷移至45.6 cm，縱向上在注入段下部最遠(yuǎn)遷移至44.7 cm，在抽取段上部最遠(yuǎn)遷移至24.3 cm。

圖9 不同時刻溶質(zhì)遷移距離變化情況

2.4 基于溶質(zhì)遷移形態(tài)的彌散度參數(shù)靈敏度分析

溶質(zhì)運(yùn)移試驗(yàn)是在水動力場基礎(chǔ)上開展，在上述水動力場數(shù)值模型的基礎(chǔ)上，使用ModelMuse軟件中的MT3DMS模塊來耦合定義垂向環(huán)流井裝置中溶質(zhì)運(yùn)移過程，該模塊是由南方科技大學(xué)鄭春苗教授開發(fā)[28]，對于垂向環(huán)流井溶質(zhì)運(yùn)移數(shù)值模擬的問題，是基于以下假設(shè)條件建立[29]：

含水層是承壓、均質(zhì)和各項(xiàng)異性；

地下水運(yùn)動為穩(wěn)態(tài)；

不考慮密度影響；

示蹤劑遷移機(jī)制只考慮對流和彌散過程；

在建立溶質(zhì)運(yùn)移數(shù)值模型時，只考慮了對流和水動力彌散兩個運(yùn)輸機(jī)制，影響溶質(zhì)擴(kuò)散狀態(tài)的變量為彌散度，彌散度包括三個方向，分別為縱向彌散度αL，與地下水流運(yùn)動方向相同；水平橫向彌散度αH，與地下水流方向垂直；垂直橫向彌散度αV，與地下水流方向垂直，同時與水平垂向彌散度方向垂直；縱向、垂直橫向、水平橫向三個方向的參數(shù)示意圖如圖10所示。通過SSM(Sink and source Mixing package)軟件包定義注入段為溶質(zhì)運(yùn)移擴(kuò)散線源，由于胭脂紅示蹤劑和水能夠完全溶解，因此假設(shè)認(rèn)為示蹤劑與水密度相同，即試驗(yàn)中4ml示蹤劑等同于4 g示蹤劑的質(zhì)量。

模型初始參數(shù)如表2所示。

表2 模型初始參數(shù)表

根據(jù)初始彌散度數(shù)值進(jìn)行模型溶質(zhì)運(yùn)移試算，展示不同時刻模型計算結(jié)果，如圖10所示。

圖10 彌散度方向示意圖

由圖11分析可知，與試驗(yàn)相比，在6 s內(nèi)縱向上溶質(zhì)快速由注入段遷移到抽取段，橫向上溶質(zhì)迅速遷移至模型槽兩側(cè)邊界，表明初始彌散度參數(shù)偏大于實(shí)際試驗(yàn)過程中的數(shù)值，因此對于試驗(yàn)情況的數(shù)值分析需調(diào)小參數(shù)重新設(shè)定。

圖11 初始參數(shù)條件下不同時刻溶質(zhì)運(yùn)移擴(kuò)散云圖

結(jié)合試驗(yàn)可知，由于試驗(yàn)過程是在窄型砂槽條件下運(yùn)行，砂槽限制了溶質(zhì)在水平橫向上的遷移，因此可認(rèn)為水平橫向彌散度αH對溶質(zhì)運(yùn)移影響較小。通過室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，利用參數(shù)反演確定數(shù)值模型縱向彌散度αL、垂直橫向彌散度αV等參數(shù)，水平橫向彌散度αH不做考慮。

2.4.1 縱向彌散度影響分析

選取兩組不同縱向彌散度參數(shù)進(jìn)行參數(shù)反演并與試驗(yàn)結(jié)果對比，同時確定縱向彌散度對溶質(zhì)運(yùn)移的影響，結(jié)果如圖12所示。

t=120s t=240s t=360s t=480s t=600s

(1)數(shù)值模擬結(jié)果

溶質(zhì)運(yùn)移數(shù)值模擬結(jié)果如圖12中αL=0.007 m所示，與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果一致，溶質(zhì)的運(yùn)移形態(tài)均以抽注段中心線所在位置為對稱軸，呈現(xiàn)出明顯的軸對稱運(yùn)移規(guī)律。隨時間的增長，溶質(zhì)遷移的范圍逐漸擴(kuò)大，在縱向上溶質(zhì)遷移的速度最快，橫向上運(yùn)移速率較后于縱向，與室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果一致；溶質(zhì)在注入段以線源的形式定義為瞬時注入，因此溶質(zhì)是以帶狀的形態(tài)遷移，隨著帶狀范圍的擴(kuò)大，相應(yīng)帶內(nèi)的濃度降低。

(2)試驗(yàn)與數(shù)值模擬對比分析

在水動力場條件下，αL=0.007 m時模型試驗(yàn)與數(shù)值模擬分析趨勢一致，擴(kuò)散形態(tài)均從馬眼狀過渡到梨狀，600 s時溶質(zhì)封面在橫向上擴(kuò)散均約45.6 cm，縱向上在抽注段上部最遠(yuǎn)遷移至約29.5 cm，由此證明數(shù)值模擬所選彌散度的參數(shù)合理性，在此稱為合理數(shù)值模型。同時另取一組參數(shù)αL=0.001 m作為類比分析，分析可知，當(dāng)αL減小時，溶質(zhì)鋒面在橫向上擴(kuò)散約42.4 cm，縱向上在注入段下部最遠(yuǎn)遷移至45 cm，縱向上在抽取段上部最遠(yuǎn)遷移至約24.3 cm，表明縱向彌散度減小溶質(zhì)運(yùn)移形成的彌散帶變窄、彌散性變?nèi)?，同時在彌散帶內(nèi)的溶質(zhì)濃度增大。取模型右半部分為研究對象，以坐標(biāo)為(x：0.112 5，y：0.005，z：0.475)的單元格為濃度監(jiān)測點(diǎn)，作不同縱向彌散度的濃度穿透曲線如圖13所示。

圖13 縱向彌散度對穿透曲線的影響

2.4.2 垂直橫向彌散度影響分析

由上述描述可知，在調(diào)整縱向彌散度αL時，彌散帶的寬窄度、溶質(zhì)鋒面擴(kuò)散距離及彌散帶內(nèi)的溶質(zhì)濃度都存在著變化，因此研究αV對彌散帶的影響，保持與試驗(yàn)參數(shù)相同的條件下，選取兩組不同垂直橫向彌散度參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計算，并與合理模型對比分析，結(jié)果如圖14所示。

t=120s t=240s t=360s t=480s t=600s

由圖14不同參數(shù)模型與合理模型對比分析可知，隨著垂直橫向彌散度的增大，溶質(zhì)在垂向上的擴(kuò)散形態(tài)存在明顯變化，αV越小，在抽取段附件彌散帶的輪廓更尖銳，αV增大，在抽取段附近彌散帶的輪廓更飽滿；在αV=0.008 m、0.08 m和0.8 m三種情況下，彌散帶內(nèi)溶質(zhì)濃度逐漸減小。

取同樣位置為濃度監(jiān)測點(diǎn)，繪制不同垂直橫向彌散度參數(shù)對濃度穿透曲線的影響如圖15所示。

圖15 垂直橫向彌散度對穿透曲線的影響

由圖15分析可知，αV=0.008 m時波峰值為0.168，αV=0.8m時波峰值為0.142，隨著垂直橫向彌散度的增大，在同一位置監(jiān)測到的穿透曲線的峰值越小，同時在上升段曲線斜率減小，表明最先發(fā)生擴(kuò)散，曲線最先發(fā)生形態(tài)變化，同樣存在拖尾現(xiàn)象。相比于縱向彌散度而言，垂直橫向彌散度對穿透曲線的形態(tài)變化影響較小，垂直橫向彌散度參數(shù)增大到兩個數(shù)量級后穿透曲線形態(tài)才發(fā)生明顯變化。

3 結(jié)語

由于過去社會發(fā)展對垃圾分類程度要求低，簡易垃圾填埋場缺乏一定的防滲措施和滲濾液的處理，隨著時間的推移，滲濾液中的溶解性有機(jī)物、無機(jī)組分，重金屬和異性生物質(zhì)逐漸進(jìn)入到地下水環(huán)境中，目前已逐漸成為地下水環(huán)境的重要污染源之一，對于地下水作為主要飲用水源地區(qū)存在重大污染隱患。對于地下水中污染物的去除需提出合理、操作簡單的處理方式，因此本文結(jié)合室內(nèi)垂向環(huán)流井水動力場試驗(yàn)和溶質(zhì)運(yùn)移試驗(yàn)，對垂向環(huán)流井原位修復(fù)地下水污染的溶質(zhì)遷移進(jìn)行了參數(shù)靈敏度分析和系統(tǒng)研究。通過上述研究，得出如下結(jié)論：

(1)垂向環(huán)流井水動力場試驗(yàn)過程中，抽取段在-Q流量的條件下水頭高度第1、2排測壓管內(nèi)水頭高度下降，水頭下降高度最大到0.75 m；注入段在+Q流量的條件下水頭高度上升，水頭上升高度最大到1.15 m；水頭變化形態(tài)與抽取段在第1、2排測壓管處和注入段在第4、5排測壓管處相符。

(2)利用 ModelMuse軟件對室內(nèi)垂向環(huán)流井水動力場試驗(yàn)進(jìn)行模擬，根據(jù)模擬水頭高度值與試驗(yàn)觀測水頭高度值、模擬等水位線圖與試驗(yàn)等水位線圖和模擬地下水流向矢量圖與試驗(yàn)所得地下水流向矢量圖的對比結(jié)果，可知模擬結(jié)果合理有效。

(3)根據(jù)室內(nèi)溶質(zhì)運(yùn)移試驗(yàn)，通過數(shù)值模型參數(shù)反演，得出室內(nèi)砂槽的縱向彌散度αL=0.007 m和垂直橫向彌散度αV=0.08 m；利用彌散度參數(shù)靈敏度分析得出，隨著縱向彌散度增大，在任意某個相同位置，穿透曲線的拖尾程度相比更明顯，穿透曲線峰值更低，增大垂向橫向彌散度，出現(xiàn)與縱向彌散度增大相同的結(jié)果，相較于垂直橫向彌散度，縱向彌散度對水動力場內(nèi)溶質(zhì)遷移影響效果較大。