地下水循環(huán)井技術(shù)研究進展

宋 剛，岳豪康，李恒超，鐘貴莉

(成都理工大學(xué)環(huán)境與土木工程學(xué)院，四川 成都 610059)

地下水資源是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的理想水源，目前中國約有60%以上的地區(qū)將地下水作為重要供水水源[1]。但由于地下水的隱蔽性和自凈能力弱，使得受污染的地下水恢復(fù)難度大，成本高。目前我國有近九成的城市下水受到污染，其中大中型城市有超過六成地下水污染嚴(yán)重，地下水污染的修復(fù)顯得尤為重要[2]。

目前地下水污染修復(fù)方法主要可分為自然衰減、異位修復(fù)技術(shù)和原位修復(fù)技術(shù)。自然衰減周期長，見效慢。異位修復(fù)技術(shù)是將受污染地下水抽至地表，再處理后回灌含水層。但在修復(fù)后期，效率會降低，并且常遇到污染物“回彈”與“拖尾”等問題[3-4]。相對于異位修復(fù)技術(shù)，原位修復(fù)技術(shù)是在不破壞原有土體結(jié)構(gòu)及地下水自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，對受污染地下水進行原地修復(fù)的方法。有空氣注入技術(shù)、地下水循環(huán)井技術(shù)、原位化學(xué)氧化還原技術(shù)、可滲透反應(yīng)墻技術(shù)等[5]。原位修復(fù)技術(shù)中，地下水循環(huán)井技術(shù)因其對含水層結(jié)構(gòu)破壞小、結(jié)構(gòu)簡單、形成的地下水環(huán)流場可控制去除污染范圍，在國外已廣泛應(yīng)用。

1 地下水循環(huán)井技術(shù)的發(fā)展及分類

1.1 地下水循環(huán)井技術(shù)的發(fā)展

地下水循環(huán)井技術(shù)(Groundwater Circulation Well,簡稱GCW)又稱井內(nèi)蒸汽汽提，是一種發(fā)展中原位修復(fù)技術(shù)。其作用機理是地下水中的揮發(fā)性污染物通過上升的氣泡從溶解相轉(zhuǎn)移到氣相，含有污染物的氣相分離出地表再處理，或通過原位生物技術(shù)在井內(nèi)、井外降解。

GCW最早始于1974年Raymond的原位微生物修復(fù)實驗，是為去除碳?xì)浠衔锒_發(fā)。隨后德國的IEG Technologies Cooporation增加了井中處理單元，研發(fā)出特殊的過濾器減緩堵塞，在1986年GCW被歐洲廣泛應(yīng)用于土壤和地下水的處理。1992年斯坦福大學(xué)的研究人員提出將地下水循環(huán)原理與空氣汽提相結(jié)合。后經(jīng)不斷優(yōu)化循環(huán)井結(jié)構(gòu)，改進循環(huán)方式，并對GCW地下水流場的解析解進行研究，有效促進了循環(huán)井場地應(yīng)用的發(fā)展[6]。

GCW技術(shù)使用潛水泵調(diào)節(jié)空氣和水的比例，保持最佳的氣水比，以最大限度地提高曝氣效率[7]。GCW技術(shù)還具有高度靈活性，可與生物修復(fù)、表面活性劑等技術(shù)聯(lián)用擴大GCW技術(shù)去除污染范圍。目前GCW技術(shù)在國內(nèi)處于初步引進階段，還不成熟，需要在設(shè)計和去除效率方面繼續(xù)改進。

1.2 地下水循環(huán)井技術(shù)的分類

地下水循環(huán)井技術(shù)按照循環(huán)井形成環(huán)流的方式可分為：機械泵式和氣提式。

機械泵式循環(huán)井是在井內(nèi)或井外安裝機械泵，利用機械泵抽力在含水介質(zhì)內(nèi)提取并回灌地下水形成環(huán)流。按照環(huán)流方向的不同又可分為標(biāo)準(zhǔn)模式和反循環(huán)模式，詳細(xì)見圖1。標(biāo)準(zhǔn)模式是地下水從循環(huán)井上部篩管注入，從循環(huán)下部篩管抽取，形成的下抽上注式環(huán)流，適于處理比水重的污染物。反循環(huán)模式是地下水從循環(huán)井上部篩管處抽取，從循環(huán)下部篩管注入，形成的上抽下注式環(huán)流，適于處理比水輕的污染物。

圖1 機械泵式循環(huán)井的兩種循環(huán)模式

圖2 曝氣井工作原理

氣提式循環(huán)井，又稱曝氣井，其機理圖2所示是通過曝氣泵向井底注入空氣，井內(nèi)空氣與地下水混合形成的水氣混合物與井外形成密度差，使井內(nèi)密度較小的水氣混合物上升至井頂部的水氣分離處，之后氣體會溢散出含水層，上升的地下水則會返回含水層，由此形成環(huán)流。在這個過程中地下水中的揮發(fā)性污染物會進入氣泡分離處理?？梢娢廴疚镒陨淼奈锢硇再|(zhì)是曝氣井去除效果影響因素之一，如遷移性越好、揮發(fā)性越強的物質(zhì)越易處理。

2 地下水循環(huán)井的理論研究

在我國GCW處于起步階段，理論研究缺乏通用性的成果。GCW系統(tǒng)的的研究分為數(shù)學(xué)模型和實驗?zāi)M。數(shù)學(xué)模型主要研究GCW作用下的水動力場規(guī)律，即為不同參數(shù)下的GCW在不同邊界含水層條件下水流和溶質(zhì)的運移、衰減規(guī)律，可用于優(yōu)化GCW的設(shè)計參數(shù)，提高工作效率。實驗?zāi)M主要研究利用GCW靈活性的特點，將環(huán)流井技術(shù)和其他修復(fù)手段結(jié)合，去除不同類型不同組合污染形式的能力，擴大環(huán)流井技術(shù)的修復(fù)范圍，提升修復(fù)能力。

2.1 GCW數(shù)學(xué)模型的發(fā)展

GCW數(shù)學(xué)模型的早期研究是為了在不抽取大量地下水的情況下測量一些重要的水文地質(zhì)參數(shù)，利用GCW單井系統(tǒng)井腔的穩(wěn)態(tài)流體壓降，求出均質(zhì)各向異性含水層的水平和垂向水力傳導(dǎo)系數(shù)、儲水系數(shù)等[8]。對較大規(guī)模含水層的水平和垂向水力傳導(dǎo)系數(shù)，可利用GCW的雙井系統(tǒng)公式精確測量[9-10]。而后隨著GCW被廣泛應(yīng)用于污染物的去除，研究的重心也更偏向于循環(huán)井工作時含水層中的水流狀態(tài)，促進了GCW技術(shù)的場地應(yīng)用。

1993年A.J.DESBARATS[11]采用數(shù)值-經(jīng)驗相結(jié)合的方法研究了非均質(zhì)承壓含水層中抽灌雙井系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)流。但該穩(wěn)態(tài)流的解析解是無側(cè)向徑流條件下的數(shù)學(xué)模型，局限了解析解的使用范圍。針對這一問題，Peter Indelman[12]于1997年建立了非均質(zhì)分層含水層中非均勻流的數(shù)學(xué)模型，用于計算單井結(jié)構(gòu)作用下，非均勻流下的非均質(zhì)含水層中的平均水頭分布。雖然該數(shù)學(xué)模型考慮了側(cè)向徑流對GCW形成流場的影響，但仍有諸多問題需要研究，如非達西流對GCW流場的影響、非均勻流下的雙井系統(tǒng)、表皮效應(yīng)對GCW的影響等。

之后為了更好地研究GCW的水流情況，采用示蹤劑試驗追蹤含水層水顆粒的運動軌跡，但過去對于示蹤劑試驗的解析解局限于含水層縱向彌散度不足化學(xué)追蹤劑移動距離的十分之一情況，并且在建立解析解的過程中大多忽略水平彌散度對結(jié)果的影響。針對這一問題，詹益杰(2007)建立一個新的數(shù)學(xué)模型可以更加精確得描述GCW中的化學(xué)試劑濃度分布，計算含水層水平、垂向水力傳導(dǎo)系數(shù)，以及均質(zhì)含水層的各向異性比[13]。

為了更好地研究不同因素對GCW的影響，Kun Tu(2019)[14]基于達西流，利用拉普拉斯變換和傅立葉余弦變換，建立單井循環(huán)系統(tǒng)的通用分析模型，得出單井循環(huán)流體瞬態(tài)壓降的解析解和穩(wěn)態(tài)條件下的解析解，但GCW附近往往存在非達西流。單井循環(huán)系統(tǒng)在現(xiàn)場應(yīng)用中由于井體抽、注篩管附近的水力梯度和水流流速高的原因，使得抽、注篩管附近很容易形成非達西流。而目前關(guān)于井類非達西流的研究大多集于完整井和非完整井系統(tǒng)上，因此為了將GCW單井循環(huán)系統(tǒng)的達西定律解析解推廣到非達西流動條件。Kun Tu(2020)[15]提出一個描述單井循環(huán)地下水源熱泵系統(tǒng)承壓含水層中非達西流引起的瞬變水位下降的分析模型，探究在含水層具有一定比流量時，抽注水功率、徑向水力傳導(dǎo)系數(shù)、含水層比儲存量和密封段長度對流體壓降的影響。GCW數(shù)學(xué)模型發(fā)展的對比見表1。

2.2 GCW有效范圍的研究

GCW的有效范圍直接影響去除污染的范圍，因此GCW的有效范圍及其影響因素一直是GCW的研究重點。JA Cunningham[16]提出了均勻含水層中“一抽一灌”雙井系統(tǒng)對污染物羽狀流捕獲寬度的數(shù)學(xué)表達式。通過近似解的方式對GCW雙井系統(tǒng)處理羽狀污染物的范圍進行定量分析。Jian Luo[17]開發(fā)了一個半解析方案來評估不同類型的再循環(huán)流在具有任意方向均勻區(qū)域流情況下，抽灌雙井系統(tǒng)中再循環(huán)區(qū)域的流體停留時間(即流體從注水篩管到抽水篩管的時間)。流體停留時間越短，GCW的環(huán)流周期就越短，對水體的提取效率就越高，對GCW環(huán)流周期具有特定要求的工況有一定的指導(dǎo)意義。但該半解析方案也有局限性，該方案建立在封閉的均質(zhì)各向異性的理想含水層，不太符合含水介質(zhì)實際情況，缺少對非均質(zhì)、非承壓含水層中單井系統(tǒng)的探討。

對于抽灌雙井系統(tǒng)，其有效范圍區(qū)域位于兩口井之間的再循環(huán)區(qū)域。張帥[18]認(rèn)為雙井系統(tǒng)的回收率是GCW修復(fù)效率的指標(biāo)。于是基于二維流場的理論基礎(chǔ)上給出了“一抽一灌”雙井系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)回收率的解析解，為雙井系統(tǒng)的設(shè)計提供參考。但該理論存在一定的局限性，該回收率的解析解模型僅適用于“一抽一灌”雙井系統(tǒng)，對單井系統(tǒng)或由抽灌一體單井組成的雙井系統(tǒng)并不適用，還不適用實際生產(chǎn)中的非均勻側(cè)向徑流的非均質(zhì)含水層。并且實際含水層還有垂向的大氣降水補給、越流補給、排泄邊界等情況，這些也是需要考慮的因素。

表1 GCW數(shù)學(xué)模型發(fā)展的對比

2.3 表皮效應(yīng)對GCW的影響研究

實際工程應(yīng)用中，循環(huán)井在建造時需要在井外填裝導(dǎo)水材料。井外的導(dǎo)水材料區(qū)域會形成表皮效應(yīng)區(qū)，可能會導(dǎo)致井室的顆粒路徑發(fā)生“短路”[19]，影響循環(huán)井環(huán)流流場。表皮效應(yīng)會影響GCW形成的環(huán)流流線，進而影響GCW的作用范圍，使得利用GCW求解的含水層參數(shù)不準(zhǔn)確。但目前表皮效應(yīng)對GCW影響的研究較少。為了研究表皮效應(yīng)對GCW的影響因素，Qinggao Feng[20]對有限厚度表皮區(qū)的承壓含水層中部分滲透井的非達西流進行了研究，發(fā)現(xiàn)表皮類型和表皮厚度對表皮區(qū)的流體壓降影響較大，而對地層區(qū)的流體壓降影響不大。同時發(fā)現(xiàn)邊界、各向異性等因素對表皮效應(yīng)也有一定的影響。為了研究表皮效應(yīng)對流線的具體影響，D.V. Peursem(1999年)[21]利用勢理論和斯托克斯流函數(shù)推導(dǎo)了無側(cè)向徑流條件下，均質(zhì)各向異性含水層中單井循環(huán)工作時的水位下降和流線的解析解模型公式。用于分析均質(zhì)各向同性表皮區(qū)的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)表皮區(qū)的導(dǎo)水率比周圍含水層的導(dǎo)水率大兩個數(shù)量級時，表皮區(qū)在一定條件下，其影響可以不用考慮。目前表皮效應(yīng)對GCW的影響研究，大多基于均質(zhì)各向異性含水層，而實際含水介質(zhì)的情況更加復(fù)雜，可對非均勻側(cè)向流、非均質(zhì)各向異性含水層、具有垂向補給等條件下的表皮效應(yīng)進行更加深入的研究。同時可量化表皮效應(yīng)對地下水循環(huán)井有效范圍的影響，指導(dǎo)實際應(yīng)用。

綜上可見，GCW不僅可以用于去除含水層中的污染物，還可通過GCW求解含水介質(zhì)徑向和垂向水力傳導(dǎo)系數(shù)、各向異性比、儲水系數(shù)等重要水文參數(shù)。隨著GCW數(shù)學(xué)模型的發(fā)展，GCW結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，效率也不斷提高。但由于早期的GCW解析解探索過程中受制于數(shù)學(xué)和計算機發(fā)展的影響，數(shù)學(xué)模型的含水層條件大多局限于均質(zhì)各向異性、無側(cè)向徑流、排補條件單一、無表皮效應(yīng)。并且大多研究都假設(shè)的是達西流，但實際GCW多用于透水性較好的含水層，流速較大時會形成非達西流，而且GCW本身井體的抽水、注水篩管附近流速多為非達西流。

3 GCW技術(shù)的實驗成果

3.1 GCW去除污染物及影響因素

傳統(tǒng)GCW主要用于處理揮發(fā)性污染物，經(jīng)發(fā)展目前GCW可適用于氯化溶劑、碳?xì)浠衔锖蛽]發(fā)性污染物。但對于部分污染無論揮發(fā)性的強弱，在處理后期出現(xiàn)“拖尾”和“回彈”現(xiàn)象含水介質(zhì)污染濃度不降反升。如不易揮發(fā)的硝基苯，曝氣井在去除大部分污染物后會出現(xiàn)污染物“拖尾”。低揮發(fā)性有機物甲基叔丁基醚，曝氣井對其去除率最高可達96.4%，但出現(xiàn)“回彈”[22]。而具有良好揮發(fā)性的苯和萘污染，曝氣井可基本清除苯，揮發(fā)性較弱、遷移能力不強的萘去除率只達到64%，出現(xiàn)了明顯的“拖尾”現(xiàn)象[23-24]。其主要原因是污染物的揮發(fā)性和遷移性共同影響GCW效果。

GCW的修復(fù)效果受污染物性質(zhì)、含水介質(zhì)、井體結(jié)構(gòu)等因素的綜合影響。污染物性質(zhì)包括染物種類、有機物揮發(fā)性、遷移性、是否可生物降解等，影響著污染物去除的難易程度；井體結(jié)構(gòu)包括曝氣井曝氣量、上下篩管間距、上下篩管有效長度等，影響著GCW去除污染物的效率；含水介質(zhì)包括介質(zhì)的孔隙度、各向異性比、非飽和區(qū)厚度、鐵錳含量等，影響GCW井體結(jié)構(gòu)參數(shù)的選擇。如含水介質(zhì)的滲透性決定是否適用GCW，各向異性比影響著GCW運行效果，鐵錳含量影響GCW是否容易被堵塞。

總體來看，傳統(tǒng)的GCW受多種因素的影響，因此具有良好靈活性的GCW在修復(fù)含水層時可以與其他技術(shù)聯(lián)用，填補自身短板。目前GCW與表面活性劑技術(shù)、生物技術(shù)、電修復(fù)技術(shù)聯(lián)用最為常見。

3.2 與表面活性劑聯(lián)用

非水相污染物(NAPL)是指不溶于水的液態(tài)污染物，可分為重非水相污染物(DNAPL)和輕非水相污染物(LNAPL)。而GCW中的曝氣井對遠(yuǎn)離曝氣井和在含水層底部的DNAPL難以處理，有嚴(yán)重的“拖尾”現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，將具有增溶和增流作用的表面活性劑與GCW結(jié)合處理NAPL，可以很好的解決“拖尾”。GCW形成的環(huán)流讓表面活性劑在含水層中擴散，表面活性劑則使NAPL表面張力降低更容易被曝氣吹脫集中處理。如用Tween80作為表面活性劑降低萘和硝基苯溶液表面張力，使得的DNAPL污染物萘的去除率達到60%-70%，對硝基苯在提高去除率的同時極大改善了“拖尾”狀況[25-26]。

表面活性劑與GCW相互作用，極大改善了NAPL“拖尾”現(xiàn)象，但表面活性劑效果與含水層中的有機物濃度有關(guān)，當(dāng)增溶了一種極性有機物后,會使表面活性劑對另一種有機物的增溶程度降低，因此若含水介質(zhì)中有機物含量過高，則不宜適用表面活性劑。

3.3 與電修復(fù)技術(shù)聯(lián)用

傳統(tǒng)的GCW需要將氣態(tài)污染物提取至地表固化處理，可能產(chǎn)生二次污染。傳統(tǒng)的化學(xué)修復(fù)雖然可以直接處理污染物，但無法根據(jù)含水介質(zhì)中的污染物濃度變化而實時調(diào)節(jié)化學(xué)劑量。為了解決這些問題，YUAN SongHu[27]將電解和GCW的雙井結(jié)構(gòu)結(jié)合，稱之為EGCW技術(shù)(Electrolytic Groundwater Circulation Well)。在靜水條件下潛水含水層中，EGCW技術(shù)通過陽極和陰極分別產(chǎn)生O2和H2，陽極為好氧生物作用提供O2，陰極產(chǎn)生的H2則為厭氧生物提供還原環(huán)境。GCW則將電解產(chǎn)生的O2和H2擴散，就地誘導(dǎo)生物降解三氯乙烯。結(jié)果顯示EGCW的污染物去除率可達73%，具有很好的應(yīng)用前景。另外EGCW還可以有效的改善污染物“拖尾”現(xiàn)象，比單獨運行GCW時污染物去除率提高約10%[28]。

可見電修復(fù)技術(shù)和GCW技術(shù)的結(jié)合可以根據(jù)污染物濃度變化，控制生物降解的速率，對電極材料和活性要求不高，還可以有效緩解“拖尾”現(xiàn)象。但電修復(fù)與GCW結(jié)合的方法也存在缺點：(1)傳統(tǒng)GCW一直以來最常見的問題是堵塞。而EGCW產(chǎn)生的亞鐵離子加上生物作用，大大加重了堵塞問題；(2)電極會因陽離子沉淀鈍化，增加成本。另外電解過程也有可能產(chǎn)生含氯副產(chǎn)物，造成二次污染。

3.4 與生物技術(shù)聯(lián)用

與GCW聯(lián)用最深，發(fā)展最成熟的是生物技術(shù)，二者聯(lián)用早在1998年就有過工程應(yīng)用。其機理主要是通過井內(nèi)原位生物反應(yīng)器來去除污染目標(biāo)，而非含水層內(nèi)的微生物群落。如在井內(nèi)安裝Pseudomonas miguiaeAN-1的生物膜組件后對硝酸鹽的平均去除率可達62%，且無二次污染[29-30]。同時，生物修復(fù)還彌補了GCW在半揮發(fā)的污染去除效果一般的缺點。王霄[31]以半揮發(fā)性的DNAPL苯胺作為去除目標(biāo)，結(jié)果顯示井內(nèi)生物反應(yīng)器的加入使去除率速率大大提高，并且無銨根等次級污染。

目前生物-GCW盡管發(fā)展較為成熟，但生物-GCW中多物種反應(yīng)運移的理論尚未完全了解。針對這一問題，F(xiàn)ayaz S. Lakhwala對多物種、多相和微生物強化反應(yīng)輸運系統(tǒng)設(shè)計和修復(fù)預(yù)測提出兩種新方法：粒子跟蹤法和有限差分法，在一定程度上有助于優(yōu)化和預(yù)測各向異性含水層中GCW的修復(fù)。

可見，一方面，對于NAPL污染物，曝氣井會為NAPL的好氧菌在含水層中生理活動輸送必須的氧氣，營養(yǎng)物質(zhì)，使其大量繁殖修復(fù)含水層。另一方面，曝氣井在提供氧氣的同時，溶解相污染物會隨著環(huán)流反復(fù)匯集于井中生物處理器處理。并且實際情況中污染物通常以多種類多形態(tài)的組合形式出現(xiàn)，生物-GCW的曝氣井剝離揮發(fā)性有機化合物，并在含水層中分配氧和營養(yǎng)物等，實現(xiàn)揮發(fā)性有機物(VOCs)、半揮發(fā)性有機物(SVOCs)和非揮發(fā)性有機物(NVOCs)的生物降解。在環(huán)保、低成本的同時，大大提高了可去除目標(biāo)的范圍和效率。但原位地下水生物修復(fù)中目標(biāo)化合物的生物轉(zhuǎn)化，即好氧菌落降解和厭氧菌落降解無法量化，因此原位生物修復(fù)中的多物種、多相反應(yīng)運移的理論仍需深入探討。

3.5 GCW的其他功能

GCW的實驗成果顯示GCW不僅可以去除污染物，還可檢測污染物。將超高效液相色譜法與GCW技術(shù)相結(jié)合，使得原本因含水層復(fù)雜性難以檢測的錳金屬污染，實現(xiàn)10 μg/m3精度的金屬污染物濃度檢測，并且檢測過程不會對環(huán)境造成二次污染[32]。另外GCW還被認(rèn)為是有效地緩解沿海地區(qū)的咸水入侵最有效的管理策略之一，可以在濱海含水層形成水力屏障，阻止咸水入侵楔體進一步向內(nèi)陸移動[33]。

4 GCW的優(yōu)缺點、適用性及展望

4.1 GCW的優(yōu)缺點

優(yōu)點方面：(1)GCW無需抽取地下水至地表，無需建立復(fù)雜的地面再處理設(shè)備。對含水介質(zhì)擾動小，結(jié)構(gòu)簡單，保護含水層的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與原始生物群落的同時，降低修復(fù)成本[34-36]；(2)GCW具有高度的靈活性，可與其他修復(fù)技術(shù)聯(lián)用，擴大可處理污染物種類范；(3)GCW可控制形成環(huán)流場，通過環(huán)流可以輸送氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)，控制原位生物修復(fù)，還可很好的沖刷弱透水層[37]。

缺點方面：(1)GCW在低滲透含水介質(zhì)中無法形成有效的環(huán)流處理污染水體。當(dāng)高滲透含水介質(zhì)中含有低滲透透鏡體時，會出現(xiàn)反擴散現(xiàn)象，即當(dāng)滲透性較強的區(qū)域的濃度下降時，隔離在低滲透性區(qū)域的污染物會因濃度差通過浮力擴散被釋放回水中，也稱為“回彈”現(xiàn)象。(2)GCW有效范圍的設(shè)計。若GCW有效范圍小于污染區(qū)域，則無法完全處理污染水體；若GCW有效范圍大于污染區(qū)域，增加成本的同時，環(huán)流會將污染水體擴散到未污染的區(qū)域。并且處理較薄含水層時，成本偏大。(3)GCW在處理揮發(fā)性污染物時，分離出的污染氣體有時不可直接排入大氣，需要用其他設(shè)備收集處理；(4)GCW技術(shù)還易受含水層微生物作用和鐵、鎂、鈣化學(xué)沉淀堵塞，這也是目前亟需解決的問題；(5)傳統(tǒng)的GCW技術(shù)對疏水大分子有機化合物，亨利系數(shù)小或低濃度的污染物去除效果一般[38]。

4.2 GCW適用性

GCW適用于含水介質(zhì)飽和帶厚度在1.5～35 m或非飽和帶的厚度1.5～30 m，水平滲透系數(shù)大于0.3 m/d，有研究表明水平水力傳導(dǎo)系數(shù)與垂直水力傳導(dǎo)系數(shù)的比值在3～10之間，GCW的運行效果最佳。當(dāng)各向異性比值大于10時，可能GCW會無法運行[39]。

4.3 展望

GCW數(shù)學(xué)模型研究大多將含水介質(zhì)簡化為均質(zhì)各向異性、補給排泄條件簡單的模型。未來研究方向可考慮不同補給、排泄條件下的非均質(zhì)含水介質(zhì)的GCW數(shù)學(xué)模型，量化含水層或抽、注篩管附近非達西流和表皮效應(yīng)對GCW環(huán)流及水頭分布的影響。

目前GCW實驗大多集中曝氣井的研究，對機械泵式環(huán)流井方面的研究甚少。因此實驗?zāi)M可嘗試探索機械泵式環(huán)流井去除污染水體的特征，研究機械泵式環(huán)流井與其他修復(fù)技術(shù)結(jié)合的污染物去除效果。在曝氣井的實驗?zāi)M時，探索表皮效應(yīng)的實驗影響因素與對曝氣井影響的規(guī)律。與GCW技術(shù)聯(lián)用應(yīng)用最多的生物技術(shù)則可深化GCW-生物技術(shù)中的多物種、多相反應(yīng)運移的理論研究。

目前國內(nèi)對GCW的研究多為單井系統(tǒng)的研究，實際修復(fù)場地是多口循環(huán)井組成的GCWs系統(tǒng)(Groundwater Circulation Wells)，對于修復(fù)過程中GCWs修復(fù)參數(shù)的組合選擇優(yōu)化、污染物的去除規(guī)律以及最佳修復(fù)時間等，尚未開展詳細(xì)系統(tǒng)的研究。特別是對于有機物的濃度衰減規(guī)律、GCWs系統(tǒng)捕獲區(qū)的表征及影響因素的定量分析等，需要具體系統(tǒng)分析，并且缺少GCW技術(shù)安全系數(shù)的規(guī)范制定。