尾矿库是冶金、有色、建材等多个行业用于贮存尾矿和澄清水的重要设施,同时也是重要的安全环保设施。尾矿库重金属污染防治是矿山环境治理的重点工作之一,铜、铅、锌等重金属是尾矿库的常见污染物。因此,尾矿库的一系列污染问题愈加引起重视,开展降雨和植被条件下尾矿库重金属迁移规律的研究,具有重要现实意义。本文将室内土柱降雨淋滤试验与Geostudio数值模拟相结合,以实际尾矿库为工程背景,开展降雨和植被条件下尾矿库重金属污染物迁移规律的相关研究,主要研究内容包括:(1)采用土柱淋滤试验方法,从下到上为尾矿土、壤土-尾矿复合土、壤土的分层土壤填充顺序,模拟实际尾矿库的土壤分层,同时用草皮模拟实际尾矿库的表层植被。以重金属铜离子为代表,通过室内土柱降雨淋滤试验研究考虑表层植被的不同降雨强度条件下分层修复尾矿土壤中重金属铜的纵向迁移特征及规律。(2)以重金属铜、铅、锌为代表,利用正交设计法设计三因素三水平试验,通过土柱淋滤试验研究考虑表层植被的不同降雨强度、淋滤时间及不同淋滤液p H工况下分层修复尾矿土壤中重金属铜、铅、锌的纵向迁移特征及规律,得出淋滤液p H、降雨强度、淋滤时间等三个因素的影响程度大小,并以重金属铜为例利用Geostudio软件模拟分析土柱模型的分层土壤中重金属的纵向迁移规律,利用Geostudio软件模拟尾矿库模型土壤中重金属的迁移规律。(3)基于正交实验设计法,考虑尾矿库坝高、坡比、渗透系数及迁移时间等四个因素对中小型尾矿库重金属污染物Cu²⁺浓度的影响,同时考虑降雨-蒸发-蒸腾和地下水的组合工况作用,开展降雨-蒸发-蒸腾耦合作用下的中小型尾矿库重金属Cu²⁺迁移模拟研究,得出四个因素对于尾矿库重金属Cu²⁺浓度的主次影响,分析各因素对污染物迁移的影响规律。(4)以本钢集团歪头山铁矿大型尾矿库为工程背景,基于Geostudio软件,选用Geostudio中的VADOSE/W、SEEP/W和CTRAN/W三个模块,分别考虑降雨-蒸发与地下水耦合作用、降雨-蒸发-蒸腾与地下水耦合作用,开展大型尾矿库的典型重金属Cu²⁺的迁移研究,建立降雨-蒸发、降雨-蒸发-蒸腾作用下的植物修复尾矿坝的渗流分布规律以及地下水中重金属离子Cu²⁺的迁移规律。