1800×1200× 8(垂向)
砂子，各向同 性
Soltrol 220
在非饱和土中迁移过 程气压饱和度的变化
Soga，Kechavarzi等，[14]
73×15×25
砂子，各向同 性/各向异性
Soltrol 220
土工离心机上模拟 LNAPL在非饱和土中的
流中运移
Cui Y J,P Delage and P 多相分相吸力控
2005 年 2 月
SHUILI XUEBAO
第2期
2.1 试 验 用 污 染 物 选 择 理想的示踪剂应当是：无毒、廉价、能随水移动，即使以痕量存在也容易被测
定出来且不改变地下水的天然流向，在所需要的时间内化学性质稳定；在所研究的含水层中不被所通过的
固体吸附和滤出，同时又不在地下水中大量存在[13]。国内室内弥散试验中所用到的污染物主要以可溶性物
用土工离心机上模拟 LNAPL渗流
Illangaseare,Ewing[9]
57×38×5
各向异性
p-xylene(对二甲苯)
修复(表面活性剂)
Brian Cooke[10]
Φ7.6，长240(一 细砂，各向同
维渗流柱)
性
Soltrol 130
土工离心机上模拟 LNAPL在多维流中运移
的合理性
Illangasekare， Armb-rusterIII，等[11]
由于人类活动的长期影响，在全世界范围内地下水环境均表现出不同的恶化趋势。日本环境厅对全国 地下水进行了调查，结果发现很多地方的地下水中三氯乙烯和四氯乙烯的含量已严重超过世界卫生组织 (WHO)所规定的饮用水标准[1]。而我国的污染情况更不容乐观。据《中国统计年鉴》(1996年)，我国每年排 放的工业废水、污水总量205.9亿t。这些废水、污水的75%左右未经处理直接排放入水域。同时，随着地 表水体的污染、下渗，许多城市附近，如北京、天津、太原、郑州、许昌、淄博等，地下水污染日益严重， 浅层地下水已不能饮用[2]。
渗流柱)
粉砂
压
弥
散
径
试 验
向 弥
散
R=3m,θ=30°(辐 夹带少量泥质细 各向同性，非承
冯绍元[19]
Cl-
射流)
粉砂
压
研究内容 弥散系数
弥散系数 分配系数和 阻滞因子Rd
径向弥散度和 阻滞因子Rd
二 张明泉，曾正
维 弥
中等[20]
340×90×60
散 陈建峰，王政
友[21]
二维(尺寸无)
砂石、卵石 中细砂
1.2 孔 隙 介 质 及 含 水 层 国外弥散试验不仅研究分层土，还包括含有夹层、阻挡物的土层。但多孔介质 一般也还是采用渗透系数较大的砂土，这与黏土层中做弥散试验通常需要半年甚至更长的时间有关。
1.3 弥 散 试 验 装 置 由于NAPL的野外试验耗资大且会对环境造成污染，对于它的研究通常是通过室内弥 散试验进行的。国外使用的弥散槽大致可分为两种，平面二维弥散槽和垂直二维弥散槽，以模拟NAPL的水
研究者
渗流槽
多孔介质
污染物
研究内容
Catlan,Dullien[4]
120×69×2.5
各向异性
Soltrol 100(苏通)
修复(砾石排水)
Chevalier,Wallace等[5]
90×90×5
各向异性
Gasoline(汽油)
修复(表面活性剂)
Chu,Salehzadeh等[6]
14×10.5×0.25 各向异性
质为主，如NaCl、Cl-、萤光素钠盐等都很好得符合了上述要求，野外弥散试验大都是利用已污染的水源地
作为弥散场地，其示踪剂因污染源的不同而可能采用有毒物质，如氚、氟、Cr6+等。
2 . 2 孔 隙 介 质 及 含 水 层 由表2可看出国内弥散试验大都是以砂子或更粗的卵石为孔隙介质，部分野外 试验介质是黏土、砂土分层分布[27]，但污染物主要从透水性较好的砂层中通过。以砂土为弥散介质避免了 黏土层中取样的困难，同时减少了试验时间。但由于污染物在黏土中扩散的机理不同，吸附效应显著，把 污染物在砂土中的研究成果直接应用于黏土中是不尽合理的。污染物在黏土中的弥散试验在国内尚未见报 道。
Dodecane(十二烷)
修复(表面活性剂)
Coumoulos,Soga等[7]
粗砂，各向同 Trichloroethane(TCA)(三氯
90×60×5(垂向)
性
乙烯)
在非饱和土中迁移过 程气压饱和度的变化
Esposito,Allersma等[8]
3.3×3×6
细砂，
motor oil(电动机润滑油)
975×(122-183) 砂子，各向异
×5.08(垂向)
性
Soltrol 220
含水层各向异性时(分 层、阻挡物等)的迁移
Illangasekare，TarekSaba 等[12]
220×110× 5.08(垂向)
砂子，各向同 性
P-xylene(对二甲苯)
尺度效应、集总质量传 播系数的变化
Kechavarzi，Soga等[13]
潜水含水层
弥散系数及其与含水层 Cl-
单元体大小的关系
试
散 蔡绪贻、陈明 洛阳南部某水源
浅层潜水含水
验
砂石、卵石
Cr6+
佑等[25]
地
层
弥散系数
丁家平、李樟 苏[26]
山东某地
潜水含水层，承
粉质黏土，粉砂土
＼
压含水层
弥散系数
岳梅[27]
黏土、粉质黏土，
淮南市区
潜水含水层
氟
粉细砂
弥散系数、弥散度
3
水利学报
为此，国内外许多学者对污染物在含水层中的运移、控制、修复进行了大量的研究工作。其中包括： (1)污染物在地下水中运移的模拟及预测。利用室内或野外试验测定相关参数，结合数学模型，为地下水 资源管理和已污染含水层的修复提供定量依据。(2)防止污染源扩散的方案设计。通过计算分析，选择最 佳治理方案。(3)海水入侵问题。对人工开采地下水后海水与地下水过渡带的运移分析。(4)高辐射性核废 料处置库的选址问题。选择合适的处理库使核废料在其半衰期内与人类生存空间及环境隔离。(5)饱气带 中污染物的运移问题。评价农田施用化肥、农药、污水回灌对地下水水质的影响，以及了解土壤盐碱化过 程，并确定排盐改碱过程。(6)已污染含水层的修复研究。包括工程措施(客土、换土、隔离法、清洗法、 热处理和电化法等)、施加改良剂(沉淀作用、抑制剂、吸附剂等)、农业措施(增施有机肥、控制土壤水分、 选择合适形态的化肥等)、生物修复技术。
2005 年 2 月 文章编号: 0559-9350(2005)02-0251-05
水利学报
SHUILI XUEBAO
第2期
地下水污染试验研究进展
叶为民，金麒，黄雨，唐益群
(同济大学 岩土工程重点实验室，上海 200092)
摘要：本文在总结国内外众多学者有关污染物在含水层中的运移规律研究成果的基础上，介绍了地下水污染试验研 究的最新进展；并据此认为，三维弥散，各向异性含水层介质中污染物的迁移，非饱和土层中的污染物多相迁移 和吸力的关系等将成为今后地下水污染传播研究的主要问题。 关键词：地下水污染；弥散；NAPL；污染物 中图分类号：X523 文献标识码：A
2 国内研究现状
我国20世纪80年代初才开始研究污染物在含水层中运移。1980年初山东地质局、长春地质学院、地质 部水文地质研究所、山东大学等单位在济南市郊区进行了为预测地下水污染发展趋势的地下水质模拟试验 研究工作。随后更多研究单位开展了大量的地下水质模拟试验研究工作，特别是对地下水环境污染数学模 型研究中的弥散系数的研究，由于弥散系数具有尺度效应，国内的弥散试验重点大都集中在准确地确定弥 散系数上。表2归纳了近年来国内部分室内野外弥散试验研究工作。
二维室内弥散试验一般采用矩形弥散槽，当模拟径向弥散时也可采用辐射状弥散槽[26]。弥散槽的选择 应遵循以下几条原则：(1)长宽足够大以模拟多维地下水流；(2)同时又不能太大，使试验在一定的时间内 完成；(3)使用毒性相对小的化学试剂及砂土，以减小试验对环境和试验人员影响；(4)观测孔间距以可确 定土层性质在空间上的变化为准；(5)布置有测压孔，测定各点水头值；(6)可收集土样做水质分析和土样 分析，且不影响试验水流流向；(7)可精确控制边界条件和初始条件，包括两头水位；(8)可用现场测试技 术收集数据，如饱和土中压力和饱和度的量测。
油、煤油、对二甲苯(p-xylene)等，通过非饱和土层后，以自由态漂浮在地下水的表面；重非亲水相液体
(DNAPL)，如杂酚油、柏油、氯化烃等，由于溶解度较小，通过含水层滞留下来的污染物形成潜在的污染
源，对含水层构成很大的威胁。
在选择NAPL作为污染物时要考虑以下几点：(1)试验的可重复性和对比性。由于在市场上买来的石油 等有机物组分含量不确定，因而通常采用单组分的溶剂，如对二甲苯、三氯乙烯；(2)NAPL的挥发性。NAPL 的挥发性通常较大，应采取适当的措施(如土层上铺设土工布或降低室内温度等)减小污染物的挥发； (3)NAPL与水在不同比例下动力黏滞系数的变化。
2
水利学报
2005 年 2 月
SHUILI XUEBAO
平二维弥散和垂直二维弥散。垂直二维弥散槽研究NAPL在含水层中的重力分异问题。
第2期
1.4 研 究 内 容 综合表1所列出的内容，可看出目前国外对NAPL进行的研究工作主要包括以下几个方面： (1)污染物组成对迁移和吸附的影响；(2)利用离心机研究污染物在含水层中的运移；(3)污染物含量及组 成对含水层渗透性的影响；(4)非饱和土中污染物的迁移与吸力关系研究；(5)防止污染源扩散采取的措施 研究；(6)受污染含水层的修复研究。