[发明专利]一种污染土壤及地下水原位注入修复扩散半径确定方法

摘要

本发明公开了一种污染土壤及地下水原位注入修复扩散半径确定方法，按照三角形法布点，设计孔距垂直地下水流动方向，排距沿着地下水流动方向且考虑修复药剂反应有效时间内在地下水中的流动扩散。该方法分为三个步骤：①观察法：高压旋喷注射条件下，修复药剂与一定比例的溴离子作为示踪剂同时注入含水层中。通过观察相邻注入点的返浆和串浆现象，判断药剂的扩散情况；②溴离子示踪剂法：完成注射后，地下水定深快速取样，现场快速检测示踪剂浓度，地下水中溴离子浓度与背景值进行比较；③溴离子示踪剂+观察法，综合判断，确定最优扩散半径。本发明适用于土壤及地下水原位注入试验及修复施工中，扩散半径及布孔参数的优化设计及注射效果的监测。

主权项

一种污染土壤及地下水原位注入修复扩散半径确定方法，其特征在于，步骤一、布点及引孔：原位注入布孔参数满足以下公式：L＝1.73R₀  (1)B＝1.50R₀+B₁  (2)v＝KI  (3)B₁＝vt  (4)其中，L——原位注入点最优孔距，垂直地下水流向；B——原位注入点最优排距，沿着地下水流向；R₀——高压注射条件下药剂在含水层的有效扩散半径，单位：m；K——含水层渗透系数，单位：m/d；I——地下水水力梯度；v——地下水流速，单位：m/d；t——药剂在地下水中的有效反应时间，单位d；B₁——药剂在有效反应时间内在地下水中的流动距离，单位：m；原位注入共布设三组试验孔，第I组布孔参数：R1，L1，B1；第II组布孔参数：R2，L2，B2；第III组布孔参数：R3，L3，B3，其中两组共用两个注入点，总计10个注入点；引孔采用气动空气潜孔锤冲击回转钻进方法，引孔至穿透杂填土层硬层或原场地建筑基础即可，依次完成10个原位注入点钻孔，即三组试验点，引孔深度均为3m；步骤二、修复药剂配置：选择溴化钠作为示踪剂，按一定比例添加至典型浓度的修复药剂溶液/浆液中，待高压注射过程同时注入目标含水层中；溴离子的配置浓度及投加方式，修复药剂与示踪剂的质量比为，修复药剂∶溴化钠＝100～150∶1，溴化钠初始浓度300～700mg/L；步骤三、修复药剂的原位注入：采用气、液二重管法，修复药剂液流的注射压力参数为25～30Mpa，压缩空气的注入压力参数为0.7～0.8Mpa；修复药剂与溴离子配置的溶液同时注入土壤及地下水中；a)第I组注入点药剂注射：注射过程观察该组第1孔返浆情况，其余相邻孔施工需同时观察窜浆及返浆情况；b)第II组注入点药剂注射：注射过程利用第I组的1个孔，其余3孔施工需同时观察相邻孔窜浆及返浆情况；c)第III组注入点药剂注射：利用第II组的1个孔，其余3孔施工需同时观察相邻孔窜浆及返浆情况；步骤四、注射过程的观察法判断：a)第I组试验：通过判断是否窜浆及返浆严重来初步确实R值是否偏小；b)第II组试验：通过判断是否不窜浆及返浆严重来初步确实R值是否偏大；c)第III组试验：通过判断是否窜浆及返浆较少来初步确实R值是否较合理；结论为第N组扩散半径较为合理，因此，选择第N组为示踪剂监测采样点重点考察对象；N＝I、II或III；步骤五、地下水中溴离子监测及检测：溴离子浓度监测点重点布设在R₀较合理的试验组，同时考虑单孔、双孔、三孔的多孔效应，监测点的选择为C1、C2、C3、C4、C5；所有注入点完成药剂注射工作24小时后，采用定深快速取样系统快速采集地下水样品，及时送至第三方实验室检测地下水中的溴离子浓度，同时留存现场快速检测待测样品；以上所述定深快速取样系统，采用Geoprobe钻机将底部带有抛弃式钻头的2.25英寸钢套管，内部为长度1.5m、外径1.25英寸的钢筛管，直压入地下水含水层预定深度后提升外套管，而内部钢筛管设置在设计地下水中溴离子采样深度位置，移机后采用机械膀胱泵快速采集具有代表性的地下水样品；步骤六、示踪剂现场快速检测：采集的地下水样品使用pH/离子浓度检测仪进行溴离子浓度监测点的地下水中的溴离子浓度的快速检测；测试条件为：BR502溴电极；溴离子标准溶液100mL，参比电极溶液30mL，离子强度调节剂，测量范围：0.4～7990mg/L，pH值范围2～11，溶液温度范围5～40℃；步骤七、示踪剂法判断：分析所有溴离子监测点、本底值快速检测数据及第三方实验室检测数据，根据所测样品中溴离子浓度是否大于本底值来判断所测样品代表的距离注射点的距离是否在有效扩散半径之内；定义浓度超过本底值50％以上的点位所对应的距离为有效扩散半径；所述示踪剂法，主要以现场快速数据为依据，第三方实验室数据作为现场快速测试数据的检验和复核；步骤八、观察法结合溴离子示踪剂法综合判定：观察法初步判定的R₀合理范围，溴离子示踪剂浓度显著超过本底值的点位对应的距离为R₀的精确范围，最后，三组试验通过观察法+示踪剂法综合判定确定考察含水层药剂扩散的最优R₀，考虑地层局部含夹层不均匀因素，取较小值作为工程推荐数据。