突发污染事件下污染物迁移的实验模拟操作方法技术

本发明专利技术涉及突发污染事件下污染物迁移的实验模拟操作方法，通过采用不同特性的物质作为污染物示踪剂，用循环水槽模拟天然河床，控制水位、流速等关键因素，模拟一个污染脉冲过程：包括污染物进入过程和释放过程。当河流受污染一段时间后，部分污染物进入河床；将上覆水中的“受污染水体”换成去离子水，受污染河床开始释放污染物。本发明专利技术通过合理换水、在进水口设阻水装置等技术手段以及程序化的实验设计，确保进入过程和释放过程有效衔接，解决了污染物在上覆水和孔隙水之间迁移的不连续问题和一致性问题，很好地把突发性污染事件下的污染物迁移过程在室内实验室中模拟实现，揭示河湖底质受污染规律以及污染事件停止后河床中污染迁移和释放规律。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及，通过采用不同特性的物质作为污染物示踪剂，用循环水槽模拟天然河床，控制水位、流速等关键因素，模拟一个污染脉冲过程：包括污染物进入过程和释放过程。当河流受污染一段时间后，部分污染物进入河床；将上覆水中的“受污染水体”换成去离子水，受污染河床开始释放污染物。本专利技术通过合理换水、在进水口设阻水装置等技术手段以及程序化的实验设计，确保进入过程和释放过程有效衔接，解决了污染物在上覆水和孔隙水之间迁移的不连续问题和一致性问题，很好地把突发性污染事件下的污染物迁移过程在室内实验室中模拟实现，揭示河湖底质受污染规律以及污染事件停止后河床中污染迁移和释放规律。【专利说明】
本专利技术涉及的是。属于水利工程和环境工程领域。
技术介绍
由于在国内外突发性污染事件频发，造成的环境危害也特别严重，特别是对河湖底质的影响巨大，然而很多研究多集中在突发性污染事件发生后，对河湖造成的持续污染还认识不足，特别是对河湖底质的影响巨大，上覆水污染物浓度迁移转化情况，忽略在河湖底质多孔介质中的迁移转化。由于实验操作技术的滞后，目前关于突发性污染事件下的研究操作困难，缺乏相应的实验设计以及操作技术，无法进一步揭示突发性污染事件发生后，污染云团的在上覆水和地下水中迁移机制。突发性污染物事件发生后，对于污染物在上覆水和孔隙水之间的转换存在两个主要的过程，即进入和释放过程，进入与释放联合实验存在两大技术难点:不连续问题和一致性问题。进入状态与释放状态在自然情况下是连续发生的，自然界河床与上覆水是一个有机整体，符合物质守恒定律，保持动态平衡，但联合实验不能做到连续性，不连续体现在两方面即时间上不连续和空间上不连续。模型实验是实际情况的抽象，为保证释放实验的研究可行，必须先满足释放条件下浓度的一致性即必须将进入状态下表征污染物的浓度降低，使上覆水变成不含(或含量很低)污染物的“清水”。
技术实现思路
专利技术目的:为了弥补现有技术的缺陷，把突发性污染事件发生后，污染物在河流系统中输运过程模拟出来，揭示突发性事件下污染物河湖多孔介质中迁移释放特征及其机理，为突发性污染事件发生后，河湖健康管理提供必要方法和技术支持。技术方案:为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为:突发性污染事件下污染物迁移的实验模拟操作方法，包括如下步骤:(一 )设置环境泥沙循环水槽及沙波，在一个循环周期内加入污染物示踪剂，使其充分循环；(二)达到一定时间(脉冲污染时间)后，关闭多功能水质仪和恒温棒，采用堵流法阻水，调整水槽坡度到水平，同时关阀停泵；(三)缓慢降低水槽溢流槽的高度，放掉水槽中“受污染”的水，当露出进水口阻水木块时，开阀放掉进水口和回水管道里面“受污染”的水，在水槽中的水面与沙波波峰相距2?5mm时，停止降低溢流槽高度；(四)采用由预配制技术配制的去离子水(为非反应性污染物实验)，或一定pH的缓冲溶液(为反应性污染物实验)冲洗进水段、出水段和回水管道，在含沙水槽段上游缓慢加入与水槽中预留水相同体积的去离子水，排出水库中的水并清洗水库；(五)向水库中加入配好的水，开阀开泵，缓慢开启阀门并控制加水速度，同时缓慢升高溢流槽高度到预定高度，当水槽到一定高度时关阀停泵，去掉进水口阻水装置，开启多功能水质仪和恒温棒，开泵、快速开阀到预定流量，同时调整坡度到预定值；(六)按预定的时间表抽取上覆水和孔隙水浓度，保持水槽系统中的水体总量不变和pH值恒定，当上覆水的浓度达到基本平衡时停止实验。作为优选，所述步骤(一)中污染物示踪剂，包括非反应性污染物和反应性污染物。作为优选，所述步骤(二 )采用堵流法:用阻水木块和橡皮泥在进口段堵水，以防止水从进水口排出破坏沙波。作为优选，所述步骤(三)中水槽中的水面与沙波波峰相距3mm时，停止降低溢流槽高度。作为优选，所述步骤(四)中用去离子水或一定pH的缓冲溶液冲洗进水段、出水段和回水管道3次，清洗水库3遍。作为优选，所述步骤(四)中预配制技术:对释放实验所需要的去离子水或一定PH的缓冲溶液进行预先配置，控制其温度和pH值。作为优选，所述步骤(五)中配好的水是指在实验开始时，根据实验设计，加热并控制在预定温度的去离子水或一定pH的缓冲溶液，对于反应性污染物实验，通过在去离子水中加入PH缓冲溶液，使pH值达到预定值。作为优选，所述步骤(五)中加水速度控制为0.28-0.41L / S。作为优选，所述多功能水质仪自动监测上覆水的温度、电导、pH和盐度，测量时间间隔为3?5分钟。作为优选，在实验过程中控制坡度、水温、pH值、水位在污染物进入状态和释放状态时相同。针对进入状态与释放状态时间不连续的问题，本专利技术采取了三点技术对策进行解决:I)预配制技术。在进行进入实验的同时，根据实验设计，对释放实验所需要的去离子水进行预先配制，控制其温度和PH值；在系统清洗完毕后，水库所需用水进行预先配制，从而有效缩短换水时间。2)程序化的实验设计。由于进入状态与释放状态不连续，行之有效的措施就是通过科学的程序化的实验设计指导实验，即通过预先考虑实验中可能出现的问题合理确定实验步骤，规范实验细节，避免换水过程中不必要的时间损耗。3)确定的控制标准。对实验中每个规定的步骤进行明确的数字指标控制，采用科学精确的数字化指标，有助于判别每个实验步骤的完成度，便于控制实验进度，缩短实验时间，同时也有利于实验的记录和科学分析。针对进入状态与释放状态空间不连续的问题，本专利技术采取了如下技术对策进行解决:保持沙波形态不变。这是该实验控制的关键条件之一，为了保持沙波形态的不变，进行了多次实验，在反复实践中得到了一些规律。a.为保持沙波形态不变，需采用堵流法。堵流法就是采用一定的技术手段及合适的材料在进口段堵水，防止水槽中的水从进口段流出破坏沙波，这对于循环水槽实验很重要，因为它由循环水槽的特性决定即在水泵关停并降低溢流槽高度后，水槽中的水可以从进水口和出水口同时流出，若无此措施，则会破坏沙波。b.保证其它实验条件不变，通过仪器监测结合预配制技术控制坡度、水温、pH值、水位在进入状态和释放状态两者相同，从而解决实验状态不连续问题。通过考虑循环水槽系统的各个部分，采取最优化原则，通过冲洗、稀释、抽取等手段分块逐步降低污染物的浓度到误差允许范围。在具体的实验设计中，考虑了最佳的降低浓度的步骤，先抽取，再冲洗，并规定了冲洗遍数，提高了实验精度，从而解决了实验上覆水浓度与实际上覆水浓度的一致性。有益效果:1)本专利技术不仅用去离子水或一定pH的缓冲溶液更换水槽中上覆水，同时用去离子水或一定pH的缓冲溶液对循环管路系统和水库进行冲洗，能够最大限度用去离子水或一定PH的缓冲溶液更换上覆水中的“受污染水体”，更加真实地模拟突发性污染事件，为监测污染物在河床中迁移和释放打下基础。2)本专利技术通过严密的实验设计，在实际操作中按照设计步骤有条不紊地进行，同时还对操作顺序及方法进行了优化，使得换水迅速，从而尽量保证了从进入状态到释放状态的连续性，最大限度地模拟了实际情况。3)本专利技术换水中不会破坏或改变原有污染物进入状态，保持沙波形态不变。通过控制排水最低水位(以防止沙波破坏的最低水位)，封堵进口和排水通路，用流量计控制去离子水加水速度等措施，以保证沙波形态不变，同样维持了从进入状态到释放状本文档来自技高网...

【技术保护点】
突发污染事件下污染物迁移的实验模拟操作方法，其特征在于，包括如下步骤：(一)设置环境泥沙循环水槽，在一个循环周期内加入污染物示踪剂，使其充分循环；(二)达到一定时间后，关闭多功能水质仪和恒温棒，采用堵流法阻水，调整水槽坡度到水平，同时关阀停泵；(三)缓慢降低水槽溢流槽的高度，当露出进水口阻水装置时，开阀放掉进水口和回水管道里面的水，在水槽中的水面与沙波波峰相距2～5mm时，停止降低溢流槽高度；(四)采用由预配制技术配制的去离子水或一定pH的缓冲溶液冲洗进水段、出水段和回水管道，在含沙水槽段上游缓慢加入与水槽中预留水相同体积的去离子水，排出水库中的水并清洗水库；(五)向水库中加入配好的水或一定pH的缓冲溶液，开阀开泵，缓慢加入，同时缓慢升高溢流槽到预定高度，当水槽到一定高度时关阀停泵，去掉进水口阻水装置，开启多功能水质仪和恒温棒，开泵、快速开阀到预定流量，同时调整坡度到预定值；(六)按预定的时间表抽取上覆水和孔隙水，保持水槽系统中的水体总量不变和pH值恒定，待上覆水的浓度基本不变后停止实验。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金光球，徐慧宇，唐洪武，张沛，李凌，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32