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本文通过分别建立含渗透性差的粘土透镜体二维和三维砂槽模型,研究了DNAPLs在不同维度非均质多孔介质中的运移与分布规律。论文采用电阻率成像法动态监测DNAPLs在二维和三维非均质介质空间中的运移过程,研讨了电阻率成像法监测非均质多孔介质中重非水相液体运移的可行性,并结合二维砂箱模型中监测的DNAPLs的电阻率图像对比分析,得到了一个研究粘性土透镜体存在的非均质多孔介质中重非水相液体运移规律的三维可视化监测方法。在DNAPLs入渗实验之前,我们首先基于高密度电阻率成像法获取了三维砂箱模型中含粘土透镜体非均质介质的水分运移分布电阻率图像,图像清晰地反映了测量仪器监测水分运移的有效性,以及纵剖面粘土透镜体对水分迁移影响变化,也清楚的描绘出水分运移过程。得出以下结论:(1)饱和过程中,由于粘土透镜体弱释水性使其本身含有水分,相应电阻率为低阻。在含透镜剖面的水分运移至粘土透镜体位置时与透镜体中水分孔隙优先连通,进而慢慢充满整个介质;粘土透镜体具有“反扩散”特性,同透镜体一样深度的砂土介质被扩散的水分占据了孔隙,在不含透镜体的剖面形成水分运移优先通;(2)非饱和过程中,粘土透镜体透水性差,含透镜体剖面水分运移出现绕流;不含透镜体的剖面水分运移路径不变,分布均匀;(3)粘土的存在改变了水分运移分布,为下一步在此砂箱模型中研究DNAPLs的运移提供了可靠依据。二维砂槽模型DNAPLs运移实验结果表明:(4)低浓度条件下电阻率图像也能清晰描绘出较小面积的污染区域;(5)DNAPLs入渗过程中,相对电阻率值出现负值的区域,说明水分被DNAPLs驱替增多而电阻率减小,表明了DNAPLs污染物在毛细力和重力作用相互影响下不断驱替孔隙水向两侧及垂向入渗的运移规律;(6)整个入渗过程中的电阻率变化图像表明,DNAPLs在介质中形成运移通道并运移至砂槽底部,在底部聚积后向两边扩散;粘土透镜体对DNAPLs的纵向迁移具有阻滞作用,并且DNAPLs穿过黏土破碎缝隙继续向下运移。三维砂箱模型中非均质多孔介质的DNAPLs运移实验结果表明:(7)DNAPLs污染物在三维空间迁移具有相对对称性。(8)在污染物注入实验中,通过对两个含透镜体剖面的相对电阻率图像分析,得出三维砂箱介质中污染物迁移的相对对称性。污染物在静置过程中依然通过自身重力作用、毛细作用以及粘滞性、挥发性进行一系列的运移以及重新分布,饱和度也在不断变化。粘性土透镜体对DNAPLs的运移行为起到明显的阻碍作用,由电阻率图像分析得到,到达透镜体后大部分DNAPLs横向扩散,扩散宽度增加到23.5 cm,大部分污染物从透镜体左侧往下运移。通过相对电阻率图像得到一小部分污染物残留在粘土中,残留深度为6.3 cm。通过观察静置状态污染物运移分布电阻率图像,随着静置的时间变化电阻率图像透镜体周围的区域颜色越来越浅,污染面积静置初期784.8 cm~2,静置9小时后的面积减小为712.1 cm~2。表明运用电阻率法是可以充分监测到静置过程中DNAPLs在非均质多孔介质中的运移重分布规律;(9)在保持一定水力坡度这一过程中,DNAPLs迁移特征为:小部分污染物溶解到水中随着水流运动方向迁移到下游。透镜体内残余部分污染物,并与绕流运动到下游的部分污染物连通,最后大多数污染物绕流通过粘土迁移运动至砂槽下游并聚集在下游。对比含有渗透性差的粘土透镜体三维与二维砂箱模型中的DNAPLs运移实验,从电阻率图像均得到一致的规律,充分验证了电阻率成像法对DNAPLs在饱和非均质多孔介质中运移分布监测的可行性,并根据电阻率图像进一步取得饱和度变化以及圈定的污染物迁移速度及区域变化的相关参数。但是在二维砂箱中注入污染物的过程中,污染物会黏在玻璃侧壁而产生相对较大的误差,因而更有利的是,三维砂箱模型研究DNAPLs的运移实验消除了二维砂箱实验中所带来的边界影响,更完整形象的描绘出污染物迁移的变化范围。