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《山东农业大学》 2011年
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博兴县南部区水源地地下水环境数值模拟

杨宗杰  
【摘要】:选择博兴县南部区域水源地为研究对象,结合该区水文地质条件和观测资料,建立地下水流模型和溶质运移模型,借助地下水模拟软件GMS(Groundwater Modeling System)进行地下水流场和污染物溶质运移模拟,并采用数值法在校正后的水流模型的基础上运用轨迹反向追踪和水力截获技术,划分出不同时间标准下的水源地保护区范围。 在充分收集和分析研究区水文地质、已有的研究成果和环境方面资料的基础上,系统地阐述了水源地内主要含水层,分析了地下水的补给、径流、排泄等动态特征。确定模拟区范围,对含水层进行概化后,建立水文地质概念模型并在此基础上建立数学模型。本次对建立的数值方程的求解采用基于有限差分法的GMS软件。本次模拟将1998年-2002年的地下水流处理为稳定流状态,其计算得到的流场作为非稳定流状态下的初始流场,在这过程中调节主要的水文地质参数。选用2002年7月-2004年7月的水位观测值对模型进行识别与检验,拟合效果良好,说明含水层结构、水文地质参数的确定、边界条件的概化等处理较为合理,所建立的模型可以用来进行预报。研究结果表明:该区地下水位呈现持续下降状态,漏斗面积已达210km2,漏斗区域水位下降已经超过10m,最深处水位已达-35m,而非漏斗区水位下降不超过5m。 选取了氯离子和硫酸根两种有代表性的离子作为典型污染物。以水流模型为基础,建立地下水溶质运移模型,经调参拟合使模型达到可以用来预测的精度要求。预测了2020年地下水污染分布,结果表明未来工业集中区域污染风险仍然较大,最严重的区域出现在兴福,氯离子浓度会达到440mg/L以上,硫酸根离子浓度将达到360mg/L,而受地下水流场的影响,周边区域基本不会受到污染。 划分保护区是最好的保护水源地的方法之一,本文参考国内外研究现状,根据地下水水源地保护区划分的目的、依据及原则,引用《饮用水水源保护区划分技术规范》,给出地下水水源地保护区划分的时间标准:一级保护区为60天,二级保护区为10年,准保护区为25年。运用轨迹反向追踪和水力截获技术,获得不同时间标准下的保护区范围。 研究表明,地下水超采是造成研究区内浅层地下水水位下降的主要原因,小型排污企业的污染物过量排放是水源地存在污染风险的主要原因。同时也说明,对水源地开展相应的防范措施研究,有利于环境管理者作出正确决策,进而确保水源地的安全和水源的可持续利用。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X523

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