生活垃圾渗滤液污染土电阻率特征研究

论文摘要

生活垃圾填埋场渗漏污染已成为全球普遍存在的环境问题。渗滤液中污染物成分复杂,BOD、COD、氨氮、金属离子、固体颗粒物都广泛存在。大多数污染物渗入土壤后溶于孔隙水中,不溶于水的重金属和固体颗粒将构成土壤颗粒的一部分,导致污染土壤导电性增强。基于此,近10年来一种新型的多电极电阻率映像法在污染区分布范围调查和扩散过程监测中已经应用并取得良好效果。但基于电测结果的污染物含量求取则一直没有实现,一方面渗滤液污染土遵循的基本电性方程没有建立,另一方面求解过程属于典型的多解反问题求解,定解条件并不清晰。论文试图通过渗滤液污染土电阻率测试实验,量化研究不同因素对污染土电阻率的贡献率,建立土样电阻率与污染物含量数学模型,探讨基于电阻率检测结果的污染土中渗滤液含量求取方法。论文共分五章。第一章主要介绍了相关研究现状,研究内容、技术路线和取得的创新性成果等。第二章主要介绍了用于渗滤液污染调查的电学方法及其实现原理。第三章中通过120组污染和未污染土样电阻率测试,研究不同粒径配比、不同初始含水量砂土在垃圾渗滤液持续污染过程中的电阻率变化特征；根据污染土样电阻率测试数据,在Archie公式基础上分析了污染土电阻率变化主控因素,尝试从电性变化机理上建立土样电阻率与渗滤液含量数学模型。研究表明含水土体被良导性水相多成分污染物污染后导电性将增强,增强幅度和土体中细粒物质含量及初始含水量有关。细粒物质含量越多电性变化越小,初始含水量越小导电性增强幅度越大。污染导致的孔液电阻率降低、饱和度增大和悬浮物引起的导电阻滞作用是引起土体电阻率变化的主要因素。渗滤液污染土电阻率模型遵循Archie公式,涵盖变化因素的Archie型公式可用于分析污染土电阻率和污染物含量的关系,但分析过程需要掌握污染土的孔隙度、胶结系数等参数和原始渗滤液的电性特征。第四章以一个渗滤液污染过程的电学监测试验来验证第三章的研究结论。在模拟土层渗滤液污染过程同时开展二维及三维电阻率映像法测试、电极探杆法测试,并在七个位置点取样测试污染前后土样电阻率和渗滤液含量变化。基于试验结果分析了二维、三维视电阻率剖面和重建剖面对污染区的反映能力,不同方法电阻率测试结果的适用性、基于电测结果进行土中渗滤液含量求取的可行性。研究结果表明测试视电阻率剖面异常区和实际污染区具有对应关系但并不一致,重建剖面对实际污染区的刻画能力增强。三种电阻率测试值中,样品法测试电阻率值最为准确,电剖面法和电极探杆法测试值可通过校正公式转换为样品法测试电阻率值。基于实测污染土电阻率和第三章确定的污染土电阻率公式计算得到的土中渗滤液含量与样品测试值相近,论文建立的生活垃圾渗滤液污染土电阻率公式具有较强的适用性。第五章给出了论文的整体研究结论和进一步开展的工作。论文研究发展了污染土电阻率理论,为实现基于电阻率技术的地下污染量化检测奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 1. 绪论
• 1.1 国内外研究现状
• 1.1.1 岩土体电阻率基本式Archie公式的产生与发展
• 1.1.2 渗滤液污染土电阻率法探测研究
• 1.1.3 渗滤液污染土电阻率特征研究
• 1.2 研究意义
• 1.3 研究思路与开展工作
• 1.3.1 研究思路
• 1.3.2 主要研究方法及工作内容
• 1.4 研究取得的主要进展
• 2. 污染土电阻率测试技术
• 2.1 电阻率映像（ERT）技术
• 2.1.1 ERT法探测原理
• 2.1.2 ERT法工作方式
• 2.2 电极探杆技术
• 2.3 土样电阻率检测方法
• 2.4 小结
• 3. 渗滤液污染砂土电阻率特征实验研究
• 3.1 污染土样电阻率测试实验
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 实验设计与实施
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 渗滤液稀释电阻率特征分析
• 3.2.2 未污染砂土电阻率变化规律
• 3.2.3 污染土电阻率随孔液饱和度变化规律
• 3.2.4 渗滤液污染砂土电阻率基本特征
• 3.3 研究问题讨论
• 3.3.1 污染土电阻率的主控因素分析
• 3.3.2 污染土电阻率公式研究
• 3.4 基于电阻率探测结果的污染土中渗滤液含量求取
• 3.5 小结
• 4. 渗滤液污染砂土电阻率探测实例研究
• 4.1 实验设计与实施
• 4.1.1 实验材料与装置
• 4.1.2 实验过程
• 4.1.3 数据处理
• 4.2 实验结果分析与讨论
• 4.2.1 二维视电阻率剖面对污染断面的反映
• 4.2.2 三维视电阻率剖面对污染区的反映
• 4.2.3 电极探杆法探测电阻率对污染土样污染程度反映能力
• 4.2.4 二维电阻率映像法探测电阻率值、电极探杆法探测电阻率值与土样电阻率对比分析
• 4.3 污染土电阻率公式适用性分析
• 4.3.1 背景实验数据采集
• 4.3.2 渗滤液饱和度求取
• 4.4 小结
• 5. 结论与下一步工作
• 5.1 结论
• 5.2 下一步工作
• 参考文献
• 附件
• 附表1 渗滤液侵入前后三维电阻率实验数据
• 附表2 渗滤液侵入前后二维平行于y轴测线电阻率实验数据
• 附表3 渗滤液侵入前后二维平行于x轴测线电阻率实验数据
• 致谢
• 个人简历
• 发表的学术论文