基于HYDRUS-1D模型研究石油烃污染物在土壤中的运移规律.pdfVIP

老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃

基于HYDRUS-1D模型研究石油烃污染物在土壤中的运

移规律

石化企业运行过程中发生物料泄漏，不仅会对地下水环境造成影响，也会对土壤环境造成一定影

响。在各种污染类型对土壤环境的污染影响中，石油烃污染物对土壤的污染是目前最显著的土壤环境

污染问题之一[1-2]，因此对石化企业罐区物料泄漏情景下，石油烃污染物在土壤中的运移研究就十分

必要。HYDRUS-1D模型符合HJ964—2018《环境影响评价技术导则土壤环境(试行)》建议的污

染物质在土壤环境中垂向运移的计算方法[3-6]。本文选取该模型，构建土壤非饱和带水流模型及溶质

运移模型，选取A省B市石化企业作为研究对象，对其罐区在发生短时泄漏的风险情景下，石油烃

污染物在土壤环境中的迁移进行模拟计算，预测石油烃类在土壤环境中的运移深度、运移时间及浓度

变化，进一步提出石化企业保护土壤环境的相关措施。

1研究区简介

本石化企业位于A省B市，通过加工原油生产液化气、汽油、航煤、柴油等成品油产品，并发

展下游化工产业，进一步生产聚乙烯、溶聚丁苯橡胶、丁烯等化工产品。厂区总平面布置划分为四个

功能区：生产装置区、储运区、辅助生产及公用工程区、生产管理区。生产装置区按工艺流程集中紧

凑布置，包括常减压蒸馏、催化裂化、连续重整等二十多套装置。储运区布置在厂区西部，分布有原

油罐区、中间罐区、产品罐区、化学药剂罐区、仓库、汽车及铁路装卸车设施。辅助生产及公用工程

区等分布在联合装置区南、西、北两侧，南侧分布有污水处理场、事故池、危废暂存库，西侧分布有

中控制、化验室、动力站、循环水场，北侧有办公楼、消防站、总变电等。

2研究区土壤条件概况

研究区地貌类型属于丘陵区，天然包气带的厚度约为5～15m。包气带防污性能的好坏不仅对

土壤环境的污染程度有影响，而且对地下水环境的污染程度也有直接的影响。本次研究区的包气带岩

性主要为素填土、残积土及风化砂岩泥岩互层等，厚度较大，富水性弱，其综合渗透系数约为

2.8×10-5cm/s。研究区内仅有一种土壤类型，为赤红壤，对其理化性质进行取样调查，调查结果如表

1所示。

老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。——唐·王勃

表1土壤理化特性调查结果表

3研究方法

3.1污染情景设置

污染情景设定燃料油储罐发生泄漏，泄漏一段时间后，污染物被发现，及时采取措施对污染源进

行控制，污染源得到控制后不再有源强，选择石油烃作为预测因子进行污染预测。石油烃污染物浓度

取其密度1.03×106mg/L，泄漏时间为1h，为瞬时泄漏。

3.2数学模型

数学模型包括土壤水流运动模型和土壤的溶质迁移模型，其中土壤水流运动模型的控制数学模型

为一维垂向饱和-非饱和土壤水中水分运动方程，土壤的溶质运移模型为考虑土壤吸收的饱和-非饱和

土壤水中的溶质迁移控制方程[7-8]。

3.3数值模型

(1)模拟软件选取

在本次论文中选择HYDRUS-1D模型求解非饱和带中的水分及溶质运移方程。

(2)建立模型

根据对企业所在区域的水文地质调查，参照其地质钻孔资料，可知项目区天然包气带厚度约为

5～15m，因此本次模型选择自地表向下5.0m范围内进行模拟。在计算范围内设定3个污染物迁移

观测点，从模型计算范围顶部到底部分别为N1、N2、N3，各个观测点距模型顶部的地表距离分别为

0.5m、1.5m、2.5m。