公路环境中固废产品污染物迁移的数值模拟结果

公路环境中固废产品的污染物浸出与迁移，主要涉及两方面的数字模拟，一是水的入渗与流动模型，二是污染物的浸出与迁移模型。

4.4.4.1 水的入渗与流动模型

水的入渗与流动模型，主要的难点就是水的来源。因为水的流动可以利用流体力学公式加以模拟。Baldwin等（1996）已经为道路结构中的水的来源设想了一个简单模型。他们假设，水进入道路结构的主要途径（图4-16）如下：

（1）水通过道路的基部，尤其是挖方处，渗入路基中。

（2）由于地下水位的上升或下降而进入。

（3）水通过道路表面的渗透：尽管这一般为水分的垂直运动，但严重的开裂可导致渗入底基层中的水发生水平运动。

图4-16　水向道路结构内的进入

（4）未完工道路上降雨，可由于水分通过底基层的水平运动，导致路基含水量改变。道路施工时，路堤未被覆盖。Baldwin等假设，一年当中降雨平均强度的至少20%流过了该材料层。土壤覆盖层施工后，入渗率可假设为平均年降雨的10%。这是因为有更多的水将被覆盖层分流到排水系统中。不透水铺装完工后，入渗水进入结构内的主要路线，是路肩和坡面。于是，可采用图4-16的方法，但入渗水的数量，仅为入渗面积与材料层总面积之比。(www.xing528.com)

图4-17　释放控制场景

为建模，假设地下水位变化受到工作中排水系统的控制，从而忽视这一方面水的入侵。另假设高效的排水系统还控制了道路邻近高地中水的渗透。对于土壤中的挖方，Baldwin等假设，挖方上降落的雨水，1%到达底基层下方的路基。毛细作用可使得底基层被下卧路基润湿。再假设到达路基的水分中，有25%可被用于润湿底基层。通常这一毛细上升可忽略。

一个困难的问题是，通过道路表面的渗透。通过道路铺装的入渗，与道路结构的渗透性相关。不透水沥青（也被称为“密实沥青”）的渗透性应小于10-9 m／s。如果渗透性为5×10-9 m／s左右，则可估计年降雨的10%通过沥青层入渗了。某一道路铺装的渗透性，也可能因为有了额外材料如土工膜而被降低。

4.4.4.2 污染物的浸出与迁移模型

其目标是使得室内短期内表征的浸出试验结果，能被应用到更长的寿命上（如100年）。模型应考虑浸出液中的各种化合物与周围基质之间的相互作用，以及作用条件随时间的变化。譬如，土壤的吸附作用，太阳能诱发的导致污染物不可逆氧化的光解作用，液相和固相中化学组分挥发向大气逃逸的作用，以及固废材料中有机化合物被微生物好氧或厌氧降解的作用等。这样，模型利用了4.5.4节中试验测得的浸出参数。目前的长期评估模型，复杂度方面不尽相同，可从简单至复杂，具体依赖于渗透／平衡，还是扩散控制。也可设计出更为复杂的模型，考虑固相与液相之间的化学作用、冲刷效应，以及时断时续的润湿与老化过程（化学过程与物理过程）。

Kosson等（2002）给出了两个极端的污染物释放场景：渗透场景与质量控制的场景（图4-17）。用这两个场景得到了某一规定时间框架下，估计累积释放的简化公式。渗透场景中，假设了局部的平衡，累积释放基于以p H 值和L／S比为函数的平衡试验。同时也示出了试验室应用的L／S比，应用到实际现场场景的计算中。对质量控制场景，基于Fick第二法则的解答，累积释放由槽浸出试验计算。这两类浸出场景，简化模型都需要场景的输入数据，包括填方的密度和体积、入渗速率和现场p H 值等。

目前，更为复杂的释放模拟仍在开发之中。