【摘要】：近年來，隨著工業(yè)化經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人口的快速增加，未達(dá)標(biāo)排放的工業(yè)廢水和生活污水，大量排入河流，使得河流污染日益嚴(yán)重，除此之外，近年來突發(fā)性水污染事件頻繁發(fā)生，這些不僅加劇了當(dāng)?shù)氐乃Y源危機(jī)，而且也嚴(yán)重的影響了經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)安定，均引起國際社會(huì)的廣泛關(guān)注。河流與地下水之間具有著密切的聯(lián)系，河流中的污染物在濃度梯度和（或）水力梯度作用下進(jìn)入地下水，造成地下水的污染。傍河地下水水源地在我國北方地區(qū)城市供水尤其是飲用水的供給方面發(fā)揮著不可替代的作用。傍河地下水開采強(qiáng)度的增加，加速了河流污染物向地下水的運(yùn)移。因此，河流污染或發(fā)生突發(fā)性水污染事件后，如何保障沿岸居民飲水安全和社會(huì)穩(wěn)定是當(dāng)前最為敏感和急待解決的問題。污染河流對沿岸地下水以及傍河水源地水質(zhì)污染的機(jī)理研究，是一個(gè)急需解決的科學(xué)問題，也是保障我國北方地區(qū)城市飲水安全的國家目標(biāo)和重大科技需求。 為此，論文以國家自然科學(xué)基金“河流污染對地下水的影響模擬研究”為依托，，利用砂槽來模擬河流與地下水系統(tǒng)，選擇直線河流的一個(gè)斷面，并選擇保守性物質(zhì)NaCl和非保守性物質(zhì)硝基苯作為典型污染物，考慮影響污染物運(yùn)移的因素：河流形態(tài)、河水位、河床介質(zhì)、結(jié)構(gòu)、排泄水位，來模擬河流與地下水關(guān)系演化過程中污染物的運(yùn)移規(guī)律；構(gòu)建河流與地下水關(guān)系演化過程中地下水流與污染質(zhì)協(xié)同運(yùn)移相耦合的數(shù)學(xué)模型；利用所建數(shù)值仿真模型，預(yù)測不同抽水強(qiáng)度下河流污染對沿河地下水環(huán)境的影響程度，分析影響污染物運(yùn)移的因素，探討污染物在河流與地下水關(guān)系演化過程中的運(yùn)移機(jī)理；對傍河水源地供水安全問題提出相應(yīng)對策。 通過本次研究獲得以下階段性結(jié)論： 1傍河水源地開采中，只要開采量超過河流的極限補(bǔ)給量，河水位與地下水位就會(huì)脫節(jié)。影響河流與地下水關(guān)系演化的因素有：含水層介質(zhì)巖性、結(jié)構(gòu)，河床形狀、寬度、河水深度以及開采水位。這些因素不僅影響著河水與地下水的水力聯(lián)系，同時(shí)也影響著污染物的運(yùn)移。 2在人類抽水驅(qū)動(dòng)下，隨著開采水位的下降，不僅河流—地下水含水系統(tǒng)、浸潤曲線形狀、河流補(bǔ)給方式，補(bǔ)給量、滲流途徑發(fā)生了變化，而且河流污染物的運(yùn)移方式也發(fā)生了改變，并具有明顯的分帶性。對流帶、過渡帶、彌散帶是以河流為中心，以水流方向?yàn)檩S，不斷的擴(kuò)大、移動(dòng)。 3無論河流與地下水的關(guān)系如何，河流污染物都會(huì)不斷擴(kuò)散，污染地下水。距離河流越近，就越容易污染。對傍河開采井來說，在河流與地下水脫節(jié)之前，隨著開采水位的降低，污染物到達(dá)該點(diǎn)的時(shí)間越短；脫節(jié)之后，開采水位再繼續(xù)降低，河流污染物到達(dá)該點(diǎn)的時(shí)間增加。 4在相同水力梯度下，污染物的擴(kuò)散距離隨著時(shí)間而增加，最終趨于穩(wěn)定；污染物的擴(kuò)散速度隨時(shí)間而減小，最后趨于零；污染前緣擴(kuò)散的速度比污染峰值快。在不同水力梯度下，河流與地下水脫節(jié)前，水力梯度越大，污染物的擴(kuò)散距離就越遠(yuǎn)，當(dāng)開采水位達(dá)到臨界脫節(jié)水位時(shí)擴(kuò)散距離最遠(yuǎn)；脫節(jié)以后，水力梯度越大，污染物的擴(kuò)散范圍有所減小并基本保持不變；含水層中水力梯度越大，污染前緣運(yùn)移的越快，但污染峰值運(yùn)移卻越慢。 5在河流與地下水位關(guān)系的演化過程中，當(dāng)河流—地下水含水層水力梯度J0.15時(shí)，開采井位于彌散帶中；當(dāng)0.15J0.65時(shí)，開采井位于過渡帶中；當(dāng)水力梯度J0.65時(shí)，開采井位于對流帶中。因此，在傍河水源地的開采中，為了保證水源地的水質(zhì)盡可能的使開采井位于彌散帶中。 6綜合考慮水量、水質(zhì)、經(jīng)濟(jì)三方面的問題，在傍河地下水水源地的開采過程中，在水質(zhì)較好的河流中上游地段，可以使開采水位達(dá)到河流與地下水的臨界脫節(jié)水位，來激發(fā)河流的最大補(bǔ)給量；在水質(zhì)較差的河流中下游地段，開采水位不能太低，以保證開采井位于彌散帶中。
【圖文】：

污染液從各種污染源連續(xù)不斷的通過包氣帶向潛水面滲透（圖2.1）。在污染源附近水力特征是以懸掛式補(bǔ)給為主要方式，使污染逐漸擴(kuò)大。圖 2.1 污水池滲漏形成的污染帶示意圖1-污水池；2-土壤包氣帶；3-向下連續(xù)滲透帶；4-地下水位抬高線；5-初始地下水位線；6-污染帶；7-擴(kuò)散方向② 間隙性入滲污染大氣、工業(yè)廢物、城市垃圾、大量使用農(nóng)藥化肥的農(nóng)作物區(qū)等經(jīng)大氣降水及灌溉水淋濾，使一部分污染物通過包氣帶下滲進(jìn)入潛水，這種只有降雨入滲或灌溉時(shí)才有可能（圖 2.2）。圖 2.2 降水淋濾廢物堆污染地下水示意圖1-降水；2-地面廢物；3-淋濾下滲的污染物； 4-未污染的下滲水；5-地下水面；6-抽水井； 7-含水層；8-含水層中污染帶9

附近水力特征是以懸掛式補(bǔ)給為主要方式，使污染逐圖 2.1 污水池滲漏形成的污染帶示意圖-污水池；2-土壤包氣帶；3-向下連續(xù)滲透帶；4-地下水位抬5-初始地下水位線；6-污染帶；7-擴(kuò)散方向工業(yè)廢物、城市垃圾、大量使用農(nóng)藥化肥的農(nóng)作物區(qū)部分污染物通過包氣帶下滲進(jìn)入潛水，這種只有降雨
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2652625