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申请/专利权人：广西南环检测科技有限公司;黄奎贤

摘要：本发明公开了一种岩溶地貌污染物迁移的预测评价方法，涉及岩溶地貌技术领域；改善采用传统的数值模型进行模拟，结果很大程度上与实际情况存在较大偏差的问题，而本发明包括对岩溶裂隙进行概化；根据概化进行数学模型构建；对模型求解；污染物通量耦合到地下水模型；本发明基于岩溶水文地质特征，结合裂隙‑基质双系统中污染物的运移特征，利用流体动力学运移方程，建立一套符合岩溶含水层特性裂隙‑基质双系统中污染物运移数学模型方法，并利用COMSOL软件对模型进行了求解，开发适用于岩溶裂隙区的砷污染场地风险预测模型和方法，预测污染物渣堆放地对下伏含水层的影响，为岩溶区域场地污染物污染风险管控提供技术方法。

主权项：1.一种岩溶地貌污染物迁移的预测评价方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：对岩溶裂隙进行概化；S2：根据概化进行数学模型构建；S3：对模型求解；S4：污染物通量耦合到地下水模型；S5：模型参数设定；S6：岩溶裂隙区污染场地风险评估软件设计与实现；S7：典型污染场地风险评估；S8：模型参数敏感性分析；所述对岩溶裂隙进行概化包括，对复杂裂隙网络进行了简化，仅考虑完全穿透的垂向裂隙，并假设裂隙间距均匀分布；仅考虑由半无限基质包围的单个裂隙，并对边界和初始条件发生变化进行调整；污染物在包气带中迁移主要是在重力作用下沿垂向下，所以其运移模型按“垂向一维”问题处理，进入含水层后，则主要随地下水流运动进行水平运移；所述根据概化进行数学模型构建包括，基于假定，污染物在裂隙中垂直方向的一维输运方程则表达为： 其中：Cf是裂隙中的溶质水溶液浓度，Rf是表征裂隙面上吸附作用的阻滞因子，υf是裂隙中的地下水流速，z是沿裂隙的坐标，b是裂隙宽度的一半，λ是一级降解速率常数；等号左端最后一项表示岩溶裂隙与基质在界面处传递的质量通量，其取决于基质中水溶液浓度Cm的梯度、有效扩散系数Dm、基质孔隙率Φ和裂隙宽度；污染物在基质中污染物运移过程的一维扩散方程则表达为： 其中Rm是表征基质中吸附作用的阻滞因子；所述对模型求解包括，情景a设定的边界和初始条件为：Cfz，0＝0Cmx，z，0＝0 Cf∞，t＝0Cm∞，z，t＝0；C0是在t＝0和z＝0，t在δ期间释放源的恒定浓度；情景a的解析解表示为： 设变量： 情景b设定的边界和初始条件为：浓度持续源强；情景b的解析解表示为： 情景c设定的边界和初始条件为：方程5.1和5.2的边界条件和初始条件为：Cfz，0＝CICmx，z，0＝CI；Cf0，t＝0Cmb，z，t＝Cfz，t；Cf∞，t＝CIexp-λRftCm∞，z，t＝CIexp-λRmt5.12；其中C1是裂隙介质中的均匀浓度；情景c的解析解表示为： 所述污染物通量耦合到地下水模型包括，假设污染源是正方形，面积A＝L2，则污染源区域中的裂隙数量n为：n＝L2B5.37；单个裂隙中污染物排放量为：Jcfrac＝Cf·υf·2b·L5.38；其中Cf是裂隙出口处污染物的浓度，υf是裂隙中的水流速度，2b是单个裂隙宽度；假设来自不同裂隙的污染通量完全混合，来自源的总通量为：Jcsource＝Cf·υf·2b·A2B5.39；裂隙介质的净渗透率I变换为：Jcsource＝Cf·A·L5.40；Cf是用模型计算的对应于裂隙层厚度的深度的浓度；在对于裂隙介质中的混合均匀的污染物通量假定，采用基于稀释因子模型DAF估算下伏含水层中的浓度： Kaq为含水层的渗透系数；iaq是含水层中的水力梯；I为降雨入渗补给速率；dm是混合区深度，根据相关公式计算，取值于监测井中滤水管长度；DAF＝1+KaqiaqdmLAI；所述模型参数设定包括，染物运移参数Dm，Kd，λ从已有的数据库中获取，裂隙介质的裂隙间距2B，裂隙宽度2b，基质孔隙度Φ从文献中获取；野外实测的基质孔隙度范围为0.23～0.35；裂隙介质的渗透系数为1×10-9～6×10-8ms；裂隙流流速则利用裂隙宽度和垂向水力梯度进行反算的公式为： 式中：Kb为裂隙基质渗透系数；μ为水的动力粘度；ρ为水的密度；g为重力加速度；得到裂隙中渗漏速度计算公式为：所述典型污染场地风险评估包括：将裂隙介质污染场地风险评估工具得到的预测结果与一维EPM模型进行比较： 式中：Rm为介质阻滞因子，Dz为纵向扩散系数，υEPM为等效孔隙介质中的渗流速度，由裂隙介质等效渗透系数，水力梯度和等效孔隙度确定，λ为一级降解速率；C为浓度。

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