摘要：通过现场抽提—回灌(含药剂)地下水实现污染土壤修复是原位水力循环技术的基本思路,但针对该修复方法的研究相对较少。选用上海地区代表性较好的黏质粉土,以石油烃为目标污染物,开展两种针对土柱的水力循环淋洗试验,分别研究去离子水水力作用下和添加表面活性剂水力作用下的有机污染土壤的淋洗效果。研究发现,采用去离子水进行原位水力循环修复过程中,化学需氧量(COD)可作为较好的修复表征指标;采用非离子表面活性剂(吐温80,TW80)可适当考虑COD作为修复表征指标;采用阴离子表面活性剂(十二烷基硫酸钠,SDS)抽注循环过程中仍需寻找合适的表征指标。在表面活性剂淋洗试验中,阴离子表面活性剂的淋洗效果较好,非离子表面活性剂淋洗效果较差,淋洗效果不及去离子水。

摘要：目前挥发与半挥发性有机物(VOCs/SVOCs)地下水曝气修复机理描述主要包括集总参数模型和多相流模型两类,但这些模型相对复杂,不适于实用化设计与评价。基于曝气过程气液两相间污染物传质双区理论和试验条件,对已有一维集总参数模型进行简化,得到一个以液相表示的集总参数方程。然后通过不同粒径饱和砂土中甲基叔丁基醚(MTBE,methyl tert-butyl ether)地下水曝气修复一维土柱试验,确定了不同曝气流量条件下的液相集总参数。试验结果表明,液相集总参数与砂土的性质及曝气流量密切相关。最后,利用获得的集总参数对不同深度处曝气修复过程污染物浓度变化进行了预测。结果表明,简化处理后的模型可以预测及评价高进气流量条件下地下水曝气修复过程及效果,具有一定实用性。

摘要：为探究竖向植筋带联合植株的护坡水力特性,设计开展了一维土柱试验,在干湿循环条件下,观测了坡土表面裂隙的发育情况,监测了坡土内部体积含水率和吸力等水力特性的变化规律。试验发现:在干燥过程中,蒸发蒸腾作用会促进土体表面裂隙的发育,裂隙的深度与宽度随干湿循环次数的增加而增加,联合植筋带后蒸发蒸腾引起的吸力增量大于仅由植物边坡蒸发蒸腾产生的吸力增量;在降雨作用下,植筋带也会成为明显的优势流入渗通道加速雨水入渗,致使土体产生更多的吸力损失值。因此,必须设法把植筋带顶部及其周围的土体压实,减少坡土开裂,避免在降雨工况下顺着植筋带的优势流入渗,充分发挥竖向植筋带作为延长根的加筋作用。

摘要：毛细阻滞覆盖层目前在干旱、半干旱地区应用较成熟,但缺乏在湿润地区服役性能和设计准则的研究。为了明确毛细阻滞覆盖层在连续降雨作用下的服役性能,通过土柱降雨入渗试验,研究毛细阻滞覆盖层储水能力和击穿时间与降雨强度、细粒土层厚度和初始含水率的关系。试验结果表明:(1)降低细粒土层初始含水率、提高细粒土层厚度均有助于提升储水能力;(2)在试验厚度及含水率范围内,击穿时间随细粒土层初始含水率的降低和厚度的提高而线性增加,与降雨强度呈幂函数负相关关系,在饱和渗透系数附近,击穿时间随降雨强度的增长由迅速降低变为缓慢降低;(3)极端连续降雨条件下,毛细阻滞覆盖层的入渗速率首先由降雨强度控制,最终趋于饱和渗透系数,该过程可用等效入渗速率描述,降雨强度、初始含水率对等效入渗速率具有显著影响。基于试验结果,提出了毛细阻滞覆盖层的实用储水能力模型,推导了击穿时间的半经验–半理论计算模型,储水能力和击穿时间模型计算结果均与试验结果吻合,可作为毛细阻滞覆盖层在连续降雨条件下的设计依据。研究结果可为毛细阻滞覆盖层在湿润地区和极端降雨情况下的设计和维护提供参考。

摘要：为研究干湿交替下植物单种(百慕大草)与混种(鹅掌柴和百慕大草)对土质覆盖层甲烷(CH_(4))减排的影响,设计3层土质覆盖层分别由机制砂尾料混合10%膨润土层、碎石层和粉砂层组成。一共开展4次干-湿交替试验,试验期间记录植物生长、土柱各层土体含水量及气压变化规律,监测各组分气体浓度。试验结果表明:填埋气对植物生长具有胁迫作用,可导致植物叶片枯萎、光合及蒸腾速率下降;混种组的CH_(4)氧化能力强于单种组,单种的CH_(4)去除率为混种组的69%~89%;混种组与单种组土体CH_(4)氧化能力差值随着干湿交替次数增加而提高;4次干湿交替后,混种组与单种组CH_(4)氧化能力均下降,分别为第1次干旱峰值的45%与34%;植物根系提高了土体的CH_(4)氧化能力,根系区土体的CH_(4)氧化能力大于根系区外土体。该研究揭示了干湿交替下植物组合方式对土质覆盖层CH_(4)氧化的影响,研究结果为垃圾填埋场CH_(4)减排提供理论参考。

摘要：非饱和土的渗透系数函数测量难度大、耗时长,湿润锋前法(WFM)可在短时间内测得渗透系数函数(HF),但依赖肉眼识别的湿润锋,存在一定的局限性,且该方法的测量精度尚不明确,有待验证。文中针对湿润锋前进法进行研究,探讨初始含水率、湿润锋阀值、降雨入渗速率、传感器位置等因素对湿润锋前进法的测量精度的影响。采用Seep/W软件模拟均质土柱的入渗过程,分析湿润锋前进法数据,计算土体的渗透系数,将其和输入的渗透系数(可认为是真实解)进行比较,对湿润锋前进法的计算精度进行评估,并讨论误差的来源。分析结果表明,湿润锋前进法能够获得比较精确的计算结果;使用湿润锋特征含水率计算湿润锋前进速率,突破了原始湿润锋前进法存在'肉眼观察'的局限性,大大拓展了该方法的适用性;传感器间距对湿润锋前进法渗透系数函数计算精度没有直接影响;初始含水率越低,降雨入渗速率越大,渗透系数函数范围跨度越大。基于文中的分析结果,对湿润锋前进法的试验设计时,建议采用30~50 cm的土柱进行试验,传感器的数量建议为3~4,可以采用任意初始含水率进行试验接近干燥更好,为避免表面积水,建议降雨强度小于饱和渗透系数。

摘要：岩脉侵入是一种普遍的地质现象,侵入岩脉及其风化壳对斜坡的渗流场和稳定性具有重要影响,但目前国内外在该方面的研究鲜见报道。我国东南沿海约50×104 km2的白垩系火山岩地层中广泛分布侵入岩脉及其风化壳,改变了该地区残积土斜坡的失稳机制。以浙江省文成县中林滑坡为对象,研究花岗岩脉风化壳对其渗流场和稳定性的影响。中林滑坡主要由凝灰岩及其残积土组成,后部有侵入的花岗岩脉及其残积土,利用室内土柱试验获取降雨作用下两种残积土渗透性质的差异,利用不同含水率下的直剪试验获取非饱和抗剪强度参数;利用Geo-studio软件中的Seep/W模块反演土柱降雨试验,获取两种土体的非饱和渗透参数;接着将上述参数应用于中林滑坡的渗流场模拟,获取降雨入渗下坡体的渗流场;将渗流场耦合到坡体稳定性计算中,获取了坡体的稳定性变化曲线及最危险滑面。结果表明,降雨通过侵入岩脉风化壳快速入渗,并顺着基覆面向凝灰岩残积土区侧向渗流,导致侵入区与原始斜坡的交界处以及基覆面附近的地下水位快速升高,孔隙水压力迅速增大,斜坡在该位置最易变形破坏,且失稳深度远大于普通的浅层残积土斜坡,可达6~10 m。该研究成果可为东南沿海地区有岩脉侵入的残积土斜坡的稳定性评价与防治设计提供理论依据。

摘要：干缩开裂是黄土遗址保护所面临的重要难题。遗址挖掘并暴露于自然或人工环境后,在温-湿耦合作用下造成土体失水,产生吸力驱动的收缩变形,进而导致开裂破坏。因此,研究温-湿耦合环境下黄土遗址水分迁移规律对防治其开裂破坏具有重要意义。采用瞬态剖面法开展土柱蒸发试验,测试并比较不同干密度的非饱和黄土水力特性参数:持水特征曲线和渗透系数曲线。进一步地,基于所测试黄土水力特性参数和现场的监测数据,采用非饱和土渗流软件模拟一年内兵马俑遗址一号俑坑在温-湿耦合环境下的含水率和吸力分布规律。研究结果表明:空气湿度对遗址内吸力的影响比温度更大,且较高的空气湿度有利于抑制吸力的增大;低温有利于抑制吸力的增大;温度与空气湿度都无法抑制遗址的失水。本研究对黄土遗址防治干缩开裂灾害提供了有益探索,具有重要参考价值。

摘要：为掌握年调节型平原水库与地下水交互带氨氮转化规律,以辽河石佛寺水库为例,通过采集交互带土样进行土柱渗水试验和微生物试验,分析氨氮的转化过程及特性,并结合一级反应动力学模型计算氨氮及产物转化速度常数。结果表明土柱0~30 cm在硝化细菌和亚硝化细菌作用下主要发生硝化过程;30~60 cm硝化和反硝化过程同时存在;60~80 cm在反硝化细菌作用下主要发生反硝化过程,到试验结束硝酸盐氮浓度接近0 mg/L。经计算,氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐氮的转化速度常数分别为0.059、0.049、0.036 d^-1。由此推断在平原型水库交互带内40 cm以上,氨氮转化以硝化作用为主;60 cm以下以反硝化作用为主,菌种分布规律与氨氮转化过程相一致。该研究为掌握平原型水库交互带氨氮转化机制和保护库区地下水环境提供科学依据。

摘要：针对新近系明化镇组细砂热储层岩样,通过室内土柱模拟试验,分别探讨孔隙地下热水中典型离子Cl-、HCO-3、Ca2+和Na+的运移特征,对比研究其一维运移规律。试验结果表明,40℃、60℃条件下Cl-的纵向弥散系数分别为13.6 cm2/h、14.9 cm2/h。HCO-3水解产生的沉淀物质堵塞土柱,60℃时HCO-3运移较40℃快。40℃、60℃时Ca2+阻滞系数分别为1.14,1.11。Na+运移过程中存在离子吸附交换反应,致使其运移迟滞于其它3种离子。