【技术实现步骤摘要】
本专利技术主要涉及环境岩土领域，特别是一种工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法。
技术介绍
1、我国工业固体废物年产生量约33亿吨，历史堆存量超过600亿吨，占地超过200万公顷，普遍存在污染土壤和地下水的问题，严重危害生态环境和人类健康。填埋是工业固废最简单、最经济的处置方法之一。然而，与城市生活垃圾填埋场相比，磷石膏、钢渣等工业固废堆填场渗滤液具有盐分含量高、ph值极端的特点，对地下污染风险管控与修复治理造成巨大挑战。传统单一治理手段包括阻隔、覆盖、固化稳定化等技术，但是受限于堆填场地的水文地质条件和污染特征，单一治理手段难以实现对场地的有效治理，因此工业固废场地往往采用多种治理手段对场地污染物进行管控和协同修复。
2、污染场地管控和协同修复系统方案是否能够满足治理要求最重要的评价条件就是其服役时间。目前，已有学者针对独立的覆盖屏障、垂直阻隔墙、可渗透反应墙、抽提井等管控和修复技术的性能开展了大量研究。然而，目前对工业固废堆填场地污染物的迁移转化规律及管控和协同修复系统各子系统的相互作用机理等认识不够深入，相关研究仍然停留在数值模拟阶段，尚未有一种明确场地污染管控与协同修复方案设计方法。在工程应用时，数值模拟方法需要通过一系列的建模和计算才能获得准确的结果，需要比较高的人力成本和时间成本，且需要依靠模拟软件，使用起来极为不便。因此，非常有必要提出一种计算便捷且可靠的工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种工业
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、一种工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，包括以下步骤：
4、s1：基于雨水在固废场地双层覆盖系统中的运移情况，构建雨水入侵数学模型；
5、s2：基于所述雨水入侵数学模型，获得双层覆盖系统渗漏量的解析解；
6、s3：基于污染物在固废场地阻隔系统的垂直阻隔墙内的运移情况，构建变水头作用下垂直阻隔墙内污染物运移数学模型；
7、s4：基于格林函数法和所述污染物运移数学模型，获得变水头作用下垂直阻隔墙内污染物运移的解析解；
8、s5：以双层覆盖系统渗漏量作为垂直阻隔墙内水头改变量，耦合双层覆盖系统和阻隔系统，获得覆盖阻隔管控系统服役时间；
9、s6：计算不同材料和厚度下的覆盖阻隔管控系统服役时间，筛选得到符合服役时间要求下的最低成本的覆盖阻隔管控系统方案；
10、s7：基于最低成本的覆盖阻隔管控系统方案下污染物现场监测数据，结合地质勘查结果，制定场地协同修复方案。
11、进一步地，所述步骤s1的雨水入侵数学模型如下：
12、
13、
14、式中：k1和k2表示覆盖层上层和下层的非饱和渗透系数，α1和α2表示覆盖层上层和下层的减饱和系数，θs1和θs2表示覆盖层上层和下层的饱和体积含水率，θr1和θr2表示覆盖层上层和下层的残余体积含水率，ks1和ks2表示覆盖层上层和下层的饱和渗透系数，z*表示雨水沿垂直覆盖层方向运移的距离，γ表示覆盖层坡度，t表示时间，h1*和h2*表示覆盖层上层和下层的厚度。
15、进一步地，所述步骤s2具体为：基于目标工业固废场地气象条件和双层覆盖系统材料，确定雨水入侵数学模型的边界条件、连续性条件和初始条件，通过采用拉普拉斯变换和数值反演的方法获得双层覆盖系统渗漏量的解析解。
16、进一步地，所述步骤s3的变水头作用下垂直阻隔墙内污染物运移数学模型如下：
17、
18、式中：rd表示阻隔墙的阻滞因子，ds表示阻隔墙内污染物的扩散系数，v(t)表示阻隔墙内污染物的渗流速度，是关于时间t的函数；c表示污染物浓度，x表示污染物沿横向运移的距离，t表示时间。
19、进一步地，所述步骤s4具体为：
20、基于格林函数法，将研究时间域划分为若干个小时间域，在每一个小时间域内，将垂直阻隔墙内污染物的渗流速度视为定值；
21、基于填埋场污染情况和垂直阻隔墙材料，确定污染物运移数学模型的边界条件和初始条件，通过采用拉普拉斯变换及其逆变换获得变水头作用下垂直阻隔墙内污染物运移的解析解。
22、进一步地，所述变水头作用下垂直阻隔墙内污染物运移的解析解表示为：
23、
24、
25、θi(x，t)＝cs，i(x，t)-c0
26、其中，cs，i(x，t)表示横向运移的距离为x处的第i个时间域的污染物浓度，c0表示污染物源浓度，θi(x，t)表示横向运移的距离为x处的第i个时间域简化后的新浓度，θi(0，t})表示表示横向运移的距离为0处的第i个时间域简化后的新浓度，g(x，x}，t，t})表示格林函数，x表示污染物沿横向运移的距离，x}表示积分变量，t表示时间，t}表示时间域，vi表示在第i个时间域的流速，ds表示阻隔墙内污染物的扩散系数，rd表示阻隔墙的阻滞因子。
27、进一步地，所述步骤s5具体为：
28、以双层覆盖系统渗漏量作为垂直阻隔墙内水头改变量，计算流速：
29、
30、其中，vi表示在第i个时间域的流速，kc表示垂直阻隔墙的渗透系数，lc表示垂直阻隔墙的厚度，nc表示垂直阻隔墙的孔隙率，δhi-1表示第i-1个时间域的垂直阻隔墙的内外水头差，pcr表示双层覆盖系统渗漏量；
31、将流速代入变水头作用下垂直阻隔墙内污染物运移的解析解中，获得覆盖阻隔作用下垂直阻隔墙外污染物浓度随服役时间的变化曲线，根据污染物浓度阈值，得到覆盖阻隔管控系统服役时间。
32、进一步地，所述步骤s7具体如下：基于该管控方案下场地污染物浓度及其空间分布的实时监测数据，结合地质勘查揭露的场地渗流场、地层分布及各层土壤渗透性条件，筛选适合该场地的协同修复方法并确定修复区域，制定场地协同修复方案。
33、本专利技术相对于现有技术而言，具有以下有益效果：
34、本专利技术通过使用格林函数、拉普拉斯变换及其逆变换等方法，获得了一种无需依赖数值模拟软件的覆盖阻隔管控系统服役时间的计算方法，其能够在保证低成本的前提下实现高精度计算，为实际工业固废场地填埋和阻隔管控系统的设计提供理论基础；此外，本专利技术通过结合场地污染物监测数据和地质勘探数据，能够较为准确的设计并实时修正方案以优化覆盖阻隔管控系统和协同修复性能。
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1.一种工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其特征在于，所述步骤S1的雨水入侵数学模型如下：
3.根据权利要求1所述的工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：基于目标工业固废场地气象条件和双层覆盖系统材料，确定雨水入侵数学模型的边界条件、连续性条件和初始条件，通过采用拉普拉斯变换和数值反演的方法获得双层覆盖系统渗漏量的解析解。
4.根据权利要求1所述的工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其特征在于，所述步骤S3的变水头作用下垂直阻隔墙内污染物运移数学模型如下：
5.根据权利要求1所述的工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：
6.根据权利要求5所述的工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其特征在于，所述变水头作用下垂直阻隔墙内污染物运移的解析解表示为：
7.根据权利要求1所述的工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其
8.根据权利要求1所述的工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其特征在于，所述步骤S7具体如下：基于该管控方案下场地污染物浓度及其空间分布的实时监测数据，结合地质勘查揭露的场地渗流场、地层分布及各层土壤渗透性条件，筛选适合该场地的协同修复方法并确定修复区域，制定场地协同修复方案。
...【技术特征摘要】
1.一种工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其特征在于，所述步骤s1的雨水入侵数学模型如下：
3.根据权利要求1所述的工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其特征在于，所述步骤s2具体为：基于目标工业固废场地气象条件和双层覆盖系统材料，确定雨水入侵数学模型的边界条件、连续性条件和初始条件，通过采用拉普拉斯变换和数值反演的方法获得双层覆盖系统渗漏量的解析解。
4.根据权利要求1所述的工业固废场地污染管控与协同修复方案设计方法，其特征在于，所述步骤s3的变水头作用下垂直阻隔墙内污染物运移数学模型如下：
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