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1 绪论1

1.1 煤矸石淋溶液对地下水污染机理和数值预测的研究背景、目的及意义1

1.2 国内外研究现状及存在问题2

1.2.1 煤矸石对土壤—地下水系统污染的国内外研究现状2

1.2.2 煤矸石淋溶液污染组分在地下水系统中运移机理的国内外研究现状4

1.2.3 煤矸石淋溶液污染组分运移数学模型的国内外研究现状5

1.2.4 存在的问题9

2 煤矸石的组成特性及其风化淋溶的环境效应10

2.1 煤矸石的组成特征10

2.1.1 煤矸石的成因10

2.1.2 煤矸石的矿物组成10

2.1.3 煤矸石的化学组成11

2.2 矿物岩石的风化淋溶作用11

2.3 煤矸石风化物的理化和生物性状14

2.4 煤矸石山对环境的影响14

2.5 本章小结16

3 煤矸石—水相互作用污染组分的溶解释放17

3.1 研究区域煤矸石山堆积现状17

3.2 煤矸石试验样品采集及化学成分的分析18

3.2.1 试验样品采集18

3.2.2 化学成分分析19

3.3 静态淋溶作用污染组分溶解释放特性的试验研究19

3.3.1 静态淋溶试验装置及试验方法19

3.3.2 污染组分溶解释放特性20

3.3.3 污染组分溶解释放的内在机制23

3.4 煤矸石—水相互作用污染组分溶解释放的影响因素25

3.4.1 固液比的影响25

3.4.2 酸度的影响27

3.4.3 粒度大小的影响29

3.4.4 搅动的影响30

3.5 动态淋溶作用污染组分溶解释放规律的试验研究31

3.5.1 动态淋溶试验装置及试验方法32

3.5.2 动态淋溶污染组分溶解释放的试验研究结果32

3.5.3 动态淋溶污染组分溶解释放规律33

3.6 煤矸石—水相互作用主要污染组分溶解释放的多相反应动力学机理35

3.7 本章小结36

4 煤矸石山周边地区土壤—地下水污染特征及污染来源分析38

4.1 煤矸石山周边地区土壤—地下水水质监测38

4.2 研究区土壤—地下水主要污染特征及其污染来源分析40

4.2.1 地下水化学成分特征40

4.2.2 地下水组分的空间分布特征41

4.2.3 地下水组分浓度的时间变化特征41

4.2.4 土壤主要污染特征41

4.3 研究区地下水污染现状评价41

4.3.1 地下水背景值和污染起始对照值42

4.3.2 地下水水质污染现状单项评价43

4.3.3 地下水污染现状综合评价44

4.3.4 地下水中主要污染因子的排序45

4.4 研究区地下水水质评价46

4.5 研究区地下水最大的污染来源——煤矸石山49

4.6 本章小结49

5 地下水污染及污染物在地下水系统中运移转化的基本理论50

5.1 地下水污染的基本概念50

5.1.1 地下水污染的含义50

5.1.2 地下水污染源特征51

5.1.3 地下水中的主要污染物53

5.1.4 地下水污染的特征与途径55

5.2 污染物在地下水系统中运移转化的基本理论58

5.2.1 多孔介质58

5.2.2 溶质对流59

5.2.3 水动力弥散59

5.2.4 去除作用64

5.3 本章小结67

6 煤矸石淋溶液在地下水系统中多组分运移机理和规律68

6.1 概述68

6.2 煤矸石淋溶液对地下水污染的特点69

6.3 室内土柱动态模拟试验70

6.3.1 土柱动态模拟试验装置70

6.3.2 土壤样品采集与分析71

6.3.3 土壤介质渗透系数的测定71

6.4 淋溶液在地下水系统中多组分运移规律的试验研究72

6.4.1 土壤介质水动力弥散系数及弥散度的测定73

6.4.2 淋溶液多组分运移规律的试验研究76

6.5 淋溶液多组分的运移机理79

6.6 运移模型参数的确定80

6.6.1 吸附分配系数的确定81

6.6.2 迟滞因子的确定81

6.7 本章小结82

7 煤矸石淋溶液在土壤—地下水系统中多组分运移的动力学耦合数学模型及其数值解法&.84

7.1 淋溶液多组分运移动力学耦合数学模型的建立84

7.1.1 三维地下水渗流场控制方程84

7.1.2 三维污染物运移方程86

7.1.3 控制方程定解条件88

7.2 淋溶液多组分运移动力学耦合数学模型的数值解法89

7.2.1 三维渗流场的数值求解89

7.2.2 三维污染物溶质运移模型的数值求解93

7.3 本章小结99

8 煤矸石淋溶液在地下水系统中多组分运移规律的数值预测100

8.1 研究区域的自然环境概况及水文地质条件100

8.1.1 自然环境概况100

8.1.2 水文及水文地质条件102

8.2 地下水的预测区域和预测参数102

8.3 地下水流动的主要预测结果105

8.4 淋溶液多组分运移规律的数值预测105

8.5 淋溶液多组分运移规律的数值预测的验证116

8.6 本章小结117

9 防治煤矸石山对地下水体污染的措施119

9.1 减少煤矸石山数量和体积119

9.2 防治煤矸石山对地下水体污染的措施120

9.2.1 加强政府行政管理力度120

9.2.2 煤矸石山的堆积措施120

9.2.3 煤矸石山的治理121

9.3 煤矸石山淋溶液的集中处理123

9.3.1 人工湿地处理法123

9.3.2 物理化学处理法124

9.4 污染含水层的治理127

10 结论130

参考文献132