地下水环境中DNAPL污染物迁移过程的电阻率成像法研究

As the leakage of DNAPL contaminant have caused serious pollution to the soil and groundwater,it has taken attention of many hydrogeologists and environmental researchers.To the problems and the insufficiency existing in the research in this filed,The project intents to do the systematic study of DNAPL migration process from the perspective of electrical characteristics and Electrical Resistivity Tomography.Study the DNAPL multiphase flow system of comprehensive Electrical Resistivity Tomography under the condition of heterogeneous.Specific research content include:1.Investigation electrical characteristics of DNAPL multiphase flow system under different conditions.2. Electrical Resistivity Tomography of DNAPL multiphase flow system under the condition of heterogeneous.And the distribution of DNAPL saturation and content obtained from Electrical Resistivity Tomography.3.The influence of heterogeneous media and rainfall infiltration to the migration and the residual of DNAPL.4.The variation process of DNAPL multiphase flow system for a long period of time.No matter in the filed of exploration of.the unknown,or in the application of Electrical Resistivity Tomography and investigation of contaminant migration process in DNAPL multiphase flow system,this project has important scientific significance and application value.

重非水相液体（DNAPL）污染物的泄漏对土壤和地下水造成严重的污染，已经引起众多水文地质学家和环境研究者的关注，针对目前该领域研究中存在的问题和不足，本项目拟从电特性和电阻率成像法的角度对 DNAPL 运移过程进行系统的研究。探讨对非均质条件下 DNAPL 多相流体系的综合三维电阻率成像方法。具体研究内容包括：1. DNAPL多相流体系在不同条件下的电特性。2．非均质条件下 DNAPL 多相流体系的电阻率成像方法，以及通过电阻率图像获得DNAPL 饱和度、DNAPL溶解相浓度空间分布及结果验证方法。3．非均质介质和降雨入渗过程对 DNAPL 运移和残留的影响。4．DNAPL 多相流体系在长时间条件下的变化过程。无论是在对未知领域的探索方面，还是在电阻率成像方法应用的推广和对 DNAPL多相流体系中污染物运移过程的研究方面，本项目都具有重要的科学意义和应用价值。

本课题应用电阻率成像法（Electrical Resistivity Tomography,简称ERT）对重非水相液体(Dense Non-Aqueous Phase Liquid，简称DNAPL）污染物运移过程进行系统的研究，取得的科研成果如下：.1.通过室内试验研究多孔介质界面对重非水相液体（DNAPL）运移与分布特性的影响。DNAPL入渗过程中，介质结构影响DNAPL的迁移形态，介质粒径逐层增大，DNAPL污染物的渗流面与指进扩散宽度逐层减小，扩散方式由面状变为指状；在不同粒径介质界面介质结构发生突变时，DNAPL迁移锋面线曲率也相应变大，此时DNAPL的迁移呈现“凸”型特征。.2.在二维和三维非均质介质中开展DNAPL入渗运移试验。相对电阻率变化分布图像清晰圈定出DNAPL的运移路径及分布,DNAPL污染物在入渗过程中受到重力作用与毛细力的控制，以垂向运移为主，在遇到黏土透镜体时开始横向运移，绕过透镜体继续向下运移最后运聚积在砂槽底部。在建立更为准确的数学模型、验证其分析结果等方面都具有重要的科学价值。.3.应用图像法和电阻率成像法（ERT）监测二维模型中DNAPL在饱和非均质多孔介质中的运移分布特征。ERT的监测结果基本可以反映DNAPL在多孔介质中运移和分布，但是局部污染区域监测受到限制，说明ERT分辨率需要进一步提高。融合两种方法进行污染物运移监测，实验结果对于理解DNAPL的运移机理与分布特性，以及确定污染范围和污染程度方面具有重要意义。.4.进行了DNAPL注入试验过程中的饱和度参数求解。DNAPL注入过程中饱和度的空间分布具有不均匀性，且受DNAPL注入量的影响较大；在DNAPL注入速率较大时，由电阻率成像法数据估算得到的DNAPL注入值和试验记录的实际注入量之间的误差相对较大，最大误差可达到27.1%，但在注入量较小时刻，估算值和实际注入量之间的误差较小，最小误差可为0.03%。本研究为污染区域DNAPL饱和度确定提供一种有效方法。