一種定量監(jiān)測dnapl運移過程與飽和度的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種定量監(jiān)測DNAPL運移過程與飽和度的方法。在二維砂箱中進行DNAPL的入滲試驗，應用光透法與高密度電阻率法進行動態(tài)監(jiān)測，分別利用CCD相機、LCR數(shù)字電橋采集數(shù)據(jù)。采用“水-DNAPL”兩相中DNAPL飽和度的計算公式對光透法的數(shù)據(jù)進行處理。高密度電阻率法的數(shù)據(jù)處理是將獲得的電阻值數(shù)據(jù)轉化為電阻率值，然后利用Archie公式獲得重非水相液體的飽和度空間分布。Archie公式中參數(shù)β值采用與光透法相結合的新方法來獲取,根據(jù)不同時刻的飽和度空間分布可以估算注入砂箱內的DNAPL總量，并將其與實測的入滲量進行對比。結果表明，本發(fā)明能定量監(jiān)測飽和孔隙介質中DNAPL的入滲過程，且估算的DNAPL入滲量與實測值比較吻合。
【專利說明】一種定量監(jiān)測DNAPL運移過程與飽和度的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及污染環(huán)境學領域，具體涉及一種定量監(jiān)測DNAPL污染物運移過程以及飽和度的方法。
【背景技術】
[0002]土壤和地下水環(huán)境中不混溶有機化合物污染是環(huán)境污染領域研究的熱點方向之一。這類不混溶有機化合物通常稱為非水相液體(Non-Aqueous Phase Liquid-NAPL),其中比重大于水的稱為重非水相液體(DNAPL-Dense NAPL)，比重小于水的則稱為輕非水相液體(LNAPL-Light NAPL)。近年來國內外許多學者致力于NAPL運移規(guī)律及其飽和度的研究(O' Carroll et al., 2007; Chambers et al.，2004;徐炎兵等，2009),但目前國內的研究主要集中于LNAPL(武曉峰等，2000 ;李國山等，2008)，對DNAPL研究相對較少。對孔隙介質中DNAPL運移規(guī)律的室內試驗研究，可采用一些非破壞性、非侵入性的技術手段，如Y -射線衰減法(Gardner, 1986)、X_射線透射法(Liu et al.，1993)、光透法(Hoa, 1981;Tidwell etal., 1994;Bob et al.，2008)等。在上述這些技術中，光透法所需的專業(yè)設備費用最低，且對人體沒有危害。國外利用光透法對于“水-汽”兩相中水飽和度的研究較多。如Tidwell和Glass [Tidwell et al.，1994]利用光透法提出了一個包含簡單經(jīng)驗參數(shù)的計算介質水飽和度的數(shù)學模型；Niemet和Selker (Niemet et al., 2001)則在二維透明多孔介質中利用光透法建立了 5個數(shù)學模型估算介質的水飽和度。在這些研究基礎上，Bob和Brooks(Bob et al.，2008)將一種修正后的光透法引入到“水-DNAPL”兩相中DNAPL飽和度的研究中。光透法的優(yōu)點是監(jiān)測的結果分辨率高并可進行連續(xù)自動監(jiān)測，既可以定性分析多孔介質中DNAPL的運移規(guī)律，還能定量計算DNAPL的分布和入滲量。雖然光透法有諸多優(yōu)點，但也有其局限性。如只適用于室內實驗，不能應用于野外；只適用于二維條件，不能應用于三維情況。
[0003]采用光透法中時，通常會涉及阿爾奇公式，阿爾奇公式準確性關鍵在于其中參數(shù)β值測定。β值的確定以往都是通過另外配備砂樣進行試驗測定。通過配備不同DNAPL飽和度的砂樣，測定每個砂樣的電阻率值，做出一條DNAPL飽和度值與電阻率值之間關系的標準曲線，對曲線進行擬合便可得β值。但這種做法存在二個難點:一是很難保證配備的砂樣與實際的實驗裝置中充填的砂樣在密實度等方面完全一致，二是很難實現(xiàn)DNAPL(尤其是具有揮發(fā)性的DNAPL)以某一特定飽和度均勻分布在配備的砂樣中。
[0004]高密度電阻率成像法(ElectricalResistivity Tomography-ERT)是廣泛應用于地下水研究領域的一種監(jiān)測方法(Zhou et al., 2001; Singha et al., 2005 ;Michot etal.，2003)。它的優(yōu)點包括:非破壞性的監(jiān)測介質中流體的運動以及物質的遷移，不僅可以應用于室內不同維度試驗(劉漢樂等，2008)，而且還適用于野外不同的空間尺度。但目前利用該方法獲取介質內DNAPL飽和度并量化污染物分布的研究少見報道。主要是因為該方法目前尚存在一些難解問題，其中一個就是介質真實電阻率與污染物含量之間的量化關系。
【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種利用光透法與高密度電阻率法相結合，定量監(jiān)測DNAPL運移過程與飽和度的方法，采用該方法得到的DNAPL入滲量與實測值比較吻
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[0006]本發(fā)明所述的一種定量監(jiān)測DNAPL運移過程與飽和度的方法，包括以下步驟:
[0007](I)利用光透系統(tǒng)中(XD相機拍照記錄砂箱內飽水時的光強值Is以及DNAPL入滲過程中多孔介質內的光強值I，
[0008](2)采用高密度電阻率法測量砂箱內飽水以及DNAPL入滲過程中的電阻值；
[0009](3)采用“水-DNAPL”兩相中DNAPL飽和度的計算公式對光透法的數(shù)據(jù)進行處理，水/NAPL 二相流中DNAPL飽和度計算公式為:
【權利要求】
1.一種定量監(jiān)測DNAPL運移過程與飽和度的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)利用光透系統(tǒng)中CCD相機拍照記錄砂箱內飽水時的光強值Is以及DNAPL入滲過程中多孔介質內的光強值I， (2)采用高密度電阻率法測量砂箱內飽水以及DNAPL入滲過程中的電阻值； (3)采用“水-DNAPL”兩相中DNAPL飽和度的計算公式對光透法的數(shù)據(jù)進行處理，水/NAPL 二相流中DNAPL飽和度計算公式為:
2.根據(jù)權利要求1的定量監(jiān)測DNAPL運移過程與飽和度的方法，其特征在于:步驟(1)中，所述的光強值是基于像素點的光強資料，其空間分辨可達1_以下。
3.根據(jù)權利要求1的定量監(jiān)測DNAPL運移過程與飽和度的方法，其特征在于:步驟(2)中測量電阻值為CCD相機兩次拍照間隙之間，做到兩種方法同時監(jiān)測。
4.根據(jù)權利要求1的定量監(jiān)測DNAPL運移過程與飽和度的方法，其特征在于:步驟(3)中ItjilAs是利用實驗過程中的DNAPL飽和區(qū)域光強值和初始時刻飽水區(qū)域光強值計算得到。
5.根據(jù)權利要求1的定量監(jiān)測DNAPL運移過程與飽和度的方法，其特征在于:步驟(5)中計算出的參數(shù)β值為整個砂箱介質內的平`均值。
【文檔編號】G01N21/17GK103852425SQ201410108042
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權日:2014年3月21日
【發(fā)明者】葉淑君, 吳吉春, 郭健 申請人:南京大學