本發(fā)明涉及地下水污染修復(fù)，尤其是涉及基于地下水循環(huán)井與抽出-處理協(xié)同的地下水污染修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，世界各地的地下水資源都面臨不同程度的污染問(wèn)題，嚴(yán)重威脅了生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展和人類的用水安全，開展有效的地下水污染修復(fù)工作是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。在地下水污染修復(fù)技術(shù)中，地下水循環(huán)井(groundwater?circulationwell，gcw)技術(shù)和抽出-處理(pump?and?treat，p&t)技術(shù)是最為常用的兩種技術(shù)。gcw技術(shù)具有修復(fù)成本低、環(huán)境擾動(dòng)小、能耗低等特點(diǎn)，然而gcw技術(shù)具有一定的技術(shù)缺陷，在低滲透地層，gcw的影響半徑較小，修復(fù)效能不強(qiáng)，同時(shí)循環(huán)水流反復(fù)沖刷易造成含水層泥漿析出，大顆粒物堵塞篩管導(dǎo)致地下水循環(huán)影響半徑逐漸縮小，進(jìn)而影響修復(fù)效果，導(dǎo)致gcw技術(shù)對(duì)含水層中污染物的修復(fù)范圍有限；而p&t技術(shù)難以處理低滲透性含水層中的污染物。因此為解決單一處理技術(shù)存在的技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種基于gcw技術(shù)與p&t協(xié)同的地下水污染修復(fù)方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供基于地下水循環(huán)井技術(shù)與抽出-處理協(xié)同的地下水污染修復(fù)方法，將循環(huán)井技術(shù)和抽出-處理技術(shù)協(xié)同，解決了單一技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)了較高的地下水污染修復(fù)效果，為協(xié)同技術(shù)修復(fù)地下水污染的研究奠定基礎(chǔ)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了基于地下水循環(huán)井技術(shù)與抽出-處理協(xié)同的地下水污染修復(fù)方法，包括以下步驟：

3、s1、布置循環(huán)井：在污染區(qū)域設(shè)置一個(gè)循環(huán)井，循環(huán)井上部為抽水篩段，循環(huán)井的下部為注水篩段；

4、s2、布置抽水井：在污染區(qū)域設(shè)置一個(gè)抽水井，抽水井下部為抽水段；

5、s3、根據(jù)循環(huán)井的影響半徑，調(diào)整循環(huán)井和抽水井的位置關(guān)系；

6、s4、運(yùn)行循環(huán)井和抽水井：將第一抽水管底端與抽水篩段連通，注水管底端與注水篩段連通，運(yùn)行循環(huán)井；將第二抽水管與抽水段連通，運(yùn)行抽水井。

7、進(jìn)一步地，步驟s1中，注水篩段設(shè)置在循環(huán)井下端，注水篩段的高度為循環(huán)井高度的1/4，抽水篩段設(shè)置在循環(huán)井上端，抽水篩段的高度為循環(huán)井高度1/4。

8、進(jìn)一步地，步驟s2中，抽水段設(shè)置在抽水井中部，抽水段的高度為抽水井高度的3/4。

9、進(jìn)一步地，步驟s3中循環(huán)井和抽水井位置關(guān)系的確定方法如下：

10、首先運(yùn)行循環(huán)井，根據(jù)水頭差的方法確定出循環(huán)井最大影響半徑所在的位置，在最大影響半徑位置上布設(shè)一個(gè)抽水流量相同的抽水井(循環(huán)井最大影響半徑為9.6m，抽水井位置x＝8m，y＝3.6m)，用以擴(kuò)大地下水污染修復(fù)的范圍。

11、水頭差的確認(rèn)方法如下：選取循環(huán)井周圍水頭差變化值為0.05m作為循環(huán)井影響半徑的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，將模型中不同點(diǎn)位的水頭差進(jìn)行提取并判別，計(jì)算水頭差等于0.05m的點(diǎn)與篩段中心點(diǎn)的距離，將最大距離定義為循環(huán)井的影響半徑。

12、進(jìn)一步地，步驟s4中循環(huán)井的抽水流量和注水流量相同，并與抽水井的抽水流量相同。

13、上述地下水污染修復(fù)方法的修復(fù)系統(tǒng)模型，根據(jù)地下水污染修復(fù)方法構(gòu)建地下水污染修復(fù)系統(tǒng)模型，并評(píng)估地下水污染修復(fù)系統(tǒng)模型的修復(fù)效率。

14、進(jìn)一步地，地下水污染修復(fù)系統(tǒng)模型的構(gòu)建方法如下：

15、①建立20m*20m*8m的飽和含水層，并確定滲透系數(shù)；

16、②根據(jù)地下水污染修復(fù)方法設(shè)置循環(huán)井和抽水井的位置，并運(yùn)行系統(tǒng)模型；

17、③評(píng)估地下水污染修復(fù)系統(tǒng)模型的修復(fù)效率。

18、進(jìn)一步地，步驟③中評(píng)估修復(fù)效率時(shí)，污染物平均濃度的計(jì)算如公式(1)所示：

19、

20、其中，為t時(shí)刻污染物平均濃度，單位mg/l，c(x,y,z,t)為t時(shí)刻該點(diǎn)污染物濃度，單位mg/l，di中i＝1，2分別表示低滲透區(qū)域和高滲透區(qū)域所占空間體積，單位m3。

21、進(jìn)一步地，步驟③中評(píng)估修復(fù)效率時(shí)，污染物濃度相對(duì)變化量的計(jì)算如公式(2)所示：

22、

23、其中，yi為相對(duì)變化量，單位％；ci(t)為t時(shí)刻污染物濃度，單位mg/l；ci(t-1)為t-1時(shí)刻的污染物濃度，單位mg/l。

24、進(jìn)一步地，步驟③中評(píng)估修復(fù)效率時(shí)，污染物修復(fù)效率的計(jì)算如公式(3)所示：

25、

26、其中，η為區(qū)域內(nèi)被去除的污染物濃度與初始濃度之比(無(wú)量綱)，為修復(fù)結(jié)束時(shí)刻區(qū)域內(nèi)污染物的平均濃度，單位mg/l，c(0)為區(qū)域內(nèi)初始污染物的平均濃度。

27、本發(fā)明所述的基于地下水循環(huán)井與抽出-處理協(xié)同的地下水污染修復(fù)方法的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

28、1、本發(fā)明中協(xié)同技術(shù)在高滲透區(qū)域的修復(fù)效率高于循環(huán)井技術(shù)和抽出-處理技術(shù)的修復(fù)效率，在低滲透區(qū)域協(xié)同技術(shù)的修復(fù)效率高于抽出-處理技術(shù)。表明，協(xié)同技術(shù)的修復(fù)效果相較于其他兩種技術(shù)，在高滲透和低滲透區(qū)域的修復(fù)效果均有較高的修復(fù)效率，因此，協(xié)同技術(shù)對(duì)地下水污染修復(fù)的范圍最大，該技術(shù)在高滲透和低滲透區(qū)域均適用。

29、2、本發(fā)明中將循環(huán)井技術(shù)和抽出-處理技術(shù)協(xié)同，可以提高單一的循環(huán)井技術(shù)對(duì)高滲透區(qū)域地下水污染修復(fù)的范圍，同時(shí)提高單一的抽出-處理技術(shù)對(duì)低滲透區(qū)域的修復(fù)效果，因此協(xié)同技術(shù)解決了單一處理技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)了較高的地下水污染修復(fù)效果，為修復(fù)地下水污染的研究奠定基礎(chǔ)。

30、下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

技術(shù)特征：

1.基于地下水循環(huán)井與抽出-處理協(xié)同的地下水污染修復(fù)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水污染修復(fù)方法，其特征在于：步驟s1中，注水篩段設(shè)置在循環(huán)井下端，注水篩段的高度為循環(huán)井高度的1/4，抽水篩段設(shè)置在循環(huán)井上端，抽水篩段的高度為循環(huán)井高度1/4。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水污染修復(fù)方法，其特征在于：步驟s2中，抽水段設(shè)置在抽水井中部，抽水段的高度為抽水井高度的3/4。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水污染修復(fù)方法，其特征在于，步驟s3中循環(huán)井和抽水井位置關(guān)系的確定方法如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地下水污染修復(fù)方法，其特征在于：步驟s4中循環(huán)井的抽水流量和注水流量相同，并與抽水井的抽水流量相同。

6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的地下水污染修復(fù)方法的修復(fù)系統(tǒng)模型，其特征在于：根據(jù)地下水污染修復(fù)方法構(gòu)建地下水污染修復(fù)系統(tǒng)模型，并評(píng)估地下水污染修復(fù)系統(tǒng)模型的修復(fù)效率。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的修復(fù)系統(tǒng)模型，其特征在于，地下水污染修復(fù)系統(tǒng)模型的構(gòu)建方法如下：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的修復(fù)系統(tǒng)模型，其特征在于，步驟③中評(píng)估修復(fù)效率時(shí)，污染物平均濃度的計(jì)算如公式(1)所示：

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的修復(fù)系統(tǒng)模型，其特征在于，步驟③中評(píng)估修復(fù)效率時(shí)，污染物濃度相對(duì)變化量的計(jì)算如公式(2)所示：

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的修復(fù)系統(tǒng)模型，其特征在于，步驟③中評(píng)估修復(fù)效率時(shí)，污染物修復(fù)效率的計(jì)算如公式(3)所示：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及地下水污染修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，公開了基于地下水循環(huán)井與抽出?處理協(xié)同的地下水污染修復(fù)方法，包括以下步驟：布置循環(huán)井；布置抽水井；根據(jù)循環(huán)井的影響半徑，調(diào)整循環(huán)井和抽水井的位置關(guān)系；將第一抽水管底端與抽水篩段連通，注水管底端與注水篩段連通，運(yùn)行循環(huán)井；將第二抽水管與抽水段連通，運(yùn)行抽水井。本發(fā)明采用上述的基于地下水循環(huán)井與抽出?處理協(xié)同的地下水污染修復(fù)方法，將循環(huán)井技術(shù)和抽出?處理技術(shù)協(xié)同，解決了單一技術(shù)的缺陷，實(shí)現(xiàn)了較高的地下水污染修復(fù)效果，為協(xié)同技術(shù)修復(fù)地下水污染的研究奠定基礎(chǔ)。

技術(shù)研發(fā)人員：張?jiān)谟?宮程程,冉彬,王文科,楊京博,張恒瑞,汪學(xué)科
受保護(hù)的技術(shù)使用者：長(zhǎng)安大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10