再生水灌区地下水防污性能试验及灌溉区划研究

论文摘要

本论文以北京市平原区为主要研究区域,采取地下水水质普查、野外试验与模型改进相结合的方法,得出了主要污染物在包气带的迁移转化规律,量化评价了地下水水质与人类活动的相关关系,改进了DRASTIC模型的评分标准与权重,编制出北京市平原区地下水防污性能区划图,提出了北京市再生水灌溉利用分区。开展了北京市东南郊再生水灌区地下水化学评价,建立了基于GIS的再生水灌区地下水水质基础数据库,得出了地下水碳酸平衡作用、氧化还原作用、淋溶作用、浓缩作用是决定了典型区地下水水质空间分布规律,发现近年来典型区地下水水质总体呈现改善的趋势,再生水灌溉未导致典型区地下水显著污染。空间变异性分析提出了硝氮、亚硝氮、铵氮、氯化物、高锰酸钾指数、总硬度等6项指标是受人类活动影响最为显著的指标。开展了再生水灌溉条件下原位定点精细剖面试验,模拟长期(167年)再生水灌溉不会导致包气带剖面重金属含量显著增加,包气带剖面硝态氮易于迁移,包气带铵氮增加受粘粒含量影响较大,12m、18m包气带对总氮的去除率达到83%以上,对地下水TP含量的去除率达到99%以上,再生水灌溉(167年)条件下表层土壤盐分、土壤碱性具有增加的趋势,但是仍然在适宜范围内(0≤SAR≤10)。再生水长期渗滤条件下监测井(12m)pH值相比变化不显著,再生水在包气带的淋溶过程中盐分增加21%~30%、氯离子含量增加1.5%~16.1%,但是,监测井地下水TDS与对照井差异不显著,说明再生水灌溉对地下水盐分的影响与其它水源补给无显著差异。再生水长期渗滤条件下不同层位土壤PAHs含量变化不显著,与我国一些地区自然背景值相接近,多环芳烃污染源为石油源兼具燃煤污染的特征,可能源于大气降尘及历史污水灌溉,萘、菲、荧蒽、芘与其他组分相比具有更好的迁移性,包气带对多环芳烃的去除率达到95%,试验区域包气带防护性能良好。研究绘制出北京市东南部再生水灌区地下水固有防污性能分区图,提出了土地利用类型、水位降深值评分标准及权重,确定包气带防污性分区阈值,建立了北京市平原区基于人类活动影响的地下水包气带防污性能区划模型(DARSILE),完成了北京市再生水灌溉利用区划,提出了再生水优先发展区、再生水适宜发展区和再生水禁止发展区,面积分别为11.6万hm2、4.8万hm2、15.8万hm2。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究进展
• 1.3 研究目的与意义
• 1.4 研究内容与方法
• 1.5 技术路线与研究方案
• 第二章 研究区域概况
• 2.1 自然地理
• 2.2 地质和水文地质特征
• 2.3 北京市农田水利发展历程及其现状
• 第三章 区域水化学分布特征研究
• 3.1 地下水水化学空间分布规律研究
• 3.2 地下水水化学年际变化规律研究
• 3.3 本章小结
• 第四章 再生水灌溉对地下水影响的原位渗滤试验研究
• 4.1 材料与方法
• 4.2 再生水渗滤对包气带重金属含量影响的研究
• 4.3 包气带剖面盐分变化规律研究
• 4.4 包气带剖面氮素变化规律研究
• 4.5 包气带剖面多环芳烃变化规律研究
• 4.6 本章小结
• 第五章 地下水防污性能评价模型（DRASTIC）的改进研究及应用
• 5.1 区域固有防污性能性能研究
• 5.2 单因子权重的改进
• 5.3 人类活动对地下水污染影响分析与模型验证
• 5.4 改进模型的应用及验证
• 5.5 包气带防污性能等级分类研究
• 5.6 北京市再生水灌溉利用区划
• 5.7 本章小结
• 第六章 结论、创新点与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历