[發明專利]一種對污染物豎向隔離屏障進行模擬的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310082070.1
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103207212A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 杜延軍;范日東;陳左波
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于環境及巖土工程領域，涉及一種用于阻滯污染物遷移的豎向隔離工程屏障的模型裝置，尤其是對于各類豎向隔離工程屏障修復場地中污染液在土層中的遷移規律及污染物擊穿或繞流進行模擬的裝置。

背景技術

常規的豎向隔離工程屏障阻滯性能評價主要通過有效擴散系數和阻滯因子測定，結合對流-彌散-擴散遷移理論，以計算污染物擊穿豎向隔離工程屏障材料的時間。這類評價方法無法考慮豎向隔離工程屏障的施工過程及周圍土層性質對阻滯性能的不利影響。同時無法預測污染物通過繞流的形式穿越豎向隔離工程屏障的時間。

污染物遷移通過豎向隔離工程屏障有兩種方式：擊穿和繞流。所謂擊穿是指污染物遷移通過豎向隔離工程屏障進入原本未受污染的土層；所謂繞流是指污染物由于豎向隔離工程屏障的存在形成向下遷移的運動趨勢，并通過遷移至豎向隔離工程屏障底部的方式進入原本未受污染的土層。

目前，為保證不出現污染物以繞流的形式遷移通過豎向隔離工程屏障，豎向隔離工程屏障的深度設計通常達到嵌巖深度。這樣的設計不僅極大地增加了施工難度，而且造成巨大的材料浪費。相反，限于施工設備的限制豎向隔離工程屏障的實際寬度基本處于0.5m至1m之間。部分將豎向隔離工程屏障的深度范圍設計在受污染土層深度，更是未能夠考慮到污染物繞流遷移形式的存在。

事實上，污染物通過擊穿或繞流中任意一種方式遷移進入未受污染土層，則可認為豎向隔離工程屏障失效。因此，科學地設計豎向隔離工程屏障的深度及寬度，需要同時結合污染物擊穿和繞流遷移通過豎向隔離工程屏障的時間。對于不同土層及地下水條件，這兩者均會發生顯著的變化。

通常，土體電阻率或水體的電導率值隨不同類型的污染物作用而發生顯著改變。例如，在受到重金屬污染物作用時，土體的孔隙水或地下水的電導率值將發生增大，對于單一重金屬元素而言，其數值與重金屬污染物濃度呈現正相關性；對于受到有機污染物的影響，土體的孔隙液或地下水的電導率值則出現發生減小。利用這一原理，可以通過土體中孔隙液電導率值的實時監測，準確預測污染物在土層中的濃度分布及其遷移路徑。

目前尚未有能夠通過實時監測的手段觀察污染物在豎向隔離工程屏障修復場地的遷移規律，也未能夠有效地通過室內試驗明確污染物在特定土層、污染深度范圍及地下水條件下繞流通過豎向隔離工程屏障的時間。

發明內容

技術問題：本發明提供一種可以對污染物在土層中的遷移進行實時監測，通過土層各處電導率值的變化描繪污染物的遷移路徑，評價污染物擊穿和繞流遷移通過豎向隔離工程屏障的時間，為特定場地條件下豎向隔離工程屏障施工設計提出科學的依據，也為污染物遷移數值模擬研究分析提供實測數據加以驗證的對污染物豎向隔離屏障進行模擬的裝置，同時提供了一種應用該裝置的方法。

技術方案：本發明的對污染物豎向隔離屏障進行模擬的裝置，包括箱體、位于箱體頂部上方的密封頂蓋、位于箱體底部的素混凝土墊層、位于箱體內部的豎向隔離屏障填充區、受污染土體填充區和未受污染土體填充區，豎向隔離屏障填充區和未受污染土體填充區之間設置有第一豎向擋板，豎向隔離屏障填充區和受污染土體填充區之間設置有第二豎向擋板，受污染土體填充區的底部設置有將其與未受污染土體填充區分割開的水平向擋板，未受污染土體填充區的下部設置有穿過箱體的排水管，密封頂蓋與箱體頂部之間設置有橡膠密封墊層和多孔墊板，密封頂蓋下側設置的凸臺依次穿過橡膠密封墊層和多孔墊板后與豎向隔離屏障填充區連接，箱體的一個立面上設置有多個與箱體內部連通的安裝孔，箱體內部設置有多個從安裝孔插入的在線工業電導率電極，多孔墊板中設置有相互連通的豎向孔道，受污染土體填充區一側的箱體側立面上設置有與豎向孔道連通的第一注水管道，未受污染土體填充區一側的側箱體立面上設置有與豎向孔道連通的第二注水管道。

本發明中，受污染土體一側的箱體立面上設置有用于抽放水平向擋板的水平槽口，箱體立面外側設置有用于密封水平槽口的側向橡膠墊層和側向蓋板。

本發明中，在線工業電導率電極通過安裝孔嵌入箱體內，在線工業電導率電極與安裝孔之間通過O型密封墊圈密封。

本發明中，多孔墊板采用聚氯乙烯材料，分為兩塊，分別設置于填充區受污染土體和填充區未受污染土體上方。

安裝孔安裝孔安裝孔本發明的用于阻滯污染物遷移的豎向隔離工程屏障的模型裝置的測試方法，包括以下步驟：

第一步：在線工業電導率電極與數據采集儀標定和調試，并將在線工業電導率電極嵌入各模型箱側向安裝孔，通過O型密封墊圈進行固定和密封；