傍河型地下水水源地“三氮”分布特征及数值模拟研究

论文摘要

地下水的开发利用中,傍河开采是一种重要的方式,水井靠近河岸布置、并主要依靠河水渗漏补给的水源地,叫做傍河地下水水源地。沈阳以傍河开采地下水作为主要供水水源,浑河是地下水的主要补给源。沈阳市开展的调查结果显示地下水水质令人堪忧。为了研究“三氮”在浑河冲洪积扇含水层中的迁移转换规律,建立浑河沿岸地下水的水流数值模型和“三氮”运移数值模型,并用模型预测未来20年“三氮”的时空分布特征和演化趋势,为傍河型地下水饮用水源污染水体的控制与修复提供依据。模型采用的软件是地下水综合模拟软件GMS,MODFLOW建立地下水流模型,MT3DMS建立“三氮”运移模型。首先,利用Rockworks地质建模软件建立基于钻孔的三维地质模型;从含水层角度进行水文地质条件进行概化,建立起符合研究区实际水文地质条件的地下水水流模型。结合1998-2009水源井水质观测资料和2011年实际调查资料,分析“三氮”的分布特征和演化规律。在地下水流模型的基础上,建立考虑对流-弥散作用的“三氮”运移模型,并在其基础上预测20年后“三氮”分布情况。在现状稳定流条件下,“三氮”沿浑河与细河呈条带状分布,浑河北岸比南岸污染严重。其中氨氮影响和超标范围最大,最大影响宽度约为1500m。细河沿岸氨氮浓度整体比浑河高,影响宽度约为800m。硝酸盐氮分布主要在浑河上游和中游,亚硝酸盐氮沿河流方向从上而下皆有分布。结合1998-2008年水源井水质和实际调查取样资料的分析结果,模型对氨氮的预测基本准确,氨氮随时间变化影响范围和超标范围扩大,模型预测20年后影响范围和超标面积分别248.84Km2和88.34Km2。一厂李官、郎家水源几乎都超标,污染最为严重。二厂离河较远,不在影响范围内。三厂的坝南、老南塔、砂山水源超标。四厂在浑南呈线状分布,靠近浑河的前赛村和东谟村部分井超标。八厂位于浑河上游,部分水井在影响范围内,但浓度较低不超标。浑河与细河作为地下水的主要污染源,要保证傍河水源地水质,首先要对地表水进行治理与修复,从源头上减少污染。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义及选题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 傍河型地下水源地研究现状
• 1.2.2 地下水数值模拟研究现状
• 1.2.3 地下水“三氮”污染研究现状
• 1.2.4 浑河沈阳段地下水研究现状
• 1.3 存在的问题
• 1.4 研究内容及技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 第2章 研究区概况
• 2.1 自然地理概况
• 2.1.1 气象条件
• 2.1.2 水文条件
• 2.2 地质概况
• 2.2.1 基底与构造
• 2.2.2 地层
• 2.2.3 地形地貌
• 2.3 水文地质概况
• 2.3.1 含水层划分
• 2.3.2 地下水循环系统特征
• 2.4 水资源开发利概况
• 2.5 水环境质量概况
• 第3章 研究区水环境中“三氮”时空分布特征分析
• 3.1 “三氮”演化规律研究
• 3.1.1 “三氮”空间分布规律
• 3.1.2 “三氮”时间演化规律
• 3.2 研究区地下水“三氮”现状分析
• 3.2.1 地表水水样分析
• 3.2.2 地下水水样分析
• 3.3 污染源分析与机理研究
• 3.3.1 地下水中氮的来源及形成机理
• 3.3.2 研究区污染源分析
• 3.4 小结
• 第4章 地下水系统模型
• 4.1 三维地质结构模型
• 4.1.1 Rockworks 软件简介
• 4.1.2 研究区三维地质结构模型
• 4.2 水文地质概念模型
• 4.2.1 模拟边界的确定和概化
• 4.2.2 含水层概化
• 4.2.3 均衡要素概化
• 4.2.4 水力特征
• 4.3 数学模型
• 4.4 数值模拟软件的选择
• 4.4.1 GMS 概念化建模优点
• 4.4.2 概念化建模
• 4.5 模型剖分
• 4.6 水文地质参数分区
• 4.7 源汇项处理
• 4.8 模型识别验证
• 4.8.1 参数识别
• 4.8.2 流场拟合
• 4.8.3 观测孔拟合
• 第5章 研究区“三氮”运移模拟
• 5.1 模拟软件的选择
• 5.2 概念模型
• 5.3 数学模型
• 5.4 模型前处理
• 5.4.1 污染源处理
• 5.4.2 模型参数
• 5.4.3 初始浓度
• 5.5 模型识别验证
• 5.6 结果分析
• 5.6.1 氨氮
• 5.6.2 硝酸盐氮
• 5.6.3 亚硝酸盐氮
• 5.7 模型预测
• 5.7.1 氨氮分布预测
• 5.7.2 硝酸盐氮分布预测
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历