DNAPLs激发极化响应的室内实验与模拟研究
李婧1
张家铭2
晁琛1
马新民1
刘士亮1
李书鹏2
毛德强1
1.山东大学土建与水利学院,济南 2500612.北京建工环境修复股份有限公司,北京 100015;污染场地安全修复技术国家工程实验室,北京 100015
摘要：重非水相液体(dense non-aqueous phase liquids,DNAPLs)具有低溶解度、强挥发性和高致毒性等特点,修复难度较大.精确掌握DNAPLs的污染范围是合理设计修复方案的前提.非侵入式的激发极化法在污染场地表征方面有着很大的应用潜力.然而,目前对于DNAPLs的激发极化信号变化影响因素较多,通过实验室测量获取电信号通常耗时耗力,且数据测量噪声大,难以对污染范围进行精细刻画和表征.本研究通过砂柱批实验对DNAPLs污染土壤的电信号响应规律进行系统梳理,并提出一种基于数值模拟的DNAPLs污染砂柱的电信号响应分析方法.实验结果显示电解液电导率和水饱和度均与相位负相关,与电导率正相关.电解液电导率升高,引起孔隙水电导率的增加,双电层厚度被压缩,离子迁移率下降,极化强度降低.随着水饱和度的增加,相位值降低,电导率值增加.由于多孔介质内孔隙水的连通性增强,导电性增强,离子的迁移路径连续,电荷极化受阻,极化强度降低.相位值和电导率值都随着粉土含量的增加而升高,因为通过阳离子交换增强了表面电导率和极化效应.依托COMSOL Multiphysics与MATLAB平台,提出非饱和状态下的多孔介质复电导率模型,系统开展孔隙网络复电导率模拟,以验证和扩展实验结果.提出的复电导率模型实现了电信号的数值模拟,在不同电解液电导率、水饱和度和土壤类型下的模拟结果与实验结果趋势一致,并改进了砂柱测量噪声大、耗时长的缺点,计算的结果呈现更好的数据可对比性.本研究通过实验室测量与数值仿真相结合的方法,针对DNAPLs污染问题开展多维度研究.研究结果不仅为DNAPLs在多孔介质中的赋存形态、迁移路径及其空间分布特征的精细化刻画提供了理论与方法支撑,更对构建基于非侵入式技术的DNAPLs污染场地识别-监测-修复一体化技术体系具有重要的科学价值与工程实践指导意义.
关键词：DNAPLs激发极化砂柱实验数值模拟
分类号：P341(地球物理学)P342(地球物理学)
论文发表日期：2026-03-31
在线出版日期：2025-11-07（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 225-239 )
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