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随着我国现代工业的发展,工业废水排放量日益增加,造成水体不同程度的污染,引发了许多环境问题。近年来,国家加强了对工业废液的污染控制和防治措施,加大了对水污染的治理工作,而国内目前处理工业废液几乎都是通过物理、化学以及生物等方法来净化污水,达到排放标准。这些方法处理成本高,且处理效果也不甚理想。
工业废液的地下灌注及控制技术是当前环境保护和工业经济方面日益受到关注的一项新技术。地下灌注能够将大量工业废液注入深层地质环境中,通过封闭的地质构造环境安全地贮藏废液,使其永久不进入生物圈的物质循环,以达到处理废液的目的,这种方法在美国得到了广泛的应用。
我国在工业废液地下灌注技术已经开始试点工作。地下灌注技术是一个系统工程,包括前期的地质、地质构造和水文地质分析,区域断裂和地震活动的考察,数值模拟论证,灌注井的建设要求以及一系列严格的操作控制。本文研究的内容主要涉及数值模拟方法论证。通过两种不同的地下水数值模拟方法(SWIFT和MT3D)对灌注废液在地层深部的迁移安全性进行论证,论证废液在10000年内是否会流出灌注带,是否符合地下灌注的风险控制标准。
通过对研究区域的的基本地质和构造分析,从地质层面上解释地质选址的合理性;通过进一步的水文地质分析,概化出具体研究问题的概念模型,然后运用两种数值模拟方法,对实际问题进行数值模拟。经过一系列的模拟计算,两种方法都给出了灌注废液在灌注层以及其他含水层的溶质运移结果。通过两种方法在模拟原理、模型建立以及模拟结果等方面进行对比论证,得出SWIFT和MT3D方法在地下灌注模拟中应用的异同。SWIFT方法能考虑在深部含水层所特有的高温高压条件,数学模型中涉及孔隙度、液体粘度等参数对溶质运移影响的特殊性,采用了相应的数学方程,并通过有效的模型概化方法,对研究区域进行划分计算,最终得出模拟结果。依据和SWIFT统一的模型概化,MT3D也给出了溶质运移模拟的结果。对比两种方法的计算结果,我们发现不同时段的溶质运移范围基本吻合。但由于SWIFT考虑的相关参数变化较多,则更能精细刻画高压地下灌注模拟问题的特殊性。而MT3D对于一般的地下水溶质运移问题能得到非常好的解决,对于深部含水层地下灌注问题,因为未能考虑高温高压条件下相关参数变化所带来的影响,所以对于精细解决地下灌注地下水模拟问题尚存在些不足。
综上所述,此次对于地下灌注地质选址的数值模拟对比研究,验证了两种方法在地下灌注中应用的有效性和局限性,并通过多方面的分析来找出两种方法所得模拟结果差异的原因,对于以后进行地下灌注数值模拟研究有一定的借鉴意义。