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利用柔性壁渗透仪对土工合成黏土衬垫(Geosynthetic Clay Liner,GCL)的渗透系数进行测定时,试验条件的设置会对测定结果产生重要的影响。文章阐述了有效应力、渗透溶液特性、预水化、水力梯度以及试验终止标准等试验条件对GCL渗透系数的影响机理,介绍了过去20年GCL渗透系数测定技术的发展历程,重点分析了目前GCL渗透系数测定过程中尚存在的问题。本研究有助于正确认识已有数据和结论,同时对后续试验的开展也具有一定的指导意义。 相似文献
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《岩土力学》2017,(5):1350-1358
以模拟矿山渗滤液作为渗透溶液,使用柔性壁渗透仪,在不同有效应力条件下测定土工合成黏土衬垫(geosynthetic clay liner,GCL)的渗透系数。试验结果表明:矿山渗滤液作用下GCL渗透系数升高的幅度与其所受有效应力的大小紧密相关;当有效应力为24 kPa时,矿山渗滤液的渗透使GCL的渗透系数升高至1.52810-′m/s,比控制样(自来水渗透)的渗透系数高340倍,不能满足《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制规范》对防渗层渗透系数的要求(k≤1.0910-′m/s)。而当有效应力为93、162、231和438 kPa时,矿山渗滤液的持续作用使GCL的渗透系数只分别升高了26、21、14和10倍,且全部满足规范要求。研究结果表明,在对矿山废弃物处置场中GCL的防渗性能进行评估时,必须考虑GCL试样在场地中的受力状态。 相似文献
3.
垃圾土渗透性和持水性的试验研究 总被引：5，自引：2，他引：3
通过室内常水头试验测定了垃圾土的饱和渗透系数,通过室内压力板仪试验测得垃圾土的土-水特征曲线。基于土-水特征曲线预测了垃圾土的非饱和渗透系数,并通过室内入渗试验进行了初步验证。常水头试验得到深层、中层和浅层垃圾土的饱和渗透系数分别为3.56×10-4、3.50×10-3、4.81×10-2 cm/s。土-水特征曲线试验表明,垃圾土饱和含水率和残余含水率较高,进气值很小,土-水特征曲线在低基质吸力时存在陡降段,其中浅层垃圾土的陡于深层垃圾。验证试验表明,预测得到的非饱和渗透系数与实测结果接近,基于土-水特征曲线预测垃圾土非饱和渗透系数的方法基本可行。 相似文献
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最新研究表明,多孔介质中溶质运移现象受化学渗透和土壤表面电荷的多重影响。随着城市化进程的加快,卫生填埋场衬垫系统的长期安全性和淤泥脱水问题也愈加严重。为了综合研究水头,电场和化学渗透等物理作用对离子在土壤介质中迁移特性的影响,建立了一个新的多场耦合模型。该模型用有限元法取得数值解,并且利用移动边界成功实现了对淤泥脱水和填埋场衬垫系统中水溶液和化学溶质迁移问题的数值模拟。对于衬垫系统而言,化学渗透现象和渗透电势两者均可减缓溶质击穿土层的时间,有助于延长衬垫的工程寿命。对于淤泥脱水问题的分析结果表明,水力渗透系数和电渗系数分别是主导压滤式和电渗式脱水处理的主要变量。孔隙淤堵是压滤脱水中最主要的问题,土工织物表面所积聚的滤饼会导致水流量急剧下降 相似文献
5.
以颗粒状和粉末状膨润土防水毯(GCLs)为对象,运用GDS (global digital systems)全自动渗透仪开展渗透试验,研究CaCl_2溶液作用下GCLs渗透性能的温度效应,初步探讨其机理。试验表明:当水化液为0.05mol/L的CaCl_2溶液时,两种GCLs渗透系数随温度升高呈现增大趋势;当水化液为去离子水时,颗粒状GCL渗透系数随温度升高而减小,粉末状GCL渗透系数随温度升高而增大。去离子水情况下,膨润土吸附结合水量随温度升高而减小;CaCl_2溶液作用下,吸附结合水量较去离子水情况大幅降低。当CaCl_2溶液浓度一定时,膨润土膨胀指数随温度升高而略有增大;当温度一定时,膨润土膨胀指数随CaCl_2溶液浓度升高而显著减小。以去离子水进行试验时:颗粒状和粉末状GCLs渗透系数随温度的变化主要影响因素为凝胶态蒙脱石数量,其次为流体黏滞系数和吸附结合水量;颗粒状GCLs膨润土孔隙结构越不均匀,凝胶态蒙脱石数量的影响就越显著,导致渗透系数随温度升高而减小、固有渗透率随温度升高显著降低。以CaCl_2溶液进行试验时,两种GCLs渗透系数随温度变化的主要受流体黏滞系数和吸附结合水量的影响,而受凝胶态蒙脱石数量的影响较小。孔隙溶液性质、温度和膨润土类型均对GCLs的防渗性能具有重要影响。 相似文献
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近年来土工织物膨润土垫（GCL）被越来越多地应用到各种防渗工程中,它的膨胀性和渗透性也成为了设计人员和研究人员所关注的焦点。通过水化膨胀试验、自由膨胀试验和渗透试验,研究了液体对GCL膨胀性能和渗透性能的影响以及膨胀性和渗透性之间存在的相关关系。试验结果表明, 水化液和渗透液的种类对GCL的膨胀性和渗透性有很大影响,其影响分别为：(1) 水化液相同时,渗透液的种类对GCL的渗透系数有影响,而渗透液相同时,水化液的种类对GCL的渗透系数也有影响;(2) GCL的水化膨胀量和渗透系数之间存在相关关系,水化膨胀量越大,渗透系数就越低;(3) GCL中膨润土的自由膨胀量和GCL的渗透系数之间也存在相关关系,自由膨胀量越大,GCL的渗透系数就越低。 相似文献
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通过室内变水头渗透试验和现场双环注水试验，测试了安哥拉罗安达红砂的渗透系数。基于试验结果并参考相关文献，对比分析了安哥拉红砂与中国马兰黄土的渗透特性。结果表明，室内试验测得的天然红砂渗透系数为现场试验测试结果的1/8，室内试验测得的压实红砂渗透系数与现场试验测试结果相近。红砂渗透系数的对数与孔隙比正相关，随孔隙比增加而线性增加，工程建设中可按孔隙比估算红砂渗透系数。天然状态下红砂渗透系数约为马兰黄土渗透系数的10倍，且现场试验结果均大于室内试验结果。红砂和马兰黄土均存在水平入渗和竖直入渗，但红砂的入渗距离大于马兰黄土。红砂入渗过程主要为非饱和渗透，而马兰黄土入渗过程主要为饱和渗透。研究结果可为红砂地区工程建设提供参考。 相似文献
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基于野外Guelph入渗法与室内变水头达西法的土壤饱和渗透系数变化规律 总被引：1，自引：0，他引：1
为揭示土壤饱和渗透系数的变化规律,在江汉平原杨林尾-陆溪口地区分别采用Guelph入渗仪和改进的TST-55型土壤渗透仪开展了土壤饱和渗透系数实验。结果表明:采用Guelph入渗法在粉砂质黏壤土中测得冲积物饱和渗透系数相对较大,数量级在10~(-2)～10~(-1)之间,最高达到7.50×10~(-1) m/d,最小为1.40×10~(-2) m/d;湖积物饱和渗透系数在1.86×10~(-3)～4.99×10~(-2) m/d之间;而残积物的为6.05×10~(-3) m/d,相对较小;同为粉砂壤土,相同水位埋深条件下甘蔗地和小麦地(同为耕地)的土壤饱和渗透系数明显比林地的大,这与土壤翻耕及根系、虫孔发育等有关;在相同水位埋深条件下,粉砂壤土的土壤饱和渗透系数普遍比粉砂质黏壤土的大,主要是因为粉砂质黏壤土比粉砂壤土的黏粒比重大、孔隙比相对较小的缘故。室内变水头达西法和Guelph入渗法测得的土壤饱和渗透系数分别介于5.43×10~(-5)～2.10×10~(-3) m/d和1.57×10~(-3)～7.50×10~(-1) m/d之间。室内变水头达西法所测结果明显偏小,主要原因包括:①Guelph入渗法进行现场原位测试时,土壤有效直径相对于室内变水头达西法使用的环刀直径要大得多;②室内变水头达西法所用土样为单一岩性,而Guelph入渗法为原位土层,常常具有双层或多层结构;③Guelph入渗试验期间恰逢雨季,地下水位埋深小,当支持毛细水带接近地表时,Guelph入渗试验将受支持毛细水的影响,从而使Guelph入渗法所测得的结果产生误差。 相似文献
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在垃圾填埋场和场地污染防治工程中,黏土基防渗墙作为原位屏障,已广泛应用于隔离污染物与控制污染地下水的迁移。由黏土与地层混合形成的防渗墙与CaCl2溶液相互作用后,其渗透性会发生怎样的变化。针对这一问题,使用福建标准砂模拟砂性地层,以4种黏土作为混合材料,通过混合、浇筑和固结以后,对其渗透系数和水分特征曲线进行了实测。结果表明,在10%黏土添加量下,当4种砂-黏土混合土经0.2 mol/L CaCl2溶液渗透稳定后,其渗透系数相比渗透液为自来水时都有不同程度的增大,但渗透系数增大的倍数没有超过10。此外,CaCl2溶液在4种砂-黏土混合土中渗透稳定后试样的孔隙率没有发生较大变化,只是小幅地减小了。试验结果分析认为,钙离子与黏土矿物颗粒表面的单价阳离子发生了置换反应,使扩散双电层厚度减小,结合水含量降低,因而有效孔隙率增加,可能是宏观上造成渗透系数变大的主要原因。 相似文献
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为准确获取原状Q3黄土的竖向和水平饱和渗透系数,进行了原位、室内试验测试以及数值模拟反演,并应用大型试坑浸水试验检验了所获饱和渗透系数的可靠性。进行了不同内径尺寸的原位双环入渗试验,获取了竖向饱和渗透系数,并应用室内试验测试了竖向和水平饱和渗透系数以及持水曲线;应用COMSOL软件对双环入渗试验进行数值模拟,检验了所测饱和渗透系数的可靠性,利用正交试验获得了最优的竖向和水平饱和渗透系数取值,并利用反演结果对试坑进行数值模拟,将其水分入渗情况与实测值对比。研究结果表明：在现场进行双环入渗试验时选取较大内径的双环获得的竖向饱和渗透系数更为合理。针对双环入渗试验,数值模拟反演所得最优饱和渗透系数在竖向上接近于原位试验所得竖向饱和渗透系数、水平向上接近室内所测水平向饱和渗透系数,竖向饱和渗透系数比水平向饱和渗透系数更加显著地影响水分入渗过程。通过对大型试坑水分入渗情况的验证,检验了反演所得最优饱和渗透系数的可靠性。 相似文献
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分析了运移参数的变化对GCL中污染物运移的影响。从衬垫底部浓度比、对流和扩散通量、污染物累积运移量等方面,对污染物在GCL中的运移进行了计算。结果表明,减小渗透系数和扩散系数可以有效减缓衬垫底部浓度比的增加速度。渗透系数对对流通量的大小、扩散通量的变化速度的影响较大;扩散系数主要影响最大扩散通量。当渗透系数较大时,可以忽略扩散累积运移量,用对流累积运移量代替总累积运移量引起的误差很小。当渗透系数较小时,忽略扩散运移量可能产生较大的误差,尤其是在扩散系数也较大的情况下误差更加明显。 相似文献
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利用室内一维饱和垂直土柱对保守性溶质运移和反应性溶质运移分别进行了试验,并用水文地球化学模拟软件PHREEQC模拟了保守性溶质Cl-的运移以及K+、Ca2+、Na+、Mg2+4种主要阳离子的反应运移过程,分析了土壤中发生的离子交换吸附和盐分运移过程,进一步模拟分析了不同入流溶液种类、次序以及有无置换反应情况下出流溶液的差别。结果表明:这些条件的不同均会对出流溶液的种类和浓度产生明显影响,表明水文地球化学反应对地下水中污染物的迁移会产生很大影响,在相关领域的研究中不宜忽略。 相似文献
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Integration of Tracer Test Data to Refine Geostatistical Hydraulic Conductivity Fields Using Sequential Self-Calibration Method 总被引：3，自引：0，他引：3
On the basis of local measurements of hydraulic conductivity,geostatistical methods have been found to be useful in heterogeneity characterization of a hydraulic conductivity field on a regional scale. However,the methods are not suited to directly integrate dynamic production data,such as,hydraulic head and solute concentration,into the study of conductivity distribution. These data,which record the flow and transport processes in the medium,are closely related to the spatial distribution of hydraulic conductivity. In this study,a three-dimensional gradient-based inverse method-the sequential self-calibration (SSC) method-is developed to calibrate a hydraulic conductivity field,initially generated by a geostatistical simulation method,conditioned on tracer test results. The SSC method can honor both local hydraulic conductivity measurements and tracer test data. The mismatch between the simulated hydraulic conductivity field and the reference true one,measured by its mean square error (MSE),is reduced through the SSC conditional study. In comparison with the unconditional results,the SSC conditional study creates the mean breakthrough curve much closer to the reference true curve,and significantly reduces the prediction uncertainty of the solute transport in the observed locations. Further,the reduction of uncertainty is spatially dependent,which indicates that good locations,geological structure,and boundary conditions will affect the efficiency of the SSC study results. 相似文献
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An iterative inverse method, the sequential self-calibration method, is developed for mapping spatial distribution of a hydraulic
conductivity field by conditioning on nonreactive tracer breakthrough curves. A streamline-based, semi-analytical simulator
is adopted to simulate solute transport in a heterogeneous aquifer. The simulation is used as the forward modeling step. In
this study, the hydraulic conductivity is assumed to be a deterministic or random variable. Within the framework of the streamline-based
simulator, the efficient semi-analytical method is used to calculate sensitivity coefficients of the solute concentration
with respect to the hydraulic conductivity variation. The calculated sensitivities account for spatial correlations between
the solute concentration and parameters. The performance of the inverse method is assessed by two synthetic tracer tests conducted
in an aquifer with a distinct spatial pattern of heterogeneity. The study results indicate that the developed iterative inverse
method is able to identify and reproduce the large-scale heterogeneity pattern of the aquifer given appropriate observation
wells in these synthetic cases. 相似文献
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局域化改进集合卡尔曼滤波（EnKF）可以克服EnKF方法在使用小集合时,对参数识别精度较低的缺陷,其能同化
地下水位观测数据有效识别渗透系数场。实际工作中,溶质运移数据也较容易获得。崔凯鹏（2013）尝试增加溶质运移
数据以改进只同化水流数据对渗透系数的估计结果,但是精度提高有限。本文在其基础上修改模型,进一步增加溶质注
入井,探究同时同化水头和溶质运移数据,对渗透系数场识别效果,之后对比了局域化EnKF与非局域化EnKF参数识别结
果,并分析了溶质影响范围与参数识别的关系。结果表明：同时同化溶质运移和水头资料,比同化单一种类观测数据识别
的渗透系数精度更高;相同实现数目下,局域化EnKF比EnKF对渗透系数场的估计结果与真实场更为接近;仅考虑溶质影
响范围内的渗透系数,同化水头数据在最后时刻参数识别结果好于同化溶质运移数据参数识别结果,但差别不大。 相似文献
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Sensitivity Analysis of a Combined Groundwater Flow and Solute Transport Model Using Local-Grid Refinement: A Case Study 总被引：1，自引：0，他引：1
Combining groundwater flow models with solute transport models represents a common challenge in groundwater resources assessments and contaminant transport modeling. Groundwater flow models are usually constructed at somewhat larger scales (involving a coarser discretization) to include natural boundary conditions. They are commonly calibrated using observed groundwater levels and flows (if available). The groundwater solute transport models may be constructed at a smaller scale with finer discretization than the flow models in order to accurately delineate the solute source and the modeled target, to capture any heterogeneity that may affect contaminant migration, and to minimize numerical dispersion while still maintaining a reasonable computing time. The solution that is explored here is based on defining a finer grid subdomain within a larger coarser domain. The local-grid refinement (LGR) implemented in the Modular 3D finite-difference ground-water flow model (MODFLOW) code has such a provision to simulate groundwater flow in two nested grids: a higher-resolution sub-grid within a coarse grid. Under the premise that the interface between both models was well defined, a comprehensive sensitivity and uncertainty analysis was performed whereby the effect of a parameter perturbation in a coarser-grid model on transport predictions using a higher-resolution grid was quantified. This approach was tested for a groundwater flow and solute transport analysis in support of a safety evaluation of the future Belgian near-surface radioactive waste disposal facility. Our reference coarse-grid groundwater flow model was coupled with a smaller fine sub-grid model in two different ways. While the reference flow model was calibrated using observed groundwater levels at a scale commensurate with that of the coarse-grid model, the fine sub-grid model was used to run a solute transport simulation quantifying concentrations in a hypothetical well nearby the disposal facility. When LGR coupling was compared to a one-way coupling, LGR was found to provide a smoother flow solution resulting in a more CPU-efficient transport solution. Parameter sensitivities performed with the groundwater flow model resulted in sensitivities at the head observation locations. These sensitivities identified the recharge as the most sensitive parameter, with the hydraulic conductivity of the upper aquifer as the second most sensitive parameter in regard to calculated groundwater heads. Based on one-percent sensitivity maps, the spatial distribution of the observations with the highest sensitivities is slightly different for the upper aquifer hydraulic conductivity than for recharge. Sensitivity analyses were further performed to assess the prediction scaled sensitivities for hypothetical contaminant concentrations using the combined groundwater flow and solute transport models. Including all pertinent parameters into the sensitivity analysis identified the hydraulic conductivity of the upper aquifer as the most sensitive parameter with regard to the prediction of contaminant concentrations. 相似文献
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水力传导度是描述孔隙介质物理特性的重要参数,水力传导度的空间变异性直接影响到水分与溶质在介质中的运移状况。由于基于随机理论的方法难于描述具有多重变异尺度的水力传导度的空间变异性,使得基于分形理论的方法得到了较快发展和应用。详细介绍并评述了分形理论和方法的基本特征及研究进展,水力传导度的空间变异分形与弥散尺度效应的关系及其对溶质运移的影响。 相似文献
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基于CFP的岩溶管道流溶质运移数值模拟研究 总被引：2，自引：0，他引：2
多重岩溶含水介质的复杂性导致岩溶地下水流动及溶质运移的数学模拟成为地下水研究难点之一。为了探讨岩溶多重含水介质中地下水流溶质运移特征,文章构建了管道流CFP水流模型和MT3DMS溶质运移三维耦合数值模型。在阐述管道流CFP和MT3DMS基本原理的基础上,通过建立水文地质概念模型算例（1个落水洞、4个直管道）,探讨岩溶管道水流及溶质运移规律,分析讨论不同水文地质参数对浓度穿透曲线的影响。研究结果表明:管道流CFP模型能够刻画岩溶管道与基岩裂隙水流交换特征,MT3DMS模型能够模拟穿透曲线的拖尾现象,符合实际岩溶区特征。随着水力梯度、管道直径及管道渗透系数增大,孔隙度减小,浓度曲线峰值越大,峰值到达时间越快,浓度穿透曲线越对称。得出结论:耦合CFP水流模型和MT3DMS溶质运移模型能够刻画岩溶管道流溶质运移规律,为研究岩溶复杂介质污染物运移特征提供一种思路和途径。 相似文献