[发明专利]人工岸带污染物迁移转化室内模拟装置使用方法

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种利用人工岸带污染物迁移转化室内模拟装置研究人工岸带特征污染物迁移规律的方法，更加具体地说，是一种耦合实验数据与数值模拟研究人工岸带特征污染物迁移规律的使用方法。

背景技术

滨海地区一直是人类经济活动和社会活动最为活跃的地区，为了解决地区发展与用地缺乏的矛盾，兴起了一股围海造陆的热潮。海滩含水层区别于内陆含水层的一个重要一点是，海滩含水层处于水陆交界地带，各种物理、化学、生物等因素相互作用，使得海滩地区成为一个复杂、非线性、动态区域。在围海造陆的过程中，轻易破坏了原有含水层系统中的各种物理化学平衡状态，从而造成了海水入侵、陆源污染物下泄进入近海岸地区等严重的环境问题。

渤海湾人工岸带采用吹填法围海造陆工程形成。施工总体可以分为围堤、吹填两部分。围堤堤身采用双袋装砂棱体+中间填筑砂结构，地基处理为排水板+通长砂袋，堤身外坡设置无纺土工布+袋装碎石反滤层、块石垫层、预制栅栏板护面，内坡为复合袋体+机织布简易护面。外坡镇脚反压层采用抛石平护，内坡反压层采用通常袋平铺。堤顶设置泥结二灰结石路面及浆砌块石挡浪墙。围堤工程结束后采用随吹随填的方法将渤海湾海底沉积物吹填到围堤区域，进行排水，按照此步骤层层推进形成不断扩大的人工岸带。天津市人工岸带以分层吹填为主，通过自然沉积以及添加固化剂等方式固化形成陆地，由于吹填土的物质成分复杂，包含大量海底淤泥，且其结构特征与自然海相淤泥又不完全相同，可能携带大量的污染物，成为新造陆地的潜在内源污染成分，这些污染物通过降雨淋溶以及海岸带地下水的径流作用，会进入该区浅层地下水系统，造成海岸带地下水污染，另一方面，由于淡水边界与海水边界水力梯度的存在以及由密度差异引起的弥散作用发生，污染物随地下水流向海洋，通过海底地下水排泄作用排入到海水中，造成海洋生态环境的改变，严重制约沿海经济的迅猛发展。因此，为了解决人工岸带造成的地下水及近海岸地区的环境污染问题，亟需对人工岸带地区污染物迁移规律的方法进行研究。

天津市临港经济区生态型人工岸带的构建，要以建立人工岸带海陆水交互作用过程中形成的咸淡水界面污染物的迁移规律为目标。数值模拟可以更为有效地把握污染物的特征与迁移规律、可更为准确的探究人工岸带地下水与海水的交互作用机理。但建立数学模型的过程中涉及许多复杂的污染物迁移过程，包含许多参数，同时为实现应用数学模型准确预测污染物的迁移规律，需要密集的污染物浓度时空分布以及水文地质情况的空间变化等现场观测数据对模型进行校正。由于野外观测以及样品在线分析费用较高，因而野外观测只能提供有限数据，而且这些数据不易反应水文地质的不均匀性和污染物的时空浓度分布情况，从而影响了地下水污染水动力学数值模型的预测精度。在实验室内构建小尺度的污染水动力学物理模型能够很好弥补以上的缺陷，因此研究试制了反映滨海岸带海水与地下水交互作用的二维物理模拟装置，以模拟海陆水交互作用形成的咸淡水界面，在室内开展咸淡水界面污染物迁移规律研究。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的不足，采用围海造陆形成的人工岸带，导致人工岸线比例增高，改变了原有的自然风貌，同时改变了海陆水交换的平衡状态，可能导致海水入侵、陆地污染物进入海洋污染海洋环境等严峻问题。对于人工岸带的迁移转移转化规律需建立在人工岸带污染物分布规律的基础之上，在探明人工岸带水文地质条件的基础上，室内搭建物理模拟装置真实反应人工岸带的水岩作用，低成本、高效率、准确地研究特征污染物在人工岸带的迁移转化规律。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

人工岸带污染物迁移转化室内模拟装置使用方法，按照下述步骤进行：

首先构建人工岸带污染物迁移转化室内模拟装置，包括反应槽、降水模拟装置、造波器，其中：

所述反应槽的两端通过隔板分别隔出槽首、槽身以及槽尾三个部分，其中槽首和槽尾分别与淡水供给系统、海水供给系统相连，并通过液位仪和调节装置实现侧向水位及水流流速的实时调控。

所述槽身部位装填有土壤层，并在装填过程中预设有不同深度的预埋井，所述预埋井为两端开口的塑料管，优选PVC管，通过抽取预埋井中的液体可测试其中的污染物以及其他指标，为后期数值模拟提供数据基础；所述预埋井为3行8列，共计24个。

所述造波器与海水供给系统相连，通过控制装置进行控制，从而真实反映海浪对咸淡水相互作用的影响。

所述降水模拟装置设置在模拟装置的上方，通过喷淋装置和控制装置实现控制流量研究降水对污染物迁移转化的影响。