环境影响评价师

第2节 污染物在地下水中的迁移与转化

地下水运动的基本形式

饱和水带中的地下水运动，无论是潜水还是承压水，均表现为重力水在岩土层的空隙中运动。从其流态的类型来说可分为层流运动和紊流运动。由于流动是在岩土空隙中进行，运动速度比较慢，所以在多数情况下均表现为层流运动;只有在裂隙或溶隙比较发育的局部地区，或者在抽水井及矿井附近、井水位降落很大的情况下，地下水流速度快，才可能表现为紊流状态。

图7-1 达西渗透试验装置示意

式中q——渗透流量， m3

a——实验土柱的过水断面面积，㎡;

k——比例常数，即渗透系数，m/d;

△l——两个水位测量点(h1和h2)土样长度，即渗透路径长，m。

上式表明，渗透流量q与过水断面积a成正比，与渗透路径长△l成反比，所以可以认为，对一定的含水介质而言，其渗透系数k是常数。

渗透流量q、过水断面a与渗透流速v三者之间存在以下关系：写成

式( 7-4)称达西定律，v为地下水渗流速度，其单位为m/d。

式中负号水力坡度增量方向与水流方向相反。由此可见，水在渗流过程中其体积通量是与水的势梯度成比例的，渗透系数k值即是其比例系数。有的文献中也因此把达西定律称为地下水运动的通量方程。

又因水力坡度

可以看出：水力坡度与渗流速度v的一次方成正比，故又把达西定律称为线性渗透定律。

必须注意，渗透速度v不是孔隙中单个水质点的实际流速。它是在流量相同而过水断面全部被水充满状况下的平均流速，而实际的断面中充填着无数的砂粒，水流仅从砂粒的孔隙断面中通过。设“为通过孔隙断面的水质点的实际平均流速，n为砂的孔隙度，则：

因此，地下水的实际流速大于渗流速度v。

由达西定律可知：当水力坡度i=1时，则v-k，即渗透系数在数值上等于当水，力坡度为1时的地下水渗流速度。渗透系数是表征含水介质透水性能的重要参数，k值的大小一方面取决于介质的性质，如粒度成分、颗粒排列等，粒径越大，渗透系数k值也就越大;另一方面，还与流体的物理性质(如流体的黏滞性)有关。松散岩石渗透系数常见值可参考下表。

表7-1 不同岩石类型的渗透系数取值范围

达西定律适用于层流状态的水流，而且要求流速比较小(常用雷诺数re<10表示)，当地下水流呈紊流状态，或即使是层流，

污染物进入包气带中和含水层中将发生机械过滤、溶解和沉淀、氧化和还原、吸附和解吸、对流和弥散等一系列物理、化学和生物过程;有机污染物在一定的温度、ph值和包气带中的微生物作用下，还可能发生生物降解作用。研究污染物在包气带和地下水系统中的物理和化学作用规律，对确定地下水污染程度、预测污染物的迁移范围、制定相应的污染防治措施是非常有意义的。

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