《環(huán)境管理_地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《環(huán)境管理_地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)（80頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第四章地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè) 濟(jì)南大學(xué)王維平教授Stu wangwp 13953162318 內(nèi)容概要 概述評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分地下水環(huán)境影響分析評(píng)價(jià)地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)三維地下水運(yùn)動(dòng)與污染物運(yùn)移模擬軟件系統(tǒng) FEFLOW 及案例演示 概述 地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作從內(nèi)容上大致可分為兩類 一是注重建設(shè)工程對(duì)地下水水質(zhì)及其介質(zhì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià) 二是與地下水有關(guān)的非污染性環(huán)境影響評(píng)價(jià) 概述 地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作從時(shí)間上大致可分為兩個(gè)階段 早期的環(huán)評(píng)工作 更注重評(píng)價(jià)污廢水下滲進(jìn)入含水層 對(duì)地下水造成污染的可能性 近年來除了上述工作外 同時(shí)注重了建設(shè)工程造成的非污染性的生態(tài)環(huán)境影響 內(nèi)容概要 概述評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分

2、地下水環(huán)境影響分析評(píng)價(jià)地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)三維地下水運(yùn)動(dòng)與污染物運(yùn)移模擬軟件系統(tǒng) FEFLOW 及案例演示 評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分 工程特點(diǎn)環(huán)境特點(diǎn)國(guó)家及當(dāng)?shù)卣C布的有關(guān)法律 規(guī)定及標(biāo)準(zhǔn)所處地理位置 按照 環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 要求 地下水環(huán)境影響評(píng)價(jià)可劃分為三個(gè)工作等級(jí) 等級(jí)的劃分應(yīng)以下列因素作為確定的依據(jù) 評(píng)價(jià)等級(jí)劃分的依據(jù) 對(duì)于一級(jí)評(píng)價(jià) 需掌握區(qū)域和當(dāng)?shù)剌^詳細(xì)的地址和水文地質(zhì)資料等 選用較復(fù)雜的模式評(píng)價(jià)地下水的水質(zhì)和水量對(duì)于二級(jí)評(píng)價(jià) 需掌握附近地區(qū)的水文地質(zhì)資料等 利用比較復(fù)雜的模式進(jìn)行評(píng)價(jià) 主要以評(píng)價(jià)水質(zhì)為主 有條件下也可對(duì)水量進(jìn)行評(píng)估三級(jí)評(píng)價(jià)只需利用現(xiàn)有資料 一般說明地下水分布情況 選用

3、簡(jiǎn)單模式粗略評(píng)價(jià)水質(zhì)好壞 不能定量評(píng)價(jià)時(shí) 可只給出定性分析 對(duì)不同等級(jí)評(píng)價(jià)的基本要求 內(nèi)容概要 概述評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分地下水環(huán)境影響分析評(píng)價(jià)地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)三維地下水運(yùn)動(dòng)與污染物運(yùn)移模擬軟件系統(tǒng) FEFLOW 及案例演示 評(píng)價(jià)工作的目的 分析可能的污染方式和途徑提出有效的污染防治措施 1 分析評(píng)價(jià)的原則與思路 地質(zhì)環(huán)境條件分析是地下水環(huán)境影響分析和預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)的基礎(chǔ) 也是定性評(píng)價(jià)地下水環(huán)境影響的基本方法 由于短期內(nèi)很難通過模型定量地分析模擬建設(shè)工程對(duì)地下水的影響過程 評(píng)價(jià)其影響結(jié)果是十分困難的 目前尚無成熟的評(píng)價(jià)模式和方法 也無統(tǒng)一的技術(shù)導(dǎo)則可循 在實(shí)際中 多對(duì)產(chǎn)生污染的可能性 污染途徑及可能的

4、影響程度進(jìn)行總體分析 進(jìn)而提出防止污染物滲入地下的保護(hù)措施 此做法基于 定量評(píng)價(jià)過于復(fù)雜評(píng)價(jià)工作目的是控制污染 保護(hù)地下水環(huán)境地下水環(huán)境一旦受到污染 將很難治理恢復(fù)地下水是一種寶貴的資源 不管其環(huán)境容量如何 均不允許有污染物進(jìn)入而產(chǎn)生人為污染 2 地質(zhì)環(huán)境條件分析的基本內(nèi)容 環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作 從水文地質(zhì)條件方面必須闡述明確下列問題 地表巖性情況地下水類型含水層的基本情況 地下水的補(bǔ)給 徑流 排泄條件水質(zhì)概況地下水的開發(fā)利用定性評(píng)價(jià)地質(zhì)環(huán)境條件的敏感性及地下水資源的重要性 3 分析評(píng)價(jià)的方法和步驟 分析建設(shè)工程所在地段是否處于敏感地區(qū)和地下水環(huán)境條件的敏感地段 分析地下水的環(huán)境質(zhì)量和用途 宏觀確

5、定建設(shè)項(xiàng)目選址的可行性 分析建設(shè)工程所在區(qū)域的地形地貌 地質(zhì)構(gòu)造 水文地質(zhì)單元 建立區(qū)域地下水補(bǔ) 徑 排概念 以此分析地下水可能的污染方式 途徑 影響范圍和污染發(fā)展方向 分析建設(shè)工程所在地的包氣帶類型 巖性結(jié)構(gòu) 滲透性能等 分析污染物可能的污染途徑及形成污染的難易程度 綜合分析過程所在地的環(huán)境水文地質(zhì)條件 地下水的環(huán)境功能 就其敏感性 重要性作出結(jié)論 4 分析評(píng)價(jià)工作中需注意的其他問題 某些組分的超標(biāo) 并不直接意味著建設(shè)項(xiàng)目的污染 應(yīng)了解本地區(qū)的地下水化學(xué)背景 注意調(diào)查了解建設(shè)項(xiàng)目所在地的礦產(chǎn)分布情況 建設(shè)項(xiàng)目特征污染物是一種污染物指示劑 應(yīng)作為分析評(píng)價(jià)的重點(diǎn) 內(nèi)容概要 概述評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分地下

6、水環(huán)境影響分析評(píng)價(jià)地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)三維地下水運(yùn)動(dòng)與污染物運(yùn)移模擬軟件系統(tǒng) FEFLOW 及案例演示 地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià) 溶質(zhì)在地下水中運(yùn)移的彌散理論溶質(zhì)運(yùn)移方程初始條件和邊界條件溶質(zhì)運(yùn)移方程的求解方法及其應(yīng)用 溶質(zhì)在地下水中運(yùn)移的彌散理論 溶質(zhì)在地下水中運(yùn)移的數(shù)學(xué)模型是以水動(dòng)力彌散理論為基礎(chǔ)的 水動(dòng)力彌散理論主要研究多孔介質(zhì)中溶質(zhì)運(yùn)移的機(jī)理 定量地描述可溶混流體彼此之間相互驅(qū)替的過程 以及溶質(zhì)溶度在實(shí)踐和空間上的變化規(guī)律 水動(dòng)力彌散是大量的單個(gè)溶質(zhì)質(zhì)點(diǎn)通過孔隙的實(shí)際運(yùn)移與發(fā)生在孔隙中的各種物理和化學(xué)現(xiàn)象的宏觀反應(yīng) 造成彌散現(xiàn)象的主要原因是機(jī)械彌散和分子擴(kuò)散這兩種物質(zhì)運(yùn)移過程同時(shí)作用的

7、結(jié)果 當(dāng)溶質(zhì)在多孔介質(zhì)中流動(dòng)時(shí) 機(jī)械彌散和分子擴(kuò)散以不可分割的形式共同起作用 兩者的綜合結(jié)果成為水動(dòng)力彌散 機(jī)械彌散和分子擴(kuò)散 當(dāng)流速較大時(shí) 機(jī)械彌散在水動(dòng)力彌散中起主要作用 這是常見的情況 當(dāng)流速較小時(shí) 分子擴(kuò)散作用在水動(dòng)力彌散中起的地位變得更重要 機(jī)械彌散和分子擴(kuò)散都會(huì)使溶質(zhì)既在平均流速方向擴(kuò)散又沿垂直于平均流速的方向擴(kuò)散 前者稱為縱向彌散后者成為橫向彌散 溶質(zhì)運(yùn)移方程 溶質(zhì)在自由溶液中的擴(kuò)散服從Fick定律 該定律表明 單位時(shí)間通過單位面積的溶質(zhì)的質(zhì)量與該面積上的濃度梯度成正比 即 式中 Ja 溶質(zhì)在自由溶液中的擴(kuò)散通量Da 溶質(zhì)在自由液體中的擴(kuò)散系數(shù)gradC 溶質(zhì)在溶液中的溶度梯度

8、溶質(zhì)運(yùn)移方程 理論與實(shí)驗(yàn)研究證明 在多孔介質(zhì)中 溶質(zhì)的擴(kuò)散也可用Fick定律表示 考慮到固體顆粒的存在 溶質(zhì)在多孔介質(zhì)中的擴(kuò)散通量可以表示為 式中 JD 溶質(zhì)在溶質(zhì)中的擴(kuò)散通量 土壤體積含水率Dd 溶質(zhì)在多孔介質(zhì)中的擴(kuò)散系數(shù) 根據(jù)質(zhì)量守恒原理 在均值各項(xiàng)同性非飽和介質(zhì)中 溶質(zhì)運(yùn)移的基本方程為 上式左端項(xiàng)表示單位體積多孔介質(zhì)中溶質(zhì)質(zhì)量隨時(shí)間的變化率右端第一項(xiàng)為彌散項(xiàng)右端第二項(xiàng)為對(duì)流項(xiàng)第三項(xiàng)為源匯項(xiàng)上述方程為水動(dòng)力彌散方程 也稱對(duì)流彌散方程 水動(dòng)力彌散方程 初始條件和邊界條件 要確定研究區(qū)域內(nèi)的濃度分布C 還需具備以下條件 空間區(qū)域和時(shí)間區(qū)域 0 T 給出研究區(qū)域內(nèi)的所有水流運(yùn)動(dòng)參數(shù)和溶質(zhì)運(yùn)移參數(shù)

9、 定解條件 包括初始條件和邊界條件 初始條件是指在初始時(shí)刻t 0時(shí)研究區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)上的濃度分布邊界條件通常是指在研究區(qū)域的邊界線上溶質(zhì)濃度或濃度通量的變化情況若在邊界處 溶質(zhì)濃度已知為 則邊界條件為已知濃度邊界或 類邊界 可表示為 若在邊界處 已知濃度梯度 稱為 類邊界 即 q 已知含水 ni是方向余弦若給定邊界上的濃度及梯度 稱為混合邊界或稱為 類邊界 即 g 已知函數(shù) 左側(cè)第一項(xiàng)為彌散通量 第二項(xiàng)為對(duì)流通量 溶質(zhì)運(yùn)移方程的求解方法及其應(yīng)用 實(shí)際工作中常采用有限差分或有限單元等數(shù)值解法解決地下水污染問題 溶質(zhì)運(yùn)移問題的基本思路是 把連續(xù)的問題離散化把相應(yīng)線性方程組的解作為原問題的近似解 上述方

10、法的優(yōu)點(diǎn) 易于處理非均質(zhì)問題和具有復(fù)雜邊界形狀的問題 定量預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)工作的主要困難 必須詳細(xì)勘察地質(zhì) 水文地質(zhì)條件 取得大量的相關(guān)信息和參數(shù) 因此需投入大量的勘察 試驗(yàn)工作 花費(fèi)大量的勘察試驗(yàn)費(fèi)用 內(nèi)容概要 概述評(píng)價(jià)等級(jí)的劃分地下水環(huán)境影響分析評(píng)價(jià)地下水環(huán)境影響預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)三維地下水運(yùn)動(dòng)與污染物運(yùn)移模擬軟件系統(tǒng) FEFLOW 及案例演示 三維地下水運(yùn)動(dòng)與污染物運(yùn)移模擬軟件系統(tǒng) FEFLOW 及案例演示 FEFLOW簡(jiǎn)介主要功能及應(yīng)用領(lǐng)域解決問題的技術(shù)條件軟件界面介紹案例演示 Feflow簡(jiǎn)介 Feflow FiniteElementsubsurfaceFLOWsystem Feflow軟件由德國(guó)WA

11、SY公司開發(fā) 是模擬水流 污染物及熱量在孔隙介質(zhì)中飽和流及非飽和流狀態(tài)下運(yùn)移的最直觀的軟件之一 主要功能及應(yīng)用領(lǐng)域 水溶質(zhì)運(yùn)移 熱流傳遞對(duì)流 擴(kuò)散運(yùn)移平衡吸附衰變 降解多溶質(zhì) 化學(xué)反應(yīng)溶質(zhì)運(yùn)移變密度溶質(zhì) 熱流運(yùn)移 模擬溶質(zhì)運(yùn)移 熱流傳遞 主要功能 地理信息系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換接口結(jié)果可視化 分析工具三維可視化 動(dòng)畫視頻定坐標(biāo)及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換軟件作圖軟件參數(shù)擬合外部程序接口 IFM 應(yīng)用領(lǐng)域 地下水資源管理地下水環(huán)境及污染控制地下水工程地下核工程采礦 應(yīng)用領(lǐng)域 地?zé)衢_發(fā) 地下冷卻地下存儲(chǔ)工程新材料開發(fā) 干燥 隔離 膨化 農(nóng)業(yè) 灌溉 排水 鹽堿化 其它與地下水有關(guān)的應(yīng)用 比如海水入侵 解決

12、問題的技術(shù)條件 確定模型區(qū)域準(zhǔn)備所需數(shù)據(jù)地形圖 高程 土地使用情況 河流等 地質(zhì)資料水文及氣候方面數(shù)據(jù)地下水開采及補(bǔ)給狀況地下水 河流的相關(guān)觀測(cè)數(shù)據(jù)污染物數(shù)據(jù) 采用模型是2D還是3D 模型律定 驗(yàn)證 模型的修改及糾正主要基于觀測(cè)井的觀測(cè)值水平衡分析已知的地下水等值線比較計(jì)算值與觀測(cè)值 模型類型 分類 FEFLOW用戶界面的結(jié)構(gòu) AdvancingFront法 優(yōu)點(diǎn) 速度快 生成的三角形極為規(guī)整缺點(diǎn) 生成網(wǎng)格時(shí)不能考慮附加點(diǎn) 線幾何特征 優(yōu)點(diǎn) 速度極快 能考慮幾何形態(tài)極為復(fù)雜的多邊形 包括點(diǎn) 線等附加條件 缺點(diǎn) 生成的三角形內(nèi)角略大于180度 過分考慮各種幾何形態(tài)的一致性 Tmesh法 案例演示

13、 案例演示 案例 當(dāng)滲透系數(shù)為20 10 4m s 當(dāng)滲透系數(shù)為10 10 4m s污染物運(yùn)移過程運(yùn)行結(jié)果比較 模型概化 設(shè)置模型區(qū)域 網(wǎng)格剖分 網(wǎng)格生成選項(xiàng) 網(wǎng)格剖分 生成單元格數(shù)量 網(wǎng)格剖分 問題分類 流初始條件 水頭 流初始條件 井 流物質(zhì) 導(dǎo)水系數(shù) 流物質(zhì) 源匯項(xiàng) 物質(zhì)邊界 問題匯總 運(yùn)行 運(yùn)行結(jié)果 運(yùn)行結(jié)果3D圖 水頭等值線圖 抽水井a(chǎn) b濃度變化 滲透系數(shù)為20 10 4m s 抽水井a(chǎn) b周圍流線分布 滲透系數(shù)為20 10 4m s 預(yù)算分析 污染物分布 滲透系數(shù)為20 10 4m s 滲透系數(shù)為10 10 4m s 抽水井a(chǎn) b濃度的變化 滲透系數(shù)為20 10 4m s 滲透系數(shù)為10 10 4m s 滲透系數(shù)為20 10 4m s 滲透系數(shù)為10 10 4m s 剖面的濃度 剖面的濃度 滲透系數(shù)為20 10 4m s 滲透系數(shù)為10 10 4m s 謝謝