污染物遷移分析模型POLLUTEv7原理與應用

樊晶晶

摘 要：垃圾填埋場滲瀝液中的污染物嚴重威脅填埋場底部的土體和地下水環境。為了對垃圾滲瀝液中各種無機和有機污染物的遷移規律進行研究，需要采用分析功能強大的計算模型進行模擬。污染物遷移模擬模型POLLUTEv7可以用來提供快速、準確、全面的污染物運移分析能力。模型能夠根據污染物遷移邊界條件建立一維無限空間對流-彌散方程。采用拉普拉斯變換和拉普拉斯逆變換求解控制方程?？梢钥紤]的范圍從在天然粘土隔水簡單系統到垃圾填埋場的設計模型復合襯墊，多重障礙和多含水層。除了對流—彌散運輸，POLLUTEv7可以考慮非線性吸附、放射性衰變和生物降解衰變，運輸通過各類垃圾填埋場防滲襯墊，隨時間變化的特性，和相位的變化。對污染物遷移模擬模型POLLUTEv7原理進行分析，并介紹了其在工程中的應用。

關鍵詞：填埋場；污染物；遷移；原理

中圖分類號：F124.5 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2014）24-0237-02

一、污染物遷移分析原理

城市生活垃圾填埋場產生的滲瀝液將對填埋場周邊的土壤和地下水造成嚴重的污染[1]。為了控制滲瀝液對周邊環境的污染，需要對填埋場滲瀝液中污染物的遷移規律進行準確分析。POLLUTEv7[2]可以用來提供快速、準確、全面的污染物運移分析能力。其基本分析原理如下：

1.控制方程

POLLUTEv7采用一維對流—擴散模型模擬污染物沿豎直方向通過防滲襯里，模型的基本假設為：（1）污染源位于土層頂部，并且污染物在土層中的擴散是一維的，不考慮其他外部污染源；（2）每層土的物理特性（如擴散系數、流速、孔隙率等）為均勻分布；（3）土層中土壤為飽和狀態，水流為平流，不考慮瞬時流動；（4）土壤顆粒對污染物的的吸附為線性吸附。

在上述基本假設前提下，污染物在土層中一維對流—擴散模型的控制方程為：

Rd=D-v-λC （1）

式（1）中C為污染物的濃度，D為污染物通過土層的擴散系數，v為達西速度，λ為衰變系數，λ=ln2/T1/2，T1/2為污染物在土層中的半衰期。Rd為阻滯因子，其表達式為：

Rd=1+ （2）

式（2）中，ρ為土層的干密度，Kd為，n為土層的孔隙率。

2.方程求解

采用Rowe[3]提出的有限層方法求解控制方程（1），該方法為半解析半數值的方法，其主要步驟為：（1）采用Laplace變換簡化控制方程（1），然后采用解析方法求解變換后的偏微分方程；（2）采用數值方法將上一步驟中得到的解析解求Laplace逆變換，得到控制方程（1）的數值解。

二、污染物遷移分析應用

1.分析模型

選取美國規范RCRA的典型垃圾填埋場。該填埋場由的復合襯墊和主滲濾液收集系統。該復合襯墊是由一個 1.5毫米土工膜與0.9米厚壓實粘土襯墊構成，土工膜與壓實粘土之間接觸良好。根據工程實際情況，假定土工膜上缺陷的面積為0.1平方厘米，缺陷的數量為1個缺陷每英畝（2.5公頃）。采用吉羅等人（1992）提出的方法計算污染物通過復合襯墊以考慮污染的滲漏。

填埋場模型中，填埋場沿地下水流方向的尺寸為200m。考慮揮發性有機物，其初始濃度值取為1.5mg/L。復合襯墊的滲瀝液水頭高度為0.3m。揮發性有機物在防滲襯墊中的運移參數（如表1所示）。

2.輸出結果

通過建立污染物遷移模型，根據實際條件確定防滲沉淀的邊界條件。可以得到污染物濃度—深度曲線。污染物濃度隨著深度的增加而逐漸降低，說明防滲襯墊具有一定的防污效果。為了更加準確地得到分析結果，可以采用數據表格輸出方式導出數據，便于數據處理和分析。

三、結論

污染物遷移模擬模型POLLUTEv7是用于分析各種有機和無機污染物在介質中運移的模型。能夠考慮非線性吸附、放射性衰變和生物降解衰變等多種污染物遷移及轉換規律，是一種功能強大、方便快捷的污染物遷移分析模型，在垃圾填埋場的設計中將得到廣泛的應用。

參考文獻：

[1] 李穎.城市生活垃圾衛生填埋場設計指南[M].北京：中國環境科學出版社，2005.

[2] GAEA Pollutev7 Users Guide，2004，GAEA Technologies Ltd.

[3] Rowe RK and Booker JR，A finite layer technique for modelling complex landfill history[J].Canadian Geotechnical Journal，1995（4）：660-676.

[責任編輯 王玉妹]endprint

摘 要：垃圾填埋場滲瀝液中的污染物嚴重威脅填埋場底部的土體和地下水環境。為了對垃圾滲瀝液中各種無機和有機污染物的遷移規律進行研究，需要采用分析功能強大的計算模型進行模擬。污染物遷移模擬模型POLLUTEv7可以用來提供快速、準確、全面的污染物運移分析能力。模型能夠根據污染物遷移邊界條件建立一維無限空間對流-彌散方程。采用拉普拉斯變換和拉普拉斯逆變換求解控制方程。可以考慮的范圍從在天然粘土隔水簡單系統到垃圾填埋場的設計模型復合襯墊，多重障礙和多含水層。除了對流—彌散運輸，POLLUTEv7可以考慮非線性吸附、放射性衰變和生物降解衰變，運輸通過各類垃圾填埋場防滲襯墊，隨時間變化的特性，和相位的變化。對污染物遷移模擬模型POLLUTEv7原理進行分析，并介紹了其在工程中的應用。

關鍵詞：填埋場；污染物；遷移；原理

中圖分類號：F124.5 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2014）24-0237-02

一、污染物遷移分析原理

城市生活垃圾填埋場產生的滲瀝液將對填埋場周邊的土壤和地下水造成嚴重的污染[1]。為了控制滲瀝液對周邊環境的污染，需要對填埋場滲瀝液中污染物的遷移規律進行準確分析。POLLUTEv7[2]可以用來提供快速、準確、全面的污染物運移分析能力。其基本分析原理如下：

1.控制方程

POLLUTEv7采用一維對流—擴散模型模擬污染物沿豎直方向通過防滲襯里，模型的基本假設為：（1）污染源位于土層頂部，并且污染物在土層中的擴散是一維的，不考慮其他外部污染源；（2）每層土的物理特性（如擴散系數、流速、孔隙率等）為均勻分布；（3）土層中土壤為飽和狀態，水流為平流，不考慮瞬時流動；（4）土壤顆粒對污染物的的吸附為線性吸附。

在上述基本假設前提下，污染物在土層中一維對流—擴散模型的控制方程為：

Rd=D-v-λC （1）

式（1）中C為污染物的濃度，D為污染物通過土層的擴散系數，v為達西速度，λ為衰變系數，λ=ln2/T1/2，T1/2為污染物在土層中的半衰期。Rd為阻滯因子，其表達式為：

Rd=1+ （2）

式（2）中，ρ為土層的干密度，Kd為，n為土層的孔隙率。

2.方程求解

采用Rowe[3]提出的有限層方法求解控制方程（1），該方法為半解析半數值的方法，其主要步驟為：（1）采用Laplace變換簡化控制方程（1），然后采用解析方法求解變換后的偏微分方程；（2）采用數值方法將上一步驟中得到的解析解求Laplace逆變換，得到控制方程（1）的數值解。

二、污染物遷移分析應用

1.分析模型

選取美國規范RCRA的典型垃圾填埋場。該填埋場由的復合襯墊和主滲濾液收集系統。該復合襯墊是由一個 1.5毫米土工膜與0.9米厚壓實粘土襯墊構成，土工膜與壓實粘土之間接觸良好。根據工程實際情況，假定土工膜上缺陷的面積為0.1平方厘米，缺陷的數量為1個缺陷每英畝（2.5公頃）。采用吉羅等人（1992）提出的方法計算污染物通過復合襯墊以考慮污染的滲漏。

填埋場模型中，填埋場沿地下水流方向的尺寸為200m?？紤]揮發性有機物，其初始濃度值取為1.5mg/L。復合襯墊的滲瀝液水頭高度為0.3m。揮發性有機物在防滲襯墊中的運移參數（如表1所示）。

2.輸出結果

通過建立污染物遷移模型，根據實際條件確定防滲沉淀的邊界條件。可以得到污染物濃度—深度曲線。污染物濃度隨著深度的增加而逐漸降低，說明防滲襯墊具有一定的防污效果。為了更加準確地得到分析結果，可以采用數據表格輸出方式導出數據，便于數據處理和分析。

三、結論

污染物遷移模擬模型POLLUTEv7是用于分析各種有機和無機污染物在介質中運移的模型。能夠考慮非線性吸附、放射性衰變和生物降解衰變等多種污染物遷移及轉換規律，是一種功能強大、方便快捷的污染物遷移分析模型，在垃圾填埋場的設計中將得到廣泛的應用。

參考文獻：

[1] 李穎.城市生活垃圾衛生填埋場設計指南[M].北京：中國環境科學出版社，2005.

[2] GAEA Pollutev7 Users Guide，2004，GAEA Technologies Ltd.

[3] Rowe RK and Booker JR，A finite layer technique for modelling complex landfill history[J].Canadian Geotechnical Journal，1995（4）：660-676.

[責任編輯 王玉妹]endprint

摘 要：垃圾填埋場滲瀝液中的污染物嚴重威脅填埋場底部的土體和地下水環境。為了對垃圾滲瀝液中各種無機和有機污染物的遷移規律進行研究，需要采用分析功能強大的計算模型進行模擬。污染物遷移模擬模型POLLUTEv7可以用來提供快速、準確、全面的污染物運移分析能力。模型能夠根據污染物遷移邊界條件建立一維無限空間對流-彌散方程。采用拉普拉斯變換和拉普拉斯逆變換求解控制方程?？梢钥紤]的范圍從在天然粘土隔水簡單系統到垃圾填埋場的設計模型復合襯墊，多重障礙和多含水層。除了對流—彌散運輸，POLLUTEv7可以考慮非線性吸附、放射性衰變和生物降解衰變，運輸通過各類垃圾填埋場防滲襯墊，隨時間變化的特性，和相位的變化。對污染物遷移模擬模型POLLUTEv7原理進行分析，并介紹了其在工程中的應用。

關鍵詞：填埋場；污染物；遷移；原理

中圖分類號：F124.5 文獻標志碼：A 文章編號：1673-291X（2014）24-0237-02

一、污染物遷移分析原理

城市生活垃圾填埋場產生的滲瀝液將對填埋場周邊的土壤和地下水造成嚴重的污染[1]。為了控制滲瀝液對周邊環境的污染，需要對填埋場滲瀝液中污染物的遷移規律進行準確分析。POLLUTEv7[2]可以用來提供快速、準確、全面的污染物運移分析能力。其基本分析原理如下：

1.控制方程

POLLUTEv7采用一維對流—擴散模型模擬污染物沿豎直方向通過防滲襯里，模型的基本假設為：（1）污染源位于土層頂部，并且污染物在土層中的擴散是一維的，不考慮其他外部污染源；（2）每層土的物理特性（如擴散系數、流速、孔隙率等）為均勻分布；（3）土層中土壤為飽和狀態，水流為平流，不考慮瞬時流動；（4）土壤顆粒對污染物的的吸附為線性吸附。

在上述基本假設前提下，污染物在土層中一維對流—擴散模型的控制方程為：

Rd=D-v-λC （1）

式（1）中C為污染物的濃度，D為污染物通過土層的擴散系數，v為達西速度，λ為衰變系數，λ=ln2/T1/2，T1/2為污染物在土層中的半衰期。Rd為阻滯因子，其表達式為：

Rd=1+ （2）

式（2）中，ρ為土層的干密度，Kd為，n為土層的孔隙率。

2.方程求解

采用Rowe[3]提出的有限層方法求解控制方程（1），該方法為半解析半數值的方法，其主要步驟為：（1）采用Laplace變換簡化控制方程（1），然后采用解析方法求解變換后的偏微分方程；（2）采用數值方法將上一步驟中得到的解析解求Laplace逆變換，得到控制方程（1）的數值解。

二、污染物遷移分析應用

1.分析模型

選取美國規范RCRA的典型垃圾填埋場。該填埋場由的復合襯墊和主滲濾液收集系統。該復合襯墊是由一個 1.5毫米土工膜與0.9米厚壓實粘土襯墊構成，土工膜與壓實粘土之間接觸良好。根據工程實際情況，假定土工膜上缺陷的面積為0.1平方厘米，缺陷的數量為1個缺陷每英畝（2.5公頃）。采用吉羅等人（1992）提出的方法計算污染物通過復合襯墊以考慮污染的滲漏。

填埋場模型中，填埋場沿地下水流方向的尺寸為200m?？紤]揮發性有機物，其初始濃度值取為1.5mg/L。復合襯墊的滲瀝液水頭高度為0.3m。揮發性有機物在防滲襯墊中的運移參數（如表1所示）。

2.輸出結果

通過建立污染物遷移模型，根據實際條件確定防滲沉淀的邊界條件?？梢缘玫轿廴疚餄舛取疃惹€。污染物濃度隨著深度的增加而逐漸降低，說明防滲襯墊具有一定的防污效果。為了更加準確地得到分析結果，可以采用數據表格輸出方式導出數據，便于數據處理和分析。

三、結論

污染物遷移模擬模型POLLUTEv7是用于分析各種有機和無機污染物在介質中運移的模型。能夠考慮非線性吸附、放射性衰變和生物降解衰變等多種污染物遷移及轉換規律，是一種功能強大、方便快捷的污染物遷移分析模型，在垃圾填埋場的設計中將得到廣泛的應用。

參考文獻：

[1] 李穎.城市生活垃圾衛生填埋場設計指南[M].北京：中國環境科學出版社，2005.

[2] GAEA Pollutev7 Users Guide，2004，GAEA Technologies Ltd.

[3] Rowe RK and Booker JR，A finite layer technique for modelling complex landfill history[J].Canadian Geotechnical Journal，1995（4）：660-676.

[責任編輯 王玉妹]endprint