一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法

1.本发明涉及一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，属于地下水修复技术领域。


背景技术：

2.地下水资源是水资源的重要组成部分，我国大部分人口以地下水作为饮用水源，因此，地下水污染程度与人体健康息息相关，进行地下水污染控制与修复工作对地下水资源的可持续利用有着重要意义。原位地下水修复技术是将修复液注入被污染的含水层，并通过生物化学反应使得污染物得到降解。然而，由于地下水系统中水流速度慢，产生的弥散系数小，导致修复液与污染物不能充分混合，因此，在地下水修复技术中，增强混合的技术显得尤为重要。生物化学原位修复技术普遍应用于现代地下水修复领域，对生物化学反应来说，反应物之间的接触面积越大，反应速率越快。现有技术中因无法实现修复液与地下水污染物充分混合导致地下水修复效率低。


技术实现要素：

3.本发明要解决的技术问题是，克服现有技术缺陷，提供一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，能够增大修复液与污染物的接触面积及反应速率，达到加速地下水污染修复的目的。
4.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
5.一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法：包括以下步骤：
6.获取待修复地下水污染区域的水文地质参数和污染物参数；
7.基于获取的水文地质参数和污染物参数，确定修复液的溶质参数，根据溶质参数配置修复液；
8.在抽水蓄能水库下游水库周围设置修复井，然后确定修复井井壁上修复液的注入位置；
9.根据确定的注入位置，向修复井中注入修复液。
10.所述水文地质参数包括地下水流速、渗透系数、横向弥散系数、含水层厚度和地形地貌特征。
11.所述污染物参数包括污染物类型及污染物浓度。
12.修复井位置选取在距离抽水蓄能水库下游水库50m处。
13.修复井井壁上设置四个注入点，各个注入点位于同一垂线上，两个相邻的注入点间隔为1.2m。
14.修复液总的注入速率设置为0.002mg/h。
15.向修复井中注入修复液具体方式为：通过将修复液药剂罐连通水泵，水泵的输出管道深入修复井的空腔内。
16.在修复井远离水流的一侧设置监测井，用于监测修复后地下水中污染物的浓度。
17.本发明的有益效果：本发明提供一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，通过将修复液的注入位置选在抽水蓄能水库下游水库周围，在抽水蓄能水库厂房处进行水库的调蓄，改变下游水库水位,利用下游水库水位波动产生非稳定流场，能够扩张溶质分布面积，增大修复液与污染物的接触面积及反应速率，达到加速地下水污染修复的目的。
附图说明
18.图1为本发明中抽水蓄能电站水库及修复液注入位置示意图；
19.图2为本发明中以修复井中设置单个注入点且无水库作用情况下稳定流场下的溶质分布模拟结果图；
20.图3为本发明中以修复井中设置单个注入点且人工调节水库水位变化情况下的非稳定流场下溶质分布情况的模拟结果图。
21.图中附图标记如下：1-注入点；2-修复井；3-水泵；4-修复液药剂罐；5-地下水污染区域；6-监测井；7-修复液溶质羽流。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
23.如图1所示，本发明提供一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，通过人工调控抽水蓄能水库水位，利用下游水库的水位波动产生的非稳定流场加速水库周围地下水修复进程，具体包括以下步骤：
24.步骤一，获取地下水污染区域的水文地质参数和污染物参数，其中水文地质参数包括地下水流速、渗透系数、横向弥散系数、含水层厚度和地形地貌特征，通过实地勘测获得，污染物参数包括含水层中地下水污染物的类型及污染范围、污染物浓度。基于水文地质参数和污染物参数，确定修复液参数。
25.步骤二，在地下水污染区域5的周围设置修复井2，选取在距离抽水蓄能水库下游水库50m处。利用抽水蓄能水库的特性，水库排泄会导致下游水位波动，无需额外增加设施，避免浪费。下游水库地下水流场，受下游水库水位波动的影响，下游水库及地下水之间水力联系发生变化，进而导致地下水流场的改变。然后确定修复井井壁上修复液的注入位置。在修复井的井壁上设置四个注入点1，各个注入点1位于同一垂线上，间隔1.2m。同时在地下水污染区域5的下游布设监测井6，用于监测修复后地下水中污染物的浓度。本实施例中，监测井6设置在修复井的下游。
26.步骤三，向修复井中注入修复液，注入速率设置为0.002mg/h。具体地，还包括修复液药剂罐4，修复液药剂罐4连通水泵3，水泵3的输出管道深入修复井2的空腔内，向空腔内持续注入修复液。本实施例中，需要在预先布设的修复井内连续注入地下水污染物修复液，使修复液与地下水污染物能进行较强的混合和反应。
27.本案例为通过modflow和mt3dms软件模拟所得到的较佳方案。假设含水层饱和，且为均值各向同性，渗透系数设置为4m/h，修复井中设置单个注入点。通过调节水库蓄水与排水的频率来加速地下水修复效率。
28.当注入位置选在远离河流处注入修复液，溶质分布较为集中，不利于修复效率的提升。当注入点位置选在水位大幅波动的河流周围，溶质受河流水位波动形成的非稳定流场的作用，扩散程度进一步加强，且接近河流的修复液溶质羽流7扩散幅度更大。
29.表1不同位置注入点羽流面积占比
30.修复液注入位置选择远离河流处靠近水位波动河流处羽流面积占比(％)4.459.36
31.图2为稳定流场下的溶质分布模拟结果，设置单个注入点，其中灰黑色为背景值，其他颜色表示溶质分布情况，由模拟结果知该状态下修复液羽流分布面积占总模拟区域面积的4.45％。图3为下游水库水位波动产生的非稳定流场下溶质分布情况的模拟结果，其中模型基础条件与图2模型设置相同，由模拟结果知该状态下修复液羽流分布面积占总模拟区域面积的9.36％。从表1的对比结果可以得到，本发明在抽水蓄能水库厂房处进行水库的调蓄，改变下游水库水位，从而形成非稳定流场，使修复液溶质羽流分布范围扩张，加大修复液与污染物的接触面积，进而加速反应速率，达到加速地下水污染修复的目的。
32.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，其特征在于：包括以下步骤：获取待修复地下水污染区域的水文地质参数和污染物参数；基于获取的水文地质参数和污染物参数，确定修复液的溶质参数，根据溶质参数配置修复液；在抽水蓄能水库下游水库周围设置修复井，然后确定修复井井壁上修复液的注入位置；根据确定的注入位置，向修复井中注入修复液。2.根据权利要求1所述的一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，其特征在于：所述水文地质参数包括地下水流速、渗透系数、横向弥散系数、含水层厚度和地形地貌特征。3.根据权利要求1所述的一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，其特征在于：所述污染物参数包括污染物类型及污染物浓度。4.根据权利要求1所述的一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，其特征在于：修复井位置选取在距离抽水蓄能水库下游水库50m处。5.根据权利要求1所述的一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，其特征在于：修复井井壁上设置四个注入点，各个注入点位于同一垂线上，两个相邻的注入点间隔为1.2m。6.根据权利要求1所述的一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，其特征在于：修复液总的注入速率设置为0.002mg/h。7.根据权利要求1所述的一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，其特征在于：向修复井中注入修复液具体方式为：通过将修复液药剂罐连通水泵，水泵的输出管道深入修复井的空腔内。8.根据权利要求1所述的一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，其特征在于：在修复井远离水流的一侧设置监测井，用于监测修复后地下水中污染物的浓度。

技术总结
本发明公开一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，包括以下步骤：获取待修复地下水污染区域的水文地质参数和污染物参数；基于获取的水文地质参数和污染物参数，确定修复液的溶质参数，根据溶质参数配置修复液；在抽水蓄能水库下游水库周围设置修复井，然后确定修复井井壁上修复液的注入位置；根据确定的注入位置，向修复井中注入修复液。本发明提供的一种利用抽水蓄能电站水库水位波动加速地下水修复方法，能够增大修复液与污染物的接触面积及反应速率，达到加速地下水污染修复的目的。染修复的目的。染修复的目的。


技术研发人员：叶逾 唐腾宇 鲁春辉 谢一凡 徐腾 杨杰 井淼 沈城吉
受保护的技术使用者：河海大学
技术研发日：2023.03.30
技术公布日：2023/7/12